hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
発信型行政法の形成と日本の行政法の複眼的比較のための研究ネットワークの構築

2010年6月に松山市で行われた比較法学会で、ミニシンポジウム「法整備支援からみた新比較行政法学の展開」をもち、以下の報告を行った。樹神成「企画趣旨」、市橋克哉「行政法整備支援と新比較行政法」、白藤博行「ドイツの行政法整備支援とドイツ行政法の揺らぎ」、本多滝夫「アメリカの中国行政法整備支援と中国行政法の発展」、徳田博人「日本のウズベキスタン行政手続法整備支援の理論と実際」。このシンポの成果について、樹神と市橋がまとめ、2010年11月号の法律時報で発表した。2011年1月31に国際シンポジウム"Transformation of Administrative Law under Globalization and Transition:In Search of the Theory for Comparative Administrative Law-Models and Common Principles"を開催した。樹神が「複眼的比較行政法の必要性と可能性」について報告し、Jeffrey S.Lubbersアメリカン大学教授がアメリカの中国行政法整備支援、Caroline Daly氏(ヨーロッパ評議会CJ-DA議長)がヨーロッパ評議会での行政法の標準設定、Matthisa Knauff氏(Ludwig-Maximilians University,Munich)がEU行政法について報告した。樹神の報告は、被支援国の法が、移入された法と固有の法という「法二元主義」を特徴を持つことを認めつつ、それを固定するのではなく、その変化をとらえる方法論(二つの法の接点とその変化)の必要性、そして支援国も被支援国もグローバル化と市場経済化のなかで変容しつつあるという点では同じであることを踏まえた方法論の必要性を問題提起した。ヨーロッパ評議会とEUの報告はこうした変容なのかで共通性あるいは普遍性の認識と実践がどのように生まれてくるかについて示唆を与えるものであった。アメリカの中国行政法整備支援をめぐっては中国で形成されつつある行政法をどのようなモデルとしてとらえるかということが論点となりうる。
電子供与性10座配位子の開発による混合原子価高次多核錯体の構築と電子状態

本年度は配位子合成法の確立と,前年度得られた2種類の新規電子供与性多座配位子(H_4L4-X, H_3L5-X ; X=H, CH_3, Br)によるマンガン錯体の合成を行った。非対称型配位子H_3L5-Xとマンガンイオンとの反応から,非常に特徴的な架橋構造を有する三角錐型三核マンガン(III)錯体が生成することをX線結晶構造解析により明らかにした。この三核錯体は内部に3Å程の空孔を有しており,小分子を取り込んで反応場として活用することが可能と思われる。アンモニウムイオンの包摂効果を調べたところ,空孔中へ1:1で取り込みが行われることを元素分析や赤外吸収スペクトルから確認した。今後,この包摂効果を反応に利用することを検討し,アンモニア硝化や他の小分子の酸化反応への応用を研究する。一方,対称型配位子H_4L4-Xとマンガンイオンの反応からは,配位子とマンガンイオンの組成が1:1である多核マンガン(III)錯体が得られた。この組成から生成が推定される多核構造には,昨年報告した鎖状構造と環状六核構造が考えられるが,本錯体は鎖状銅(II)錯体に見られたような特徴的な電荷移動吸収帯を示さないこと,および前述の三核マンガン錯体の構造から判断すると,環状六核構造を有しているのではないかと考えられる。この場合,環サイズは外径20Å,内径10Å程度のナノサイズ分子になることが予想され,ナノ機械の構築素子としての利用や,マンガンイオンのレドックスを利用した反応場の活用など多様な展開が期待される。本年度は2種類の新規電子供与性多座配位子とこれによる一次元鎖状多核銅(II)錯体,および銅(H)-マンガン(III)ヘテロ金属多核錯体を合成し,類似錯体との構造・電子状態に関する比較検討を行った。ジアミノレゾルシノールと2当量の4位置換サリチルアルデヒドとの反応により,三座配位サイトを2箇所に有する新規6座配位子の合成に成功した。配位子の構造はX線結晶構造により確認され,結晶中でこの配位子はフェノール酸素の水素結合により単一方向へのネットワークを形成していることがわかった。銅(II)イオンとの反応では,配位子:銅(II)=1:2の化合物が得られた。銅イオン間には強い反強磁性的相互作用が確認され,錯体は一次元鎖状のポリマー構造を形成していることが示唆された。この錯体は,非常に強い特徴的なCT吸収帯を500nm付近に示し,固体状態では2色性を示すことから機能性色素材料としての応用が期待される。また,修飾Salen型新規8座配位子の設計を行い,これを合成・単離した。この配位子と銅(II)との反応では,平面型単核銅(II)錯体が生成し,これをX線結晶構造解析により確かめた。この銅錯体は,配位可能なカテコラト配位サイトが2箇所残っているため錯体配位子とし機能できる。マンガン(II)との反応では黒紫色の微結晶が得られた。構造解析には至っていないが,マンガン(III)-銅(II)鎖状のヘテロ金属錯体の生成がESRスペクトルから示唆された。配位子内のカテコール部は酸化されやすいことが電気化学測定からわかっているため,実際のマンガンイオンへの配位はセミキノン型として結合しているものと推測された。
ナノメータサイズのチャネルにおける流体挙動の解明

平成13年度は、ハードウエアの製作プロセスを確立し、さらにナノチャネルを備えた実験装置を試作して、実際に流体を流して理論解析のデータと比較を行った。実験ハードウエアは、ガラスの基板上に作成した。基板上には、ナノチャネル部、導入チャネル部、圧力検出部が配置される。ナノチャネル部は、電子線描画装置を用いて幅数百nmのパタンを描き、高速原子線によるエッチングで深さ方向の加工を行った。導入チャネル部、圧力検出部の加工には、数μmの微細シリカ粒子をぶつけて加工を行うパウダービームを用いた。加工した基板とカバーガラスの接合は、表面を親水性処理をした後、フッ酸による接合を行った。実験装置では、基板外部に設置したシリンジポンプを用いてチャネルに流体を流した。圧力の測定は、基板上に液だめを設け、液だめのカバーが圧力により変形するときの歪みを検出した。圧力降下を防ぐため、この圧力検出部は基板上のナノチャネルの直前に設けてある。幅470nm、深さ170nm、長さ5μmのナノチャネルを500本平行に有する流路を作成し、さらに流量を10、20、30μl/hと変化させて特性評価を行った。30μl/hの流量時、1750kPaの圧力損失であった。理論計算による圧力損失はで515kPaであり、ほぼ3倍の値となった。本研究で、ナノチャネルの作成プロセスの確立を行うことが出来た。チャネル内の流動特性は、圧力損失のこの領域でのオーダーは判ったが、まだ理論値とは3倍程度の開きがある。これは、チャネルが小さくなったことによる壁面の濡れ性の影響、水のクラスターの影響によるものと考えられる。実験装置としては、ポンプ、センサなどが、微小流量を扱うのには最適なものとは言えない。特に流量の計測は難しく、微小流量を精密に計測するセンサの開発が必須である。本研究の目的は、数10nm以下の大きさのチャネル(以下、ナノチャネルと呼ぶ)おける流体の挙動を解明することである。そのために、基板の上にナノチャネルを作り込み、さらにそのチャネル内に流体を流し、流量、圧力、温度などを検出できるシステムを構築する。また分子動力学を用いたシミュレーションを行い、実測されたデータとの対比を行う。本研究では、ナノチャネルを作成する基板に、石英ガラスを用いる。その理由は、化学的に安定で流体との反応を起こしにくいため、また光を透過するので流量等の検出に光学的手段が適用できるためである。平成12年度は、実験ハードウエアの設計・試作を行い、ナノチャネルを流れる流量と圧力損失の関係を求めた。ナノチャネルの製作は紫外線リソグラフィと高速原子線エッチング(Fast Atom Beam)を用いて加工した。ナノチャネルへの導入路は、ポリイミドマスクとパウダービーム加工機を用いて作成した。基板には石英ガラスを用い、基板とカバーの接着はHF接合を用いた。作成したナノチャネルは、幅450nm、深さ170nm、長さ5μmである。圧力損失の測定実験では、シリンジポンプからの出力をキャピラリでナノチャネル基板に導き送水を行い、水圧によるカバーの変形を歪みゲージで検出して圧力の測定を行った。実験の結果、流量60nl/secの時、圧力損失は約1MPaであった。この結果は、理論式から求められる値とほぼ一致していた平成13年度は、ハードウエアの製作プロセスを確立し、さらにナノチャネルを備えた実験装置を試作して、実際に流体を流して理論解析のデータと比較を行った。
科学教育における「教え込み」の研究-特に微視的な物質観の教育に関して

1.原子分子概念の教育における教え込みの関わり方の検討現行の小学校・中学校理科、高等学校の物理、化学の教科書、教師用指導書を主な対象として、原子分子概念が、どのように「教え込」まれているかを検討し、次のような見方を得るに至った。(1)ある科学上の概念を理解するには、その概念が成立してきた歴史的経過を追体験することによる方向と、その概念を用いて様々な事象を「説明」することを通して、理解を深める方向とがある。(2)上記の2つの方向が密接に結びついていればいるほど、その概念の理解は容易になるが、原子分子概念は前者の方向が様々な面から困難で、実質的には殆ど放棄されており、後者の「説明」も学ぶ側が筋を通して考えて導く説明というよりも、教える側からの一方的な「教え込み」の性格が強いところにある。2.基礎的な物質観に関する教育内容の相互関係の分析1.(2)の内容を、より具体的に分析し、初等中等教育での物質観の教育における次の2つの問題点を指摘した。(1)元素の概念が確立しないまま微視的な原子分子概念を持ち出すため、原子分子概念が十分身につかない。(2)本来、元素概念は、様々な物質や化学反応に関する事実の蓄積が前提で、それらの事実を整理して統一的に理解するために有効な概念である。しかしながらこの前提となるべき事実の集積が、現状では不十分である。3.基礎的な物質観の新たな教育課程の構築2.で指摘した問題点を解決し、多種多様な物質や反応を、限られた時間の下で効果的に学習できるようにするため、パソコンを中心としたマルチメディア機器などで利用可能なソフトウェア教材の開発に着手した。
血液線維素溶解系を起点としたがん増殖機構の解明

線溶系因子であるプラスミンがMMPを介し,可溶性TNFの分泌に関わっている.潰瘍性大腸炎のTNF阻害薬の重要性やMMP-9が炎症のマーカであるという報告から、プラスミン阻害剤が腸炎を抑制できる事を証明した.プラスミンはTNFのみならず、骨髄由来細胞の浸潤や炎症性サイトカインの分泌抑制機構も持ち合わせていた.AOM誘発大腸癌モデルマウスでも,同阻害剤が癌化を抑制した.プラスミンに代表されるセリンプロテアーゼによって活性化を受けるEGFやTGFのシグナルを介し,腫瘍の増大を抑制することを明らかにした.癌の微小環境であるマクロファージの浸潤を抑制することによって癌の増殖を抑制できることが示唆された.細胞外マトリックスを基質とする蛋白分解酵素群の一種であるマトリックスメタロプロテイナーゼ(MMP)は,がん細胞の組織内浸潤,転移に必須の因子と目されている.本研究では,生体内において膜型MMPをはじめとする相互活性化システムと血液線維素溶解系(線溶系)因子プラスミンがMMPの活性化を担っていることに着目し,主に消化器系のがん病態における各種プロテアーゼ活性化の実態と意義を明らかにすることを主目的とし,さらに線溶系因子あるいはMT1-MMP等の活性を標的としてMMPの活性カスケードを上流から抑制することによる,主に消化器がんの新規分子療法の可能性を探ることまでを目的の範疇とする.今年度までの研究で,大腸がんモデルマウスの作製のために,近交系マウスや線溶系遺伝子欠損マウスを用いて,Azoxymethane (AOM)誘発大腸がんモデルマウスの表現型解析に取り組んできた.さらに線溶系阻害剤を投与することで,線溶系と腫瘍形成機構の関係について解析を進めた.すでに我々の過去の研究では末梢組織中で血管新生因子,ケモカインの供給源となる骨髄由来の炎症性細胞の主要組織内への動員抑制を介してリンパ腫細胞増殖が制御されていることが明らかとなっている.本研究でも,線溶系因子だけでなく骨髄由来細胞の関与が示唆されていることから,骨髄由来細胞の動員に関与する各種プロテアーゼ活性が,ある種のがんに対して,新規分子標的薬になる可能性を追求する.これまで多くのMMP阻害剤が開発されてきたが,阻害剤単独での有効性が不十分なことや,欧米での治験で深刻な副作用のために臨床応用が中止されており,本研究はそれに変わる新たな分子標的治療薬の可能性を示唆するものとして重要な役割を担っている.線溶系因子であるプラスミンがMMPを介し,可溶性TNFの分泌に関わっている.潰瘍性大腸炎のTNF阻害薬の重要性やMMP-9が炎症のマーカであるという報告から、プラスミン阻害剤が腸炎を抑制できる事を証明した.プラスミンはTNFのみならず、骨髄由来細胞の浸潤や炎症性サイトカインの分泌抑制機構も持ち合わせていた.AOM誘発大腸癌モデルマウスでも,同阻害剤が癌化を抑制した.プラスミンに代表されるセリンプロテアーゼによって活性化を受けるEGFやTGFのシグナルを介し,腫瘍の増大を抑制することを明らかにした.癌の微小環境であるマクロファージの浸潤を抑制することによって癌の増殖を抑制できることが示唆された.本研究では、がん細胞の組織内浸潤、あるいは転移等の動態において、必須の因子と考えられている金属要求性蛋白分解酵素群マトリックスメタロプロテイナーゼ(MMP)の活性化を生体中では、膜型MMPをはじめとする相互活性化システムと血液線維素溶解系(線溶系)因子プラスミンが担っていることに注目し、主に消化器系のがん病態における各種プロテアーゼ活性化の実態と意義を明らかにすることを主目的とし、さらに線溶系因子あるいはMT1-MMP等の活性を標的として、MMPの活性カスケードを上流から抑制することによる主に消化器がんの新規分子療法の可能性を探ることまでをその目的の範疇とする。研究代表者らは、今年度の研究では、消化器癌の大腸癌モデルマウスを作製するために、近交系マウスC57BL/6を用いたコントロール実験を行い、azoxymethane(AOM)誘発大腸がんモデルによる評価系を確立した。また、マトリックスメタロプロテイナーゼ-9(MMP-9)ノックアウトマウスを用いて大腸がんモデルを作製し、線溶系に対するがんの病態変化を比較検討した。抗線溶ープラスミン阻害剤の作用機序を解明するために、今後は、プラスミン阻害剤を用いた実験を行うと同時に、線溶系因子プラスミン(Plg)ノックアウトマウスを用いて同様の実験を行う予定である。すでに我々の過去の研究では、末梢組織中で血管新生因子、ケモカインの供給源となる骨髄由来の炎症性細胞の主要組織中への動員抑制を介してリンパ腫細胞増殖が制御されていることが明らかとなっている。本年度の研究でも骨髄由来細胞の関与が示唆されているため、同様な実験を繰り返し、これらの関与を明らかにする。そして、骨髄由来細胞の動員に関与する各種プロテアーゼ活性が、ある種のがんに対して、新規分子標的薬になる可能性を追求する。細胞外マトリックスを基質とする蛋白分解酵素群の一種であるマトリックスメタロプロテイナーゼ(MMP)は,がん細胞の組織内浸潤,転移に必須の因子と目されている.本研究では,生体内において膜型MMPをはじめとする相互活性化システムと血液線維素溶解系(線溶系)

因子プラスミンがMMPの活性化を担っていることに着目し,主に消化器系のがん病態における各種プロテアーゼ活性化の実態と意義を明らかにすることを主目的とし,さらに線溶系因子あるいはMT1-MMP等の活性を標的としてMMPの活性カスケードを上流から抑制することによる,主に消化器がんの新規分子療法の可能性を探ることまでを目的の範疇とした.今年度までの研究で,大腸がんモデルマウスの作製のために,近交系マウスや線溶系遺伝子欠損マウスを用いて,Azoxymethane (AOM)誘発大腸がんモデルマウスの表現型解析に取り組んできた.さらに線溶系阻害剤を投与することで,線溶系と腫瘍形成機構の関係について解析を進めた.すでに我々の過去の研究では末梢組織中で血管新生因子,ケモカインの供給源となる骨髄由来の炎症性細胞の主要組織内への動員抑制を介してリンパ腫細胞増殖が制御されていることが明らかとなっている.我々はすでに,潰瘍性大腸炎モデルマウスにより線溶系因子であるプラスミンがマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)を介し、可溶型TNFの分泌に関わることを示し、プラスミン阻害剤で腸炎が抑制可能であることを証明した。また、AOM誘発大腸がんモデルマウスを用いて,プラスミン阻害剤が癌化を抑制し、その機序はMMPのみならず、それらプロテアーゼによって活性化をうけるEGFやTGFαを介し、腫瘍の増大を抑制していることを明らかにした。また細胞動態的にもマクロファージの浸潤を抑制することで腫瘍を支える微小環境を標的とした予防効果をも示すことができた。消化器外科本研究は,消化器がんモデルマウスおよび患者検体を使用し,異常血管新生を含むがん増殖と線溶系の関連性,プラスミンの生成に伴うMMP活性化を介した生体内のがん増殖機構の解明,特にがん組織への骨髄由来細胞浸潤について検証することで,新規線溶系阻害剤によるがん増殖抑制効果について評価を行い,線溶系因子シグナルとがん増殖進展機構の関連性を明らかにする.薬剤(Azoxymethane;AOM)投与による大腸がんモデルを,野生型(WT)とPlg,MMP9,PAI-1の各種遺伝子欠損マウス(Plg-/-,MMP-9-/-,PAI-1-/-)を用いて作製し,線溶系と腫瘍形成の関係について評価を行った.その結果,形成される腫瘍の数,大きさが各欠損マウスで異なる傾向を示した.この結果は,線溶系シグナルの抑制と亢進の機構を反映したものと考えられ,線溶系因子群の動態変化が大腸がんの腫瘍形成機構の一端を担っていることを示唆している.各種骨髄由来細胞等の免疫系細胞の関与も期待される.本研究においては、消化器がんモデルマウスおよび患者検体を使用し、異常血管新生を含むがん増殖と線溶系亢進の関連性、プラスミンの生成に伴うMMPの活性化を介した生体内のがん増殖機構の解析、特にがん組織への骨髄由来細胞浸潤について検証することで、新規プラスミン阻害剤等によるがん増殖抑制効果について評価を行い、線溶系因子シグナルとがん増殖進展機構の関連性を明らかにする。本年度の研究においては、次年度以降の予定であったAOM誘発大腸がんモデルを用いた解析を優先させた。理由として、AOM誘発大腸癌モデルの作成に関しては、AOM投与開始より、12週間から16週間後に各組織の摘出および各種サイトカイン、プロテアーゼ活性の測定の必要があるため、AOMモデルマウスの作成を早い段階で行い、コントロール実験を行っておく必要があると判断したためである。AOMマウスに関しては、他の論文では用いることの少ない近交系マウスC57BL/6J
生体情報による路面評価法を適用した土系舗装ベースの屋外歩行施設施工と評価

本研究は下肢の筋電位や加速度の生体計測と舗装の硬さや舗装のすべり抵抗性の物理性状を関連付けた実験と解析を行い、路面の評価法を構築する。さらには実際にその評価法を適用して土系舗装をベースとした維持管理がしやすい屋外歩行施設を施工し、リハビリテーション効果の有効性についても検討することを目的としている。平成30年度は3つのテーマを実施した。1つ目は、平成29年度に計測した下肢の筋電位測定と加速度計の結果の最大筋収縮時のRMS(二乗平均平方根)を再設定した。トレッドミルなどの動作の中からトレッドミルが最大値となり、最大筋収縮時のRMSとして採用した。この最大値を用いて再解析を行ったところ、決定係数は向上しなかった。その要因を探るため、中央値を用いた解析、各解析法における個人ごとでの解析などを行い、舗装の劣化や被験者の疲労性の要素が関係しているため、各舗装や各被験者の条件を揃える必要があるとの結論を得た。2つ目は、本校に土系舗装をベースとした屋外歩行施設の異なる路面の硬さによる下肢の筋活動の関係性について、19歳から20歳までの男女合わせた4名の被験者の解析を行った。路面の硬さと周回別及び舗装別の筋活動の関係性について検討したところ、再考の余地はあるが、歩行のインターバルトレーニングを行うことにより筋活動の変化や、用いた舗装の周回ごとの筋疲労の変化、舗装別の筋力の出力状況を解析することができた。3つ目は、同屋外歩行施設の舗装において雑草の繁茂の仕方に違いがあり、施設維持管理上、その要因を把握する必要が出てきた。原位置透水試験などの各種試験結果と雑草繁茂面積の割合を比較すると、晴天時において土壌硬度が高いほど、雑草繁茂面積の割合は小さくて雑草が少なく、おがくずを含む舗装区画は土壌硬度や自然含水比によらず、雑草繁茂面積の割合は小さく、雑草がほとんどみられないことがわかった。本研究は下肢の筋電位や加速度の生体計測と舗装の硬さや舗装のすべり抵抗性の物理性状を関連付けた実験と解析を行い、路面の評価法を構築し、さらに実際にその評価法を適用して土系舗装をベースとした屋外歩行施設を施工し、リハビリテーション効果の有効性についても検討することを目的としている。平成28年度は床の硬さ試験を舗装の硬さの指標として用い、密粒舗装上に6080Gのゴムシートを敷いた舗装も含む衝撃加速度の測定を行った。また、舗装のすべり抵抗性は研究協力・支援者の民間道路会社自作の装置を借用した床すべり試験ですべり抵抗係数の測定を行った。被験者は男性4名、女性3名の計7名で、年齢は19歳から20歳であった。研究協力・支援者の民間道路会社の敷地にて試験施工した17舗装上を下肢の左右足の前脛骨筋、腓腹筋内側頭及び外側頭に皿電極を取り付け、サンプリング間隔を2000Hzとした。被験者が硬いコンクリート舗装から軟らかい土系舗装までを歩行した時の下肢の筋電位測定と3方向の加速度計を左右足首に装着し、導出された筋電図と加速度を同期させた測定を研究代表者及び研究分担者が共同で行った。なお、試験装置一式は研究分担者が作製した。被験者の運動靴及び革靴の靴内のインソール下に踵着地、足先離地時が判別できる2箇所のフットスイッチを取り付け、足が路面に着いている区間のデータの切り出しを行い、被験者全員の筋電位と加速度のデータにノイズ処理を施すなどの解析を行った。その結果、下肢の筋活動は舗装の硬さおよびすべり抵抗係数の違いによってある傾向をもって変化していることが明らかになった。これらの傾向を舗装の物理性状の違いによる筋活動変化の関係式として算出し、路面の評価指標の体系化を図った。研究代表者が平成29年度に土系舗装を施工するための各種土質試験と弾力性舗装材の選定のための試験を行い、準備を進めた。被験者の運動靴及び革靴の靴内のインソール下に踵着地、足先離地時が判別できる2箇所のフットスイッチを取り付け、足が路面に着いている区間のデータの切り出しを行い、被験者全員の筋電位と加速度のデータにノイズ処理を施すなどの解析を行ったが、精度の良い解析結果にはならなかった。そのため、筋電位測定試験装置一式の改良、異なる解析方法の導入などを行う必要が生じた。さらには実際にその評価法を適用して土系舗装をベースとした屋外歩行施設を施工し、リハビリテーション効果の有効性についても検討することを目的としている。平成29年度は2つのテーマを実施した。1つ目は、研究協力・支援者の民間道路会社にて、新たにフリーマントルの舗装を試験施工した。舗装の硬さを指標とした衝撃加速度の測定と舗装のすべり抵抗性を指標としたすべり抵抗係数の測定を行った。被験者は男性4名、女性6名の計10名で、年齢は19歳、20歳、48歳であった。既存の舗装と合わせて18舗装上を被験者が歩行した時の下肢の筋電位測定と加速度計を左右足首に装着し、導出された筋電図と加速度を同期させた測定を研究代表者及び研究分担者が共同で行った。なお、試験装置一式は研究分担者が新たに作製し、測定精度の向上を図った。

被験者の靴内のインソール下に踵着地、足先離地時が判別できる2箇所のフットスイッチを取り付け、被験者全員の筋電位と加速度のデータにノイズ処理を施すなどの解析を行った。その結果、下肢の筋活動は舗装の硬さおよびすべり抵抗係数の違いによって変化していることがわかった。2つ目は、本校に土系舗装をベースとした既存の屋外歩行施設の舗装を修繕し、屋外歩行施設の異なる路面の硬さによる足首の加速度と下肢の筋活動量の変化から歩行時安定性の基礎検討を行った。被験者は男性1名、女性2名の計3名で、年齢は19歳から20歳であった。試験装置は1つ目と同様のものを用い、筋電位測定の結果、被験者によらず、合成加速度は上下加速度の影響を受けやすくなるが、合成加速度の向きは被験者によって変わる。被験者同士に規則性はあまりみられないが、被験者ごとにみると一定の傾向はみられることがわかった。平成29年度から新しい筋電位のアクティブ電極と9軸センサーを製作して、本研究に取り組んだ。被験者の運動靴及び革靴の靴内のインソール下に踵着地、足先離地時が判別できる2箇所のフットスイッチを取り付け、足が路面に着いている区間のデータの切り出しを行い、被験者全員の筋電位と加速度のデータにノイズ処理を施すなどの解析を行い、測定精度の向上が図れた。本測定の中では、被験者が持っている最大筋電位が明らかではなく、被験者個々の解析はできるが、全被験者を統一した有効な解析方法は得られていない。そのため、被験者が持っている最大筋電位の測定を行い、全被験者を統一した有効な解析方法を構築する必要がある。また、屋外歩行施設では土系舗装をベースとして雑草が繁茂しにくい材料を用いたが、夏場においては雑草が繁茂する区画と繁茂しにくい区画の両極端の繁茂状況となった。その場所で、継続的な筋電位測定を行うためには、雑草が繁茂する原因を究明し、維持管理が容易な舗装材料に切り替える必要がある。本研究は下肢の筋電位や加速度の生体計測と舗装の硬さや舗装のすべり抵抗性の物理性状を関連付けた実験と解析を行い、路面の評価法を構築する。さらには実際にその評価法を適用して土系舗装をベースとした維持管理がしやすい屋外歩行施設を施工し、リハビリテーション効果の有効性についても検討することを目的としている。平成30年度は3つのテーマを実施した。1つ目は、平成29年度に計測した下肢の筋電位測定と加速度計の結果の最大筋収縮時のRMS(二乗平均平方根)を再設定した。トレッドミルなどの動作の中からトレッドミルが最大値となり、最大筋収縮時のRMSとして採用した。この最大値を用いて再解析を行ったところ、決定係数は向上しなかった。その要因を探るため、中央値を用いた解析、各解析法における個人ごとでの解析などを行い、舗装の劣化や被験者の疲労性の要素が関係しているため、各舗装や各被験者の条件を揃える必要があるとの結論を得た。2つ目は、本校に土系舗装をベースとした屋外歩行施設の異なる路面の硬さによる下肢の筋活動の関係性について、19歳から20歳までの男女合わせた4名の被験者の解析を行った。路面の硬さと周回別及び舗装別の筋活動の関係性について検討したところ、再考の余地はあるが、歩行のインターバルトレーニングを行うことにより筋活動の変化や、用いた舗装の周回ごとの筋疲労の変化、舗装別の筋力の出力状況を解析することができた。3つ目は、同屋外歩行施設の舗装において雑草の繁茂の仕方に違いがあり、施設維持管理上、その要因を把握する必要が出てきた。
個人への適応型音情報空間システムに関する研究

複数の超音波ビームの交差点に、可聴音が外部にほとんど出ない小さい音空間球を生成する新方式を開発する。音生成素子群において、隣接する素子の位相差を180度にする手法を導入した.これに基づく3つの方式(1)音空間外への可聴音の生成を大幅に削減する、(2)同心円状の配置により可聴音の生成を弱める、(3)超音波の方向を内側に集めると、それらの相乗効果において、大きな進展があった。視覚情報の真の意味や各個人の注目点や嗜好に合致する真に伝えたい情報を提供するための、適応型音情報空間システムを提案する。複数の超音波ビームの交差点に、可聴音が外部にほとんど出ない小さい音空間球を生成する技術、同一視覚情報(地図など)に対して各利用者が期待する深い意味や臨場感を、各人の目的・嗜好・注視行動に合わせて構造化して、聞き易く方角も分り易い音情報として提供する技術、などを目指して、部分試作を行ない、「可聴音の小さい球状音空間での微小音量」での増音効果を確認できた。また、超音波ビームから生成できる「可聴音ビームの細線化」を数メートルレベルの近距離で達成した。これにより、より幅の狭い音空問の構築を可能にできる。細線化した超音波ビームをディスプレイに反射させて、25インチ程度の中画面の近傍に、小さい可聴空間でのみ聞こえる音空間を複数生成できた。これを用いた、複数画面連携デジタルサイネージも試作して応用の有効性を評価できた。この技術は、「幅の狭い横断歩道の誘導への活用」が期待できる。「ポール型音響信号機」に、パラメトリックスピーカーを導入して遠距離まで音を飛ばさない「放射角度調節方式」を試作・評価した。意識的/本能的な操作を可能にするための視線操作システムを試作して、容易な音情報提供の基盤システムを試作した。視線による情報の選択と真に獲得したい情報を容易に要求して、分かり易く音・音声により理解できる基盤の部分技術を開発できた。各個人の興味の側面や嗜好に合わせた情報を、小さい音空間球という限られた空間に提供するために、パラメトリック・スピーカーの高機能化を、主につぎの3種類について研究開発した。(1)幅の狭い横断歩道など用に、狭ビーム型パラメトリックスピーカーの基本部分を研究開発した。横断歩道3m幅を誘導できる幅の狭いパラメトリック・スピーカーの基本部分の研究試作を行うことができた。また、(2)博物館、美術館、図書館など展示物の前だけに情報提供でき、横への邪魔をしない、かつ、周囲への情報提供が広がらないという性質を有す、パラメトリック・スピーカーの基本部分の研究試作を行った。さらに、(3)自宅の高齢者がTVを見る場合や博物館でのビデオ上映など、対象とする人に対して、至近距離では大音量を発生するが、周囲には騒音を拡大しない、パラメトリック・スピーカーの基本部分の研究試作を行った。(2)、(3)の研究開発においては、反射音を削減するための基本技術を研究開発した。(2)の研究開発においては、複数の音空間球を隣接して生成する基本技術の研究開発を行った。(3)の技術では、至近距離での大音量と臨場感を生成するための基本技術の研究開発を行えた。実証実験は、(1)国道1号線と県道62号線の交差点、平塚郵便局前の変形交差点、(2)大学校舎のエレベータホール、(3)大学校舎のエレベータホールで行い、それぞれ、基本的に十分な性能を検証することができた。とくに、(1)については、実証実験の警察への提示も行い、有効性を確認してもらうことができた。実際の3次元空間の中で、音情報を限られた小さい音空間球により提供するために、パラメトリック・スピーカの高機能化を、主につぎの3種類について改良研究開発した。(1)幅の狭い横断歩道など用に、狭ビーム型パラメトリックスピーカ(PS)の音発生部を、製造しやすい円形に近い形で研究開発した。自転車横断レーンが付属する横断歩道7m幅を誘導でき、その外側には音がはみ出さいない幅の狭いPSの基本部分の研究試作を行うことができた。また、平塚盲学校で視覚障碍者と学校関係者に、このPSによる音誘導を実証実験して、校長先生をはじめとする大勢から早期に実際の横断歩道への設置を要望された。(2)博物館、美術館、図書館など展示物の前だけに情報提供でき、横方向への邪魔をほとんどしないPSについては、位相をずらす/逆位相にする方式、さらには、超音波ビームの向きを調整する方式により、小音量の小さい音空間球を試作することができた。しかし、音を大きくする場合に反射音が部分的に出たので、今後欠点を補う改良が必要である。さらに、(3)自宅の高齢者がTVを見る場合や博物館でのビデオ上映など、対象とする人に対して、至近距離では大音量を発生するが、周囲には騒音を拡大しないPSの基本部分の改良研究試作を行った。

(1)では実用化を目指した研究開発を、(2)、(3)の研究開発においては、小さい音空間球の生成と反射音を削減するための基本改良技術の研究開発を行った。とくに、(1)については、早期に実際に横断歩道に設置できるように、幾つかの盲学校や関係団体に、ご理解いただくように分かり易い説明を検討して、実際のデモで分かり易く説明している。警察に有効性をご理解いただき、早期に導入していただくべく働き掛けを始めている。
NICU収容児の発達を促進する介入方法の母子相互作用への効果

「赤ちゃん体操」が実施されているNICUをもつ1施設において、「赤ちゃん体操」の対象となった母子の退院後のフォローアップケアを実施した。実施においては、リハビリテーション科スタッフと連携を取り、母親の心身の状況や「赤ちゃん体操」を継続する上での悩みなどを聞きケアを行った。母親には、児の発達や母子相互作用、母親の心身の健康状態、低出生体重児として生まれたわが子への思いの変化などについて定期的にインタビューを行った。前年度の本研究において、NICUに収容された子どもをもつ母親は罪悪感や後悔を感じており、育児においてもネガティブな思いを抱いていることが明らかになった。そこで、研究者は、オーストラリアの臨床心理学者が中心となり開発し、国際的に育児支援プログラムとして実施されているトリプルP(Positive Parenting Program)のプライマリケアインストラクター養成講習を受講し、親が育児に前向きに取り組めるような4回シリーズの育児支援セッション(プライマリケアトリプルP)を2組の母子に実施した。実施前と実施後にそれぞれアンケート調査とインタビューを実施し、育児支援セッションの効果を検討するデータ収集を行った。今後は、「赤ちゃん体操」を受けた母子へ育児支援セッションを実施する予定である。今回、実施した2組のうちの1組の子どもは低出生体重児であり、今後、収集したデータを比較・分析し、発表する予定である。このようにNICU収容児とその母親においては、乳児期のみではなく、幼児期に至るまで継続的にケアの提供について検討することが発達予後に問題を抱えやすいNICU収容児とその母親にとって意義があり、母親からのニーズの高いケアであると思われる。また、母子相互作用の促進効果のあるインファントマッサージ教室の効果の検証についての論文は、2011年度発刊の学会誌に掲載されることが決定した。さらに、NICU収容児の母親は妊娠中からハイリスク妊婦として集中治療を余儀なくされることが少なくない。そこで、母体・胎児集中治療室の看護ケアについても、産後の母子を見据えたケアの必要性が示唆されている。母体・胎児集中治療室の看護ケアとNICUでの看護ケアが継続され、母親が安心して小さな児とともに育児に臨めるよう母体・胎児集中治療室の看護ケアの課題を明らかにする研究に着手し、まずは看護スタッフのストレスについて取り組み学会発表を行った。その結果において、看護ケアの継続性に関する問題点が明らかになったのでNICUとその後の外来ケアとどのように連携を取っていくとよいのか検討する一助としていく予定である。本研究は、NICU収容児の知覚と運動の発達を促すこととして行う「赤ちゃん体操」の実施を通して、児の状態と母親の心身の健康状態、母子相互作用の変化を検証することである。具体的には、(1)「赤ちゃん体操」実施前後の児の反応を観察し、児の心身の健康状態と母子相互作用の評価のための指標を作成する。(2)「赤ちゃん体操」を児の母親が実施するためのプログラムとマニュアルを母子相互作用促進の側面を含めて作成する。(3)「赤ちゃん体操」を実施することによる母親への心理的身体的影響と母子相互作用への効果を検証する。(4)全国のNICU収容児に対する児の知覚と運動の発達を促進するためのケアの実態を明らかにする。である。「赤ちゃん体操」が実施されているNICUを持つ1施設において、5名の「赤ちゃん体操」の対象児と4名の母親に看護ケアを実施した。看護ケアは児の入院中から外来通院時へ継続中である。児に対する看護ケアにはインファントマッサージインストラクターとして体操のタイミングやタッチの方法について具体的な説明を盛り込んだ。母親に対しては「赤ちゃん体操」の目的や退院後に赤ちゃん体操を継続するために必要な具体的な留意点や工夫点について記載した家族に手渡すパンフレットの作成に着手し理学療法士の協力を得て完成した。パンフレットは実際のケアに使用しており、今後さらに改良を重ねる予定である。児の運動発達を目的とした「赤ちゃん体操」を継続することが母子相互作用にどうような効果をもたらしているのか、また実施している看護介入の効果について児の入院中から退院後という継続的な検証を4組中2組の母子へ継続中である。本研究の対象である低出生体重児を持つ母親とその児の食生活についてのアンケート調査結果分析したところ、低出生体重児の母親は児の健康や食生活について標準出生体重児の母親よりも心配が多いことが明らかとなり学会発表を行った。この結果を全国のNICUを持つ施設におけるケアの実態調査と母子の状況の質問紙にも生かしていく予定である。平成20年度は標準出生体重児を対象にインファントマッサージ教室を開催し母親の心身の健康状態のデータを収集した。今年度は対象を「赤ちゃん体操」を継続している児にも広め、母子相互作用を促進するための具体的な方策の検討と、NICU収容児を持つ母親の心身の健康状態の特徴を明らかにする研究を進めていく予定である。「赤ちゃん体操」が実施されているNICUを持つ1施設において、8名の「赤ちゃん体操」の対象児と7名の母親に看護ケアを実施した。看護ケアの際には本研究で作成したパンフレットを母子の状況に合わせ修正を加え使用している。パンフレットの使用を通して「赤ちゃん体操」が成長発達の促進とともに母子相互作用の機会でもあることを理学療法士と共有しながら母子のケアにかかわることができるようになった。看護ケアは児の入院中から外来通院時に継続中である。また、NICU収容児の母親へのインタビューを実施し内容の分析を行った。分析の結果は、第29回日本看護科学学会学術集会において「発達促進の運動療法を受けている極低出生体重児の母親の体験と思いの分析」と題して発表を行った。

分析結果より「赤ちゃん体操」を実施している母親が児の成長発達と「赤ちゃん体操」を母親が主体となって行うことに不安や焦りを抱いていることが明らかとなった。母親が児とのふれあいを楽しみながら自信を持って「赤ちゃん体操」に取り組めるよう看護職者が児の反応を丁寧に伝えたり、母親のできている点を褒めたりするといった積極的なケアの必要性があることが示唆された。ハイリスク母子の母子相互作用の促進を目的としたインファントマッサージ教室を開催した。開催前後に実施したアンケートを分析し、結果を第39回北海道母性衛生学会学術集会にて「インファントマッサージ実習が上の子どもをもつ母親へ及ぼす変化について」と題して発表した。本分析の結果よりインファントマッサージ実習を受けることにより母親は今現在の子どものニーズをより大事にするようになるといった効果があることが明らかとなった。さらには乳児を育児中の母親は疲労や心身の不調を抱えていることがわかった。今度は母親の骨盤ケア等を含め母親の心身両面でのケアを実施し、母子相互作用が促進されるケアを継続する予定である。「赤ちゃん体操」が実施されているNICUをもつ1施設において、「赤ちゃん体操」の対象となった母子の退院後のフォローアップケアを実施した。実施においては、リハビリテーション科スタッフと連携を取り、母親の心身の状況や「赤ちゃん体操」を継続する上での悩みなどを聞きケアを行った。母親には、児の発達や母子相互作用、母親の心身の健康状態、低出生体重児として生まれたわが子への思いの変化などについて定期的にインタビューを行った。前年度の本研究において、NICUに収容された子どもをもつ母親は罪悪感や後悔を感じており、育児においてもネガティブな思いを抱いていることが明らかになった。そこで、研究者は、オーストラリアの臨床心理学者が中心となり開発し、国際的に育児支援プログラムとして実施されているトリプルP(Positive Parenting Program)のプライマリケアインストラクター養成講習を受講し、親が育児に前向きに取り組めるような4回シリーズの育児支援セッション(プライマリケアトリプルP)を2組の母子に実施した。実施前と実施後にそれぞれアンケート調査とインタビューを実施し、育児支援セッションの効果を検討するデータ収集を行った。今後は、「赤ちゃん体操」を受けた母子へ育児支援セッションを実施する予定である。今回、実施した2組のうちの1組の子どもは低出生体重児であり、今後、収集したデータを比較・分析し、発表する予定である。このようにNICU収容児とその母親においては、乳児期のみではなく、幼児期に至るまで継続的にケアの提供について検討することが発達予後に問題を抱えやすいNICU収容児とその母親にとって意義があり、母親からのニーズの高いケアであると思われる。また、母子相互作用の促進効果のあるインファントマッサージ教室の効果の検証についての論文は、2011年度発刊の学会誌に掲載されることが決定した。
タービン動翼内部冷却における局所乱流熱伝達の計測および直接数値シミュレーション

本研究では,回転場における乱流熱伝達を支配する乱流構造を明らかにするために,平滑管およびリブ付き管の実験結果を基礎データとして,乱流の数値シミュレーションを行い,コリオリカ,遠心加速度場における浮力,そしてリブが矩形管内の乱流構造に及ぼす影響を詳細に把握することを目的とする.以下に実験および数値解析で得られた結果についてそれぞれ説明する.矩形往復流路および正方形直管流路それぞれのテストセクションを用いて,平滑管およびリブ付き管の実験を行った.正方形直管流路については,周方向への局所熱伝達率分布を計測でき,回転,リブの付加,および主流の向きによる熱伝達への影響を定量的に捕らえることができた.また矩形往復流路の場合には,リブ間で極大値をとる熱伝達率分布が周期的に繰り返される様子および曲がり部での流れが下流側に与える影響が確認された.リブを主流に対して傾けると流路平均熱伝達率は上昇した.往復流路では傾きを45度から90度まで変化させ,45度から60度の間で流路平均熱伝達率が最大値をとった.数値解析では,Smagorinskyモデルと壁面減衰関数を導入し差分法を用いてRe_*=350,Ro_*=01での平滑正方形管の解析を行った.計算結果は回転コリオリカによる熱伝達の周方向分布やSuction側での層流化を再現した.今回の計算は東大大型計算機センターのS-3800を用いベクトル化率100%,ベクトルジョブ率90%以上という高度にベクトル機用に調整されたプログラムを作成し計算を行ったがそれでも計算負荷は大きく,今後リブ付き管および曲がり部を含む数値解析を行う上では,並列手法を用いた計算の高速化と経験定数の影響の小さいSGSモデルの導入が不可欠である.本研究では,回転場における乱流熱伝達を支配する乱流構造を明らかにするために,平滑管およびリブ付き管の実験結果を基礎データとして,乱流の数値シミュレーションを行い,コリオリカ,遠心加速度場における浮力,そしてリブが矩形管内の乱流構造に及ぼす影響を詳細に把握することを目的とする.以下に実験および数値解析で得られた結果についてそれぞれ説明する.矩形往復流路および正方形直管流路それぞれのテストセクションを用いて,平滑管およびリブ付き管の実験を行った.正方形直管流路については,周方向への局所熱伝達率分布を計測でき,回転,リブの付加,および主流の向きによる熱伝達への影響を定量的に捕らえることができた.また矩形往復流路の場合には,リブ間で極大値をとる熱伝達率分布が周期的に繰り返される様子および曲がり部での流れが下流側に与える影響が確認された.リブを主流に対して傾けると流路平均熱伝達率は上昇した.往復流路では傾きを45度から90度まで変化させ,45度から60度の間で流路平均熱伝達率が最大値をとった.数値解析では,Smagorinskyモデルと壁面減衰関数を導入し差分法を用いてRe_*=350,Ro_*=01での平滑正方形管の解析を行った.計算結果は回転コリオリカによる熱伝達の周方向分布やSuction側での層流化を再現した.今回の計算は東大大型計算機センターのS-3800を用いベクトル化率100%,ベクトルジョブ率90%以上という高度にベクトル機用に調整されたプログラムを作成し計算を行ったがそれでも計算負荷は大きく,今後リブ付き管および曲がり部を含む数値解析を行う上では,並列手法を用いた計算の高速化と経験定数の影響の小さいSGSモデルの導入が不可欠である.本研究では,回転場における乱流熱伝達を支配する乱流構造を明らかにするために,これまでの平滑管およびこれから行うリブ付き管の実験結果を基礎データとして,乱流の直接数値シミュレーションを行い,コリオリカ,遠心加速度場における浮力,そしてリブが矩形管内の乱流構造に及ぼす影響を詳細に把握することを目的とする.以下に実験および数値解析で得られた結果についてそれぞれ説明する.○乱流熱伝達実験(担当望月)矩形往復流路および正方形直管流路それぞれのテストセクションを用いた平滑管およびリブ付き管の実験を行った.リブは主流に対して90度の角度で設置した.正方形直管流路については,周方向への局所熱伝達率分布を計測でき,回転,リブの付加,および主流の向きによる熱伝達率分布の変化の様子を定量的に捕らえることができた.また,矩形往復流路の平滑管の場合には,回転および曲がり部の影響を局所熱伝達率分布の変化として,またリブ付き管の場合にはリブ間で極大値をとる熱伝達率分布が周期的に繰り返される様子および曲がり部で平滑間に比べ熱伝達率が減少する様子が観察された.○直接数値シミュレーション(担当村田)数値解析では,乱流モデルを用いないスペクトル法および差分法を用いた直接数値シミュレーションを行った.回転場における矩形管内乱流熱伝達の数値解析を行うための準備として,平行二平板間流れについての解析を行った.浮力項を無視し,主流および幅方向にフーリエ級数で展開し周期境界条件を用い,主流に垂直な面内には差分法で解析した.また,浮力項導入の準備として主流方向へも差分法を用いた場合の解析も行った.従来の直接計算の結果と定性的には一致した.

本研究では,回転場における乱流熱伝達を支配する乱流構造を明らかにするために,平滑管およびリブ付き管の実験結果を基礎データとして,乱流の直接数値シミュレーションを行い,コリオリカ,遠心加速度場における浮力,そしてリブが矩形管内の乱流構造に及ぼす影響を詳細に把握することを目的とする.以下に実験および数値解析で得られた結果についてそれぞれ説明する.矩形往復流路および正方形直管流路それぞれのテストセクションを用いた平滑管およびリブ付き管の実験を行った.正方形直管流路については,周方向への局所熱伝達率分布を計測でき,回転,リブの付加,および主流の向きによる熱伝達率分布の変化の様子を定量的に捕らえることができた.また矩形往復流路の場合には,リブ間で極大値をとる熱伝達率分布が周期的に繰り返される様子および曲がり部で平滑管に比べ熱伝達率が減少する様子が観察された.リブを主流に対して傾けると流路平均熱伝達率の上昇が計測された.往復流路では傾きを45度から90度まで変化させ,60度の場合に流路平均熱伝達率が最大値をとった.数値解析では、乱流モデルの影響が少ないLESを導入し差分法を用いてRe_τ=350での平滑正方形管の解析を行った.従来の回転場における乱流計算はReynolds平均によるものかまたは2次元チャンネルの様な2方向に周期境界条件を適用できる場に限られていた.今回の計算はLESではあるが,変動GS成分はSGS成分に比べ応力の大部分を占めており,矩形管内乱流熱伝達の数値解析としては他に類を見ないものである.静止場および回転場の数値解析結果は平滑直管の実験と概ね良好な定量的一致を示した.今回の計算は東大大型計算機センターのS3800を用いベクトル化率100%,ベクトルジョブ率90%以上という高度にベクトル機用に調整されたプログラムを作成し計算を行ったがそれでも統計量を得るためのCPU時間は3時間を超える場合があり,今後リブ付き管および曲がり部を含む数値解析を行う上では,並列手法を用いた計算の高速化とLES等の経験定数の影響の小さいモデルの導入が不可欠である.
マイクロ光画像計測による希薄高分子溶液の乱流抵抗低減機構の解明

鎖状高分子の希薄溶液における乱流抵抗低減現象(トムズ効果)を明らかにするために、鎖状高分子の乱流中での挙動の直接可視化を目的とした実験的研究を行った。直接可視化の方法として暗視野顕微鏡法を採用し、市販顕微鏡に40倍対物レンズ(NA0.75、WD0.51mm)あるいは100倍対物レンズ(Oil Iris3、NA0.501.35、WD0.10mm)を装着し、油浸式暗視野コンデンサー(NA1.21.4)を取り付けた。照明装置として、ストロボ装置あるいはパルスレーザ装置(パルス出力25mJ)を用いた。後者の場合は光ファイバを用いた。撮影装置としてICCDカメラを用いた。本可視化装置を用いて、粒径800、400、150、60、20、10nmnmの標準ラテックス粒子の可視化撮影を行い、スライドガラスとカバーガラスに挟まれた液層中の粒子挙動を可視化観察できることを確認した。次に、鎖状高分子としてポリエチレンオキサイド(PEO、明成科学工業、アルコックスE-160)を質量濃度50500ppm溶解させた希薄高分子溶液を作製し、スライドガラスとカバーガラスに溶液を挟んでせん断力を付加した後に可視化観察を行った。その結果、長さ20μm程度の棒状の高分子を観察することができた。50ppmでは棒状の高分子は個々に独立して観察されるが、500ppmでは葉脈状の編目構造を形成することが明らかになった。水流中のPEO高分子挙動を観察するため2枚のガラス壁で形成される幅1mmの矩形チャネル流路を製作し、静圧駆動によって流速10m/sの乱流状態を実現した。この速度で移動する高分子挙動を捉えるため、パルスレーザ装置による照明を行った。暗視野光学系により乱流中の標準ラテックス粒子(150nm)の可視化観察が可能であることを示した。しかしながら、高分子については十分な画質の可視化画像を得ることができず、チャネル流路と暗視野光学系の最適化が必要であることがわかった。直接可視化の方法として、微生物の観察に効果的とされる暗視野顕微鏡法を採用し、市販顕微鏡(オリンパス:BX51)に40倍対物レンズ(UplanFl40×、NA0.75、WD0.51mm)あるいは100倍対物レンズ(UplanApo100×Oil Iris3、NA0.501.35、WD0.10mm)を装着し、油浸式暗視野コンデンサー(NA1.21.4)を取り付けた。照明装置として、連続光照明装置(100Wハロゲンランプハウス)あるいはパルス光源(カトウ光研、Xe電源入力エネルギー=最大25J、最大繰返し発光周波数=5Hz)を用いた。撮影装置としてICCDカメラ(浜松ホトニクス:C7772-02)を用いた。このような可視化装置を用いて、粒径800、400、150、60、20nmの標準ラテックス粒子の可視化撮影を行い、スライドガラスとカバーガラスに挟まれた液層中の粒子挙動を鮮明に可視化観察できることを確認した。

次に、鎖状高分子としてポリエチレンオキサイド(PEO、明成科学工業、アルコックスE-160)を質量濃度50500ppm溶解させた希薄高分子溶液を作製し、スライドガラスとカバーガラスに溶液を挟んでせん断力を付加した後に可視化観察を行った。その結果、長さ10μm程度の棒状の高分子を観察することができた。50ppmでは棒状の高分子は個々に独立して観察されるが、500ppmでは葉脈状の編目構造を形成することが明らかになった。このような観察結果を踏まえて、水流中のPEO高分子挙動の観察に向けて準備を進めた。比較データの多い基礎乱流場であるチャネル乱流を実現するため、2枚のガラス壁で形成される幅1mmの矩形チャネル流路を製作し、静圧駆動によって流速10m/sの乱流状態を実現した。この速度で移動する高分子挙動を捉えるため、パルスレーザ装置を導入した。鎖状高分子の希薄溶液における乱流抵抗低減現象(トムズ効果)を明らかにするために、鎖状高分子の乱流中での挙動の直接可視化を目的とした実験的研究を行った。直接可視化の方法として暗視野顕微鏡法を採用し、市販顕微鏡に40倍対物レンズ(NA0.75、WD0.511mm)あるいは100倍対物レンズ(Oil Iris3、NA0.501.35、WD0.10mm)を装着し、油浸式暗視野コンデンサー(NA1.21.4)を取り付けた。照明装置として、ストロボ装置あるいはパルスレーザ装置(パルス出力25mJ)を用いた。後者の場合は光ファイバを用いた。撮影装置としてICCDカメラを用いた。本可視化装置を用いて、粒径800、400、150、60、20nmの標準ラテックス粒子の可視化撮影を行い、スライドガラスとカバーガラスに挟まれた液層中の粒子挙動を可視化観察できることを確認した。水流中のPEO高分子挙動を観察するため2枚のガラス壁で形成される幅1mmの矩形チャネル流路を製作し、静圧駆動によって流速10m/sの乱流状態を実現した。この速度で移動する高分子挙動を捉えるため、パルスレーザ装置による照明を行った。暗視野光学系により乱流中の標準ラテックス粒子の可視化観察が可能であることを示した。しかしながら、高分子については十分な画質の可視化画像を得ることができず、チャネル流路と暗視野光学系の最適化が必要であることがわかった。