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人、モノ、情報の交流から捉えた東北アジア・環日本海地域の近代以降の都市空間形成史

「第1編前提と方法論の検討」では、まず基礎的な前提の把握を行った。「第1章東北アジアにおける鉄道敷設・都市の動向と人・モノの移動」においては、(1)鉄道敷設の歴史、(2)環日本海圏の主要都市を、極東ロシア、中国東北部、朝鮮半島に分けて把握した。そして主に20世紀前半までの(3)環日本海圏における人・モノの移動、に関してさらに把握した。次に「第2章研究の視点」において、圏域概念の基礎として、(1)東北アジア地域の国家勢力の移り変わり、を整理し、(2)近代以降の東北アジア都市形成史研究の視点と方法に関して考察を行った。さらに具体的な研究視点の検討を中国東北部・ロシア極東を対象として行い、(3)中国東北部・ロシア極東における都市形成主体の多様性として、研究上の視点を明確化した。「第2編ロシア極東/ウラジオストクの事例」ではこれまでの研究蓄積があるウラジオストクを対象として、具体的な研究方法論を事例にそって検討した。「第3章ロシア極東植民都市の初期市街地計画における空間条件」では地政学的な背景との関連で市街地計画のあり方を考察した。つづく「第4章ウラジオストク中心市街地における各国人の居留とその空間展開」では、流入する人種と形成された社会層を軸に、都市空間の形成の解明を試みた。「第3編東北アジアのアーバンヴィレッジ」では、ウラジオストク(第5章)、大連(第6章)、仁川(第7章)における歴史的地区を事例に現状調査から都市空間形成とその要因、そしてそれぞれの都市空間の持つ意味と価値について考察した。本研究は、ロシア極東、中国東北、朝鮮半島の、計10都市にて調査を行ってきたが、現在(2002年3月)も継続して研究を行っている。紙幅の関係上、本報告書で掲載できなかった部分も多いが、末尾の「資料編」に、これまでの研究協力者による論文概要として計4本、学会等での発表梗概を計21本収録し、内容を補足した。初年度である97年度においては「環日本海」「国家」「都市」「地区」という4つのフレームを仮説的に設定し、各フレームに関して基礎的な調査を行った。なお1997年度の研究成果として、中間報告書を1998年3月末までにまとめる予定である。「環日本海」に関しては、従来の環日本海論の言説を収集し、その内容を検討した。また、明治以降に我が国にて発行された、環日本海地域の地図を収集し、他に収集した文献資料と併せて、近代以降の中国東北部、朝鮮半島、極東ロシアにおける鉄道路線の進展過程を明らかにした。「国家」に関しては、主にモノの貿易、ヒトの移動という観点から、戦前期における国家間での交通の関係を明らかにした。「都市」としては、「環日本海」「国家」における調査結果を踏まえて、朝鮮半島、中国東北部、極東ロシアにおける主要な都市を30程度選定し、その形成上の特質を把握した。また事例都市として、中国の大連、韓国の釜山を選定し、そこでの市街地形成過程を詳細に調査・把握した。「地区」としては、大連、釜山の市街地形成過程から、他国の文化的な影響関係という観点から特徴的だと思われた、「旧ロシア町」「旧連鎖商店街」(以上大連)、「南浦洞2洞(チャガルチ市場東部)」「テキサス(釜山駅西側の一帯)」「旧日本専管居留地」(以上釜山)の5地区を選定し、1997年8月から9月にかけて現地調査を行い、現地研究機関の協力の下、その空間構成と形成過程、現況を明らかにした。

以上をふまえて、仮説的に設定したこのフレームの妥当性と限界を分析・考察した。現時点での成果は以上であるが、来年度は上記のフレームの内、特に「地区」レベルでの都市空間の成り立ちと特質を、ロシアのウラジオストクも含めて、さらに明らかにしていく予定である。本研究は東北アジア地域(中国東北部・ロシア極東・朝鮮半島)における近代以降の都市空間の形成を、歴史的な観点から明らかにするものである.98年度においては、中国東北部の大連・ハルビン、ロシア極東のプラゴベシチェンスク・ハバロフスク・ウラジオストク、それに韓国・仁川の6都市を対象とした.1998年9月及び1999年1月には、現地研究機関・学術機関において、関連研究者に協力を受け、研究内容に関するレビューを受けた。近代以降に形成された東北アジアの主要都市は、それ以前においては殆どが未利用・未開拓であった土地に形成された。そこで流入者によって各地からもたらされた文化・技術・材料が混合し、すみ分けられた「場」として都市空間を捉えている。本年度は、このような空間形成をもたらした状況を、「フロンティア」として規定し、それらの混合の程度、あるいはすみわけの明瞭さなどから、特徴を有する地区をurban villageと定義し、その形成を解明することに重点を置いた.○ロシア極東・中国東北部に関する研究の細目1)木造建築群ー初期の移民者による空間形成(ブラゴベシチェンスク、ハバロフスク)2)帝政ロシアによる初期の市街地計画(大連、ハルビン、プラゴベシチェンスク、ハバロフスク、ウラジオストク)3)中国人移民による空間形成(ハルビン・傳家伺、ウラジオストク・ミリオンカ)4)東清鉄道の建設行為(大連・旧行政市街、ハルビン・南崗)○韓国・仁川に関する研究の細目1)都市全域における市街地形成過程2)開港期に形成された3つの居留地エリア(旧清国居留地・旧日本居留地・旧各国居留地)における空間構造の変容過程3)歴史的建築物の類型今後は都市内部の諸事象を詳細かつ精緻に把握していくとともに、いま一度東北アジアというより広い地域レベルでの考察を可能にするような方向を同時に進めていくことが必要である.本研究は東北アジア地域(中国東北部・ロシア極東・朝鮮半島)における近代以降の都市空間の形成を、歴史的な観点から明らかにするものである。99年度においては、中国東北部の大連・ハルビン、ロシア極東のハバロフスク・ウスリースク・ウラジオストク、それに韓国・木浦、群山の7都市を対象とした。1999年7月8月及び12月には、現地研究機関・学術機関において、関連研究者に協力を受け、研究内容に関するレビューを受けた。本研究では、都市空間の形成に関わる背後要因として、出自の異なる複数の文化集団をとりあげ、彼らによる空間形成がもたらされた状況を、「フロンティア」として規定し、それらの混合の程度、あるいはすみわけの明瞭さなどから、特徴を有する地区をurban villageと定義し、その形成を解明することに重点を置いている。こうした観点に立って、具体的には以下の内容の調査研究を進めた。○ロシア極東・中国東北部に関する研究の細目1)空間形成に関わる3つの社会層に着目し、「国際都市」の人種混合的な状況が具体的にはどのようなものであったのかを明らかにした(ウラジオストク)。ここでの方法論に則り、来年度はハバロフスク・ハルビンなどとその実態を比較する。
平滑筋分化マーカーを用いた脳血管における平滑筋形質転換の観察と法医鑑定への応用

脳血管破裂による突然死の法医鑑定に有用な組織形態学的特徴につき、血管中膜平滑筋細胞の形質転換に着目して検討した。椎骨動脈解離例では検索した全例に原因病変としての分節性動脈中膜壊死を認めた。解離部位には反応性の間葉系細胞が認められ、外傷性椎骨動脈破裂例との鑑別に有用な所見と考えられた。嚢状動脈瘤例では中膜平滑筋細胞の性状と分布によって動脈瘤の成長経過の推察が可能であり、臨床経過が不明なことが多い法医解剖例において、事例毎に経過が異なる動脈瘤症例の生前の病態把握に有用である。本研究では法医解剖例を対象とし、様々な脳血管障害における脳血管平滑筋形質変換の関与の有無と法医病理学的評価法の確立を目指す。初年度は研究資料の蓄積として法医解剖例の脳血管の採取を行い、ホルマリン固定後パラフィン包埋し、0.1mm間隔の連続組織切片の作製を行った。切片はヘマトキシリンエオジン,エラスチカワンギーソン染色を行ったのち顕微鏡デジタルカメラで撮影し、連続的観察が可能な状態とした。平滑筋形質変換をへて血管のリモデリングに影響すると考えられる脳血管の合流形態について、前大脳動脈・前交通動脈合流部破裂動脈瘤症29例に着目し、肉眼所見・組織所見を検討した。検討の結果、前大脳動脈の左右差が65%に認められた。動脈瘤のネック部分は1例を除き前大脳動脈合流部より遠位に存在していた。前交通動脈がなく、片側の前大脳動脈が中大脳動脈のようにY字に分岐して瘤を形成する例が4例あった。破裂部位の79%が瘤の先端の破裂であったが、中部や根元で破裂する例もみられた。動脈瘤の組織所見では、血管壁が1層構造のもの、違う壁の層状構造が認められるものに大別された。また、層状の線維化と菲薄化が混在する症例があり、動脈瘤の成長経過を反映する所見と考えられた。瘤壁の一部では収縮型平滑筋細胞が脱落し、内膜側に合成型平滑筋細胞の増生が認められた。以上の結果から動脈瘤は瘤壁が均一に拡張すれば先端が破裂すると考えられるが、時間経過のある瘤では瘤壁のリモデリングが生じ、瘤内の血行動態を変化させ破綻部位に影響すると考えられた。これらの初年度の研究成果を基に、次年度以降も症例を蓄積するとともに、脳血管平滑筋細胞の病理組織解析をすすめ、血管病変発生・成長に関与する血管組織の形態変化を多角的に検討する。計画外の申請者の所属機関変更が生じたため、研究設備移動の関係から免疫染色の予備実験等、研究内容の一部を次年度実施、使用とした。その他の研究実施計画は順調に進行している。本研究では法医解剖例を対象とし、様々な脳血管障害における脳血管平滑筋形質変換の関与の有無と法医病理学的評価法の確立を目指す.2年目となる本年は、脳血管疾患のなかでも脳底動脈瘤破裂、および椎骨動脈解離破裂における血管壁の病理形態的特徴を検討した。脳底動脈瘤破裂11例につき連続組織切片を作製してその特徴を観察したところ、瘤の最大長は3.8- 8.7 mm、平均5.8±0.6 mmであり、過去の前大脳動脈瘤の検討結果と比し大きかった。瘤壁の性状は、血管壁が1層構造のものは3例で、8例は時相の違う壁の層状構造が認められた。組織学的性状と瘤の大きさとは必ずしも比例せず、最も小さい瘤にも弾性線維のある複数の層が認められた。破裂部は全例で周囲の瘤壁より菲薄化し、中央部が破裂するいわゆるブレブ状になっており、形成後ある期間安定していた動脈瘤がリモデリングによって破裂に至った経過が示唆された。瘤壁では収縮型平滑筋細胞が脱落し、壁の内膜側からの合成型平滑筋細胞の増生が認められた。これらの特徴は初年度検討した前大脳動脈・前交通動脈合流部破裂動脈瘤の検討結果と一致していた。また瘤に併走する近傍の動脈に外膜側から炎症が波及している事例もみられ、瘤の形成や成長への炎症の関与が示唆された。さらに本年は脳動脈解離についても検討した。椎骨動脈解離と腹腔内動脈解離を合併する4例を検討したところ、破裂部位および非破裂部位の筋性動脈に中膜平滑筋の融解壊死と新旧の動脈解離が認められた。中膜平滑筋脱落部位には収縮型平滑筋細胞が認められず、周囲の外膜を中心に間葉系細胞の反応が認められた。脳動脈解離の発生原因として全身性筋性動脈疾患であるSegmental arterial mediolysisの関与が示唆された。本年度より申請者の所属機関が変更となり、環境設定の準備期間が必要であったが、現在は研究体制が整い、順調に進行している。また途中、顕微鏡デジタルカメラの故障が生じたが、比較的短時間で本研究費で代替品を購入する事ができ、研究への支障は生じていない。研究最終年度は、脳動脈瘤の有無による脳血管平滑筋細胞の特徴を観察した。破裂脳動脈瘤25例につき、破裂部の連続組織切片標本を作製し、一般組織染色および免疫組織染色で平滑筋細胞の分化および関連細胞の反応を観察した。

結果は、組織標本枚数から算出される動脈瘤の大きさは1.1-12.1mmであり、うち6割が臨床的に破裂リスクとされる5mmより小さかった。検討例の92%は動脈瘤壁に平滑筋細胞が存在し、うち約半数に合成型平滑筋を認めた。88%に瘤壁に局所的な平滑筋細胞の欠損を認め、うち82%に欠損部の外膜側を中心としたマクロファージ浸潤がみられた。突然死例では小さい瘤でも破裂しており、瘤の拡張に伴う壁の菲薄化のみならず、炎症による動脈瘤壁の局所的な融解などが破裂に関与していると考えられた。さらに、破裂脳動脈瘤7例・未破裂脳動脈瘤5例・脳動脈瘤なし15例の、脳血管の瘤部と脳血管好発部位4箇所につき連続組織切片標本を作製し,免疫組織染色で平滑筋細胞を観察した。結果は、破裂脳動脈瘤例の破裂部瘤壁は菲薄化して平滑筋細胞が殆ど存在せず,その近傍に合成型平滑筋細胞による内膜増生がみられた.破裂部の外膜には局所的なマクロファージと間葉系細胞の浸潤があり,未破裂動脈瘤の瘤壁には同様の細胞浸潤が軽度みられた.脳動脈のない事例の脳血管は収縮型平滑筋細胞が規則的に配列し、動脈硬化部位において内膜を主体としたとマクロファージ浸潤・内膜肥厚部位の合成型平滑筋細胞増生・中膜の収縮型平滑筋細胞の減少がみられた。破裂・非破裂脳動脈瘤例においても動脈硬化部位には同様の所見がみられた。脳動脈瘤壁内の平滑筋細胞の増生の程度や線維性肥厚の状態は事例によって様々で、同じ瘤内でも均一ではないが、破裂部位の外膜に特徴的なマクロファージ浸潤がみられたことから、局所的炎症が破裂に繋がる瘤の形態変化に影響することが示唆された。脳血管破裂による突然死の法医鑑定に有用な組織形態学的特徴につき、血管中膜平滑筋細胞の形質転換に着目して検討した。椎骨動脈解離例では検索した全例に原因病変としての分節性動脈中膜壊死を認めた。解離部位には反応性の間葉系細胞が認められ、外傷性椎骨動脈破裂例との鑑別に有用な所見と考えられた。嚢状動脈瘤例では中膜平滑筋細胞の性状と分布によって動脈瘤の成長経過の推察が可能であり、臨床経過が不明なことが多い法医解剖例において、事例毎に経過が異なる動脈瘤症例の生前の病態把握に有用である。次年度以降も検討症例の蓄積を継続し、法医解剖例の脳血管の組織標本作製を行う。初年度の結果をふまえ、脳血管における平滑筋細胞の分化と局在につき平滑筋分化マーカーであるS100A4, αSMAなどを一次抗体とした免疫組織染色を行う。染色結果から収縮型,合成型平滑筋細胞の出現と局在を観察する。同時に形質転換誘発因子や、合成型平滑筋の産生物質である細胞外マトリックス等を一次抗体とした免疫組織染色を行う。これらの平滑筋形質変換に関連する分子病理学的マーカーの発現を観察することで、脳血管病変、損傷に関与する血管組織の病理形態変化を多角的な観点から検討する。次年度は研究最終年度にあたり、症例の検討を継続するとともに、得られた結果を纏めていく。脳動脈瘤に関しては、これまでと同様に一般染色を用い瘤壁を病理形態学的に観察するとともに、免疫組織染色によって平滑筋細胞や炎症細胞の局所的変化を観察して、動脈瘤の形成や成長、破裂に関連する病態を検討する。また脳動脈解離については、Segmental arterial mediolysisとの関連に着目し、血管壁の中膜平滑筋融解壊死の範囲や周囲血管壁の反応について免疫組織染色を用い、より詳細な追加検討を行う。非破裂例の脳血管についても同様の検索を行い、破裂例との比較検討を行う。結果から得られる脳血管の病理学的特徴を総合的に判断し、各種脳血管病変の特徴および法医解剖実務での応用法につき報告する。法医病理学研究成果報告、論文印刷が予定より少なかったため次年度使用となった。申請者の所属機関変更が生じたため、免疫染色の予備実験等については次年度以降の実施とした。
大衆娯楽におけるヴァラエティの伝統―メディア交流と日米比較の観点から―

本研究では、192030年代の日本映画とラジオのメディア交流をテーマとして、映画のサイレントからトーキーへの移行期に、音声メディアとしてのラジオが映画における弁士・俳優のパフォーマンスにどのように関わったのか、同時期のアメリカにおける状況とも比較しながら研究を行った。具体的には、1920年代末に流行した「映画物語」、1930年代初頭に流行した「放送映画劇」という二つのラジオ・ドラマのジャンルに焦点をあて、それぞれのジャンルの特徴、ジャンルの変化と映画のサウンド移行期との関連について考察した。歴史資料として、早稲田大学演劇博物館、NHK放送博物館が所蔵するラジオ・ドラマの脚本、ラジオ年鑑、コロンビア大学図書館所蔵のマキノ・コレクションにみられる映画館の興行プログラムの調査を行った。調査の結果、サイレント映画の上映の際に活躍していた弁士は、「映画物語」をはじめとして初期のラジオ番組のジャンル形成において重要な役割を果たしたこと、トーキー映画が一般化するのに伴い、弁士による「映画物語」から映画俳優による「放送映画劇」が増加すること、戦後まで続いたアメリカの映画俳優によるラジオ・ドラマ「ラックス・ラジオ・シアター」と比較した場合、「映画物語」、「放送映画劇」はいずれも1930年代末にはジャンルとして衰退し、短命であったこと等が明らかになった。研究の成果は、2012年3月に開催された2つの国際学会において口頭発表した。映画メディア学会(SCMS:シカゴ)では、日本映画とメディア交流に関するパネルにおいて、アジア学会(AAS:サンディエゴ)では、日本文化におけるサウンドの諸相をテーマとしたパネルにおいて発表し、アメリカにおける日本映画研究者、中国などの他のアジア圏のメディア研究者と意見交換を行うことができた。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
下顎義歯の大連結子が発語機能に及ぼす影響についての研究

下顎義歯の大連結子のデザインおよび,上顎大連結子の微細な変化で発語機能にどのような影響が生じるかを検証することを目的とし,従来,義歯による発語障害が生じやすいと報告されている6種類の音節について,下顎は3種類の一般的な大連結子,上顎は発語機能に影響の少ない口蓋中央を走行する大連結子のわずかな変化(幅を8mm,20mm,断面形態をシャンファー,ナイフエッジ型に変化させた)による影響を評価した.その結果,下顎の大連結子は一部の音節を除いて被覆面積が広いほど影響が大きく,上顎大連結子は口腔感覚に不利な幅広・シャンファー型に発語障害が生じるとは限らず,音節毎に特異的な影響が生じた.平成25年度は,平成24年度に引き続き,上顎可撤性義歯のCo-Cr製の大連結子の幅・断面形態が発語機能に及ぼす影響についての研究成果を論文にまとめる作業に大半の時間を費やした.理由として,研究成果を査読有の国際誌に発表するために,日本語特有の音声学的特徴を英語圏の研究者の理解を得るべく,集積したデータの解析方法を再検討する必要が生じたことが挙げられる.現状,解析方法の検討およびデータの再評価が終了し,平成26年度の早期に投稿完了する予定である.また,下顎可撤性義歯の大連結子が発語機能に及ぼす影響を検討した平成24年度の成果を,解析方法を改変した上でまとめ直す作業を順次進めて行く予定である.同時に,平成26年度に予定している,義歯装着者の主観的な喋りにくさと客観的な発語機能評価結果の相関について検討する臨床研究を開始するにあたり,東京医科歯科大学歯学部倫理審査委員会の承認を得るための申請作業を平成25年度後半より開始しており,平成26年度前半に承認を得て,こちらも順次研究を開始する予定である.倫理審査申請に際して,承認後は速やかに研究を開始できるよう研究デザインは詳細まで検討を行った.本研究は,国内外を通じて類似の報告は皆無であり,最終的には前向き介入研究を実施することを念頭に置いているが,その第一段階としては,観察的横断研究にて相関の有無や強さ,客観的発語機能障害の他に主観的な喋りにくさに影響を与えるような予測因子の同定を行うことを主たる目的としている.下顎義歯の大連結子のデザインおよび,上顎大連結子の微細な変化で発語機能にどのような影響が生じるかを検証することを目的とし,従来,義歯による発語障害が生じやすいと報告されている6種類の音節について,下顎は3種類の一般的な大連結子,上顎は発語機能に影響の少ない口蓋中央を走行する大連結子のわずかな変化(幅を8mm,20mm,断面形態をシャンファー,ナイフエッジ型に変化させた)による影響を評価した.その結果,下顎の大連結子は一部の音節を除いて被覆面積が広いほど影響が大きく,上顎大連結子は口腔感覚に不利な幅広・シャンファー型に発語障害が生じるとは限らず,音節毎に特異的な影響が生じた.H24年度は予備実験として、上顎可撤性義歯のCo-Cr製の大連結子の幅・断面形態が発語機能に及ぼす影響の調査を行い学会発表(第121回日本補綴歯科学会学術大会にて)を行い現在論文作成中である。下顎可撤性義歯の発語機能への影響は上顎可撤性義歯と比較して小さく、その影響を検知するためには従来法(構音時の舌接触域の評価や音声の周波数、フォルマントの評価など)と比べより微細な変化を捉えられる検出力の高さが必要となる。上顎可撤性義歯の影響については過去に従来法を用いて行われているものの、その多くは口蓋の被覆面積や走行位置を対象とした、比較的検知し易い評価対象であった。今回、音声認識による客観的発語機能評価システムを用いて、より細かな変化である大連結子の幅および断面形態の違いが発語機能に及ぼす影響について評価した。また用いた大連結子は、過去の研究に用いられるような厚みの出る光重合型レジンプレートを用いた実験床ではなく、臨床現場で違和感軽減のため剛性を保ちつつ厚みを薄くできるCo-Cr製の大連結子を採用し、より変化が微細な条件を揃えて行うこととした。その結果、両側設計の上顎可撤性義歯に必須な大連結子は材料を変化させ厚みを薄くしても、ある音節では発語機能に影響を与えている可能性があることが示唆された。また、音節によって影響の受けやすい断面形態に差がある可能性、幅を減らして被覆面積を小さくすることでかえって影響が大きくなる傾向を示す音節の存在など、これまで行われてきた従来法を用いた先行研究では言及されなかった、大連結子が発語機能に及ぼす影響が明らかになった。以上の成果は、単に上顎の大連結子の発語機能への影響がより詳細に解明されたという意義にとどまらず、今後発語機能が出にくいとされる下顎義歯への影響を評価する上で、本研究に用いた発語機能評価システムが有効である可能性を示唆するものでもある。下顎義歯の大連結子にはリンガルバー、リンガルプレートが存在する。その選択基準は口腔底の深さ、前歯の歯軸、顎堤のアンダーカットの有無などが挙げられる。歯周病学的観点からは歯頸部を開放したリンガルバーが推奨されてきたが、近年の研究ではリンガルプレートであってもプラークコントロールと適切なメンテナンスがなされていれば問題がないことが示されている。力学的・歯周病

学的に2種類の大連結子の選択が可能であれば、選択基準に発語機能への有利性を加えることは、患者のQOL向上に有効であるため、大連結子のデザインの差が発語機能に及ぼす影響について検証した。この結果、両者に大きな差はないものの,音節によっては,被覆面積の大きなリンガルプレートの方が有利である可能性が示唆された。本研究で用いた発語機能評価システムでは、従来の研究で検出の困難であった微細な影響を評価可能であることも同時に示されたため、上顎義歯の大連結子の細かなデザインの差による影響を追加検証することとした。この結果、先行研究で発語機能への影響が少ないと報告された中パラタルバーと、より剛性が高く力学的に有利であるが被覆面積の大きいパラタルストラップについて、幅、断面形態の差が発語機能に及ぼす影響について詳細な検証を行うことができた。この結果、必ずしも被覆面積が大きい大連結子が発語機能に不利ではないことが示され、義歯を新しく製作する際に、パラタルストラップを選択したとしても、発語機能への影響が増すとは言えず、発語機能に対する不安の大きな患者に対して、必ずしも避けるべきでないことが示唆された。これは、患者の主観的な発語障害に対する評価を気にするあまり、経験的に、強度が劣る中パラタルバーを選択することにより、長期的な予後を得られることが難しくなるといった、エビデンスに乏しい治療方針の選択方法に対し、より多角的な検討を推奨するものである。部分床義歯補綴学平成24年度,25年度に予定していた研究についてはほぼ予定通り終了しており,論文投稿については,データの解析法を改変することで,予定よりやや遅れているものの,平成26年度に予定している研究と平行して行うことで,次年度への影響はほとんどないと考えられるため,現状,概ね順調に研究計画が進行していると言える.最終年度に設定している,臨床試験については,倫理審査申請が承認され次第の開始であり,期間として平成26年度内に終了するためには時間的余裕はあまりないが,研究デザインの細かな工夫(今後の研究の推進方策に記載)を行うことで対応可能と考えている.H24年度の成果から、今後下顎義歯の大連結子が発語機能に及ばす影響についての評価を行う上で、我々が使用しているシステムの検出力を確認することができた。また当初の目的の一つであった下顎可撤性義歯を対象とした研究の基準値の設定が完了した。このことは、既に並行して開始している下顎可撤性義歯の大連結子の形態が発語機能に及ぼす影響の評価結果の妥当性の確認でもあり、現段階では現状の実験系で引き続き研究を進めていくことが可能であると考えられる。平成26年度の主たる目標のうち,論文投稿については問題なく行うことが可能であり,主観的な喋りにくさと客観的な発語機能評価の相関や,別の寄与因子の解明についての臨床研究については,今回の研究のみで十分な臨床的な示唆を得ることは困難であると考えている.このような研究報告は国内外を通じて皆無であり,予測因子の選別の基準がない状態である.従って,今後,前向き介入試験を実施する際の研究デザインをブラッシュアップするため,本研究では予測因子を多岐に渡り設定しようと考えている.あわせて,今回は観察的横断研究を行うことで,時間的制限に対して対応できると考えている.また,どのような結果が得られるかの予測が難しく,本研究の結果次第で,今後,新たな研究プロジェクトを立ち上げる必要も生じると考えている.予備実験である上顎可撤性義歯の大連結子の幅および断面形態の違いが発語機能に及ぼす影響についての成果を論文としてまとめることをH25年度前半の目標とする。また並行して健常有歯顎者を対象として下顎の大連結子の形態を変化させた際に生じる発語機能への影響を実験床を用いて評価し成果をまとめる予定である。更に、国民健康の増進へ寄与度を増すために、患者の主観的評価と発語機能
自動車触媒用低温活性非白金族系触媒の開発

自動車排ガスは走行状態によって組成が変動している。昨年度はそのような濃度変動条件でのアルミナ上での酸化窒素-プロパン-酸素系の反応について検討を行った。本反応は多くの中間体を経由する複雑な反応系であったために変動操作効果に関する詳細な検討(吸着平衡定数や反応速度定数との相関など)が難しかった。そこで本年度は、排ガス浄化反応として重要な単位反応であり、かつ反応機構も簡単な貴金属触媒上でのNO-CO反応を用いて変動操作効果発現の機構を検討した。当該年度のテーマでは白金触媒を主に用いているが、これは変動操作効果についてより検討し、代替材料を探索するためのプロセスであり、本研究のテーマ"非白金族系触媒の開発"と矛盾するものではない。白金/アルミナ触媒上でのNO-CO反応では変動操作効果が発現し、定常供給条件よりも非定常供給条件の方が活性が向上することがわかった。また、当該反応をコンピューターシミュレーションによって再現することにより、変動操作効果の発現は反応に対するCOの強い自己被毒性によることが説明できた。一方、同じ白金族金属でもロジウムはNO-CO反応に高い活性を示すがCOの自己被毒性は弱いといわれている。また、このロジウムは資源的・経済的な意味からも最も削減を望まれる触媒である。そこでロジウムについて同様にコンピュータシミュレーションを行ったところ、白金に比べ、変動操作効果はほとんど見られないという結果が得られた。これは実験的にも裏付けられた。これらの結果から、変動操作効果を有する白金を触媒層入り口に、定常操作活性の高いロジウムを出口に充填することでより効果的な白金族触媒の利用が期待できる。このことは、コンピュータシミュレーションおよび実験から裏付けられた。また、昨年度および当該年度の反応実験の結果を検討し、変動操作効果発現の判定法を提案した。この判定法および上記のコンピュータシミュレーションにより新しい自動車触媒の設計の指針が得られたといえる。本年度はNOと炭化水素-酸素系の反応を担体付き金触媒を用いて行った。おもに触媒担体の探索、よりよい調製法の検討などを行った。本反応に対しては、炭化水素を反応性の高い形に変換するためにある程度の酸化力は必須であるが、一方その酸化力が余りに強いとせっかく生成した中間体がNOと反応せずに酸素によって消費されてしまう。従って、酸化力の微妙な制御が重要である。またそれに平行して、原料濃度が周期的に変動する条件下での触媒活性試験装置を試作し、予備実験を行った。これは自動車触媒の反応操作条件として、通常の化学反応とは大きく異なる点であり、それを考慮した触媒活性評価が必須であると考えられたためである。以下のような結果が得られた。担体として、Al_2O_3,TiO_2,SiO_2,K_2TiO_3,Co_3O_4,ZnO,CuOなどを用いた。一般に遷移金属酸化物系担体は酸化力が極めて高く、NO-CO系の反応には極めて高活性であり、特に金を添加した触媒は特に低温活性に優れ、反応は100°C程度で開始する。しかし、NO-炭化水素-酸素系の反応に対しては炭化水素が酸素との反応によって消費されてしまい、NOの転化率はきわめて小さい。それに比して、TiO_2,Al_2O_3などはかなり高いNO転化活性を有する。反応は特定の温度域のみで起こり(ウィンドウと呼ばれる)、それより高温では酸素が優先的に炭化水素と反応する。金を添加すると、その有効温度域が低くなる。TiO_2触媒と金/TiO_2触媒とを直列に充填すると、そのウィンドウは広くなる。有効温度域は、400-600°Cである。流路を自動的に切り替えることにより反応ガスの濃度を周期的に変動させる装置を試作し、この反応系に適用した。また、そのような条件下での反応挙動を予測するコンピュータプログラムを開発した。自動車触媒の使用条件は濃度、温度両面においてきわめて広く、また短い周期で変動している。通常の触媒開発は定常条件下で行われているが、自動車触媒においては必ずしも適切ではないであろう。本年度は、その様な観点から、変動条件下での触媒試験法確立と、その様な条件下でのアルミナ触媒の機能の解明に重点をおいた。アルミナ触媒は600から700°CでNO-プロパン-酸素反応に高い活性を示す。最高活性は650°Cで得られ、それより低くても高くても活性は低下する。酸素が存在しない場合、低温では活性は低いが温度と共に単調に増加し、700°Cでは100%転化率を示す。変動条件は見かけの活性に大きな影響を及ぼす。変動周期が5秒程度では650°Cにおける最高活性がさらに2倍程度増大する。活性は変動周期に対し、低温では極大値をとってその後減少し、一方高温では単調に増加する。これらのパターンは、プロパンが酸素と反応してより反応性の高い中間体を形成し、それがNOあるいは酸素と競争的に反応するという機構で説明できる。この様な反応機構に加え、酸素とプロパンが同じサイトに競争的に吸着するとすれば、この様な変動周期依存性、実際のNO除去活性の経時変化などをコンピュータシミュレーションできることが判った。触媒開発にあたって、この様な「変動操作効果」を正当に評価する必要性があることが示された。さらに、アルミナ触媒のCO酸化活性に付いても検討し、高温においては十分な活性があることが判った。

昨年度はそのような濃度変動条件でのアルミナ上での酸化窒素-プロパン-酸素系の反応について検討を行った。本反応は多くの中間体を経由する複雑な反応系であったために変動操作効果に関する詳細な検討(吸着平衡定数や反応速度定数との相関など)が難しかった。そこで本年度は、排ガス浄化反応として重要な単位反応であり、かつ反応機構も簡単な貴金属触媒上でのNO-CO反応を用いて変動操作効果発現の機構を検討した。当該年度のテーマでは白金触媒を主に用いているが、これは変動操作効果についてより検討し、代替材料を探索するためのプロセスであり、本研究のテーマ"非白金族系触媒の開発"と矛盾するものではない。白金/アルミナ触媒上でのNO-CO反応では変動操作効果が発現し、定常供給条件よりも非定常供給条件の方が活性が向上することがわかった。また、当該反応をコンピューターシミュレーションによって再現することにより、変動操作効果の発現は反応に対するCOの強い自己被毒性によることが説明できた。一方、同じ白金族金属でもロジウムはNO-CO反応に高い活性を示すがCOの自己被毒性は弱いといわれている。また、このロジウムは資源的・経済的な意味からも最も削減を望まれる触媒である。そこでロジウムについて同様にコンピュータシミュレーションを行ったところ、白金に比べ、変動操作効果はほとんど見られないという結果が得られた。これは実験的にも裏付けられた。これらの結果から、変動操作効果を有する白金を触媒層入り口に、定常操作活性の高いロジウムを出口に充填することでより効果的な白金族触媒の利用が期待できる。このことは、コンピュータシミュレーションおよび実験から裏付けられた。また、昨年度および当該年度の反応実験の結果を検討し、変動操作効果発現の判定法を提案した。この判定法および上記のコンピュータシミュレーションにより新しい自動車触媒の設計の指針が得られたといえる。
心筋発生過程における細胞死関連抗原FASの発現とレチノイン酸による制御機構の解析

1)心臓発生における細胞死の関与を検討する目的で、細胞死関連蛋白であるFas抗原がマウス胎仔心臓に発現しているかどうか、発現している場合はその局在などを検討した。マウス胎生10.5日は、心臓形成の基本ができ、中隔は形成過程であるが、発生過程の心室心筋、心房心筋に強く陽性に検出された。発生において一部その期限を異にするconal swellingにはFasは検出されなかった。12.5日胚では、心室心房心筋細胞、に発現し、atrioventricular conus、には発現していなかった。心筋においても、成熟につれて、compactlayerには発現が減少、幼若心筋に特に発現が強く見られた。16.5日の心筋では発現は著明に減少していた。また、中隔を形成すべき、部位にはFas発現が強くみられ、形成過程のtarabeculaeにも発現していた。Fas発現は細胞死現象が存在する必要条件であり、Fasligandが加わることで、細胞死が進行する。従って、発生過程の心筋細胞にFas抗原が時間、部位特異的に発現していたことは、心臓形成における心筋成熟に$細胞死が関与する異を示唆している。これに加えてFas ligandの解析がその全容を明らかにすると考えられる。2)心筋細胞分化におけるレチノイン酸とFas発現に関して検討する目的で、P19EC細胞にレチノイン酸を負荷し、48時間後に、Fasが発現するかどうかをRT-PCRで検討した。P19EC細胞が心筋細胞へと分化するレチノイン酸濃度で、Fas mRNAが検出された。このことは、Fas発現がレチノイン酸の制御下にあることを示唆し、心臓発生におけるレチノイン酸関連蛋白の発現とFas発現が部位特異性において一致していることと呼応する結果であった。3)現在、心臓発生における細胞死のより詳細な解析のために、Fasligandの発現、ICE発現を検討中である。
HBV持続感染におけるホスト側因子と病態との検討

(1)HBcAgおよびHBeAg発現トランスジェニックマウスにおける抗原提示能及び抗体産生能の比較HBcAgを発現するトランスジェニックマウス(Tg10c)、HBeAg発現トランスジェニックマウス(Tg31e)、および正常マウスより、B細胞を採取し、これらのB細胞の抗原提示能を比較したところ、この3種類のマウスでは、Tg31eマウスのB細胞では、抗原提示能は低下していたが、Tg10cマウスと正常マウスは同程度であった。また、Tg10cマウスと正常マウスではB細胞はHBcAgを効率良く抗原提示していたが、HBeAgの抗原提示は低かった。抗体産生能では、Tg10cはほぼ正常マウスと同程度であったが、Tg31eはHBc抗体の産生量は1/10に低下し、一方HBe抗体の産生量はほぼ0となっていた。(2)対象症例におけるHBV-DNAの全塩基配列の解析ウイルス側の要因を比較するため、無症候性キャリア持続群A群(20例)と肝炎継続群B群(25例)について、血清からHBV-DNAを抽出し、PCR法にて増幅し、サブクローニングを行い、全領域の塩基配列の解析を行った。A群ではほとんどの症例で、核酸変異は認められるもののアミノ酸変異はごく少数であった。これに対してB群ではpre-c領域,core領域,core promotor領域,polymerase領域,envelope領域において、核酸変異数とアミノ酸変異数が多数にランダムに認められた。特にcore領域に多く集中していた。ウイルス量は有意にA群に高かった。(3)対象症例の血清・血漿中のサイトカイン・免疫応答関連因子の測定ホスト側の免疾状態の差違を検討するため、無症候性キャリア持続群A群と肝炎継続群B群について、血清・血漿中のサイトカイン量(IL1,IL2,IL6,IL8,IL12,IFNγ,TNFα,)や免疫応答関連因子発現量(Soluble FAS抗原、sICAM1)の測定を行った。これらの測定では血漿中IFNγ、IL2において、有意にB群で増加していた。(1)HBcAgおよびHBeAg発現トランスジェニックマウスにおける抗原提示能の比較HBcAgを発現するトランスジェニックマウス(Tg10c)、HBeAg発現トランスジェニックマウス(Tg31e)、および正常マウスより、B細胞を採取し、これらのB細胞の抗原提示能を比較したところ、この3種類のマウスでは、Tg31eマウスのB細胞では、抗原提示能は低下していたが、Tg10cマウスと正常マウスは同程度であった。(2)対象症例におけるHBV-DNAの全塩基配列の解析ウイルス側の要因を比較するため、無症候性キャリア持続群A群(15例)と肝炎継続群、B群(20例)について、血清からHBV-DNAを抽出し、PCR法にて増幅し、サブクローニングを行い、全領域の塩基配列の解析を行った。A群ではほとんどの症例で、核酸変異は認められるもののアミノ酸変異は認められなかった。これに対してB群ではpre-c領域,core領域,core promoter領域,polymerase領域,envelope領域において、核酸変異数とアミノ酸変異数が多数に認められた。(3)対象症例の血清・血漿中のサイトカイン・免疫応答関連因子の測定ホスト側の免疫状態の差違を検討するため、無症候性キャリア持続群A群と肝炎継続群B群について、血清・血漿中のサイトカイン量(IL1, IL2, IL6, IL8, IL12, IFNγ,TNFα)や免疫応答関連因子発現量(Soluble FAS抗原、sICAM1)の測定を行った。

(3)対象症例の血清・血漿中のサイトカイン・免疫応答関連因子の測定ホスト側の免疾状態の差違を検討するため、無症候性キャリア持続群A群と肝炎継続群B群について、血清・血漿中のサイトカイン量(IL1,IL2,IL6,IL8,IL12,IFNγ,TNFα,)や免疫応答関連因子発現量(Soluble FAS抗原、sICAM1)の測定を行った。これらの測定では血漿中IFNγ、IL2において、有意にB群で増加していた。(1)HBcAgおよびHBeAg発現トランスジェニックマウスにおける抗原提示能の比較HBcAgを発現するトランスジェニックマウス(Tg10c)、HBeAg発現トランスジェニックマウス(Tg31e)、および正常マウスより、B細胞を採取し、これらのB細胞の抗原提示能を比較したところ、この3種類のマウスでは、Tg31eマウスのB細胞では、抗原提示能は低下していたが、Tg10cマウスと正常マウスは同程度であった。また、Tg10cマウスと正常マウスではB細胞はHBcAgを効率良く抗原提示していたが、HBeAgの抗原提示能は低かった。(2)対象症例におけるHBV-DNAの全塩基配列の解析ウイルス側の要因を比較するため、無症候性キャリア持続群A群(20例)と肝炎継続群B群(25例)について、血清からHBV-DNAを抽出し、PCR法にて増幅し、サブクローニングを行い、全領域の塩基配列の解析を行った。A群ではほとんどの症例で、核酸変異は認められるもののアミノ酸変異は認められなかった。これに対してB群ではpre-c領域core領域,core promotor領域,polymerase領域,envelope領域において、核酸変異数とアミノ酸変異数が多数に認められた。特にcore領域に多く集中していた。ウイルス量は有意にA群に高かった。(3)対象症例の血清・血漿中のサイトカイン・免疫応答関連因子の測定ホスト側の免疫状態の差違を検討するため、無症候性キャリア持続群A群と肝炎継続群B群について、血清・血漿中のサイトカイン量(IL1,IL2,IL6,IL8,IL12,IFNγ,TNFα)や免疫応答関連因子発現量(Soluble FAS抗原、sICAM1)の測定を行った。
固視微動を応用した新しい他覚的視野測定法の開発

現在眼科臨床において広く用いられている視野検査は、被検者が視標を検出した際にボタンを押して応答する自覚的な検査手法である。そのため被検者の応答特性が視野検査の精度と強く関連し、測定結果に変動を及ぼす大きな要因となっている。そのため被検者の応答に依存しない他覚的な視野検査法の確立が強く望まれている。他覚的な評価指標として過去に瞳孔反応や視覚誘発電位などが用いられているが、これらはノイズやダイナミックレンジなど様々な制約により未だ臨床への応用が困難である。一方、固視微動は一点を注視した状態で観察される微小な眼球運動で、特に固視微動の構成成分の一つであるマイクロサッカードは、視覚刺激や視覚注意の移動により減少することが知られており、我々も予備実験で同様の現象を確認した。しかし予備実験で固視微動検出に使用した眼球運動計測装世アイマークレコーダーEMR-9はサンプリング周波数が240H,のため、高周波成分の固視微動を全て捉えることができない。そのため本研究ではサンプリング周波数が2000H,まで対応可能なEyeLink 1000 Plusを用いてより詳細な固視微動の検出を試みることを目的とした。EyeLink 1000 Plusは装置の規格上既存の視野計に搭載することが不可能なため、視標呈示モニター上に現行の視野検査と同様の検査条件を再現するプログラムを作成し、視野検査中に発生する固視微動を捉える実験環境を設定した。今後は正常被検者を対象に固視微動を測定し、視標呈示前後のマイクロサッカードの変化や発生頻度、その他パラメータの最適条件について解析する。また当教室で開発を進めているヘッドマウント型視野計imoのEyeTracking用のCMOSセンサーを現在の30Hzから300Hzへ上げ、視野検査中の固視微動が検出できるように改良し、リアルタイムで解析が可能なアルゴリズムの開発を試みる。現在共同研究を行っている近畿大学生物理工学部と実験環境を統一するために、EyeLink 1000 Plusを両施設において同様の条件で設置した。近畿大学生物理工学部では先行して固視微動計測が行われているため、同一の固視微動計測のプログラムを当研究室でも使用する目的で設定した。EyeLink 1000 Plusは装僅の規格上、既存の視野計に搭載することが不可能であるため、視標呈示モニター上に現行の視野検査と同様の検査条件を再現するプログラムを作成した。正常被験者の測定を予定していたが、プログラムの作動状況がやや不安定であるためEyeLink 1000 Plusとの連携を含めて、プログラムの修正を重ねている。ヘッドマウント型視野計imoを利用した視野検査中の固視微動の検出に関して、imoのEyeTracking用のCMOSセンサーを現在の30Hzから300Hzへ改良した。パイロットスタディからさらに瞳孔画像と刺激提示タイミングのキャリブレーション精度を向上させた観察プログラムを作成し健常者10名に対し行った結果、固視微動全体としては視標呈示中の固視微動が最も小さく、視標呈示後に急速に増大する現象が観察された。現在、固視微動からマイクロサッカード成分を抽出するフィルタの作成に取り組んでいる。今後は、EyeLink1000 Plusで従来の視野検査と同等の検査条件にて視野検査が行えるよう設定した測定環境を整備し、正常被検者を対象に視野検査中に発生する固視微動の測定を開始する。得られたデータより、マイクロサッカードの観察に最適な測定条件を探索する。ヘッドマウント型視野計imoの固視微動検出に関して、マイクロサッカードのみを分離し、視標呈示中の固視微動が最も小さくなる原因がマイクロサッカードの頻度に依存する可能性について評価する。マイクロサッカードの自動検出プログラムを整備し、リアルタイム解析についてもその可能性を検討する。しかし予備実験で固視微動検出に使用した眼球運動計測装置アイマークレコーダーEMR-9はサンプリング周波数が240Hzのため、高周波成分の固視微動を全て捉えることができない。そのため本研究ではサンプリング周波数が2000Hzまで対応可能なEyeLink 1000 Plusを用いてより詳細な固視微動の検出を試みることを目的とした。また当教室で開発を進めているヘッドマウント型視野計imoのEyeTracking用のCMOSセンサーを現在の60Hzから250Hzへ上げ、視野検査中の固視微動が検出できるように改良し、リアルタイムで解析が可能なアルゴリズムの開発を試みる。

現在共同研究を行っている近畿大学生物理工学部と実験環境を統一するために、EyeLink 1000 Plusを両施設において同様の条件で設置した。EyeLink 1000 Plusは装置の規格上、既存の視野計に搭載することが不可能であるため、視標呈示モニター上に現行の視野検査と同様の検査条件を再現するプログラムを作成した。ヘッドマウント型視野計imoを利用した視野検査中の固視微動の検出に関して、imoのEyeTracking用のCMOSセンサーを現在の30Hzから300Hzへ改良した。健常者5名に対し行ったパイロットスタディにおいて、視標呈示中の固視微動が最も小さく、視標呈示後に急速に増大する現象が観察された。現在眼科臨床において広く用いられている視野検査は、被検者が視標を検出した際にボタンを押して応答する自覚的な検査手法である。そのため被検者の応答特性が視野検査の精度と強く関連し、測定結果に変動を及ぼす大きな要因となっている。そのため被検者の応答に依存しない他覚的な視野検査法の確立が強く望まれている。他覚的な評価指標として過去に瞳孔反応や視覚誘発電位などが用いられているが、これらはノイズやダイナミックレンジなど様々な制約により未だ臨床への応用が困難である。一方、固視微動は一点を注視した状態で観察される微小な眼球運動で、特に固視微動の構成成分の一つであるマイクロサッカードは、視覚刺激や視覚注意の移動により減少することが知られており、我々も予備実験で同様の現象を確認した。しかし予備実験で固視微動検出に使用した眼球運動計測装世アイマークレコーダーEMR-9はサンプリング周波数が240H,のため、高周波成分の固視微動を全て捉えることができない。そのため本研究ではサンプリング周波数が2000H,まで対応可能なEyeLink 1000 Plusを用いてより詳細な固視微動の検出を試みることを目的とした。EyeLink 1000 Plusは装置の規格上既存の視野計に搭載することが不可能なため、視標呈示モニター上に現行の視野検査と同様の検査条件を再現するプログラムを作成し、視野検査中に発生する固視微動を捉える実験環境を設定した。今後は正常被検者を対象に固視微動を測定し、視標呈示前後のマイクロサッカードの変化や発生頻度、その他パラメータの最適条件について解析する。また当教室で開発を進めているヘッドマウント型視野計imoのEyeTracking用のCMOSセンサーを現在の30Hzから300Hzへ上げ、視野検査中の固視微動が検出できるように改良し、リアルタイムで解析が可能なアルゴリズムの開発を試みる。近畿大学生物理工学部では先行して固視微動計測が行われているため、同一の固視微動計測のプログラムを当研究室でも使用する目的で設定した。EyeLink 1000 Plusは装僅の規格上、既存の視野計に搭載することが不可能であるため、視標呈示モニター上に現行の視野検査と同様の検査条件を再現するプログラムを作成した。
全スケールフォノン散乱構造の構築によるナノ構造化シリコン高性能熱電材料の創製

単結晶Siの熱電特性を測定し、その熱電特性を再現できるボルツマン輸送方程式に基づいた理論モデルを構築した。ボールミルでナノ粒子化したSiを焼結することで、バルクナノ結晶化Siを作製し、粒径50 nm程度のバルクナノ結晶Siが作製できること、及び熱伝導率が低減することを示した。Geとの合金化、及びNiSi2ナノ粒子を混合することで熱伝導率のさらなる低減の低減に成功したが、SiGe合金に対して大幅な熱電性能の向上は達成できなかった。熱を直接電気に変換する熱電変換は、環境・エネルギー問題を解決するための重要な解決策の一つである。本研究では、Siにおいて合金化・面状格子欠陥・ナノ結晶化を組み合わせた全スケールの波長のフォノンを散乱する構造を構築することで、熱伝導率を大幅に低減し、Siをベースとした高性能熱電材料を開発することを目的としている。本年度は、ボールミルによるナノ粒子の作製を行った。ナノ結晶において高い熱電変換性能を達成するためには、キャリア密度が2E20/cm3を超える程度までドープする必要がある。そこで、ドーパントとしてボロンを1, 2at%添加したシリコンインゴットをアーク溶解法によって作製した。アーク溶解後の試料のキャリア密度をホール効果測定によって測定したところ、キャリア密度はいずれも5E20/cm3を超えており、十分な量のボロンがドーパントとしてドープできていることが確認できた。この試料をジルコニア製ボールミル・ポットを用いて粉砕し、酸化物やジルコニア不純物を除去するためにフッ化水素酸で洗浄した。その粉末のX線回折測定を行い、そのピークのブロードニングから結晶子サイズをHalder-Wagner法によって計算した。結晶子サイズはB1at%の試料は6.9 nm, B2at%の試料は11 nmであり、十分小さいサイズまでナノ粒子化できた。このSiナノ粒子を放電プラズマ焼結によって焼結して緻密なバルク試料を作製したところ、僅かに粒成長が起こり、結晶子サイズはそれぞれ15.2 nmと18.4 nmとなっていた。これらの試料のキャリア密度を測定したところ、1E18/cm3以下まで低下してしまっていた。この理由として、ボールミルの回転速度が速すぎたため、シリコン中に固溶していたボロンが析出したと考えられる。今後、ボールミル条件を再検討し、ボロンが析出しない条件を見出す予定である。ジルコニア、窒化ケイ素、タングステンカーバイドの3種類のボールミル容器とボール用いてSiを粉砕し、XRD測定を行うことで不純物が混入しない条件を調べた。その結果、窒化ケイ素製治具を用いてボールミルを行い、その粉末をフッ化水素酸で洗浄することで、酸化物やボールミル用具からの不純物の混入のないSiナノ粒子を得られることが明らかとなった。得られたナノSi粉末をSPS法によって焼結し、バルクナノ結晶Siを作製した。TEM観察結果からも粒界に酸化物や混入物は確認されず、確かに不純物の混入のないバルクナノ結晶Siが作製できていた。粒径は50 nm程度であることが分かった。上記のボールミル条件を用いて合金化散乱のためにSi母相へGeを20%加えたSiナノ粉末を作製し、NiSi2粉末と混合・焼結することでコンポジット化した。その熱電特性を測定したところ、Si-Ge合金の文献値よりも熱伝導率を低減させることができたが、電気伝導率も低減してしまい、熱電性能指数は文献値とほぼ同程度となった。この理由を調べるために、まず単結晶Siを用いて熱電特性を測定し、さらに測定結果を再現できるボルツマン輸送方程式に基づいた計算モデルを構築することで、Siの基礎的な熱電特性を明らかにした。次に、バルクナノ結晶Siの熱電特性を測定して単結晶Siの計算モデルの結果と比較したところ、熱伝導率は予想通りナノ結晶化によって大幅に低減しており、ゼーベック係数もほぼ計算値通りであったが、電気伝導率は計算値よりも大幅に低減してしまっていた。この原因として、焼結体の密度が90%と低かったことから、ナノサイズの気孔が生じており、これが電子の移動を妨げていたと予想される。ナノ構造化による熱電特性の向上のためには、ナノサイズの気孔の生成を抑制して熱伝導率低減を防ぐことが重要であると考えられる。材料工学ボールミルによるナノ粒子化と、粒成長を抑制して焼結しナノ結晶バルク試料を作製することには成功したが、現在のボールミル条件ではドーパントとして加えたボロンがシリコンから析出し、キャリア密度が大幅に低下してしまうことが分かった。これは、ボールミル中にシリコン粒子に過剰なエネルギーを加えることでシリコン粒子の温度が上昇し、ボロンが熱的に励起されて拡散することで、ボロンがナノ粒子表面に析出したと考えられる。そこで、ボールミルの回転数を低くし、シリコン粒子の温度上昇を防ぐことでボロンの析出を防ぐことを試みる。

ボロンが析出しないボールミル条件が確定できれば、その後シリサイドと混合してナノコンポジットを作製し、さらにゲルマニウムをシリコンへ固溶させることで熱伝導率を大幅に低減させることを目指す。研究の進捗が若干遅れており、本年度はボロンドープシリコンのボールミル条件の最適化に取り組んでいたため、シリコンとシリサイドとの混合まで行うことができなかった。そのため、シリサイドとシリコンを混合する際に使用する予定であったグローブボックス等の物品は次年度購入することとした。ボールミル条件の確定後、速やかにシリサイドと混合してナノコンポジットを作製する実験に取り掛かる予定である。その際に、次年度使用額分の助成金でシリサイドの酸化を防ぐための簡易型グローブボックスを購入する。また、焼結に必要なダイスやガス等のほか、物性測定装置の消耗品を購入する予定である。