hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
X線を用いた金属多層膜のインプロセス制御法の開発

当初2ケ年の継続研究としてスタ-トした本研究であるが,研究代表者であった松浦真が初年度の末に急拠米国IBMワトソン研究所に客員研究員として招へいされたために,第2年度は研究代表者を野本俊夫に更し、課題を継続された。この間に得られた主な研究成果は1X線による金属多層膜の回折理論をまとめ,これを多層膜のX線小角散乱の強度計算に応用した。2.この小角散乱の強度計算を実際に作製した金属多層膜に応用し,ほぼ満足ゆく結果を得た。3.希土類一遷移金属多層膜を電子ビ-ム蒸着法により作製し,層間及び層内構造をX線回折により調べた。その結果次のようなことが明らかとなった。(2)RBSの測定結果は相互拡散がCe/Co,Ce/Fe,Er/Feの順で弱くなること。すなわち相拡散はCeはErより,CoはFeより起りやすい。4.希土類金属と遷移金属層膜において,各々の元素の組合せによっては室温においても著しく相互拡散が起き,その結果固相反応によってアモルファス化が生ずる明らかとなった。この事実を利用すれは,光磁気材料として注目される希土類系アルモルファス薄膜も従来のようなスパッタリング法どなく,多層膜の固相反応を利用して作ることが可能である。以上本研究では冐頭で述べたような特殊な事情により,当初の研究課題を完全には達成できなかった。しかしながら本研究を通して上記のような予想していなかった興味深い事実が明らかとなった。本研究を遂行するための今年度中の計画は【○!1】多層膜用高周波スパッタリング装置を完成させる。【○!2】薄膜の膜厚制御に必要となる基礎的技術及びデータを得る。【○!3】薄膜のX線構造解析に必要な測定技術・解析法を確立する。今年度の実積としては、【○!2】と【○!3】はほぼ予定通り実施し得たが【○!1】については設備費の配分が予定の六割以下と予想以上に低かったため、今年度はターボ分子ポンプ排気装置を設置したものの、ベルジャー部が購入できず来年度の予算配分を待って完成させる予定である。【○!2】と【○!3】については既存の真空蒸着装置を用いて実行した。現在までにTbーCr、CrーTi2層膜を作製し膜厚制御のために必要なデータを得ることができた。特に膜厚についてはターリサーフを用い接触法で100〓程度の厚みまで精度よく測定できるようになった。またX線構造解析については数100〓程度の厚みであれば、通常の反射法でターゲットにCuをモノクロメータに湾曲LiFを用いれば十分精度よく測定できることが明らかとなった。以上の予備的実験の過程で得られた成果として、Tb蒸着膜がasdepo.の状態で著るしい歪が加わっており、これを300°Cに焼鈍することにより歪が緩和し、さらに500°Cに焼鈍すると(100)面に強く選択配向することが明らかとなった。現在種々との多層膜について固相反応によりアモルファス化が生ずるか否かについて調べている。今年度は昨年度より進められてきた金属多層膜作製装置を完成させ、X線回折による金属多層膜のインプロセス制御法の開発を完成させる予定で研究を進めてきた。しかし当初の研究代表者である松浦真が2年度目にあたる昨年4月9日より急きょIBM T.J.Watson研究所の客員研究員として米国に派遣されることになった。そこで、代表者を野本俊夫に変更し本研究を推進させることとした。本年度は野本俊夫を中心に本校において引き続き本装置の作製をすすめ、本年度中にほぼ目的の装置を完成させることができた。ただし最終目的であるX線回折によるインプロセス制御法の確立にまでは至っていない。

今年度中の成果としては鉄と希土類金属からなる金属多層膜を実際に作製し、これらの膜のキャラクタリゼ-ションを行い、従来の水晶振動子を用いて作製された多層膜についての問題点を明らかにした。多層膜は鉄と希土類金属(Ce or Er)とを交互に50Åと70Åの膜厚で合計40層になるよう電子ビ-ム蒸着法で積層した。こうして作製した多層膜の膜構造をX線小角散乱とラザフォ-ド後方散乱(R B S)法により調べた。多層膜のX線小角散乱は反射法により行い、グラファイントで単色化したCu Kαを線源として用いた。X線小角散乱の回析ピ-クから求められた多層膜の周期は予想された値より20%近く低かった。またFe/Ce多層膜の小角散乱スペクトルは計算値と大きな違いをしめした。R B Sの測定結果からこの原因としてas depoの状態においてもFe原子がCe膜中に拡散しており、多層膜の組成が大きく変調を受けていることが明かとなった。これらの事実から次のようなことがわかった。(1)従来の水晶振動子により膜厚をモニタ-する制御法では正確な膜厚を持つ多層膜を作製することは困難である。(2)X線回折で多層膜の構造解析を行う場合、あらかじめR B S等の手段により相互拡散係数の測定が重要である。
ゼーベックテンソルの非対角成分を活用した新型発電デバイスの創製

熱流と直交する方向に起電力が生じる「非対角熱電効果」を利用すれば、従来型熱電発電モジュールの短所を克服する実用発電デバイスの実現が期待できる。今年度は、種々の金属材料と熱電材料の組み合わせで、どの程度の最高出力が得られるのかを計算シミュレーションした。これまでに報告されている種々の熱電材料および金属材料の、室温におけるゼーベック係数、導電率および熱伝導率の値を入力し、多層膜中における金属層厚の分率と、多層膜の傾斜角の2つをパラメータとして、最高の出力因子が得られる多層膜デバイスの形状を評価した。この結果、以下の設計指針が得られた。1)金属材料の条件として、導電率および熱伝導率が大きい(ゼーベック係数の値は重要因子ではない)こと。2)熱電材料の条件として、ゼーベック係数が大きいこと、かつ同等な出力因子の大きさなら、ゼーベック係数の値が支配的要因であること。および3)金属材料と熱電材料のゼーベック係数の差が大きいこと。これらの条件下で、金属層厚の分率が大きい場合、熱電材料が示す出力因子の10倍程度の出力因子が、傾斜デバイス化で実現可能であることが明らかになった。以上のシミュレーション結果から、金属材料として最適なのは銅であり、熱電材料としては、遷移金属ケイ化物(クロムケイ化物やマンガンケイ化物)が最も適していることが確認された。実際にクロムケイ化物を合成し、その多結晶粉末と金属銅からなる傾斜デバイスを、放電プラズマ焼結により試作を行っている。計算シミュレーションは既に終えており、現在は遷移金属ケイ化物熱電材料の合成と、多層膜の試作を行っている。シミュレーションによれば、多層膜中における金属層厚の分率が9割程度の時に最も出力が高くなると予想されるので、焼結時の温度や圧力、時間を制御して、金属粒子が熱電材料中に拡散しない条件を検討している。最高出力が得られると予測されるデバイス形状を実現するとともに、作製された非対角デバイスの出力特性を評価する。初年度は、第一原理計算による候補物質の抽出を行い、電子構造およびシミュレーションに基づく素子材料設計と予備的な実証実験を行った。金属材料として銅を選択し、熱電材料としてシリコンドープ鉄基ホイスラー合金を選択した。これらの材料に対して、室温近傍におけるゼーベック係数、導電率および熱伝導率の温度変化を測定した。得られた物性値を用いて有限要素法による温度・電位の計算シミュレーションを行った。この際、多層膜中における金属層厚の分率と、多層膜の傾斜角の2つをパラメータとして、最高の出力因子が得られる多層膜デバイスの形状を評価した。この計算結果を基に、放電プラズマ焼結法により実際に多層膜を作製した。計算シミュレーションによれば、金属層厚の分率が大きく、かつ傾斜が30°程度の多層膜において、最も高い出力が得られるはずである。しかし、金属層厚の分率が大きい場合は、実際に作製した多層膜中で熱電材料中に金属層が拡散して短絡経路を形成し、その部分を優先的に電流が流れるために、シミュレーションの値の1割程度の出力因子しか実測されないことが判明した。一方で、多層膜内の温度分布を赤外線カメラで実測したところ、ほぼシミュレーションどおりの温度分布が実現しており、試作した多層膜において、確かに非対角熱電効果が実現していることが確認された。

素子形状の計算シミュレーションから、素子材料の合成および評価において概ね順調に推移してきたが、素子加工において重要な役割を果たしていたファインカッター(素子切断装置)に不測の故障が生じ、当該装置の修理に約2か月間を要したため、年度内に終了すべき一部の実験を翌年度に行わざるを得なくなり、繰越申請をした。最高出力が得られると予測されるデバイス形状を実現するとともに、作製された非対角デバイスの出力特性を評価する。熱電材料の層中に金属粒子が拡散しないよう、原料を更に微粉末にするとともに、焼結条件の検討を行う。また、原料を一度予備焼結して、薄片状試料を合成し、それらを焼結して多層膜化することを試みる。これらとは別に、金属材料や熱電材料が取り得る種々の熱電特性の組み合わせにより、出力特性がどのように変化するのを計算シミュレーションによって詳細に調べることも必要である。
半導体レーザー干渉計を用いた高位相精度地震計の開発

本研究では将来的な精密波形解析で必要になると考えられる100Hzまでの帯域で位相特性が平坦な地震計を開発することが目的である。初年度は使用する半導体レーザー(レーザーダイオード、LD)の性能評価に重点をおいて研究をおこない、モードホップにかからずしかも温度変動に対する強度変動が比較的小さい条件として、駆動電流50mA、温度15度の動作条件を決定した。また、LDのスペクトル広がりによるノイズは干渉計の対称性を0.1mm程度に合わせればショットノイズ限界の検出感度まで低減できることがわかった。最終年度である本年度は地震計の振り子部分と制御部分の開発に重点を置き、プロトタイプの製作を行った。振り子は垂直成分を分離良く検出するために、片持ちのバネ振り子の構成を採用した。おもりの部分にプリズムを接着して振り子の動きを干渉計で精度良く計測する。数kHzまでの高周波まで制御をかけるために振り子の機械共振が十分に高くなるよう極力小型化した。また、長周期地震波も感度良く検出するために、補助バネで負のポテンシャルを作り振り子の固有周期をのばす方式を考案した。これにより振り子の共振周波数をもとの2Hzの1/10以下まで下げることができた。調整によってはさらに下げることが可能である。制御部分については振り子の動きをレーザー干渉計で読みとり、3kHz以上の周波数帯域でフィードバックして地震計として動作させることができた。この制御帯域では100Hzでの位相遅れは0.3度以下であり、所期の位相精度が達成できる見通しが立った。現在試験観測へ向けて実機を製作中であり、名古屋大犬山観測所において精密制御震源の信号の観測や微小地震の相関観測を行い、位相精度などの性能を評価する。本研究では将来的な波形解析で必要になると考えられる100Hzまでの帯域で位相特性が平坦な地震計を開発することが目的である。当初の予定では初年度に試作機を1台、次年度に観測器を2台製作する予定であったが予算的な制限により初年度の試作機を諦め、観測器の1台を用いてテストすることにした。したがって本年度は使用する半導体レーザー(レーザーダイオード、LD)の性能評価に重点をおいて研究をおこなった。LDは駆動電流や温度に応じて出力光強度や周波数・発振モードが変化する。LDを干渉光源に使用するためにはこれらの特性を把握して適正な条件のもとで動作させる必要がある。そこで、まずLDの特性を評価するためにLDの駆動電流と温度を変化させてそのときの光強度をモニターした。駆動電流はLD用の汎用電源を利用し、温度制御はコリメートレンズ付きのレーザーマウントを設計・製作し、0.1mA以下の電流制御、0.1K以下の温度制御がそれぞれ可能であることを確認した。駆動電流を46mAから54mA、温度を0度から22度にそれぞれ変化させたところ、46度の場合には駆動電流に応じて光強度の減少が見られた。これはLDの発振モードホップに対応していると考えられ、この条件では干渉計が不安定になる。この条件を避けて、しかも温度変動による強度変動が比較的小さいものとして、駆動電流50mA、温度15度の動作条件に決定した。この動作条件のLDを用いて試験的にMichelson干渉計を光学台上に組み上げ、干渉信号から地面振動を検出した。干渉度が97.7%に達し、干渉計として十分に動作可能なことを示した。振動スペクトルから得られた検出限界はほぼ原理的限界であるshot noiseレベルであったが、1.5倍程度の不一致がみられた。これについては引き続き原因を究明していく。次年度はこの干渉計を実際に地震計の変位センサーとして適用する予定である。
自己由来増殖因子による歯髄幹細胞の増殖および分化誘導活性の解析とその意義

本研究は、ヒト歯髄幹細胞の増殖・分化に対する洗浄血小板抽出液(WPLT)の作用を検討し、特に同細胞の初期増殖及び硬組織形成能に対する影響について検討を行ったものである。多血小板血漿(PRP)によるヒト歯髄細胞の増殖活性促進に比べて、WPLTのそれはより効果的であった。さらに、乏血小板血漿(PPP)はヒト歯髄細胞の増殖活性を抑制した。WPLT単独ではヒト歯髄細胞に石灰化を観察できなかったが、WPLTにβ-glycerophosphateとascorbic acidを添加すると、石灰化を観察することができた。遺伝子発現を検討するとWPLTを添加したものはbone Gla protein(BGP)のmRNAの強い発現を認めたが、bone sialoprotein(BSP)とdentin sialoprotein(DSP)のmRNAの発現は認めなかった。また、β-glycerophosphateとascorbic acidを添加したものはBGPとDSPのmRNAの発現を認めた。しかし、WPLTにβ-glycerophosphateとascorbic acidを添加しても、mRNAの発現には相乗効果を認めなかった。これらの結果は、WPLTがヒト歯髄細胞の増殖および石灰化において重要な役割を担う可能性を示唆する。申請者は、安全で効果的な歯髄組織再生療法を確立するための基礎的データを集積するため、ヒト誌随細胞の増殖および分化に対する自己由来増殖因子の効果を検討した。自己由来増殖因子の供給源として改良PRP療伝の可能性を検討し、以下の研究を計画実施した。現在までの研究結果から、増殖促進効果は血小板中の増殖因子の中でも特に、TGF-βに大きく依存する事。しかしながら、血漿を除去することにより、臨床応用を計る上で、創傷部位に増殖因子の濃度を維持するための何らかの架橋体が必要であることを明らかになっている。さらに、歯髄細胞中にごく微量存在すると考えられる、歯髄幹細胞に対する自己由来増殖因子、ことに、TGF-βスーパーファミリーに分類されるBMP-2の作用を詳細に解析したいと考え、以下に結果を得た。1)ヒト歯髄細胞の増殖および分化に対する洗浄血小板の効果:洗浄血小板はヒト歯髄細胞の初期増殖を有意に促進した。また、この増殖促進効果はTGF-βIIレセプターの阻害剤であるSB431542により有意に抑制された。2)ヒト歯髄細胞の分化および石灰化に及ぼす洗浄血小板およびBMP-2の効果:洗浄血小板お上びBMP-2はヒト歯髄細胞の石灰化を有意に促進した。また、両者は石灰化に伴い発現されるオステオカルシン遺伝子発現を促進した。しかしながら、洗浄血小板によるオステオカルシン遺伝子の発現は、TGF-βIIレセプターの阻害剤であるSB431542により有意に抑制されたため、同細胞における増殖と分化のスイッテがTGF-β及び、BMP-2によりどのようにコントロールされているのかを詳細に検討する必要あるものと考えられる。現在、ヒト歯髄細胞の、増殖、石灰化時期を細分し、それぞれに時期に発現する関連遺伝子発現をリアルタイムPCRにより検討中である。申請者は、自己由来増殖因子による、安全で効果的な歯髄組織再生療法を確立するための基礎的データを集積することを目的とし、以下の研究を行った。現在までの研究結果から、PRPそれ自身は歯髄細胞に対して有意な増殖促進効果を示さないこと。PRPから血漿成分を除去し、洗浄血小板とすることにより血小板中の増殖因子を有効に作用させることができること。しかしながら、血漿を除去することにより、臨床応用を計る上で、創傷部位に増殖因子の濃度を維持するための何らかの架橋体が必要であることが明らかとなっている。また、洗浄血小板によるヒト歯髄細胞の増殖促進効果には、同因子中のTGF-βが深く関与することが明らかとなった。さらに、ヒト歯髄細胞のオステオカルシン遺伝子発現、石灰化はBMP-2により有意に促進された。これらの結果は、同細胞の増殖と分化がTGF-βスーパーファミリーにより段階的に制御されている事の可能性を示唆するものと思われる。現在、これらの増殖、及び、分化に関与し、それぞれの時期に発現する関連遺伝子の動態をリアルタイムPCRにより検討を重ねている。

一方、ラットの骨創傷治癒に対し、CO_2レーザーが促進効果を現すことが報告されている為、ヒト歯髄細胞に対する増殖及び分化誘導活性における効果を検討したところ、興味ある知見を得た。また、ヒト歯髄細胞をコラゲナーゼにより分離し、この細胞群からc-kit陽性細胞を分取し、同細胞に歯髄幹細胞の性質が存在するか否か、さらに、同細胞に対するTGF-βスーパーファミリーの効果を検討中である。本研究課題は、ヒト歯髄幹細胞の増殖および分化に対する洗浄血小板中の自己由来増殖因子の効果を明らかにする事により、安全で効果的な歯髄組織保存再生療法を確立する事を目的としている。自己由来増殖因子による歯髄細胞の増殖促進効果および石灰化促進効果は、洗浄血小板中の増殖因子の中でも、TGF-β、及び、TGF-βスーパファミリーに属するBMP-2に大きく依存する事が平成20年度、平成21年度までの研究により明らかになっている。ヒト歯髄細胞に対するTGF-β、BMP-2の作用の差異を検討したところ、同細胞の初期増殖は、洗浄血小板中の増殖因子のTGF-β刺激により産生されたプロスタグランディンE2に大きく依存する事。さらに、同細胞のオステオカルシン遺伝子の発現と石灰化は、BMP-2により有意に促進されることが明らかとなった。このように、洗浄血小板中の増殖因子による刺激により形成された、複雑なサイトカインネットワークにより、ヒト歯髄細胞の増殖と分化という、相反する作用が観察される事が明らかとなった。また、形成された石灰化ノデュールを原子吸光により解析したところ、骨に近い組成を示し、骨様の石灰化である可能性が示唆された。そこで、セルソーターにより、c-kit+/CD34+/CD45-ヒト歯髄細胞から歯髄幹細胞を分取し、この歯髄幹細胞の増殖・分化に与える、洗浄血小板中の増殖因子の効果を詳細に検討したが、増殖促進効果、石灰化促進効果共に弱いものであった。上記増殖因子による、ヒト歯髄細胞の著しい増殖・石灰化促進効果は、c-kit+/CD34+/CD45-細胞以外の、他の細胞との協調作用が必要とされるものであることが示唆された。
消化管の脂質センサーを起点とした腸脳相関解明と作用点とした神経疾患治療への応用

腸管など消化管に発現している食事性肥満原因遺伝子GPR120の機能不全が、肥満をはじめとした生活習慣病の発症に関与することが報告されている。申請者はGPR120KOマウスにおける神経炎症反応の亢進を明らかとしているが、しかしGPR120は、脳ではほとんど発現しておらず、腸管をはじめ消化管で発現している。近年、脳と末梢組織の相互連関が注目されている。その中でも脳と腸は、腸内細菌を含めて、脳高次機能にも関連した相関が注目されている。本研究はGPR120の腸脳相関を介した脳内脂質代謝を明らかとすることを目的とする。本年度はGPR120KOマウスの脳内炎症反応を詳細に解析した。炎症性メディエーターの網羅解析により海馬において特定の脂質分子の過剰産生が見られ、脳の他の部位においては見られなかった。また神経炎症反応を担当するグリア細胞であるミクログリアも海馬特異的に活性化していた。他の部位においてはミクログリア活性化が見られず、またアストロサイトは全部位において変化は見られなかった。組織学的解析により、GPR120KOマウスは海馬神経細胞数が野生型マウスと比べ少ないことが明らかとなった。特にCA1、CA3の神経細胞数が減少していた。行動試験により、野生型マウスに比べGPR120KOマウスにおいて記憶学習能の低下が見られた。本年度の検討により、GPR120KOマウスの脳内炎症反応により、記憶学習能の低下が明らかとなった。今後は、脳内で発現していないGPR120の機能不全がなぜ神経炎症反応亢進、記憶学習能低下に関わるのかを明らかとするために、腸脳相関メカニズムを解析する。脳切片の病理解析、マウスの行動試験を順調に進めることができた。脳内で発現していないGPR120の機能不全がなぜ神経炎症反応亢進、記憶学習能低下に関わるのかを明らかとするために、腸脳相関メカニズムを解析する。実験補助の謝金を計上していたが、適任者が見つからなかったため、謝金の支出がなかった。
局所脳温の測定と脳温が神経活動に与える効果の解析

2007年に海馬錐体細胞でTRPV4遺伝子、蛋白質が発現し、脳温を感知して活性化して細胞膜の静止膜電位を脱分極させて神経の興奮性を制御していることを報告した(J.Neurosci.2007)ので、マウスの海馬近傍に直径500μm程度の温度プローブを挿入して、自由行動下で持続的に脳温度を測定した。マウスは、1日の内で36-39度と3度にわたる脳温度変化を示し、睡眠時に低下し、活動時に上昇した。睡眠中で脳温度の低いマウスに刺激を与えて覚醒させたところ、覚醒と同時に脳温度の上昇を観察した。マウス脳での局所脳温度の測定に関する報告はなく、挿入温度プローブを改良して自由行動下での連続的脳温度測定を進めている。昆虫も外部温度を感知して生存しており、西洋ミツバチからAmHsTRPA遺伝子をクローニングしたところ、哺乳類TRPA1のいくつかの刺激化合物と34度以上の侵害性熱刺激によって活性化することが明らかになった。脳に加えて触角に遺伝子の発現を確認した。脳の温度変化が病態時にどのような意義をもつかを解析するために、脳ミクログリアでの種々の温度感受性TRPチャネル遺伝子の発現を解析した。2007年に海馬錐体細胞でTRPV4遺伝子、蛋白質が発現し、脳温を感知して活性化して細胞膜の静止膜電位を脱分極させて神経の興奮性を制御していることを報告した(J.Neurosei.2007)ので、マウスの海馬近傍に直径500μm程度の温度プローブを挿入して、自由行動下で持続的に脳温度を測定した。脳は産熱臓器ではないために、脳温度の変化は深部体温の変化を反映しているものと考えた。睡眠時には体温が低いために脳温度も低く、覚醒して活動している時には深部体温の上昇にともなって脳温度も上昇してTRPV4を活性化させるものと考えた。睡眠時には海馬錐体細胞の膜電位を過分極側に保って神経活動を抑え、覚醒時にはTRPV4活性化による陽イオン流入から脱分極が起こり、NMDA受容体が活性化しやすい状態を作っているものと考えられた。こうした脳温度の変化から神経活動が制御されていることを示す報告は初めてである。
出血性ショックと多臓器不全におけるサイトカインおよび一酸化窒素の役割

軽度の出血性ショック状態に陥った患者が、治療行為によって一時的に救命されても多臓器不全によって死亡することが少なくない。この緩徐な出血での出血性ショックから多臓器不全へと移行する機序の解明を目的として多面的な検討を行い,以下の結果を得た。(1)軽度の出血(20分間で全血量の16.7%の脱血)によって、平均血圧は脱血前76±13mmHgから脱血直後35±7mmHgへと有意に低下し、その後徐々に昇圧し、脱血60分後以降では対照群との有意差は認められなくなった。心拍数も類似の経過を示した。脱血5時間後までに血清クレアチニンと血清尿素窒素が上昇したことから経時的な腎機能の低下が明らかとなり、さらに腎組織の形態学的傷害像が認められた。血清TNFαは脱血1時間後に一時的に上昇し、腸管血流量の減少を伴った腸管粘膜バリアの障害も認められた。(2)FR167653はp38MAP kinase活性阻害によって細胞内遺伝子からのTNFα発現抑制剤である。このFR167653は上記の脱血による血中TNFαの上昇を抑制し、腎機能障害や形態学的傷害像ならびに腸管透過性の発生を阻止した。(3)一酸化窒素合成酵素(iNOS)拮抗剤であるs-methylisothioureaおよびaminoguanidineは、上記の脱血による腎機能障害を抑制した。したがって、軽度の出血性ショックにおける腎障害の発生に対して、p38 MAP kinaseが関与し、TNFαが重要な役割を果たすことが明らかとなった。さらにこの機序に腸管粘膜バリア障害による腸管でのBacterial Translocationが関与する可能性が考えられた。また,この腎障害に対するiNOSの関与も推測された。この研究は出血性ショックによる多臓器不全の病態および発生メカニズムを生理学的,形態学的および薬理学的に解明し,その法医診断学的基準の確立を試みるものである。本年度の研究実施計画は,交付申請に記載のように,出血性ショックモデルの作製から始まる。まず第1段階として,ラットの頚動脈と腸骨静脈に挿入したカニューレから脱血し,出血速度・出血量と申請のポリグラフシステムによって測定した頚動脈圧,脈拍数および心仕事量との関係を調べる。さらに血圧,脈拍数および心仕事量に加え脳血流量および肝血流量をも測定し,これらの変化と出血速度・出血量との関係を調べる。これらより出血性ショックのモデルの病態像を確立し,次の研究段階(形態学的変化の観察,サイトカイン類の定量,サイトカイン類の局在の観察)へと進む予定である。作製したモデルを出血性ショックと判断するためには,申請のポリグラフシステムによって血圧の低下などの血行動態の変化を確認することが必須である。本研究課題への科学研究費補助金は,平成12年10月16日に内定通知があり,同年10月26日に交付申請書を提出し,同年11月28日に示達された。その後,当大学管財課により機器の見積と競争入札が行われ,ポリグラフシステムが発注された。受注生産のため,当教室へポリグラフシステムが入荷されたのは本年2月19日である。入荷後,直ちに実験を開始したが,機器の調整にも時間を要し,実績を報告する段階に至っていないのが現状である。現在,実験進行に鋭意努力中である。1.出血性ショックモデルの作製:雄Wistarラットを用い,ウレタン-クロラロース腹腔内投与麻酔,自発呼吸下で右頚動脈カニューレから脱血した。全血量に対する脱血量(%)の脱血後5時間までのLD50は24%であった。

以下の実験では全血量の約17%を20分間で脱血した。2.病態の観察:(1)頚動脈の血圧,心電図からの脈拍数をポリグラフシステムで脱血後最長5時間まで記録した。また胃直下を切開し空腸表面の血流量をレーザー血流計で測定した。脱血直後に血圧は急激に低下し,その後5時間まで徐々に昇圧した。(2)脱血後1時間,3時間,5時間と非脱血群(各群n=4-5)のCr, BUN, GOT,GPTおよびCPKを測定した。いずれの項目も脱血後有意に増加し,5時間後まで増加した。(3)諸臓器の形態学的変化を光顕で観察した。腎臓;糸球体の毛細血管に炎症性細胞(主に好中球,以下同じ)の浸潤,近位尿細管に硝子滴変性,肝臓;肝細胞の好酸性化と凝固壊死,ジーヌソイド内への炎症性細胞の浸潤,空腸;炎症性細胞の浸潤,粘膜細胞の萎縮と凝固壊死,肺;炎症性細胞の瀰漫性浸潤と一部にうっ血水腫,などが認められた。3.サイトカイン類の定量:血清TNFαをELISAキットによって測定した。脱血群では非脱血群に比べ脱血1時間後に,高値を示す傾向が認められた(P<0.1,n=4)。3時間以降は両群間に有意な差は認められなかった。4.サイトカイン類の局在の観察:現在検討中である。5.腸管の透過性の観察:屠殺1時間前にHRPを空腸へ注入し検討した。脱血群のみに空腸の粘膜固有層および粘膜下組織にHRPの侵入が認められた。これらの結果から,脱血後に腸管の透過性亢進ならびに腎機能および肝機能の障害が認められ,その原因としてサイトカインの関与が推測された。前年度と同様に,雄Wistarラットを用い,全血量の約17%を20分間で脱血して出血性ショックモデルとし脱血1,3,5時間後の病態像について,今年度は以下の知見を得た。1.空腸表面の血流量:レーザー血流計により測定したところ,その量は脱血後急激に減少し,脱血5時間後まで有意な低値が持続した。2.サイトカイン類の局在:肝臓,腎臓および小腸におけるTNFαの局在を免疫光顕により観察したが,その特定はできなかった。3.サイトカイン阻害剤による効果TNFαの産生阻害剤FR167653 (FR) 5mg/kgBWを前投与し,脱血後の下記の指標へのFRの効果を検討した。(1)脱血後の心拍数および血圧の動態に対しては,FRの特徴的な影響は確認できなかった。(2)脱血後の血清クレアチニン(Crea),BUNおよびCPKの経時的な上昇が抑制された。(3)脱血1時間後の血清TNFαの上昇が抑制された。(4)光顕により形態学的変化において,脱血5時間後の腎臓障害(傷害)の発生が阻止された。4.一酸化窒素合成酵素(NOS)阻害剤による効果(1)AGは脱血後のCreaおよびCPKの上昇を有意に抑制したが,BUNの上昇は抑制しなかった。(2)MUは脱血後のBUNの上昇を有意に抑制した。これらの結果から,出血性ショックにおける腎障害発生にTNFαが重要な役割を果たすことが明らかとなった。さらに,出血性ショック時の腎障害と腸管粘膜バリア障害との関連性およびNOの関与も示唆された。
中枢神経ストレスが魚類のエネルギー代謝・免疫応答に及ぼす影響に関する研究

魚類の視覚によるストレス負荷モデルの作成を行った.次いで,ストレスがエネルギー代謝に及ぼす影響を調べるために,組織中のタンパク質分解物をNanoLC-MS/MSを用いた定量的かつ網羅的に解析する定量的プロテオフラグメントーム解析手法を確立した.魚類筋組織ではタンパク質分解が定常的に起こっていること,絶食モデルでその分解が増大することが明らかとなった.過密ストレスおよび低温ストレスでは,魚種によって免疫系への影響が異なることなどが明らかにがった.次世代シークエンサーを用いた網羅的遺伝子発現解析によって,マダイの炎症・免疫応答系遺伝子を同定した.γオリザノールにストレス緩和作用を確認した.魚類の視覚によるストレス負荷モデルの作成を行った.次いで,ストレスがエネルギー代謝に及ぼす影響を調べるために,組織中のタンパク質分解物をNanoLC-MS/MSを用いた定量的かつ網羅的に解析する定量的プロテオフラグメントーム解析手法を確立した.魚類筋組織ではタンパク質分解が定常的に起こっていること,絶食モデルでその分解が増大することが明らかとなった.過密ストレスおよび低温ストレスでは,魚種によって免疫系への影響が異なることなどが明らかにがった.次世代シークエンサーを用いた網羅的遺伝子発現解析によって,マダイの炎症・免疫応答系遺伝子を同定した.γオリザノールにストレス緩和作用を確認した.24年度研究では,ゼブラフィッシュを用いた外的中枢神経ストレス因子に対する生物応答モデル系を構築するための,遊泳行動解析技術を構築した.すなわち,ゼブラフィッシュに一過性の低温刺激を与え,遊泳行動をデジタルビデオ解析によって数値化するシステムを作製した.ついで,中枢神経を介して遊泳行動に影響を及ぼす薬物としてカフェインを選択し,その投与が低温暴露試験におけるゼブラフィッシュの遊泳意欲に及ぼす影響を調べたところ,カフェインの投与が有意に遊泳意欲を向上することが明らかとなった.さらに,ストレス応答の出口として水産業上重要な筋肉タンパク質の分解応答を解析する基盤技術を構築するために,LC-MS/MSを用いたペプチドの網羅的解析法を開発した.これによって,組織内でおこるタンパク質分解を担う酵素群を明らかにできるようになるとともに,分解の対象となりやすいタンパク質を特定することも可能となった.さらに,ニジマスなどの免疫・炎症系応答解析用のDNAアレイおよび次世代シークエンサーを用い,NF-kappaBなどの炎症・免疫応答系転写因子による遺伝子発現制御解析によって,ニジマス中枢ストレスモデルの生物応答を明らかにした.哺乳類では中枢ストレスが末梢における酸化ストレスを誘導することが知られているが,魚類では現時点で詳細に検討された例はなかったため,中枢ストレス負荷したニジマス等の筋肉中の過酸化物の変動を明らかにするために,ハイドロパーオキサイドイメージング法の確立を行い,25年度研究における中枢ストレスが収穫後の肉質に及ぼす影響の解析につなげた.25年度研究では,魚類を用いた外的中枢神経ストレス因子に対する生物応答モデル系を構築するための,ストレスモデル系の構築を行った.視覚あるいは嗅覚入力による恐怖植え付けのために,ゼブラフィッシュに対して敵対行動を発現する魚種の選定を行った.闘魚として知られるベタをゼブラフィッシュと混飼したところ,当初はベタがゼブラフィッシュを攻撃したが,2日で両魚種が表層と下層に棲み分け,ゼブラフィッシュのストレス誘発性遊泳行動は認められなくなった.次いで,レッドテールブラックシャークとゼブラフィッシュを混飼したところ,少なくとも2週間にわたってゼブラフィッシュは常に逃避行動を示すことが明らかとなった.本組み合わせはゼブラフィッシュの恐怖植え付けストレスモデルとして有効であると判断できる.次いで,ゼブラフィッシュと同様にモデル生物として扱われるミドリフグへの恐怖植え付けモデルとして数種の魚種と混飼したが,いずれも逃避行動などの特徴的な遊泳行動を示さなかった.そこで,視覚による恐怖植え付けを行うために,いくつかのパターン画像を提示したところ,コントラス差がある斑点模様に対して顕著な逃避行動を示すことが明らかとなった.平成24年度研究で確立したLC-MS/MSを用いたペプチドの網羅的解析法を用いて,ゼブラフィッシュにおいて絶食によって誘導されるタンパク質分解は一部アポトーシスによるものであり,そのターゲットタンパク質はミオシンなどの筋原線維タンパク質ではなく,パルブアルブミンなどの筋形質タンパク質が主であることが明らかとなった.26年度研究では,ゼブラフィッシュはコントラスト差がある横縞模様に対して顕著な逃避行動を示すことが明らかとなった.マダイの炎症・免疫応答系遺伝子がニジマスなどと共通することから,海産魚モデルとして有用であると考えられた.LC-MS/MSを用いたペプチドの網羅的解析法を用いて,ゼブラフィッシュにおける定常的タンパク質分解はオートファジーおよびアポトーシスによるものであり,そのターゲットタンパク質は解糖系酵素や筋形質タンパク質が主であった.ニジマス,ギンザケに対して絶食ストレスを付与したところ,ペプチドーム解析でゼブラフィッシュと同様に絶食ストレスによって,解糖系酵素群が著しく分解されることが明らかとなった.絶食によるオートファジーと一部共通するタンパク質分解機構が視覚介在ストレスにおいても誘導される可能性が示唆された.魚類の生体防御機構に及ぼすストレスの影響および作用機序を解明するため、飼育密度ストレスおよび飼育水温ストレスに着目し解析を行った.トラフグおよびヒラメを低密度および高密度で飼育し,定量PCR法による遺伝子発現解析を行った.いずれの魚種も高密度で飼育した区の脳で熱ショックタンパク質遺伝子のmRNA量が高くなった.トラフグでは、高密度飼育区の個体の脾臓におけるCD4,CD8,IgMおよびTGF-β遺伝子のmRNA量が低くなった.一方,ヒラメでは,免疫関連遺伝子群のmRNA量に差はみられなかった.さらに,ヒラメを用いて免疫関連遺伝子群の発現動態に及ぼす水温の影響を解析した.

魚病細菌のホルマリン不活化菌体を投与し,マイクロアレイ法を用いて脾臓における網羅的な遺伝子発現解析を行った.15°Cで飼育した区においていくつかのインターフェロン(IFN)γ応答遺伝子の発現誘導がみられなかった.したがって,飼育水温の低下はIFNγの情報伝達に影響を及ぼすことが示された.26年度が最終年度であるため、記入しない。水産化学26年度が最終年度であるため、記入しない。ゼブラフィッシュの遊泳行動をデジタルビデオ解析によって数値化するシステムを作製した.中枢神経を介して遊泳行動に影響を及ぼすカフェインの投与が低温暴露試験におけるゼブラフィッシュの遊泳意欲を向上することを明らかにした.さらに,LC-MS/MSを用いたペプチドの網羅的解析法を開発した.これによって,組織内でおこるタンパク質分解を担う酵素群を明らかにできるようになるとともに,分解の対象となりやすいタンパク質を特定することも可能となった.また,ニジマスなどの免疫・炎症系応答解析用のDNAアレイおよび次世代シークエンサーを用い,NF-kappaBなどの炎症・免疫応答系転写因子による遺伝子発現制御解析によって,ニジマス中枢ストレスモデルの生物応答を明らかにした.筋肉中の過酸化物の変動を明らかにするハイドロパーオキサイドイメージング法の確立を行った.以上のことから,計画通りに順調に進展していると考える.魚類の恐怖植え付けのためのモデル系が確立され,LC-MS/MSを用いたペプチドの網羅的解析法を開発した.これによって,組織内でおこるタンパク質分解を担う酵素群を明らかにできるようになるとともに,分解の対象となりやすいタンパク質を特定することも可能となった.また,ニジマスなどの免疫・炎症系応答解析用のDNAアレイおよび次世代シークエンサーを用い,NF-kappaBなどの炎症・免疫応答系転写因子による遺伝子発現制御解析によって,ゼブラフィッシュ,ニジマス中枢ストレスモデルの生物応答を明らかにした.以上のことから,計画通りに順調に進展していると考える.既存の遺伝子・タンパク質発現解析技術に加えて,本研究で新たに開発したゼブラフィッシュの遊泳行動のデジタルビデオ解析技術,LC-MS/MSを用いたペプチドの網羅的解析法およびそれによるタンパク質分解プロファイリング解析法,筋肉中の過酸化物の変動を明らかにするハイドロパーオキサイドイメージング法を駆使して,中枢ストレスモデルの生物応答を明らかにしていく予定である.
母親役割への適応を支援するためのプログラムに関する研究

乳幼児期における母親役割への心理的適応過程と影響要因を明らかにし、適応を支援する看護方法を検討するために、以下の3段階の研究を行った。1.乳幼児期における母親役割への心理的適応モデルの検討文献検討から母親役割への心理的適応の概念枠組みに従って変数間の関連と影響要因を明らかにすることを目的とし、日本語版Parenting Stress Indexを使用した質問紙調査を行った。Maternal Identityを獲得する段階(Mercer、1985)とされる月齢4か月児の母親244名と幼児期初期である月齢18か月児の母親200名について分析し、「乳幼児期における母親役割への心理的適応モデル」をパス解析後に適合度指標によって採用し、4か月児と18か月児の母親について提示した。2.乳幼児期における父親の育児役割とストレスの検討1.の対象者の夫である父親について、役割認知および性役割に関する態度と育児ストレスとの関連を明らかにする目的で質問紙調査を行った。4か月児群198名、18か月児群198名を分析した結果、母親・父親役割の認知と妻・自己との一致度が育児ストレスへ大きく影響していた。母親と父親の育児ストレスには、弱い相関が有意に認められた。3.育児ストレスが高い母親への看護介入1.の18か月群の母親において、育児ストレス総点が80パーセンタイルを超える高ストレスの母親18名のなかで、同意を得た3名についてグループワークと個別介入(PSIプロフール判定とTK式幼児用親子関係検査による養育態度判定による助言)を試みている。これらより、親役割への適応のためには、母親・父親ともに、親になる前からの段階的な支援が重要であり、適応が困難なものには個別アセスメントによる看護介入が必要であることが示唆された。少子化が進行するなか、子育て支援システムが社会的な課題となっている。子育て支援の概念は広いが、出発点である妊娠中から援助ができるという看護職の特色を生かした支援方法の開発を目的として本研究をすすめている。今年度は、分娩後間もなくの褥婦が、母親となった自分をとのように認識しているかを探るために、診療所に入院している分娩後の褥婦54名(初産婦27名、経産婦27名)を対象として、産褥34日に面接調査を行った。母親としての認識を分類すると8カテゴリーに分類でき、多岐にわたる反応であった。出産したことの喜びをストレートに表現しているものが20.4%と最多であり、次に自分の母親としての感情の変化への気づきを述べたもの、育児行動から影響を受ける自分を表現したものがそれそれ16.7%であった。役割意識を述べたものは初産婦と経産婦の各3名で6名(11.1%)であり、また、実感がないとする6名には経産婦も含まれていた。このように、産褥早期における母絹役割への適応のスタートは個々によって大きく異なり、経産婦であっても出生した児に対する役割適応が必要なことが示唆された。現在、Ramona T.Mercerの母親役割理論をモデルにして母親役割適応の段階を検証するための研究デザインの詳細を検討中であり、産褥早期の母親への面接を参考にして、妊婦と乳児をもつ母親へのインタビューをプレテストとして開始している。また、本研究の最終段階である育児困難をきたしている症例へのアプローチへの準備として、児童相談所や大学病院精神科なと関連機関とのコンタクトをとっているところである。母親役割獲得過程における役割ストレスと関連要因を明らかにする目的で、生後35か月の乳児をもつ母親と父親を対象に質問紙調査を実施した。仙台市における保健センターの3,4か月育児教室に来所した300組の母親とその夫に配布し、郵送による回収を行った。

回収率は、母親170名で56.7%、父親152名で50.7%であった(3月末日現在)。母親役割の受容に対する意識は、否定的・消極的であるよりは肯定的・積極的であり、拡大家族の母親にその傾向が強かった。親自身に関わるストレス(日本版Parenting Stress Index)は、0歳児の母親における先行研究と同程度であった。母親の特性による育児ストレスの特徴は、初産の母親では「退院後の気落ち」が、経産の母親では「抑鬱・罪悪感」が有意にストレス得点が高く、職業をもつ母親は「社会的孤立」において、健康問題をもつ子どもの母親では自分自身の「健康状態」にストレスが有意に高かった。また、イメージする母親像(役割認知)と母親としての自分との一致度との関係では、一致しない母親は「親としての有能さ」でストレスが高いことが認められた。父親の育児ストレスは、第1子の父親では「役割負担」項目において、第2子以降の父親は「父親であることの喜び」項目においてストレスが高かった。また、父親像、母親像と自分または妻が一致しない父親ではストレスが高い傾向がみられた。今後、父親と母親の互いの役割期待や育児ストレスが、どのように影響しあっているかについての分析を進めていきたい。母親役割獲得過程における役割ストレスと関連要因を明らかにする目的で、昨年度は生後35か月の乳児をもつ両親(4か月児群)を対象に質問紙調査を実施したが、今年度はさらに18か月の幼児をもつ母親と父親(18か月児群)を対象として調査を行った。仙台市の保健福祉センター5施設において、1歳6か月児健康診査に訪れた346組の母親とその夫に質問紙を配布し、郵送による回収を行った。回収率は、母親200名で57.8%、父親198名で57.2%であった。母親役割の受容に対する意識は、18か月児群の母親は4か月児群に比較して有意に否定的・消極的であり、専業主婦の母親にその傾向が強かった。育児ストレス(日本版Parenting Stress Index)は、先行研究と同程度であったが、「親自身に関するストレス」は4か月群の母親に比して18か月群は有意にストレスが高かった。逐次式重回帰分析の結果、両群ともにストレスが高値であることには、母親役割の消極的・否定的受容が最も強く関連し、次に夫の育児への関わりに対する不満、母親役割認知と自己とが一致しないことであった。父親の育児ストレスは、4か月群と18か月群に差はなかったが、下位項目「子供の特徴/父親能力」において4か月群が有意に高値を示した。また、両群ともに父親役割認知、母親役割認知と自己または妻が一致しない父親ではストレスが高い傾向がみられた。平成11年度・12年度に実施した月齢35か月(4か月児群)と1歳6か月(18か月児群)をもつ母親・父親を対象とした質問紙調査の分析をすすめ、両親の役割認知、役割期待、育児ストレスについて相互の関連を検討した。
軽石を用いた火道内力学に関するスケーリング則の確立

気泡数密度減圧速度計およびマイクロライト数密度水析出速度計を設計し、マグマの温度、化学組成、初期メルト含水率を与えると、気泡数密度あるいはマイクロライト数密度から減圧速度または水析出速度を定量的に推定する手法を確立した。この手法を天然に応用した結果、次のことがわかった。爆発的噴火については、1)プリニー式噴火の気泡核形成時の減圧速度10^610^8Pa/sは莫大で、希薄衝撃波の様な急激な減圧の伝播を伴う。2)玄武岩質安山岩の準プリニー式噴火では、マイクロライト核形成時の脱水は非平衡発泡の拡散律速気泡成長で進行する。気泡数密度や結晶度が、噴出速度の時間変化など、噴火の推移と相関を持つ。3)同時に噴出した噴出物で、脱水速度や結晶化時間に分布があることは、マイクロライト核形成以降の上昇過程が、かなり乱流状態であったことを示唆している。非爆発的噴火については、4)水の析出速度速度は10^<-5>(wt% /s)程度で、0.0l-0.1(m/s)の上昇速度、10^210^3(Pa/s)の減圧速度に相当する。5)火道の断面方向での脱水速度や結晶化時間は一様である。6)脱水が平衡で進行したか、非平衡で進行したかは定かではないが、かなり深いところで開始した可能性がある。これらのことは、火道内でのマグマの気相の膨張による加速が顕著ではなく(すなわち系からの脱ガスが有効)、流れが層流あるいはプラグ流に近いものであったことを示唆している。また、発泡過程と結晶化過程を組み合わせたシミュレーション行い、減圧結晶化実験の結果と比較することによって、非平衡発泡におけるマイクロライト数密度は、拡散気泡成長の駆動力を通して過飽和圧に支配されていることが明らかになった。1.赤外顕微鏡付きフーリエ変換型分光装置(FT-IR)(別途購入)を用いてマグマの初期含水量を求めるための試料作成に必要な、両面を鏡面研磨した厚さが既知(数十ミクロン)の切片を作るために、切片の厚さを高精度で制御できる精密切断装置(アキュトム-50)を備品として導入した。また、軽石の基本的性質である、発泡度(軽石のうち気泡の占める体積分率)及び見かけ密度の測定のために密度測定器(アキュピック1330)を備品として導入した。2.桜島大正噴火について、時系列に沿って採取された降下軽石について気泡数密度(BND)及び斜長石マイクロライト数密度(MND)を測定した。その結果、BND、MNDともに、噴火の初期から後期にかけて単調に減少していることがわかった。このことは、噴火の初期から後期にかけて、火道深部でのマグマの上昇速度が、単調に減少したことを意味している。また、気泡の核形成深度でのマグマの減圧速度は、2.0-1.0x10^8Pa/sと変化することが定量的に明らかになった。3.雲仙平成噴火について、時系列に沿って採取された火砕流堆積物中の石基斜長石マイクロライトの結晶サイズ分布を測定し、MNDの時系列変化を決定し、マイクロライト数密度脱水速度計を応用し、マイクロライトの核形成深度でのマグマの上昇速度を0.8-5.2cm/sと推定した。それらの情報と噴出率及び質量保存則から、火道の変形過程を明らかにした。その結果、火道は、噴出率の振動と同期して膨張・収縮し、噴火の終息に伴って閉塞したことがわかった。

4.桜島の最近のブルカノ式噴火の火山灰の組織解析と石基の局所石基全岩組成(LGBC)の測定を行った。その結果、LGBCは石基マイクロライトの結晶度と相関をもって変化していることが明らかになった。1.伊豆大島1986Bと富士宝永噴火の玄武岩質安山岩の準プリニー式噴火では、次のマイクロライト・システマティックスがあることが判った。(1)発泡度と結晶度の負の相関(斜長石、輝石とも)。(2)結晶数密度と結晶度の正の相関(輝石)。(3)気泡数密度と結晶数密度(輝石)の正の相関。これらのシステマティックスから、マグマからの水の析出過程が気泡数密度によって支配されていること、結晶度と発泡度が、火道流れにおける化学的非平衡と力学的非平衡によって系統的に支配されていることが判った。2.桜島ブルカノ式噴火火山灰を物質科学的な観点から調べ、地球物理学的観測量と比較したところ、以下の事が判った。(1)爆発地震の振幅が大きいとき、光沢がある火山ガラスの割合が多い。(2)前駆BL型地震群発が起こらなかった場合、空振強度が大きいと、火山ガラスのN/V個数比が大きい。(3)前駆BL型地震群発が起こらなかった場合、空振強度が大きいと、火山ガラスの斜長石マイクロライト数密度が大きい。(4)前駆BL型地震群発が起きた場合、その継続時間が長いほど、N/V個数比が小さい。3.一定減圧量での気泡の核形成・成長の数値実験を行い、メルトからの水の析出速度が気泡の成長に支配されており、拡散律則成長では気泡数密度の2/3条に比例すること、および粘性律則成長では気泡数密度には依存せず、減圧量に比例することが判った。4.Couch et al.(2003)の減圧量一定のマイクロライト結晶化の実験を吟味し、マイクロライト・システマティックス(2)の結晶度と結晶数密度の関係が、減圧量と減圧速度の関係に相当することを明らかにした。1.前年度明らかにしたブルカノ式噴火に関する火山灰の岩石組織と爆発地震・空振強度・前駆BL地震継続時間の間の相関をより確実なものにし、その物理的意味を明確にするために、石基全岩化学組成をSEMで測定した。その結果、岩石組織と石基全岩化学組成の間に系統的な関係がないことが明らかになった。斜方輝石と単斜輝石の化学組成をSEMで測定し、マグマの温度を推定した。その結果、岩石組織とマグマの温度の間にも系統的な関係がないことが明らかになった。これらのことから、岩石組織は、マグマの発泡速度、すなわちメルトからの水の析出速度によって決まっていることが明らかになった。2.前年度明らかにしたブルカノ式噴火の相関関係のうち、空振強度と新鮮なガラス質粒子の割合の関係を詳細に検討し、その関係を説明するモデルを提案した。そのモデルの本質的な点は、新鮮なガラス質粒子の割合が大きいほど、火口の栓を加熱し、火口の強度を実効的に高め、結果として噴火の強度が大きくなることである。3.マイクロライト・システマティックスの原因を探るために、数値計算を系統的に行い、マイクロライトの数密度と結晶度が、非平衡発泡に伴う、結晶の核形成・成長に支配されていることを明らかにした。具体的には、非平衡発泡を起こす減圧量が気泡の拡散成長の駆動力を通して脱水速度を左右する。その脱水速度が結晶の数密度を決定している。また、結晶度は、実効的減圧量の関数である総脱水量によって支配される過冷却度によって決定されている。
携帯情報端末を利用したパブリック・アートの鑑賞体験をデザインする

パブリック・アートや建築を鑑賞対象として、作品をよくみて考える参加型で能動的な鑑賞行為を誘発しエクスペリエンスの高い携帯電話を使用した作品鑑賞支援システムを開発しデザインした。写真と感想の共有によって、能動性と参加性を高め、検索機能の使用から、新たな発見への繋がりや、鑑賞における自分自身の変化を認識させるシステムを実現した。都市の中に鑑賞の場を広げるために、天候や季節の変化によって見え方の異なるパブリック・アートや建築を鑑賞対象とし、鑑賞者の特性や屋外での多様な状況に対応するデザインを実現した。広島市内において実証実験をおこない、その有効性を実証し、高い評価を得ることができた。具体的内容:1.鑑賞支援方法の開発とデザイン:2007年4月,5月(2006年-)本研究は,豊かで充実した鑑賞体験を獲得することを目指している。鑑賞経験の少ない人を対象とし,参加者自身の携帯電話を使用した鑑賞支援のデザインをおこなった。2.実証実験:2007年5月19日,20日,6月30日,(3日間)広島市からの後援を受け,広島市からの後援を受け,広島市内において半日で歩ける距離にある6作品を選び,実証実験を実施した。鑑賞対象は,世界平和記念聖堂(中区幟町4-29),旧日本銀行広島支店(中区袋町5-21),平和大橋(中区大手町平和大通り),原爆死没者慰霊碑(中区中島町),広島西消防署(西区都町43-10),道標(ひろしま美術館外看板前の彫刻:中区基町3-2)とした。市民を調査対象として,評価はアンケート,インタビュー,行動観察によっておこない,鑑賞者からの投稿も考察し,分析をおこなった。意義・重要性:都市空間において景観の一部であるパブリック・アートを鑑賞対象とすることで,時間に拘束されることなく作品の鑑賞体験をおこなうことが可能であり,鑑賞を身近なものとすることができるため意義が有る。本システムを使用することにより,美術館における作品鑑賞に対する興味と関心に繋げ,さらに,地域や場の特性を活かしたパブリック・アートを鑑賞することで,参加者の都市景観に対する興味と関心を誘発することが可能である。日本の美術教育において,表現だけでなく鑑賞も重要とされつつあるため,本鑑賞支援の研究は重要である。具体的内容:2007年度に,鑑賞支援方法の開発と,それを有効に機能させるためのデザインをおこない,広島市からの後援を受け,広島市内において半日で歩ける距離にある6作品を選び,実証実験を実施した。さらに,その評価を分析し,学会において,口頭発表を5件おこなった。2008年度は,それらを踏まえ,学会と国際会議において,論文としてまとめた。1)論文:伏見清香,吉村浩一,関口洋美,茂登山清文,「都市空間におけるユーザ・エクスペリエンスに考慮した作品鑑賞の共有」,日本展示学会,展示学,第45号,pp.2-9,(2008.05.01)2)論文:伏見清香,茂登山清文,「携帯電話を使用した鑑賞支援のデザイン-汎用性を考慮した作品感想共有システム-」,日本デザイン学会,デザイン学研究,第55巻第1号,pp.65-74,(2008.05.31)意義・重要性:都市空間において景観の一部であるパブリック・アートを鑑賞対象とすることで,時間に拘束されることなく作品の鑑賞体験をおこなうことが可能であり,鑑賞を身近なものとすることができるため意義が有る。また,受け身になりがちな鑑賞において,写真撮影と投稿により,参加型のシステムとし,検索機能によりユーザ・エクスペリエンスと能動性を高める本システムは,新たな鑑賞の可能性を広げているため,意義がある。さらに,より多くの人の使用を目指し,色覚特性に対応した色彩計画とすると同時に,屋外で使用することを考慮した色彩とした。その結果,実証実験において高い評価を得ることができ,鑑賞者の特性や多様な状況に対応したデザインは重要である。具体的内容:平成19年度において、鑑賞支援の開発とデザイン、その実験を実施した。また、日本展示学会、日本デザイン学会、日本図学会、日本建築学会で口頭発表を行った。最終年となる平成21年度は、名古屋大学大学院における博士論文「携帯情報端末を使用したエクスペリエンスの高い美術鑑賞支援」の一部としてまとめた。また、このシステムをさらに発展させた鑑賞支援をデザインし、平成21年12月26日、平成22年1月23日、2月28日の3日間、実証実験を行った。今後、評価分析を進める。意義、重要性: