hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
回転流れ場における撹乱成長過程のシナリオ抽出と制御

円柱容器内で回転する円板まわりの流れを,可視化実験と数値解析の融合研究により解明を進めた.特に,円板が有意な厚みを持つ場合の,円柱容器側壁と円板リムの間に半径方法隙間で発達する流れについて調べた.その結果,半径方向隙間が流れの発達に大きく影響を及ぼすことを示した.この流れでは,従来の回転による横流れのみならず,半径方向隙間の撹乱が,最終的な流れを作るまでの過程についてのシナリオを明らかにした.円柱容器内で回転する円板まわりの流れを,可視化実験と数値解析の融合研究により解明を進めた.特に,円板が有意な厚みを持つ場合の,円柱容器側壁と円板リムの間に半径方法隙間で発達する流れについて調べた.その結果,半径方向隙間が流れの発達に大きく影響を及ぼすことを示した.この流れでは,従来の回転による横流れのみならず,半径方向隙間の撹乱が,最終的な流れを作るまでの過程についてのシナリオを明らかにした.円柱容器内で回転する円板まわりの流れを,可視化実験と数値解析の融合研究により解明を進めた.特に,円板が有意な厚みを持つ場合の,円柱容器側壁と円板リムの間に半径方法隙間で発達する流れの影響について調べた.実験においては,これまでに報告されている,円形波,スパイラル波,乱流スパイラルの存在を確認するとともに,円板が厚い場合の,ビーズ状の渦の存在条件を調べた.数値計算では,半径方法隙間が存在しない場合の流れの不安定性を評価し,スパイラル流,乱流スパイラル流が発生するレイノルズ数に目処をつけた.半径方向に隙間がある場合には,負の角度を持ったスパイラル流が発達する.これは,半径方向隙間での遠心力流れに起源する乱れが,円柱容器の端面を内側に伝達するために生成されるものである.半径方法に隙間が無い場合や,隙間が狭い場合は,正の角度のスパイラル流が生成される.これには,半径方向速度変曲点による不安定性が,主な発生原因となっている.これらの結果は,実験的観測,および,詳細な数値計算より明らかとなった.また,数値計算結果からは,スパイラル流から乱流スパイラル流に変遷する過程を,定量的に見積もる基準について検討した.リカレントプロット,速度成分のQ値,4象限分布,レイノルズ応力などを調べた結果,Q値の等値面の乱れを定量化した積分量が,妥当な結果を与えることを示した.回転機械の典型的モデルのひとつである,円柱容器内で回転する円柱周り,および,円板周りの流れの,数値解析,実験的観測を進めた.その結果,数値解から得られる分布は,Landau形の撹乱成長を特定する問題において,ill-posed的な性質が含まれる原因を明らかにした.そして,時系列データに数値振動などがあり,外れ値の影響を受けそうな場合にも,有効な平滑化法を導入することにより,Landau形撹乱発達にフィッティングさせるパラメータを決定するプログラムを構築した.これにより,半径方向速度成分,軸方向速度成分とも,独自の発達過程を持つことが分類できた.回転円板においては,ビーズ渦から,さらに新しい渦形態が表れることを示した.それは,ビーズが合体し,鎌型の渦となる.この渦は,回転円板に働くトルクに大きな変動をもたらす場合があり,その発生を抑えることは,今後の課題の1つとなる.数値計算において,実験で測定した時間変動値を境界条件として設定すると、計算結果が大きく改善できることが報告されている.これを用いて,流れの発達過程の特定では,実験と数値計算の融合を進めた.つまり,PIV測定の結果を数値計算の条件として付加し,渦発達過程の実験による大局的な抽出結果と,数値計算による詳細な同定結果を併用して,より妥当な成長過程を調べる方法について検討を加えた.また,流体とは別に,人物動作の認識について,オプティカルフローを用いて同定する方法を開発し,流体中に浮遊する粒子の追跡の高精度化について,目途を付けた.回転円板周りの流れは,多くの流体機械にも見られ,その解明は,工学的に重要である.本研究では,流体機械のモデルとして,円柱容器内で回転する円板周りの流れに注目して,その発達過程を調べた.この流れでは,従来の回転による横流れのみならず.円板の厚さを考慮した,円板縁と外側円柱容器間の半径方向隙間の存在が,流れ全体に大きな影響を与える.特に今年度は,軸方向の隙間が小さく,半径方向には広い隙間を持つ場合の流れを,数値的に調べた.半径方向の隙間には,テイラー渦状の流れがもたらされる.軸方向隙間が狭い場合には,この流れが作る撹乱が,円柱容器端面上を移動することなく,円板の縁周辺に取り残される.この撹乱は,縁周りに,小さな渦からなる,ビーズ渦を形成する.ビーズ渦は,比較的高レイノルズ数において現れる.それに対して,低レイノルズ数では,一旦はビーズ渦が生成されたとしても,各ビーズが融合を始め,円板縁周辺にわたり,5から8個の大きな渦に融合するシナリオが存在することを見出した.この融合した渦流れは,軸方向から眺めると鎌状をしていることより,シックル渦と命名した.ビーズ渦の発生時は,円板に働く変動は少ない.一方で,シックル渦の発生する場合は,円板に大きな変動が働く.これは,想定している流体機械の運転状態の悪化の要因の一つになる.シックル渦で流れ場が変動する原因には,シックル渦による流れの対称性の崩壊が,強く影響していることを見出した.
鳴き砂を活用した物理教材の開発

鳴き砂を優れた理科教材として活用するには、単にミステリアスな天然記念物として捉えるのではなく、良質の人工鳴き砂を生成し、現象の再現性を高める必要がある。本年度は、物理的視点から鳴き砂を取り上げ、人工鳴き砂の再生条件を探り、鳴き砂を活用した物理実験学習教材の開発を行った。1.鳴き砂の再生実験小型の卓上ロータリーシエーカーによる最適な洗浄条件を探った。人工鳴き砂になる珪砂(平均粒径0.4mm、石英100%)2kgを、水と一緒に3リットルポリビンに入れ、150rpmで1日2回水道水を入れ替えながら連続洗浄を行い、小型のシエーカーであっても連続洗浄700時間(1ヶ月)で標準的な鳴き砂になることが確認できた。2.鳴き砂を使った物理実験教材の開発鳴き砂現象には、波動(音)、摩擦、共振、ダイラタンシーなどの物理概念の理解が必要である。鳴き砂を活用した物理概念の習得を目指し、粉体の物理の学習につなげるために、次の項目で実験教材を開発した。(1)鳴き砂を観察してみよう(2)摩擦角を測ってみよう(3)鳴き砂を鳴かせてみよう(4)かえるすなの音を調べてみよう(5)パイプを使って音を出してみよう(6)発音仮説に挑戦してみよう(7)鳴き砂を作ってみようここに提案した鳴き砂教材は、鳴き砂をテーマにした体験型学習施設「ヘリテージセンター琴引浜鳴き砂文化館」の体験コーナーなどで実践し、さらに改良・改善する必要がある。3.かえるすなと鳴き砂層のバネ的性質品質の良い人工鳴き砂で作られた科学玩具「かえるすな」の不思議な楽音のメカニズムを解析した。水中における発音実験を行い、砂層のバネ的性質を特徴付ける弾性率を求めた。「かえるすな」の音波のスペクトル分析から、発生する楽音は、空気柱の共振による定在波と、鳴き砂層を伝わる音波の共振による定在波が音源となり円筒容器を強制振動させていると推定した。この成果は現在学会誌に投稿中である。
半導体レーザーアレイを用いた分散型レーザープラズマによる高エンタルピー気流生成

今後の宇宙開発,宇宙環境利用の進展には,次世代の高エンタルピー流風洞が必要である.本研究では半導体レーザーアレイを用いて,リニア状ノズル内に複数のレーザープラズマを生成し,空間的に一様な高エンタルピー流の生成へ向けての研究を着手した.実験では,凸レンズによって半導体レーザーから照射したビームを集光させ,作動ガスをレーザープラズマによって加熱した後,超音速ノズルによって高エンタルピーな気流を発生させる装置を試作した.その結果,作動条件によっては点火の際の高強度のプラズマ光が確認されたが,安定に維持するまでには至らなかった.数値計算の結果と総合すると,より高出力のレーザーが必要であると推論に至った.今後の宇宙開発,宇宙環境利用の進展には,次世代の高エンタルピー流風洞が必要である.本研究では半導体レーザーアレイを用いて,リニア状ノズル内に複数のレーザープラズマを生成し,空間的に一様な高エンタルピー流の生成へ向けての研究を着手した.実験では,凸レンズによって半導体レーザーから照射したビームを集光させ,作動ガスをレーザープラズマによって加熱した後,超音速ノズルによって高エンタルピーな気流を発生させる装置を試作した.その結果,作動条件によっては点火の際の高強度のプラズマ光が確認されたが,安定に維持するまでには至らなかった.数値計算の結果と総合すると,より高出力のレーザーが必要であると推論に至った.今後の宇宙開発、宇宙環境利用の進展には,次世代の高エンタルピー流風洞が必要である.次世代高エンタルピー流風洞は,これまでに比べて高いエンタルピー流を,様々な気流成分で,より空間的に一様な気流を安定に生成することが求められている.本研究の目的は,半導体レーザーを用いて生成されたレーザープラズマによって気流を加熱する機構をもち,これらの要求をすべて満たす高エンタルピー流風洞の開発へ道筋をつけることである.このため,従来のガスレーザー方式では一様な気流の生成が極めて困難であったもことに対して,ここでは半導体レーザーアレイを用いて,リニア状ノズル内に複数のレーザープラズマを生成し,空間的に一様な高エンタルピー流の生成へ向けての研究を着手し,さらに光学診断および数値解析によって,気流のエンタルピーや化学組成などの特性を調べることを目的とした.実験では,凸レンズによって半導体レーザーから照射したビームを集光させ,炭酸ガス,窒素、酸素などの作動ガスをレーザープラズマによって加熱した後,超音速ノズルによって高エンタルピーな気流を発生させる装置を試作した.基本的な原理はこれまでに開発してきた炭酸ガスレーザーによるものと変らないが,レーザー光の波長が大幅に短くなり可視光の波長に近くなるため,逆制動放射による電子加熱が低下する可能性もあり,プラズマ点火やレーザープラズマの維持が困難になった.このような事態に備えて,点火には電離が容易なキセノンで行い,レーザープラズマが安定した後に当初の作動ガスに切替えるという方法を試みた.その結果,作動条件によっては点火の際の高強度のプラズマ光が確認されたが,安定に維持するまでには至らなかった.数値解析の結果と総合的に判断すると,プラズマの輻射損失や熱伝導損失などが予想以上に大きく,これらの損失を補うだけの,より高出力のレーザーが必要であると推論に至った.
分子動力学シミュレーションによる気相・液相核生成のナノスケール解析

分子動力学シミュレーションを用いて気相からの液滴核生成および液相からの気泡核生成について研究を行った.気相からの液滴核生成については,水/硫酸および水/硫酸イオン/オキソニウムイオンについて計算を行い,核生成速度,液滴核の生成自由エネルギー,臨界核を見積もった.また,立方体のシードが入った系においても計算を行い,同様の解析を行った.液相からの気泡核生成については,2種類の核生成速度の計算方法を提案し,最低限必要なシステムサイズを見いだした.分子動力学シミュレーションを用いて気相からの液滴核生成および液相からの気泡核生成について研究を行った.気相からの液滴核生成については,水/硫酸および水/硫酸イオン/オキソニウムイオンについて計算を行い,核生成速度,液滴核の生成自由エネルギー,臨界核を見積もった.また,立方体のシードが入った系においても計算を行い,同様の解析を行った.液相からの気泡核生成については,2種類の核生成速度の計算方法を提案し,最低限必要なシステムサイズを見いだした.様々な物質において,液滴核生成,気泡核生成を行うプログラムを一部作成し,一部の計算を実行した.(1)液滴核生成平成20年度は既に行っていた水,Lennard-Jones流体以外の物質として,水+硫酸,水+硫酸イオンについて,様々な条件(温度・過飽和度)において,液滴核生成の計算を行い,核生成速度,臨界核,核生成の自由エネルギーを計算した.具体的には高温で計算すべき密度条件で平衡化を行い,その後,核生成がおこる温度領域へ急冷し核生成が起るまでまった.核生成が起りクラスターが生成してくることが観察し,単位時間単位体積あたりにできる臨界核を超えるクラスターの数をカウントすることにより,核生成速度を算出した.また,各クラスターサイズにおいて,クラスターサイズの増減を計算することにより,臨界核を計算した.また,核生成の自由エネルギーの計算も行った.この結果はJ. Chem. Phys.に投稿し,採択・掲載された.(2)気泡核生成既存の核生成速度の計算方法は気泡生成までの待ち時間を計測することで核生成速度を算出しているが,本研究においては,Lennard-Jones流体について初期条件を変えて20回のシミュレーションを行うことでより正確な核生成速度の計算を可能にする方法を導入した.臨界核および核生成の自由エネルギーについては液滴核生成のシミュレーションと同様の方法で計算を行った.具体的な計算方法は,計算を行いたい温度で平衡化し,瞬間的に体積を広げることで負圧条件である気泡生成条件を実現した.気泡が生成した後に,圧力が上がるところを観察し,核生成の待ち時間を測定した.待ち時間を平均し,待ち時間の逆数から核生成速度を見積った.以下の2つの核生成現象について計算を行った.(1)液滴核生成メタノール分子についていくつかの温度・過飽和度下で核生成現象の分子動力学シミュレーションを行った.計算時間を考慮して,メタノール分子を4000分子とし,凝縮潜熱を取り去るためにアルゴンを非凝縮ガスとして4000分子用いた.核生速度は臨界核を超えるクラスターサイズの個数を数えることにより,その数の時間変化から算出した.この方法は,泰岡が既に発表している方法(Yasuoka and Matsumoto, J. Chem. Phys., 1998.)を用いた.その結果,いくつかの条件下で核生速度を計算することができた.古典核生成理論と分子動力学シミュレーションの結果を比較するために,平衡状態の表面張力,気相の密度,液相の密度について計算を行った.今後さらに気液平衡状態の結果を解析し,古典生成で予測されている条件について議論する.(2)気泡核生成Lennard-Jones流体について系の大きさを変えて,核生成速度の計算方法について検討した.核生成の計算方法については2通りの方法が提案されているが,その妥当性は検証されていなかった.本研究では,小さな系を100個用意し,核生成の待ち時間から系が核生成していない確率を算出し,そこから核生成速度を計算する方法を用いた.また,比較的大きな系について,系内にできる気泡核の個数から定義に従って核生成速度を算出する方法も用いた.結果,どちらの方法も同様の計算結果を得ることができた.液滴核生成の場合と同様に,臨界核,核生成の自由エネルギーを求めるために,気液平衡の分子動力学シミュレーションを行った.以下の2つの核生成現象について計算を行った(1)液滴核生成昨年度行ったメタノール分子についていくつかの温度・過飽和度下で核生成現象の分子動力学シミュレーションの結果を解析した.核生速度は臨界核を超えるクラスターサイズの個数を数えることにより,その数の時間変化から算出した.この方法は,泰岡が既に発表している万法を用いている.古典核生成理論と分子動力学シミュレーションの結果を比較するために,平衡状態の表面張力,気相の密度,液相の密度について計算を行った.気液平衡状態の結果を解析し,古典生成で予測されている条件について議論した.これらについて投稿準備中である.上述の均一核生成のシミュレーションの他に,種となる結晶状の物質を入れた場合のシミュレーションを行った.立方体の形のものを入れて,核生成速度等の値を見積もった.この結果は現在投稿中である.(2)気泡核生成Lennard-Jones流体について系の大きさを変えて,核生成速度の計算方法について検討した.核生成の計算方法については2通りの方法が提案されているが,その妥当性は検証されていなかった.

本研究では,小さな系を100個用意し,核生成の待ち時間から系が核生成していない確率を算出し,そこから核生成速度を計算する方法を用いた.また,比較的大きな系について,系内にできる気泡核の個数から定義に従って核生成速度を算出する方法も用いた.結果,どちらの方法も同様の計算結果を得ることができた.系が小さくなると正しく核生成速度が計算できないことを確認した.密度等の計算条件によって最低限必要な粒子数の値は変わることを見いだした.液滴核生成の場合と同様に,臨界核,核生成の自由エネルギーを求めるために,気液平衡の分子動力学シミュレーションを行った.これらの結果を投稿準備中である.
戦後政治家と象徴天皇制の関係に関する政治史的研究

平成19年度には、公開の場で1回の口頭報告を行った。内務省研究会における「象徴天皇観と憲法の交錯」である。これは、19年3月に公刑された同名の論文の再検討と共に、同論文で扱った時期以降の象徴夫皇制と政治の関係をも展望したものである。論文では、戦後政治と天皇の関係は吉田によって基本路線が敷かれたことを示したが、現在は、これを戦後政治における吉田観、あるいはいわゆる吉田路線(例えば吉田と岸の対抗、田中による吉田イメージの利用、中曾根の吉田観など)と関連させて考察していく必要を感じている。本研究では天皇と政治の関係を考える際の補助線として、憲法論やアメリカ観、首相の権力構造などいくつかを想定してきたが、これに戦後政治における吉田イメージの系譜という視点を新しく付け加えるものである。これにより、戦後政治史研究全般に対する本研究の貢献度も増すであろう。その他、戦後政治、皇室、あるいは憲法問題に関する資料収集は継続しているが、特に今年度の収穫として2点挙げる。第一に、『ト部亮吾侍従日記』(朝日新聞社)の刊行により、これまで史料に乏しかった昭和後期の内奏の実態がある程度明らかになったことである。これと新聞記事等を併用することにより、戦後期を通じた内奏のリスト化作業を進めている。第二に、戦後思想・宗教関係のテキストの収集である。これは、芦田の天皇観を考える際、交流のあった安倍能成ら同心会グループの思想を再検討する必要を感じたことによる。芦田以外にも、佐藤や大平、中曾根各政権期に特に顕著だった政権ブレーンの思想、あるいは宗教団体「生長の家」が鳩山・三木はじめ諸政治家に及ぼした影響力など、特に象徴天皇制と政治の問題と関係の深いいくつかのテーマに沿って、資料収集と分析の作業を続けている。今年度の作業は主に、研究対象となる戦後の日本政治史や天皇制、及び憲法改正運動関係の資料収集、あるいは対象時期の新聞・雑誌等の調査が中心となった。特に天皇制や改憲問題は近年とみにリアルな政治課題として浮上し、関係図書も大量に公刊されているため、収拾に一定の労力を要した。ただ、現代の皇室問題や改憲問題に対して歴史的視点から新たな光を当てるのも本研究の目的と考えている。同時代の動向にも常に目配りを怠らないで研究を進めて行きたい。公刊資料以外では、特に1950年代の改憲問題の関係で、国会図書館等に所蔵のマイクロフィルム史料の中からいくつかの貴重な史料を見出した。その他オーラル・ヒストリーとして、皇族に近い関係者にインタビューする機会を持ち、貴重な証言を得ている。資料の蓄積とは別に研究内容上の特筆すべき進展を挙げると、第一に思想史的な関心を強めたことがある。これは歴代政権に対する学者・ジャーナリスト等の時評を採集して来たのが契機であるが、思想を抽象的な次元にとどまらず時評を軸に実際の政治動向と絡ませて論じれば、手法としても政治史と思想史を融合した一つのモデルとなり得るのではないかと考えている。第二に、1950年代の憲法論議や天皇制問題を巡る論議において、アメリカとの関係で論ずる図式が、政治家間から論壇に至るまで広範に流布していたことを再認識した。戦後日本をポストコロニアルと冷戦のポリティックス、あるいはパクス・アメリカーナの文脈で論ずるのは特に思想史・社会史において近年の流行であり、本研究も期せずして一面でそうした潮流上に合流したと言えるかもしれない。ただ、先行研究と比較して本研究の政治史という立場からは、実際の政治動向に即して、より緻密に実証的に論じられるであろう。以上の成果については、18年度以降に順次公表していく予定である。平成18年度には、公開の場で2つの成果報告を行った。1つは、査読誌『相関社会科学』第16号に投稿し、審査を経て掲載された「象徴天皇観と憲法の交錯吉田茂と芦田均を中心に」である。これは、筆者が研究対象としている時代範囲の中で、最も初期の部分にあたる。本論文で筆者は、敗戦と占領という激動の時代において、新憲法が制定され、天皇の位置付けも変化する過程において、吉田と芦田がそれぞれ重要な役割を果たしたこと、2人の天皇観や政治行動の違いが戦前来の彼らの経歴にそれぞれ由来していたことを論じた。本論文の眼目は、吉田が戦後政治における象徴天皇の位置付けの基本路線を敷いたこと、にもかかわらず、芦田のように吉田とは異なる路線を提示した政治家も存在していたこと、等を示したことである。これ以降の時期の象徴天皇制を扱う筆者の今後の研究も、大枠では本論文の見通しの上に立って行われるであろう。もう1つの成果報告は、「戦後憲法下の天皇と首相--安保闘争に至る過程--」と題して、日本政治研究学会の研究例会において行われた。これは、片山哲から岸信介までの各政権と天皇の関係を比較検討し、時代的な展開を追ったものである。この報告が扱った時代範囲は先の論文と一部重複するが、憲法が規定する統治構造に焦点を当て、論じる枠組みを異なったものとしている。以上のように、筆者が研究対象として掲げる、昭和戦後史を通した象徴天皇と政治の関係のうち、前半の時期に関する研究のまとめとその報告が、平成18年度の主要な達成となった。学会報告に関しては、平成19年度中に論文化する予定である。

これ以降の時期(池田勇人・佐藤栄作時代以降)に関しても前年度から引き続き、諸政治家に関する史料、あるいは憲法関係の資料の収集・整理等を行っており、それらの達成については、平成19年度中に報告が行われるであろう。平成19年度には、公開の場で1回の口頭報告を行った。内務省研究会における「象徴天皇観と憲法の交錯」である。これは、19年3月に公刑された同名の論文の再検討と共に、同論文で扱った時期以降の象徴夫皇制と政治の関係をも展望したものである。論文では、戦後政治と天皇の関係は吉田によって基本路線が敷かれたことを示したが、現在は、これを戦後政治における吉田観、あるいはいわゆる吉田路線(例えば吉田と岸の対抗、田中による吉田イメージの利用、中曾根の吉田観など)と関連させて考察していく必要を感じている。本研究では天皇と政治の関係を考える際の補助線として、憲法論やアメリカ観、首相の権力構造などいくつかを想定してきたが、これに戦後政治における吉田イメージの系譜という視点を新しく付け加えるものである。これにより、戦後政治史研究全般に対する本研究の貢献度も増すであろう。その他、戦後政治、皇室、あるいは憲法問題に関する資料収集は継続しているが、特に今年度の収穫として2点挙げる。第一に、『ト部亮吾侍従日記』(朝日新聞社)の刊行により、これまで史料に乏しかった昭和後期の内奏の実態がある程度明らかになったことである。これと新聞記事等を併用することにより、戦後期を通じた内奏のリスト化作業を進めている。第二に、戦後思想・宗教関係のテキストの収集である。これは、芦田の天皇観を考える際、交流のあった安倍能成ら同心会グループの思想を再検討する必要を感じたことによる。芦田以外にも、佐藤や大平、中曾根各政権期に特に顕著だった政権ブレーンの思想、あるいは宗教団体「生長の家」が鳩山・三木はじめ諸政治家に及ぼした影響力など、特に象徴天皇制と政治の問題と関係の深いいくつかのテーマに沿って、資料収集と分析の作業を続けている。
航空機搭載LIDARデータによる立体都市モデルを用いた都市形状分析

本年度は、昨年度の研究の方向性を継承発展させつつ、本研究の希求する都市形状分析手法の実行可能性を一層高めるべく試行を行った。本研究の代表研究者による先行研究では、東京都内CBDである渋谷を対象としていた。地域の空間関連データの豊富さ・入手可能性/縮尺と経済活動の活発さとは比例関係にあると言われる。例えば、人口密度も低く使用可能な資源も少ない、経済活動も不活発な地域の空間関連データは、他の地域と比較して、入手困難であったり、小縮尺(低解像度)のものにとどまることが多い。これに対して、東京都内、例えば上記先行研究で対象とした渋谷駅周辺エリアは、特筆すべき経済活動の活発さを持ち、大縮尺(高解像度)の豊富な空間関連データの入手が容易もしくは可能である。本研究では、上記先行研究によって開発した、航空機搭載LIDARデータを基盤とする都市形状分析の他地域への適用、一層のリファインを目指しているが、東京都内CBDよりも空間関連データの入手が困難であったり小縮尺であったりするエリアについても何らかの対応を案出する必要があるとの認識に至った。対応法案出の試行として、本年度、大阪市北区を対象にGPSユニットを登載した自転車による地形スキャニングを行った。データのDIY的獲得を目的としたこの試行では、CBD、古くから残る住宅地域、河川沿いの公園として整備された地域などの地形情報収集を行った。この試行により、プリプロセッシングが十全ではないLIDARデータの補正作業に使用可能なデータを獲得可能であることが明らかとなった。このデータは、GCPとして、また、航空機搭載LIDARが拾ってしまいやすい路上の自動車などをデータ整備時にエラーとして除去するために有用であることが期待できる。他の地域で同様の試行を行い、この方法から得られるデータが、都市形状分析手法の強化にいかにつながり得るかを現在考察している。3ヵ年の研究計画の初年度に当たる本年度は、研究の基盤構築のために、特にデータ渉猟と研究環境整備に注力した。特にデータ渉猟については、国外の多数の機関・企業に対して、開示可能な都市形状データの有無について問い合わせを行い、以下から回答を得た:問い合わせの結果、本研究が必要とするデータの一部は既に獲得済みとなった。また、モデル生成・整備、基礎パラメータの算出の見通しもついた。今後、引き続き、データ獲得に努めると共に、整備済みのデータから副次的パラメータ算出の段階へと進む。本年度は本研究の初年度に、直接的な成果発表には未だ至っていないが、上記のデータ整備・研究基盤構築と並行して、本研究で取り扱うことを期待している発展途上国を扱ったリモート・センシング研究の成果を上梓した。本研究で取り扱っている建物形状データと類似した地形データを用いることにより、本研究にも有益な技術的・理論的知見を得ることに成功すると共に、本研究の目的とする国際的都市比較の実行と検証に役立ち得る研究者間ネットワークの構築を開始しつつある。以上、定量的・客観的観察に基づく都市形状分析手法の確立に向けて複数の布石を着実に打つことに成功した初年度となった。
顎口腔疾患の分光学的診断技術に関する基礎的,臨床的研究

分光学的診断技術の中には、蛍光分光診断法や可視領域の色素による生組織の染色診断法が、検査法の一つとして汎用されている。今回提案の分光学的診断技術は、肉眼では不可視の赤外線領域で観測してこれを分光学的に可視化して、診断の一手段として提示できるような基礎研究と応用研究をすることを目的とした。その結果、2年間の研究期間で得られた主な研究成果を以下に列挙する。[1]虫歯のラマン顕微分光計測:(i)リン酸カルシュウム由来P=0の振動ピーク(960cm^<-1>)面積で歯のエナメル質と象牙質の境界をマッピングした結果、エナメル質でのリン酸含量が象牙質領域に比べて優位に多かったので、その境界のコントラストが得られた。(ii)また、虫歯で僅かに変色したフ蝕領域においてはエナメル質や象牙質であれ、リン酸基成分の脱落が顕著であり正常歯質との境界を本ラマン分光計測により容易に識別可能であることを提示できた。(iii)さらには同視野における走査電子顕微鏡とX線元素分析により、電子顕微鏡像にリン(P)とカルシュウム(Ca)原子の最外K殻の電子スペクトル分析像をスーパーポーズした像からも、正常歯質領域のエナメル質と象牙質の境界におけるリン酸カルシュウム含量のコントラストが得られたが、エナメル質におけるリン酸含量の濃度分布は全く見られず、エナメル質内に一様な分布であった。[2]唾石のラマン顕微分光計測:(i)唾石のラマン顕微分光スペクトルの計測により、石灰化由来のリン酸基(P=0)振動吸収ピーク(960cm^<-1>)が観測され、そのマッピング像により石灰化はリング状に形成され、その核となる部分は大きく欠損していることが判明した。(ii)唾石形成した患者の唾液をフーリエ変換赤外(FT-IR)分光光度計に連動した全反射装置の窓上で唾液中タンパク質の2次構造成分比率を乾燥経過で計測の結果、βシート構造成分比が正常人の唾液と比較して優位に増加していた。ラマン分光法は非侵襲的で、かつ空気中、常温下で微小領域の分子や結晶に関する情報を得る事が可能で再現性も高い。また、測定するサンプルに対して特別な処理も必要とせず、スペクトルの測定であれば非常に短時間で得る事ができる。スペクトルは、分子のfingerprintとも呼ばれ、分子の様々な特徴がスペクトル上の決まった吸収帯にピークとして現われる。さらにスペクトルの帰属する分子の存在を、ピーク面積を用い半定量化できる。エナメル質齲蝕の治療は、正常歯質は保存し、齲蝕歯質のみを除去する。その際、齲蝕検知液、歯質の色や硬さを参考に齲蝕歯質を判断するが、正常歯質との境界を知ることは非常に困難である。そこで、初年度はラマン分光法を用いて歯質を測定した結果ラマンスペクトル強度はエナメル質の方が像牙質より強く、エナメル質の方に多くリン酸が含まれていることを示した。含有するリン酸比もリン酸ラマンスペクトルのリン酸ピーク面積を用いて、エナメル質の方が約2(1.94)倍リン酸を多く含んでいるという結果を得た。この結果は、従来の化学分析結果とほぼ一致していた。さらに、ラマンスペクトルを用いたマッピングの結果、明瞭にエナメル象牙境を区別できた。

マッピングは1ポイントのスペクトル表示ではなく、測定領域を図示化しているため、微細な領域(1μm^2)をも識別することができる。その特性をいかし、直径25μm程度の微細構造である正常象牙細管もとらえる事ができた。エナメル質齲蝕周囲の歯質のマッピングでは、歯質が含有するリン酸の不均一な低下が明らかとなり、正常歯質と齲蝕歯質の境界を知る手がかりとなり得ることを示した。平成16年度は、前年の測定技術を元に、癌組織における特徴的なスペクトルを用いてマッピングを行い、正常組織と癌組織の境界を明示することを目標に研究を進める。ラマン分光法は非侵襲的で、常温下で微小領域の分子や結晶に関する情報を得ることができる手法である。測定するサンプルに特別な処理も必要とせず、スペクトルの測定であれば短時間でデータを得ることができる。また、再現性が高いことも特徴である。スペクトルは、分子のfingerprintととも呼ばれ、分子の様々な特徴がスペクトル上の決まった吸収帯にピークとして現れる。さらに、スペクトルの帰属する分子の存在を半定量北することが可能である。マッピング表示は測定領域を図示化しており、分子の分布を視覚的に認識する際に非常に有用である。唾石症は、唾液腺によくみられる疾患である。唾液腺内やその排出管内に唾石が形成されることにより生じる。唾石の成因については、剥離した上皮や細菌塊などの有機物が核となり、その周囲にカルシウム塩が層状に沈着し形成されると考えられているが、正確なメカニズムはいまだ解明されていない。昨年度の歯牙の分析において、960cm^<-1>のリン酸ラマンスペクトルは、ピークが強くリン酸の分析に有用であることを確認した。この事象は、石灰化物をラマン分光法にて分析した関係論文においても同様であった。唾石の主成分はリン酸カルシウムであることから、唾石中でのリン酸の分布についてリン酸ラマンスペクトルを用いて分析した。唾石の中央にリン酸をあまり含んでいないスポットが確認され、その領城を中心にリン酸は同心円状に分布していた。またこの中心部のリン酸の低領域は顕微鏡像においても唾石の中心に位置し、同心円伏構造の中心であり、唾石の核であると考えられた。よって、分析に用いた唾石は何らかの有機質を核に持ち、その周囲に同心円状にカルシウム塩の沈着が生じ形成された可能性が高いことが示唆された。今後は、癌組織を用い、その癌組織に特徴的なスペクトルをとらえ、正常組織との識別や、癌組織から正常組織への移行部に関して研究を進める予定である。
近代的土着思想における文明批判論-石川三四郎に見るエドワード・カ-ペンターの影響

本研究の主たる目的は、石川三四郎とエドワード・カ-ペンターの比較思想史的な追究を通して、近代文明批判の日本近代思想史への影響と、その独自な位置の検証を試みることであった。この両者の思想的接点は、近代文明が人間の物欲を無限に拡大させ、自然を破壊し尽くすに至るという視点をいち早く指摘し、「自然と共に生きる」変革理論を提唱したところにある。本研究実績では、第一に主に国立国会図書館およびイギリスのシェフィールド市立図書館にあるカ-ペンターコレクションに収められているエドワード・カ-ペンターの第一次資料を複写資料として入手し、彼の思想形成を跡付けるとともに、19世紀イギリスの社会史の中での位置づけを試みた。特に、カ-ペンターによる「産業の村」構想におけるオ-エニズムの影響、ニューハ-モニ-運動の発展的継承に伴う問題を検討した。第二は、石川がカ-ペンターの示唆を受けて、「デモクラシー」の訳語に「土民生活」を充てたことの意味を問い直す作業の一つとして、石川による近代物質文明への根源的な問いかけによる「負」の問題を検討した。また、その思想的基盤および異文化受容の受け皿となる日本思想史における地下水脈ともいうべき思想をほりおこすことにより、土着的思想の変容過程をさぐる手がかりとした。これらの問題をめぐる論稿を『協同思想の形成過程-異文化受容の一断面』という表題のもとに、著作としてまとめ、現在刊行準備中である。また、その一部を比較文化学会において、発表予定である。
膜受容体PGRMC1の構造的知見を基盤とした生理機能の解明と制御化合物の解析

本研究では、これまでに新規のガス応答性因子として同定した膜タンパク質PGRMC1の構造的機能制御の解明を行った。X線結晶構造解析により、PGRMC1はチロシン残基のヘム配位によって、突出したヘム同士が重なり合った特異な重合体構造を形成することを見出し、生体内ガスCOがこの重合が解離してPGRMC1の機能を阻害することを見出した。PGRMC1はがん細胞内のヘム濃度に応答して重合化することにより活性化し、がん増殖に関わるEGFRや薬物代謝酵素シトクロームP450 (CYP3A4)などと会合してがん増殖シグナルを増強し薬剤耐性を亢進するという、ダイナミックな構造変換によって機能することを明らかとしている(Nature Commun 2017、Pharmocol Res 2018)。これらの知見は、PGRMC1を標的とした新たな抗癌治療薬の創出に繋がる可能性が考えられ、PGRMC1を指標としたケミカルスクリーニングを進めている。今年度の成果としては、いくつかの天然由来の有機化合物がPGRMC1のヘムダイマー構造を特異的に認識して結合することを見出しており、この結合構造の解析を進めている。さらにこの関連誘導体を用いたスクリーニングを行い、構造活性相関の検証も行っている。これらのPGRMC1を標的とした候補化合物について、抗腫瘍活性の検証を細胞レベルおよびマウス癌移植モデルを用いた解析を行い、顕著な抗腫瘍効果を示す化合物をいくつか見出している。今後これらのPGRMC1の結合活性と抗癌作用との分子メカニズムの解明を行い、新たな抗癌治療薬シーズの創出を目指したい。本研究の目的であるPGRMC1に結合する薬剤についていくつか候補化合物を見出すことが出来た。さらにこれらの化合物に顕著な抗癌活性を示すことも見い出している。上記のように、PGRMC1に結合する薬剤についていくつか候補化合物の創出に成功しており、今後はこれらの候補化合物の誘導体などを用いた結合最適化を図るとともに、独自のPGRMC1の構造情報を基盤とした化合物デザインを進めて行きたい。またこれらの候補化合物の抗腫瘍効果について、PGRMC1を指標とした作用機構の解明を図ることにより、癌種特異的な作用について検証を進めて行きたいと考えている。研究初年度はPGRMC1に結合する候補化合物のスクリーニングのためのシーズ化合物について、各種の共同研究者から無償で入手する事ができたため、初年度に計上していた予算について、次年度以降の抗癌モデルなどの実証実験のための経費に繰り越すこととした。
強度変調放射線治療を受ける前立腺がん患者への看護介入プログラムの開発

本研究では、強度変調放射線治療を受ける前立腺がん患者に発症する排尿症状の実態と治療中に患者が行うセルフケア行動を調査し、それをもとに看護介入プログラムを立案し、実施・評価を行った。その結果、強度変調放射線治療を受ける前立腺がん患者は、様々な排尿障害症状を抱えながらも治療を完遂できるよう日常生活の工夫をしながら生活していることが明らかとなった。また、看護介入プログラムとして、治療スケジュールを示したクリティカルパス、症状の早期発見・対処を目的とした治療日記、治療中に起こりうる有害事象の発現頻度とその対応策を示したパンフレットからなる冊子を対象者に配布し看護を行ったところ、対象者に有用であった。本研究は、強度変調放射線治療(Intensity Modulated Radiation Therapy、以下IMRTと略す)を受ける前立腺がん患者に発生する有害症状の実態と、治療中に患者が行うセルフケア行動についてプロスペクティブに調査し、これをもとに、IMRTを受ける前立腺がん患者への看護介入プログラムを立案し、実施・評価を行うことを目的とする。平成24年度は、平成23年度に引き続き、IMRTを受ける前立腺がん患者に発生する有害症状の実態を明らかにすることを目的として、調査を行った。具体的には、前立腺がん患者に多い排尿障害症状とその程度、治療中の症状変化を把握するため、Core lower urinary tract symptom score(以下、CLSSとする)で自覚症状の程度を把握することを中心にデータ収集を行った。調査は、IMRTの開始前、開始から終了までの6週間において毎週1回とし、その後3か月、6カ月、1年のフォローアップを行った。CLSSによる評価の結果、前立腺がんでIMRTを受ける患者には、治療の初期段階から様々な排尿障害症状が出現していることが明らかとなり、患者によっては治療後も排尿障害が持続している者もみられることが明らかとなった。しかし、治療の有害症状がみられた場合であっても、内服薬等により症状の軽減が図られ、対象者は治療を継続することができていた。また、治療後に排尿障害が持続している場合であっても生活の中で様々な工夫を行いながら活動していることが明らかとなった。本研究は、強度変調放射線治療(Intensity Modulated Radiation Therapy、以下IMRTと略す)を受ける前立腺がん患者に発生する有害症状の実態と、治療中に患者が行うセルフケア行動についてプロスペクティブに調査し、これをもとに、IMRTを受ける前立腺がん患者への看護介入プログラムを立案し、実施・評価することを目的とする。平成23年度および平成24年度において、IMRTを受ける前立腺がん患者に発生する有害症状の実態と、治療中に患者が行うセルフケア行動についてプロスペクティブに調査し、対象者が様々な排尿障害症状を抱えながら治療を完遂できるように日常生活において工夫をしながら生活していることが明らかとなった。また、排尿障害症状は、放射線治療後も継続する対象者がいるものの、時間経過とともに症状が改善するものが多いことが明らかとなった。平成23年度および平成24年度に得た知見を元に、平成25年度は、IMRTを受ける前立腺がん患者に効果的な看護介入プログラムの原案作成に取り組んだ。看護介入プログラムは、患者へのクリニカルパス、患者用パンフレット、症状モニタリングの可能な日記で構成される。看護介入プログラムの内容について、研究実施施設の医師・看護師・放射線技師などの医療チームと話し合い、原案がまとまった。平成26年度は、この看護介入プログラムの原案をもとに、IMRTを受ける前立腺がん患者15名を対象に看護介入プログラムを実際に適用し、その効果を評価する予定である。本研究は、強度変調放射線治療(Intensity Modulated Radiation Therapy、以下IMRTと略す)を受ける前立腺がん患者に発生する有害症状の実態と、治療中に患者が行うセルフケア行動についてプロスペクティブに調査し、これをもとに、IMRTを受ける前立腺がん患者への看護介入プログラムを立案し、実施・評価を行うことである。平成23年度は、その第1段階として、IMRTを受ける前立腺がん患者に発生する有害症状の実態を明らかにすることを目的として、調査を行った。具体的には、前立腺がん患者に多い排尿障害症状とその程度、治療中の症状変化を把握するため、Core lower urinary tract symptom score(以下、CLSSとする)で自覚症状の程度を把握するとともに、尿流量測定器を用いて排尿機能を測定した。調査は、IMRTの開始前、開始から終了までの6週間において毎週1回とした。CLSSによる評価の結果、前立腺がんでIMRTを受ける患者には、治療の初期段階から様々な排尿障害症状が出現していることが明らかとなった。また、治療中には、治療前と比較して排尿回数の増加がみられる対象者が多く、重度の症状として失禁を経験する者も少数ではあるがみられることが明らかとなった。排尿回数の増加に伴い、1回排尿量も減少していた。

また、排尿障害症状は、放射線治療後も継続する対象者がいるものの、時間経過とともに症状が改善するものが多いことが明らかとなった。平成25年度は、平成23年度および平成24年度に得た知見を元に、IMRTを受ける前立腺がん患者に効果的な看護介入プログラムの原案作成に取り組んだ。看護介入プログラムは、患者用クリニカルパス、患者用有害症状パンフレット、症状モニタリングの可能な日記で構成される。看護介入プログラムの内容について、研究実施施設の医師・看護師・放射線技師などの医療チームで話し合い、原案がまとまった。平成26年度は、この看護介入プログラムの原案を基に、IMRTを受ける前立腺がん患者15名を対象に看護介入プログラムを実際に適用し、データ収集を行った。今後、IMRTを受ける前立腺がん患者は増加することが予測される。そのため、有害症状の実態に合った効果的な看護介入方法を検討することは重要である。本研究は、強度変調放射線治療(Intensity Modulated Radiation Therapy、以下IMRTと略す)を受ける前立腺がん患者に発症する有害症状の実態と、治療中に患者が行うセルフケア行動についてプロスペクティブに調査し、これをもとに、IMRTを受ける前立腺がん患者への看護介入プログラムを立案し、実施・評価することを目的とする。平成23年度および平成24年度において、IMRTを受ける前立腺がん患者に発症する有害症状の実態と、治療中に患者が行うセルフケア行動についてプロスペクティブに調査し、対象者が様々な排尿障害症状を抱えながら治療を完遂できるように日常生活において工夫をしながら生活していることが明らかとなった。平成25年度は、これらの知見を基に、IMRTを受ける前立腺がん患者に効果的な看護介入プログラムの原案を作成した。看護介入プログラム内容について、研究実施施設の医師・看護師・放射線技師などの医療チームで話し合い、原案がまとまった。平成26年度は、この看護介入プログラムの原案を基に、IMRTを受ける前立腺がん患者15名を対象に看護介入プログラムを実際に適応し、データ収集を行った。平成27年度は、平成26年度に得たデータの分析を行い、看護介入プログラムの評価を行った。看護介入プログラムは、患者への治療スケジュールを示したクリティカルパス、治療中の日常生活日誌、治療中に起こりうる有害事象の発現頻度とその対応策を示したガイドからなる冊子を対象者に配布し、看護介入を行うものであった。対象者から治療への見通しがついた、有害事象への対応策がわかったなどの反応がみられた。これらより、本看護介入プログラムは、対象者にとって有用であったと考える。
キラルな大環状オリゴマー部位を有する新規らせん高分子の合成と応用

我々は、オリゴ(m-フェニレン)誘導体であるオリゴレゾルシノールが、有機溶媒中ではランダムな構造なのに対して,水中では、自己会合し2重らせん構造を形成することを見い出している。また、両末端に光学活性部位を導入すると、左右どちらか一方向巻きに片寄った2重らせん構造を形成することも見い出している。以上の背景を踏まえ、本研究では、水溶性の置換基を有するポリ(m-フェニレン)誘導体を合成し、得られたポリマーが水中で自己会合し2重らせん構造を形成するかどうか検討した。オリゴエチレンオキシド鎖を有する1,3-ジブロモベンゼンを、ニッケル触媒を用いて、DMF中で重合することにより目的のポリマーを合成した。得られたポリマーは環状オリゴマーを含んでいたため、リサイクルクロマトグラフィーを用いて精製することにより、高分子量のポリ(m-フェニレン)誘導体を単離した。次に、任意の割合で混合した重水および重メタノール中で、^1HNMRおよび吸収スペクトルを測定した。その結果、重水含量の増加とともに、シグナルがプロードニングしながら高磁場側にシフトし、また吸収スペクトルにおいて明瞭な淡色効果が観測された。以上の結果は、高分子量ポリ(m-フェニレン)誘導体が水中で何らかの会合体、例えば2重らせん構造を形成している可能性を示唆している。現在、さらなる知見を得るために、側鎖に光学活性基を有する水溶性高分子量ポリ(m-フェニレン)誘導体を合成し、分光学的手法によりその溶液構造を検討している最中である。1,1'-ビナフタレンは、8位と8 ́位の水素間の立体障害によりナフタレン環を結ぶ結合の回転が阻害されるため軸性キラリティーを有している。そのため光学活性体へと分割することが可能であるが、室温では短時間でラセミ化することが知られている。一方、2位と2 ́位に置換基を有する光学活性な1,1 ́-ビナフタレン誘導体は、8位と8 ́位の水素間の立体障害に加え、2位と2 ́位の置換基の立体障害のため容易にはラセミ化をしない。本研究では、2位と2 ́位に置換基を有する光学活性1,1 ́-ビナフタレン誘導体と4位と4 ́位に置換基を有する光学不活性な1,1 ́-ビナフタレン誘導体からなる新規ビナフタレンポリマーを合成し、溶媒や温度などの外部刺激により、光学不活性なビナフタレン骨格に光学活性ビナフタレンのキラリティーを転写可能かどうかについて検討を行なった。これまでに光学活性な1,1 ́-ビナフタレン誘導体からなる高分子は数多く報告されているが、本研究のような試みはこれまでに報告されていない。目的のビナフタレンポリマーは、パラジウム触媒を用いた鈴木-宮浦カップリングにより3位と3 ́位にボロン酸残基を有する光学活性な1,1 ́-ビナフタレン誘導体と3位と3'位に臭素を有する光学不活性な1,1 ́-ビナフタレン誘導体を縮合することにより合成した。同様の手法を用いて、対応するオリゴマーもモデル化合物として合成した。現在、得られたポリマーおよびモデル化合物の円二色性スペクトルを様々な溶媒や温度で測定することにより、光学不活性なビナフタレン骨格に光学活性ビナフタレンのキラリティーが転写されるかどうかについて、詳細な検討を行なっている。
知覚過敏治療用機能性アパタイトシートの開発

本研究の目的は、ハイドロキシアパタイト(HAp)シートに象牙質固着促進機能と耐酸性機能を付与した、機能複合フッ素化アパタイトシート(FHAp)シートを開発するとともに、このシートを象牙質上に早く、強く固着する技術を確立することにある。まず、パルスレーザーデポジション(PLD)法により、FHAp薄膜を作製する際の最適な成膜条件を明らかにした。続いて、FApシート作製用単離基板としてレジスト塗布シリコン基板が最も優れていることを示した。さらにFHApシートはHApシートに比べ約5倍耐酸性を持つことを明らかにするとともに、FHApシートの象牙質上への早く、強く固着する貼付法も確立することができた。本研究は、新しく開発した極薄HApシートに象牙質固着促進機能と耐酸性機能を付与した、リン酸三カルシウム(TCP)層をもつ機能複合フッ素化アパタイトシートを開発するとともに、このシートを象牙質上へ「速く・強く」固着する技術を確立することで、象牙質上にエナメル質は形成できないという、「歯科分野の永遠の課題」を解決し、知覚過敏治療に本シートを適用することにある。平成25年度では、耐酸性に優れたFHApシート作製と評価に重点を置いた研究を実施した。ターゲットとして、フッ化アパタイト(FAp)粉末(太平化学工業(株))をプレス成形し、その後熱処理することにより、FHApターゲットの作製に成功した。これを真空チャンバー中に配置し、KrFエキシマレーザー(λ=248nm,パルス幅=20nsec)アブレーション法により、Ti基板上に種々の成膜条件(ガスの種類、ガス圧、基板温度、成膜速度)で、FHAp薄膜を成膜することで、最適条件を決定した。次に、FHApシートの膜厚と結晶性制御の確立を行った。FHAp薄膜のシート化にはNaCl単結晶基板上に、FHAp薄膜を成膜した後、HAp薄膜被覆NaCl基板を純水に浸漬してNaClを溶解させ、FHAp薄膜のみを単離させFHApシートとすることに成功した。シートの膜厚は薄膜成膜時間で制御し、結晶性は成膜後の電気炉のアニール温度(350750°C)と時間(110時間)で制御した。さらに、NaCl基板では生産性と価格の問題があるため、有機溶媒溶解性のレジスト膜を使用して薄膜を単離する方法に変更した。この方法は当初の実験計画になかったことである。レジストの開発は企業とともに実施し、現在4cm角のシートをわずか10分で単離できるようになり、これまでの約100倍単離時間を早めることに成功した。当初の研究計画のFHApシートの耐酸性の評価は、実施計画を作成したが、上記のシートの単離時間の短縮化に時間を取られ、試料の作製は行ったが、まだ実験は実施できていない。本研究は、新しく開発した極薄HApシートに象牙質固着促進機能と耐酸性機能を付与した、リン酸三カルシウム(TCP)層をもつ機能複合フッ素化アパタイトシートを開発するとともに、このシートを象牙質上へ「速く・強く」固着する技術を確立することで、象牙質上に人工のエナメル質は形成できないという「歯科分野の永遠の課題」を解決し、知覚過敏治療に本シートを適用することにある。平成25年度では、FHApシート作製と評価に重点を置いた研究を実施し、ターゲット材料の選定およびターゲット作製に成功した。また、このターゲットを用いてFHAp薄膜の成膜条件の最適化、およびFHApシートの膜厚と結晶性制御を確立した。FHAp薄膜のシート化には従来のNaCl単結晶基板に替り、安価な有機溶媒溶解性のレジスト膜をもつSi基板を使用することにより、約100倍の薄膜単離時間の短縮化に成功した。平成26年度は、固着メカニズムの解明と固着方法の確立を目標とした研究を実施した。今年度は作製に時間を要し、シート枚数が得られないFHApシートに替り、枚数を得ることのできる非晶質のリン酸カルシウム(ACP)シートにより、貼付液の決定と貼付法の検討を行った。最終年度である平成27年度においては、本年度で得られた成果をFHApシートに適応することで本研究の目標を達成する。固着メカニズムに関しては、食事の時に口腔内で生じるpHの変化を模擬した、脱灰ー再石灰化法を適応し、1日以内のACPシートと歯質の一体化に成功した。また、このときのシートの歯質に対する固着強度は、引っ張り試験法により2.5 MPa以上(治具が接着剤から剥離)であることを確認した。さらに、象牙細透過抑制率の測定を行い80.5±9.4%のという市販のレジン材(7080%)より高い値を得たことより、本手法の知覚過敏治療への有用性を明らかにすることができた。本研究は、新しく開発した極薄HApシートに象牙質固着促進機能と耐酸性機能を付与した、機能複合フッ素化アパタイト(FHAp)シートを開発するとともに、このシートを象牙質上へ「速く・強く」固着する技術を確立することにある。平成25年度では、FHApシート作製と評価に重点を置いた研究を実施し、ターゲット材料の選定およびFHAp薄膜の成膜条件の確立、さらにFHApシートの結晶性制御法を確立した。薄膜のシート化には有機溶媒溶解性のレジストを使用することにより、これまでの100倍の単離時間の短縮化に成功し、量産化に向けての指針を示すことができた。

平成26年度は、固着メカニズムの解明と固着方法の確立を目標とした研究を実施した。FHApシートに代わり、非晶質のリン酸カルシウム(ACP)シートを用い、貼付液と貼付法の検討を行った結果、貼付液のpHや、再石灰化法の手順を確立し、1日以内でのシートと歯質の一体化に成功した。また、シートの歯質に対する固着強度は、引っ張り試験法により2.5 MPa以上であることを確認した。さらに、象牙細透過抑制率の測定を行い、市販のレジン材より高い値を得ることができ、本手法の知覚過敏治療への有用性を明らかにすることができた。H27年度は、FHApシートの耐酸性についての評価を実施した。溶出試験液に0.5Mリン酸ナトリウム緩衝液を使用し、薄膜からのCaイオンの溶出量を誘導結合プラズマ質量分析(ICP-MS)法により測定した。その結果、FHAp薄膜はHAp薄膜に比べて約5倍の高い耐酸性を持つことがわかった。また、FHApシートをヒト抜去歯上に貼付し、超音波洗浄試験により固着強度を評価した結果、低結晶化FHAp/TCP複合シートにおいて、貼付6時間後の超音波洗浄試験に耐えるような強い固着力を持つことがわかり、FHApシートの歯科治療分野での有用性が明らかとなった。本研究の目的は、ハイドロキシアパタイト(HAp)シートに象牙質固着促進機能と耐酸性機能を付与した、機能複合フッ素化アパタイトシート(FHAp)シートを開発するとともに、このシートを象牙質上に早く、強く固着する技術を確立することにある。まず、パルスレーザーデポジション(PLD)法により、FHAp薄膜を作製する際の最適な成膜条件を明らかにした。続いて、FApシート作製用単離基板としてレジスト塗布シリコン基板が最も優れていることを示した。さらにFHApシートはHApシートに比べ約5倍耐酸性を持つことを明らかにするとともに、FHApシートの象牙質上への早く、強く固着する貼付法も確立することができた。1シート貼付法の検討と確立;食事時に口腔内で生じるpHの変化によって生じる脱灰ー再石灰化現象を模擬した貼付法を検討した。今年度は作製が困難で枚数が得られないFHApシートに替り、枚数を得ることのできる非晶質リン酸カルシウム(ACP)シートにより、貼付液と貼付法の検討を行った。リン酸カルシウム系水溶液のpHおよび濃度、構成成分を種々変えて、シートを象牙質上へ貼付した。その結果、最適貼付液および貼付手順を確立することができた。2固着メカニズムの解明;ヒト抜去歯歯冠部の象牙質露出試料を用い、再石灰化のメカニズムについて検討した。メカニズムの解明にはシート貼付後のXRDパターンの変化、再石灰化の評価は象牙質にシートを貼付した試料を貼付面に対して垂直に切断した断面観測用試料を作製し、界面付近を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察する手法を用いた。膜厚の異なるシートを貼付して、象牙質との界面を評価した結果、薄いシートほど象牙質界面に沿って密着することがわかり、貼付直後は表面張力作用し、この力の中で界面が脱灰、再石灰化して固着していくことが明らかとなった。3シートの機械的特性の評価;引張り試験により象牙質とACPシートの間の固着強度を測定した。その結果、約3MPa程度の固着強度であったが、接着ボンドからのジグの剥離であったため、実際のシートの固着力はさらに大きいと思われる。