hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日常生活中の生体情報モニタリングに向けたウェアラブル脈波計の開発

本研究は生活習慣病の予防,利用者の生活の質を高めるために,運動時の循環系モニタリグとして脈波を用いたウェアラブル機器の開発を目的としている.脈波は他の生体信号に比べ,非侵襲かつ簡便に計測可能であり,心拍に連動した周期性を持つだけでなく,血中酸素飽和度や呼吸数,血圧等の循環機能に関する多岐にわたる情報を持つ.脈波とは一般的に脈動成分(AC成分)のことを示すが,実際の計測信号ではAC成分の他に,静脈やその他の生体組織の散乱光や反射光を反映する変化の緩やかな成分(DC成分)からなり,DC成分の計測信号に占める割合は大きい.しかしながら体動時では計測部位に加わる加速度によって計測範囲の血流量に変動が生じ,計測信号にアーチファクトが重畳するため,安静時以外での脈拍数のモニタリングが困難となる.そこで本研究は,計測信号中に占めるAC成分,DC成分の割合に着目し,従来の信号処理によるアーチファクト除去に加え,計測手法に対するハード面からのアプローチもあわせて行い,高精度ウェアラブル脈波計の実現を考えた.開発した装置は計測できる箇所を問わない反射形であり,計測領域に着目し計測光に緑色光を取り入れた結果,従来の近赤外光電脈波計よりもアーチファクトの影響を軽減できた.また作製したウェアラブル脈波計を用いて日常生活のモニタリングを想定した検証を行った.主に運動中の脈拍数モニタリングに着目し,生活習慣病への運動療法で用いられる,運動時の心拍数を基準とした運動強度設定への応用や,運動中の脈拍数の急激な変動から不整脈を推定する不整脈検出アルゴリズム,およびこれら結果の被験者への通知プログラムの検証を行った.ウェアラブル脈波計のハードウェア開発は昨年度中に終わっており,残る課題は得られた脈波信号に対するアプローチであった.特に被験者への結果通知に関しては,米国にて病院内にて実際に運用されている健康支援プログラムの実地調査や情報収集を行い,その生体情報の利用者表示プログラムなどを本研究のウェアラブル脈波計システムに応用した.本研究は生活習慣病の予防,利用者の生活の質を高めるために,運動時の循環系モニタリグとして脈波を用いたウェアラブル機器の開発を目的としている.脈波信号は心拍に連動した周期性を持ち,さらに他の生体信号に比べ非侵襲かつ簡便に計測可能であることから古くから研究が行われているが,体動によって信号に重畳するアーチファクトが問題となり普及していない.一般的に脈波信号とは脈動成分(AC成分)のことを示すが,実際の計測信号ではAC成分の他に,静脈やその他の生体組織の散乱光や反射光を反映する変化の緩やかな成分(DC成分)からなり,DC成分の計測信号に占める割合は大きい.このDC成分は安静下では一定であるが,体動時では計測部位に加わる加速度によって計測範囲の血流量に変動が生じ,計測信号にアーチファクトが重畳するため,安静時以外での脈拍数のモニタリングが困難となる。そこで本研究は,計測信号中に占めるAC成分,DC成分の割合に着目し,従来の信号処理によるアーチファクト除去に加え、計測手法に対するハード面からのアプローチもあわせて行い,アーチファクトが少なく体動時にも脈波計測可能な機器の開発を試みた.装置は計測できる箇所を問わない反射形とし,緑色光を取り入れたことが大きな特色である.まず,従来の近赤外光と緑色光の皮膚透過に関する基礎的検討を行い((1),(2))、さらに装着部位(上腕,前腕,手首)を比較検証した結果,上腕に装着した緑色脈波センサが最もアーチファクトが小さかった((3)).これは上腕が体幹に近く,動きに伴い計測部にかかる力が小さいこと,また緑色光の透過深度が小さく,アーチファクトの要因である皮膚深部の血流量変化の影響を受けないことがあげられた.またセンサの大きな動きを防止する装着圧について検証を行った結果,カフ圧30mmHgで装着した場合,最大感度を示しより安定した脈波を得ることができた((4)).以上の検証結果からウェアラブル脈波計システムを試作し,実際に時速4kmの歩行を行い従来法と比較した結果,その脈拍数検出の誤差率は有意に減少した.また(1)(4)について国内外の雑誌(全て査読付)にて発表した.本研究は生活習慣病の予防,利用者の生活の質を高めるために,運動時の循環系モニタリグとして脈波を用いたウェアラブル機器の開発を目的としている.脈波は他の生体信号に比べ,非侵襲かつ簡便に計測可能であり,心拍に連動した周期性を持つだけでなく,血中酸素飽和度や呼吸数,血圧等の循環機能に関する多岐にわたる情報を持つ.脈波とは一般的に脈動成分(AC成分)のことを示すが,実際の計測信号ではAC成分の他に,静脈やその他の生体組織の散乱光や反射光を反映する変化の緩やかな成分(DC成分)からなり,DC成分の計測信号に占める割合は大きい.しかしながら体動時では計測部位に加わる加速度によって計測範囲の血流量に変動が生じ,計測信号にアーチファクトが重畳するため,安静時以外での脈拍数のモニタリングが困難となる.そこで本研究は,計測信号中に占めるAC成分,DC成分の割合に着目し,従来の信号処理によるアーチファクト除去に加え,計測手法に対するハード面からのアプローチもあわせて行い,高精度ウェアラブル脈波計の実現を考えた.

開発した装置は計測できる箇所を問わない反射形であり,計測領域に着目し計測光に緑色光を取り入れた結果,従来の近赤外光電脈波計よりもアーチファクトの影響を軽減できた.また作製したウェアラブル脈波計を用いて日常生活のモニタリングを想定した検証を行った.主に運動中の脈拍数モニタリングに着目し,生活習慣病への運動療法で用いられる,運動時の心拍数を基準とした運動強度設定への応用や,運動中の脈拍数の急激な変動から不整脈を推定する不整脈検出アルゴリズム,およびこれら結果の被験者への通知プログラムの検証を行った.本研究は,運動時の循環系モニタリングとして脈波を用いたウェアラブル機器の開発を目的としている.本年度は計測光に可視光を使用することに関して基礎的検討を行い,同時に機器の試作を目標としていた.従来の手法よりも計測時の誤差の少ないウェアラブル脈波計システムを構築できたことから当初の計画以上に進展していると評価する.ウェアラブル脈波計のハードウェア開発は昨年度中に終わっており,残る課題は得られた脈波信号に対するアプローチであった.特に被験者への結果通知に関しては,米国にて病院内にて実際に運用されている健康支援プログラムの実地調査や情報収集を行い,その生体情報の利用者表示プログラムなどを本研究のウェアラブル脈波計システムに応用した.本研究で提案する装置は計測できる箇所を問わない反射型とし,緑色光を取り入れたことが大きな特色である.従来,脈波計に用いられている計測光は近赤外光であり,緑色光などの可視光に関する基礎的検討は不足している.また開発したウェアラブル脈波計システムにより運動中の脈拍数検出の誤差は減少したが,その機序を示すには更なる検討が必要となる.今後はウェアラブル脈波計システムの改良と共にその基礎的検討として光伝搬の解析やアーチファクトの発生機序の検証を行う.
組換え昆虫細胞によるアデノ随伴ウイルスベクター生産のための最適分子設計

遺伝子治療は,治療に必要な遺伝子を患者の細胞に導入し,発現させることにより疾患を治療する医療技術である.アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターは安全性が高く,遺伝性疾患を対象とした遺伝子治療において顕著な治療成績を上げている.しかしながら,AAVベクターは作製法が煩雑であるため,高品質なベクターの大量生産は困難となっている.本研究では,昆虫細胞による高品質のAAVベクターの高生産技術を構築するために,AAVベクターの最適な分子設計を検討する.遺伝子治療は,治療に必要な遺伝子を患者の細胞に導入し,発現させることにより疾患を治療する医療技術である.アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターは安全性が高く,遺伝性疾患を対象とした遺伝子治療において顕著な治療成績を上げている.しかしながら,AAVベクターは作製法が煩雑であるため,高品質なベクターの大量生産は困難となっている.本研究では,昆虫細胞による高品質のAAVベクターの高生産技術を構築するために,AAVベクターの最適な分子設計を検討する.
Fe基人工格子磁性多層膜の磁気異方性に関する研究

本研究はFeを基とした人工格子磁性多層膜をFeと他の常磁性金属(或いは反強磁性金属)と多層化する事によって作製し,その磁気異方性および磁化の振る舞いを調べる事にある。そのために科学研究補助金としてトルク測定用低磁場マグネットシステムを計上した。現在迄の所,交付申請書に書かれてある目的,研究実施計画に沿って研究を進めている所である。現在迄に得られた実績結果を具体的に以下に示す。1.先ず単純な組合せとしてbcc金属を相手に選ぶ前にFeとの格子不整合が同じ程度(10%位)を持つ結晶構造の異る金属との多層膜を作製した。具体的にはMo,Pd,Znを選んだ。但しZnの場合は上手くスパッタ出来なかった。属厚としては大体Mo,Pdを50A^^°,20A^^°に固定し,Fe厚を5100A^^°程度変えたものと,各々の厚さの比が1対1のものを作製した。2.作製した多層膜はXRDにより層構造を取っている事を確めた。3.設備々品として計上したトルク測定用低磁場マグネットシステムを用い更に本所にある電磁石を用いる事により,低磁場から高磁場迄のトルク測定の自動化を行った。4.作製した多層膜は,この自動化システムを用いトルク測定を行い磁気異方性を求めた。又異方性の測定及び磁化測定として,本所にあるVSM装置も用いた。5.得られた結果を解析する事により,FeーMo及びFeーPd多層膜の磁気異方性をFeの厚さの関数として,体積に寄与する部分と界面から来る部分とに分け算出する事が出来た。以上の結果は,既に学会に報告し更に国際会議にも報告した。6.次のステップとしてFeの相手としてbcc金属であるNb,Cr,Ta等を運び多層膜作製を行った。膜厚比は前と同じように選んだ。異方性の測定は現在行っている段階であり結果は近く学会に発表する予定である。
妊産婦のつわり症状における生理的多型性に関する生理人類学的研究

1.つわり症状に影響がある因子は「人間関係関」、次に「身体状況」「周囲環境」「勤務状況」であった。2.ストレスを感じることでつわり症状に影響があった顕著な項目は出産の不安度、および周囲からの出産への期待度であった。出産の不安度と期待度はいずれも流産経験数と正の相関があり、出産への不安度が高い妊産婦ほど1日のつわり症状時間が長いことがわかった。周囲の相談者数、医療関係者数と出産の不安度には負の相関が認められ、人間関係では医療従事者とのコミュニケーションがつわり症状の緩和になることがわかった。2.つわりの顕著な症状の吐き気は色彩、臭気と関わりがあり、食事内容と関わっていた。78項目の食物嗜好調査結果では、60%以上の妊産婦が食べやすいとした食物の5位までが果物であり、食べにくいとしたのはいずれも臭いが強い食物であった。3.食物の色彩、臭い、味の関係を、つわり症状がある妊産婦についてつわり中と出産後の嗜好変化による環境評価の移行について追跡調査を行い、つわり症状の特性と緩和のための対応について検討を行った。つわり期と出産後の妊産婦の色彩嗜好変化で有意差が認められたのは、中明度、高彩度の紫、高明度、低彩度の青、白であった。紫はつわり期には嗜好性が高かったが、出産後には低下した。また、青、白はいずれも出産後には嗜好性が高くなった。食べものと色相の相関についてみた結果、嗜好性が高い色相の紫と食物のブドウ、また、嗜好性が低い色相の白と食べにくい白米に傾向はみられたが、相関は認められなかった。ブドウが好きな妊産婦は橙色の嗜好性が高かった。橙色には積極的な気分を与えるとする相関がみられた。4.つわり期と出産後のPOMSによる気分調査の6項目中では緊張と混乱の2項目には出産後には改善され、有意差が認められたが、怒り、抑うつに出産後の改善の有意差は認められなかった。つわり期における色彩と気分の相関では、彩度が高い赤、紫、黄緑などが「積極的な気分」「陽気な気持ち」「他人の役に立つ気がする」などの積極的な気分と正の相関が認められた。最近、妊産婦の環境は大きく変化し、妊婦の「つわり」症状は10年前に比べて悪くなっている。本研究では、妊婦の「つわり」症状に与える身体的、心理的環境の要因をストレスとして調査を行った。対象妊婦は102名で29歳までが47%、3034歳が33%で35歳以上が20%であった。調査内容は、妊婦の「つわり」症状に影響を与えるストレス要因として1.環境「就業、家事状況、色彩、臭い、照明等生活状況」、2.人間関係、3.身体状況「出産前の身体状況」、4.心理状況など104項目および食事関係124項目について作成した。個別面接し、記入式アンケート調査を行った。結果:妊産婦は妊娠特有のストレスを感じていることがわかった。「つわり」症状としては嘔吐、食べ物への嫌悪感、嗜好の変化、いらいら、憂鬱感、眠気、胃のもたれ、頭痛、疲れやすいなどであった。これらの症状は気分調査結果では、「活気」に逆相関が認められた。「つわり」症状因子「人間関係」、「環境」で特に関係するのは職場、家事、経済などの生活環境、友人、家族、医者などの人間関係であり、「出産の理解者数」、「相談相手の数」「経済状況」に相関があった。「心理状況」の要因の中で特に関係が深いのは「出産の不安」「出産願望」であった。「出産への不安」は初産、経産に関らず存在し、また、「出産願望」は周囲の期待が大きいほど、または、流産経験があるほど強く、相関が認められた。「身体状況」では母子の「つわり」症状の相関は認められなかったが、「ダイエット」の経験の有無とは相関が認められた。2006年9月The 8th International Congress of Physiological Anthropologyに於いて本調査の一部「Factors Influencing Symptoms in morning sickness」の発表を行った。近年の多くの妊産婦のつわり症状が重いのは結婚形態も変わり,勤めも続けることなど,妊産婦のストレス要因が多く,つわり症状に深く変わってきているためと考えられることから妊婦のつわり症状の緩和について研究を行うため,妊婦のつわり症状に影響を及ぼす要因について調査を行った。<結果>1.身体状況ではダイエットの経験が妊娠時の気分に影響があるという検定結果が認められた。ダイエットを経験したことがある,継続して行っているが45%であった。その中で成功したが22%成功してリバウンドや,失敗したが77%で全体の33%が成功していないという結果であった。ダイエットの方法では運動が最も多く,絶食,または食事制限であった。ダイエット経験とつわりの胃のむかつき,嘔吐の症状との相関が認められ,CS分析を行ってみると,ダイエット経験者のつわり症状では拒食,過食の傾向が見られ,眠気,疲れやすい,嘔吐,食べ物嗜好の変化が多く,いらいら感が高く,総じてつわり症状がダイエットをしない人に比べて症状が重いことがわかった。2.親子間でのつわり症状の関係についてみてみると相関は認められなかった。

3.つわり症状の中で食べやすい食物の色相について調べてみた結果,嗜好性が高い色は暖色系中心で中高明度,中高彩度であった。一方食べにくい食物の色は茶色,白色で,低中明度,低中彩度であった。一方,20%以上の妊婦が嫌いとした色は低中明度の紫,黒,白であった。この結果は食べ物だけでなく,一般的な色彩嗜好の結果と同じであった。従って,例えば,医療関係の白衣についても同じように有彩色が求められていることがわかった。4.室内環境の温度,湿度については,温度より湿度に対して敏感で不快感を訴えることが分かった。5.つわり症状の緩和には,「就業などの経済状況」,「友達,家族,同僚などの人間関係」,「出産前のダイエットなどの身体状況」「におい,温湿度,色彩など室内環境」などの検討が有効であると考えられる。1.つわり症状に影響がある因子は「人間関係関」、次に「身体状況」「周囲環境」「勤務状況」であった。2.ストレスを感じることでつわり症状に影響があった顕著な項目は出産の不安度、および周囲からの出産への期待度であった。出産の不安度と期待度はいずれも流産経験数と正の相関があり、出産への不安度が高い妊産婦ほど1日のつわり症状時間が長いことがわかった。周囲の相談者数、医療関係者数と出産の不安度には負の相関が認められ、人間関係では医療従事者とのコミュニケーションがつわり症状の緩和になることがわかった。2.つわりの顕著な症状の吐き気は色彩、臭気と関わりがあり、食事内容と関わっていた。78項目の食物嗜好調査結果では、60%以上の妊産婦が食べやすいとした食物の5位までが果物であり、食べにくいとしたのはいずれも臭いが強い食物であった。3.食物の色彩、臭い、味の関係を、つわり症状がある妊産婦についてつわり中と出産後の嗜好変化による環境評価の移行について追跡調査を行い、つわり症状の特性と緩和のための対応について検討を行った。つわり期と出産後の妊産婦の色彩嗜好変化で有意差が認められたのは、中明度、高彩度の紫、高明度、低彩度の青、白であった。紫はつわり期には嗜好性が高かったが、出産後には低下した。また、青、白はいずれも出産後には嗜好性が高くなった。食べものと色相の相関についてみた結果、嗜好性が高い色相の紫と食物のブドウ、また、嗜好性が低い色相の白と食べにくい白米に傾向はみられたが、相関は認められなかった。ブドウが好きな妊産婦は橙色の嗜好性が高かった。橙色には積極的な気分を与えるとする相関がみられた。4.つわり期と出産後のPOMSによる気分調査の6項目中では緊張と混乱の2項目には出産後には改善され、有意差が認められたが、怒り、抑うつに出産後の改善の有意差は認められなかった。つわり期における色彩と気分の相関では、彩度が高い赤、紫、黄緑などが「積極的な気分」「陽気な気持ち」「他人の役に立つ気がする」などの積極的な気分と正の相関が認められた。
術前後における高齢者の体構成成分の変化と術後短期予後との関係

本年度は担癌高齢者の術前エネルギー消費量の予測値と実測値を比較し、エネルギー消費の主座である除脂肪組織量の実測を踏まえて、高齢者のエネルギー消費量の予測に関する基礎的な検討を行った。70才以上(平均77才,男2人女2人)及び60才以下(平均53才,男3人女2人)の大腸癌患者を対象とし、遠隔転移を有した者や術後に合併症を起こした者は除外した。体重差は高齢者が11kg軽量、身長差は高齢者が12cm低値となっていた。これらの人類学的データに基づき、高齢者群の基礎代謝量(BMR)は1035±163kcal/day、対照群のそれは1360±179kcal/dayと予測された。一方、安静時エネルギー消費量(REE)を間接熱量計により測定した結果、高齢者群では1208±113kcal/day、対照群では1394±238kcal/dayであった。実測値と予測値の開きをみるためにREE/BMRを両群で比較すると、高齢者群は15±7%と対照群の2±10%より有意に高かった(P<0.05)。即ち、従来のHarris-Benedict式から高齢者のエネルギー消費量を予測すると低く見積ることが示唆された。高齢担癌患者のエネルギー消費量をより正確に予測するためには高齢者の除脂肪体重と安静時エネルギー消費量の実測を今後積み重ねて新たな予測式を作る必要があると考えられる。
マウス雄性生殖幹細胞の培養系樹立への新奇アプローチ

雄性生殖幹細胞である精粗細胞の単離・精製並びにその培養系の確立は、唯に精子形成過程の分子的メカニズムの解析のみならず、「生命の若返り」現象の本質的理解に必要と思われる体細胞分裂から減数分裂への切り替え機構の解明に必須と考えられる。本研究では、最近の骨・髄幹細胞の培養技術の発展成果を利用しマウス雄性生殖幹細胞の培養系の確立を試みることを目的とした。昨年度より継続して培養条件の整備を行い、より多数の生殖細胞を培養するため特にfeeder layerとして用いるSertoli細胞の効率的な分離・回収条件を検討した。その結果、分離後の細胞回収の際に通常遠心より静置によって高純度で大量のSertoli細胞を得られることが判明した。またその生存率は重要で、これが低いと分離生殖細胞の維持を全く期待できず、バッチ毎の培養可能期間の大きな変動をもたらす主要な要因と考えられた。Sertoli細胞のバッチによらず一定の培養維持期間を保障するためには適切な株細胞の選択が必須と思われる。一方、estradiol-3-benzoate皮下大量投与マウスを作成し、そこから生殖細胞の単離を試みたが、昨年度確立した条件では分離が難しく酵素条件の再検討が必要であることが判明した。Leydig細胞の増殖と線維化による間質部位の緻密化が原因と思われる。分離生殖細胞のflow cytometryによる解析では、傷害精子等から遊離したDNAによると思われる細胞塊が容易に生じ、精巣細胞特有と思われる困難さに直面している段階である。以上のように本年度の解析結果は決して満足できる内容ではないが、本研究の成果として適切な細胞バッチの組合わせに於いて、7週間程度の生殖細胞の維持可能な培養条件を確立しており、全体として成熟雄性生殖細胞の培養系の改良に大きく貢献したものと考える。雄性生殖幹細胞である精粗細胞の単離・精製並びにその培養系の確立は、唯に精子形成過程の分子的メカニズムの解析のみならず、「生命の若返り」現象の本質的理解に必要と思われる体細胞分裂から減数分裂のへの切り替え機構の解明に必須と考えられる。本研究では、最近の骨髄幹細胞の培養技術の発展成果を利用しマウス雄性生殖幹細胞の培養系の確立を試みることを目的とした。本年度に於いては、特に正常成熟マウス精巣を研究対象とした。細胞の分散方法を再度検討した結果、生殖細胞の分離には0.5mg/mlコラゲナーゼ/0.1%グルコース/PBS処理後、0.5mg/mlトリプシン/10μg/ml DNase I/0.1%gグルコース/PBS混液での消化が最良であり、一方セルトリ細胞の単離には0.5mg/mlコラゲナーゼ/10%ウシ胎仔血清/0.1%グルコース/PBSによる振とう分散が良好な結果を与えた。良好なセルトリ細胞をfeeder layerとすると、その上に生殖細胞は付着し、増殖を繰り返すことにより生殖細胞塊を形成した。培地に関しては、セルトリ細胞上で形成される生殖細胞塊の大きさを指標に検討したところ、DMEM/F12やDMEM或いはMEMに10%ウシ胎仔血清を加えた場合に比べ、Mesencult培地/20% mesenchymal stem cell stimulatory supplementsを加えたもので最良の結果を得た。経時的な位相差顕微鏡による生体観察を行うと、この状態で、少なくとも7週間に渡って生殖細胞塊の維持が可能であった。現在、これらの結果を基に、バイオマトリックス等で表面処理した培養皿の効果や更なる培地条件の至適化を検討すると共に、維持された細胞塊に含まれる細胞の増殖動態の検討と細胞種の同定を行いつつある。
高光透過性歯科用ジルコニアの機械特性・結晶構造・疲労挙動に関する網羅的分析

3%イットリアで安定化したジルコニア(3Y-TZP)に歯冠色を付与し、単一材料で製作する歯科補綴装置(モノリシック補綴装置)の臨床応用が進められている。しかしながら、天然歯と比較すると3Y-TZPの光透過性は低いため、審美性の観点からモノリシック補綴装置の応用は臼歯部に限定されている。そこで、イットリアの含有量を増やすことで、光透過性を向上させたジルコニアの前歯部への応用が提案されている。本研究では、光透過性を向上させた歯科用ジルコニアの機械的特性、結晶構造、疲労挙動を網羅的に分析し、歯科臨床における補綴装置選択の判断材料となる学術的情報を集積することを目的とする。
人工内耳改良のための聴覚・言語理解の基礎的臨床的研究

1)語音認知機構(1)内耳での語音処理(蝸電図):正常人では母音とCV音節に対し語頭と母音持続部に複合活動電位(CAP)が出現したが,CV音節の母音開始部には出現せず,感音難聴者ではCAPの欠落するものがあった.語音認知における内耳での時間情報抽出の重要性がわかり,これを基にデジタル補聴器のプロトタイプを開発した.(2)聴覚中枢処理(PET,脳磁図,MRI) : PETの観察で正常人では一側耳からの言葉に対し対側の聴覚連合野で強い活動が,人工内耳患者では,雑音に対しては一次聴覚野のみ,言葉に対してはさらに聴覚連合野の活動を認めた.言葉習得前失聴患者ではこの連合野の活動が極めて不良であり,言葉の刺激がないとその中枢処理機構が発達しないことが確認された.脳磁図での観察では,正常人では雑音より語音に対し聴覚野の強い反応を認め,語音と雑音の振り分け機構の存在が示された.また刺激耳と対側の側頭葉で同側より早い反応を認めたが,一側高度難聴者ではこの左右差が無くなる傾向が認められ,一側の聴覚喪失による中枢の再編成を示す所見であった.2)発話機構通常の発話では自声をモニターせずに合理的に発声していることがPETを用いて確認された.一方自分の声が期待通りに聞こえない状況では聴覚フィードバックが働くことが観察され,獲得された言語様式とフィードバックを駆使した言語様式の修正機構とが確認された.この中で,発話運動のプログラムの場としての補足運動野と,調節機構としての小脳の役割が明らかにされた.一方脳磁図で発話中の脳活動を経時的に観察した結果,機能局在領域が順番あるいは同時に共同して働くことがわかり,脳の合理的な活動様式が示された.聴覚機構につき,以下の新たな知見が得られた.(1)蝸電図による研究では,正常人では母音とCV音節に対し,語頭と母音持続部に複合活動電位(CAP)が出現したが,感音難聴者では,これらのCAPの欠落するものがあることが判明した.(2)PETによる聴覚中枢の研究では,正常人では,一側耳から聞いた言葉に対し,対側の聴覚連合野で強い活動が観察された.人工内耳患者では,雑音に対しては一次聴覚野のみ,言葉に対してはそれに加えて聴覚連合野の活動を認めたが,言語習得前失聴患者では連合野の活動が極めて不良であった.(3)脳磁図による聴覚中枢の研究では,正常人では,雑音より語音に対し,聴覚野のより強い反応が観察された.また,正常人では通常刺激耳と対側の側頭葉での反応が同側より早く現れることが解っているが,一側高度難聴者ではこの左右差が無くなる傾向が認められた.現時点で,言葉の末梢及び中枢での処理機構とその可塑性について成果が得られた.蝸電図におけるCAPは言葉の時間情報を反映しており,その出現パターンが母音と子音で異なること,感音難聴者ではこの抽出パターンが正常人と異なることがわかり,蝸牛での時間情報の抽出が語音の弁別に重要であることが判明した.言葉の中枢処理については,PET,脳磁図の研究で,一側耳から聞いた言葉は対側の聴覚連合野で主に処理されること,雑音と語音との振り分け機構の存在することが明らかとなった.また,言語習得前失聴者で聴覚連合野の活動が極めて不良であったことは,言葉の刺激がないとその中枢処理機構が発達しないことを意味しており,一側高度難聴者の脳磁図の反応が正常者と異なることは,一側の聴覚喪失による中枢の再編成(可塑性)を示唆する。1)語音認知機構(1)内耳での語音処理(蝸電図):正常人では母音とCV音節に対し語頭と母音持続部に複合活動電位(CAP)が出現したが,CV音節の母音開始部には出現せず,感音難聴者ではCAPの欠落するものがあった.語音認知における内耳での時間情報抽出の重要性がわかり,これを基にデジタル補聴器のプロトタイプを開発した.(2)聴覚中枢処理(PET,脳磁図,MRI) : PETの観察で正常人では一側耳からの言葉に対し対側の聴覚連合野で強い活動が,人工内耳患者では,雑音に対しては一次聴覚野のみ,言葉に対してはさらに聴覚連合野の活動を認めた.言葉習得前失聴患者ではこの連合野の活動が極めて不良であり,言葉の刺激がないとその中枢処理機構が発達しないことが確認された.脳磁図での観察では,正常人では雑音より語音に対し聴覚野の強い反応を認め,語音と雑音の振り分け機構の存在が示された.また刺激耳と対側の側頭葉で同側より早い反応を認めたが,一側高度難聴者ではこの左右差が無くなる傾向が認められ,一側の聴覚喪失による中枢の再編成を示す所見であった.2)発話機構通常の発話では自声をモニターせずに合理的に発声していることがPETを用いて確認された.一方自分の声が期待通りに聞こえない状況では聴覚フィードバックが働くことが観察され,獲得された言語様式とフィードバックを駆使した言語様式の修正機構とが確認された.この中で,発話運動のプログラムの場としての補足運動野と,調節機構としての小脳の役割が明らかにされた.

一方脳磁図で発話中の脳活動を経時的に観察した結果,機能局在領域が順番あるいは同時に共同して働くことがわかり,脳の合理的な活動様式が示された.大脳皮質における聴覚言語機能の基礎的研究を重点的に行った.前年度までは主に聴覚認知に関する部分を解明してきたが,本年度は言語の表出にかかわる脳機構が明らかにできた.ポジトロン断層法を用いた観察では,通常の会話時には自分の声はモニターせずに合理的に発声しており,自分に声に変調をきたすと聴覚フィードバッグがかかりだすことが発見された.これは獲得された言語様式のほかに,フィードバックを駆使した言語様式の改変機構があることを意味し,脳の可塑性にも繋がる結果と考えられた.脳磁図を用いた脳活動の経時的変化の観察では,文字を見て発話する際には,脳の各機能局在領域が順番に,あるいは同時に共同して働くことがわかり,脳の合理的な活動様式が示された.臨床面では,音声信号の時間情報の処理を基盤としたデジタル補聴器を開発し試用している.従来の補聴器では言語聴取に効果の認められなかった症例で効果の改善が認められている.また,脳の可塑性を考慮にいれ、小児に対する人工内耳手術も積極的に開始した.今までの脳の聴覚言語機能の可塑性の研究より,先天性高度難聴者には出来る限り早期に人工内耳を使用させるのがよいことが判明し,これを実際の人工内耳の臨床に取り入れた結果である..このように,聴覚言語にかかわる神経機構とその可塑性についての解明がすすみ,補聴器や人工内耳を含めた実際の臨床の場にもその成果が還元された.
一方向凝固におけるニッケル基合金の単結晶化過程

本研究の目的は,一方向凝固過程においてニッケル基合金の結晶がどのように選択されて、単結晶化されていくかという機構を明かにすることである。そこで、純ニッケル、ニッケルとアルミニウムおよびクロムの固溶体を、セレクターを用いた一方向凝固法により単結晶化させた。得られた円柱状の鋳物は水冷チル板を接したスタータ部、セレクター部および単結晶部からなる。結晶の選択、優先成長を観察するため、スタータ部に存在する結晶について検討を行ない、以下のようなことを明らかにした。(1)スタータ部は等軸晶および柱状晶粒から成り、ランダム方位を有する等軸晶粒は生成と消滅を繰り返しつつ、凝固の進行と共にその数は減少した。一方、等軸晶から柱状晶粒への遷移領域で猛烈な結晶選択が生じた。(2)柱状晶域において、ある結晶が隣接結晶を侵食して優先成長するか否かは、各結晶相互間でのデンドライトの方位関係によって定まり、必ずしも凝固方向と<001>が一致した単結晶は得られなかった。(3)セレクターの役割は、セレクター直下に位置し、その占める面積が最も大きい結晶を選択することである。さらに、デンドライト成長をシミュレートする結晶粒形状モデルについても検討した。以下、その手順について述べる。デンドライト先端を結んでできる面を用いてデンドライト粒を定義した。結晶核の初期形状を半球状とし、球面上に一定数の成長点を仮定した。各結晶は成長点での法線ベクトル方向に成長し、成長速度は直交する3つのデンドライト方向(<100>)の速度の法線ベクトル成分として求めた。ある結晶の成長点が、別の結晶あるいは鋳型壁と衝突した場合、その結晶の成長を停止させた。計算には、熱移動、元素の拡散および再分配、凝固、デンドライト粒成長、結晶粒の衝突を組み込み、結晶粒形状の変化を予測する方法を確立した。現在、本シミュレーションの高精度化中である。
東アジア地域における都市環境のバリアフリー化の特色と日本型技術の導入に関する研究

本研究の目的は、東アジア地域における都市環境のバリアフリー技術の到達点と日本型バリアフリー技術の導入について考察することである。本研究の調査対象地域は主に中国、韓国、日本とした。本研究で次の結論を得た。(1)各国ともバリアフリー関係の法制度がいずれも進展している。(2)しかしバリアフリーの技術は国によりバラバラである。(3)日本型バリアフリー技術の導入は可能である。(4)その上で、東アジア地域でバリアフリー技術の標準化が求められる。本研究は平成21年から23年までの3ヵ年の研究であり、日本における過去30数年のバリアフリー研究の実績と具体的な実践経験を土台に、中国、韓国をはじめとする東アジア地域における都市環境のバリアフリー技術の到達点を明らかにするとともに、各国・各地域の風土、文化、都市環境の特性、生活変化を踏まえたバリアフリー沿革の特色を検証し、日本型バリアフリーの伝達と技術を導入する際の技術的諸課題と展開の可能性について考察することを目的としている。平成21年度は研究初年度であり、日本のこれまでのバリアフリー関連法制度の特徴、残された技術的課題について主として文献調査、研究者ヒアリングなどから考察した。また、北京、上海両市においては、関係者のヒアリング、都市環境の概要調査を実施した。その結果、中国においては、障害者の人権意識、高齢化動向を背景に、日本の設計ガイドラインをモデルとしながら、ほぼ同等のバリアフリー法制度の発展が捉えられた。一方で日本と同様に、設計や施工における事業者の法遵守問題、利用者のニーズ把握が重要課題になりつつあることが確認された。実際のバリアフリー施設整備では、北京オリンピック施設を代表するように一部課題はあるものの順調に整備・改造進められ一定の水準に達している。遅れていた地下鉄のバリアフリー改造も基本的なバリアフリーを達成した。特に新しい地下鉄では、アジア地域におけるモデルとなる可能性があり、注目に値する。今後の課題としては、既存施設の改造問題であるが、伝統的な建築物等の設計思想を活かした特色ある改造方法を見出していきたい。本研究は平成21年から23年までの3カ年の研究であり、日本における過去30数年のバリアフリー研究の実績と具体的な実践経験を土台に、中国、韓国をはじめとする東アジア地域における都市環境のバリアフリー技術の到達点を明らかにするとともに、各国・各都市の風土、文化、建築物、都市環境の特性、生活変化を踏まえたバリアフリー沿革の特色を検証し、日本型バリアフリーの伝達と技術を導入する際の技術的諸課題と展開の可能性について考察することを目的としている。平成22年度は、6月に日本福祉のまちづくり学会と共同で東アジア地域(マレーシア、インドネシア、タイ、フィリピン)のバリアフリー専門家を招請した国際シンポジウム(会場:日本女子大)を実施し有効な知見を得た。9月に北京市、10月に上海市、12月にソウル市での現地調査、情報交換、文献収集を実施した。北京市では中国障害者連合会の本部を訪問し、障害者の立場からどのように現在のバリアフリー化の状況を捉えているか、政府への要望は何かなどのヒアリングを行った。同時に協力者である北京理工大学設計芸術院張教授と意見交換を行った。この結果、法制度的には進展し、施設整備的にはバリアフリーの進捗がみられたものの、市民意識の醸成には至っていないと判断した。上海調査では万博会場や観光施設でのバリアフリー化状況を調査し、基本的なインフラ整備の進展が確認された。ソウル調査では、主に文献調査、障害者団体ヒアリング、バリアフリー法を施行する政府関連機関の調査を実施した。結論として、制度、施設環境としてこの数年間での進展が目覚ましい。しかしながら歩車道段差の解消方法など日本の標準モデルと比較すると疑問もみられる。成果発表(口頭発表を含む)は日本福祉のまちづくり学会(6月会誌、8月大会発表)、日本建築学会(9月大会発表)で行った。本研究の目的は、中国、韓国をはじめとする東アジア地域における都市環境のバリアフリー技術の到達点を明らかにし、各国・各都市の風土、文化、都市環境の特性、生活変化を踏まえたバリアフリー沿革の特色を検証し、日本型バリアフリー技術の導入の可能性について考察することである。平成23年度は、5月末に日本福祉のまちづくり学会全国大会での発表原稿を作成した。この論文では主に、中国と韓国のバリアフリー化の沿革を取りまとめたが、特に22年12月に実施した韓国ソウルでの実態調査を考察した。結果韓国では障がいのある市民によるバリアフリー化の運動が法制度を動かしていること、バリアフリー化の進展は、日本の影響を受けつつ急速に発展していることが明確となった。その後6月には北京市での現地調査を短期間実施した。ここでは高齢化とバリアフリー化の関係や観光施設のバリアフリー化の実態を把握した。居住系の施設、特に集合住宅ではエレベーターの設置、トイレや浴室(シャワー室)関係のバリアフリー化が課題である。一方で社区(近隣コミュニティ)での居住サービス体制が整いつつあることも判明した。8月末には香港で短期間の都市環境と公的住宅のバリアフリー現地調査を実施した。香港は、中国本土や韓国に比較して住宅面での対応は進んでいる。これらは過去英国支配の影響下も認められるところである。

しかし住宅の密集度は高く、中国本土からの流入人口も少なくなく、都市環境バリアフリー整備とともに今後課題となろう。法制度は順次進展している。本研究の目的でもある日本型技術の導入は、韓国で根強く、中国や香港各地では異なる動きがみられる。しかし公共トイレやサインなど今後共通化の可能性も高い。尚、補助金の使途の内特に海外調査は科研費を使用することなく実施できたので交付申請時と異なる。
凝固線溶系遺伝子変異マウスを用いた本邦血栓症の分子病態学的特徴の確立

日本人にはプロテインS(PS)のK196E変異が約2%の頻度で存在し、静脈血栓塞栓症(VTE)のリスクとなっている。プラスミノーゲン(Plg)のA620T変異も約4%の頻度で見られる。本研究ではこれらの変異をもつマウスを用いて日本人のVTEの特徴を解析した。3種類のVTEモデルを用いて変異の影響を評価した結果、PS-K196EマウスではPS欠損マウスや白人型血栓モデル凝固V因子-R504Qマウスと同様に症状が重篤化したため、本変異が日本人のVTE増悪要因となることが明確になった。一方、Plg-A622TマウスのVTE症状は野生型マウスと同様であったため、本変異はリスクではないと考えられた。日本人には凝固制御因子プロテインS(PS)のK196E変異が約55人に1人の頻度で存在し、静脈血栓症の遺伝素因となっている。また、線溶因子プラスミノーゲン(Plg)のA620T変異も日本人の約25人に1人の頻度で認められ、潜在的な血栓性リスクとなっている可能性がある。本研究では、これらの変異をもつ遺伝子改変マウスを用いて日本人の血栓症の特徴、特に欧米との違いを明確化し、本邦の血栓症予防、治療の充実に向けた基盤を構築することを目的としている。本年度は、静脈系血栓症モデルを用いて各遺伝子変異マウスの応答を白人型血栓モデルである凝固第V因子-R504Q変異マウスと比較解析した。外因系凝固を活性化する組織因子および、内在性の内因系凝固促進物質として同定された長鎖無機ポリリン酸をマウスに下大静脈より投与することで肺塞栓症を惹起し、致死率および肺組織内血栓形成に及ぼす変異の影響を解析した結果、PS-K196EマウスおよびPSヘテロ欠損マウスでは、凝固第V因子-R504Q変異マウスと同様に、肺塞栓誘発後の肺血管閉塞が亢進し、野生型マウスと比べて高い死亡率を示した。また、電気分解による下大静脈障害深部静脈血栓症モデルを用いて変異の影響を評価した結果、やはりPS-K196Eマウス、PSヘテロ欠損マウス、凝固第V因子-R504Qマウスでは症状が重篤化することが明らかとなった。したがって、PS-K196E変異が静脈系血栓症の増悪要因となることをマウス個体レベルで立証できた。一方、Plg-A622Tマウスでは血漿Plg活性が野生型マウスの約8%に低下したが、静脈血栓症症状は野生型マウスと同様であったため、Plg-A620T変異は日本人の静脈血栓症の一次的なリスクにはならないと考えられた。Plg-A620T変異がPS-K196E変異と重なることで、血栓症を悪化させる可能性を検証するため、交配によりPS-K196E変異とPlg-A622T変異のダブル変異マウスを樹立した。また、線溶因子プラスミノーゲン(Plg)のA620T変異(マウスではA622T変異)も日本人の約25人に1人の頻度で認められ、潜在的な血栓性リスクとなっている可能性がある。本研究では、これらの変異をもつ遺伝子改変マウスを用いて日本人の血栓症の特徴を明確化し、本邦の血栓症予防、治療の充実に向けた基盤を構築することを目的としている。前年度の検討から、Plg-A622Tマウスでは血漿Plg活性および抗原量が共に低下することがわかった。しかし、本変異マウスには静脈血栓症状の悪化は見られなかった。そこで本年度は、Plg-A622T変異のPlg産生および血栓溶解能への影響を更に詳しく解析した。Plgの主要産生組織である肝臓からRNAを抽出し、定量RT-PCR解析を行った結果、Plg-A622TマウスのPlg mRNA発現量は野生型マウスに比べてむしろ微増していることがわかった。血漿のウエスタンブロット解析により、Plg-A622T蛋白質は野生型Plgと同じ分子量をもち、プラスミンへの変換にも異常は見られないことが明らかになった。血漿のフィブリン塊溶解活性を確認した結果、Plg-A622Tマウスでは野生型マウスに比べて血栓溶解活性が顕著に低下することが判明した。以上の結果から、Plg-A622T変異ではPlgの翻訳または分泌の異常とプラスミン活性低下が引き起こるため、線溶活性低下状態が持続すると考えられた。そこで、この活性低下が組織線溶および組織修復に影響をもたらすかどうか調べるため、Plg-A622Tマウスに皮膚欠損創を作製し、その治癒過程を追跡した結果、Plg-A622Tマウスの皮膚創は野生型マウス同様に1214日でほぼ完全に修復することがわかった。したがって、Plg-A622T変異による線溶活性低下は単独では血栓症や組織修復に有意な影響は与えないことが明らかになった。また、

線溶因子プラスミノーゲン(Plg)のA620T変異も日本人の約25人に1人の頻度で認められ、潜在的な血栓性リスクとなっている可能性がある。本研究では、これらの変異をもつ遺伝子改変マウスを用いて日本人の血栓症の特徴、特に欧米との違いを明確化し、本邦の血栓症予防、治療の充実に向けた基盤を構築することを目的としている。前年度までに、PS-K196EマウスおよびPSヘテロ欠損マウスでは、凝固第V因子-R504Q変異マウス(白人型血栓症モデルマウス)と同様に静脈血栓症が重症化することを明らかにした。一方、Plg-A622Tマウスでは、血漿Plg活性が野生型マウスの約8%に低下するにもかかわらず、本変異単独では血栓症や組織修復に有意な影響を及ぼさないことが判明した。最終年度である本年度は、PS-K196E変異とPlg-A622T変異のダブル変異マウスを樹立し、本ダブル変異マウスの静脈血栓症状を解析することで、Plg-A622T変異が真に血栓症に影響しないのか否か解析した。ダブル変異マウスも各変異の単独変異マウスと同様に正常に出生、発育することがわかった。そこで、組織因子の静注による肺塞栓誘発モデルを用いた解析を行った結果、ダブル変異マウスの肺塞栓症状は野生型マウスに比べると悪化するものの、PS-K196Eマウスとダブル変異マウスの症状には違いは認められなかった。したがって、Plg-A622T変異にはPS-K196E変異による静脈血栓症状の修飾作用も無く、血栓症に対しては良性の変異であることが明らかになった。日本人にはプロテインS(PS)のK196E変異が約2%の頻度で存在し、静脈血栓塞栓症(VTE)のリスクとなっている。プラスミノーゲン(Plg)のA620T変異も約4%の頻度で見られる。本研究ではこれらの変異をもつマウスを用いて日本人のVTEの特徴を解析した。3種類のVTEモデルを用いて変異の影響を評価した結果、PS-K196EマウスではPS欠損マウスや白人型血栓モデル凝固V因子-R504Qマウスと同様に症状が重篤化したため、本変異が日本人のVTE増悪要因となることが明確になった。一方、Plg-A622TマウスのVTE症状は野生型マウスと同様であったため、本変異はリスクではないと考えられた。現在までの検討から、PS-K196E変異マウスが静脈系血栓症に脆弱性を示すことが明らかになった。一方、Plg-A622T変異マウスには明らかな血栓傾向が認められなかったたため、研究実施計画を一部変更し、新たな追加検討としてPlg-A622T変異マウスの線溶能の精査と組織繊溶への影響を解析した。この結果、Plg-A622T変異はフィブリン溶解活性の低下をもたらすが、少なくとも本変異単独では、血栓症や組織修復の異常にはつながらないことを明らかにできた。実施計画は一部変更したが、新たに追加した検討から有意義な知見が得られており、研究計画全体はおおむね順調に進展している。血栓止血学これまでに樹立したPS-K196E変異とPlg-A622T変異のダブル変異マウスを用いて、PlgーA622T変異がPSーK196E変異による血栓傾向を修飾するか否か明らかにする。新たな静脈血栓症治療薬の候補分子について、その有効性を野生型マウスおよび変異マウスを用いた静脈血栓症モデル実験により検証する。平成25年度の研究実施計画にしたがい、PS変異マウスおよびPlg変異マウスの静脈系血栓モデル実験を完了した。また、平成26年度に実施を予定していたPS-K196E変異とPlg-A622T変異のダブル変異マウス作製を前倒しで実施したため、当初の計画以上に進展している。本年度は、当初予定していなかった定量RT-PCR実験等を行ったため、使用額が支払請求額をオーバーしたが、前年度繰越金で賄うことができた。
次世代超伝導応用装置用の高臨界電流特性をもつ高密度ＭｇＢ２線材の作製に関する研究

二硼化マグネシウム(MgB2)線材は、従来の超伝導線材に比べて十分高い超伝導転移温度を有しており、さらに軽量化と潜在的に作製コストの低減が見込めるため、次世代の超伝導装置の応用に期待が持たれている。そこで本研究では、この材料の課題の一つである、線材コア内に形成する空隙の制御と輸送臨界電流特性の改善研究に従事した。その結果、Mgの展性と加圧装置によるプレス加工を利用することにより、線材コア内の空隙の減少及び高密度化につながることが明確になった。また、結晶粒間のつながりと格子歪みの両方を改善することにより、高密度MgB2材料の臨界電流特性をさらに増大できることが明らかになった。今年度は、主にCold high pressure densification(CHPD)装置の改良・導入と、このCHPD装置を用いて二硼化マグネシウム(MgB2)線材の作製・高密度化及び加圧の増大に伴う線材試料の構造と超伝導特性の評価に従事した。具体的には、前年度に明らかになった欠点、すなわち、“従来の短尺線材用CHPD装置では、加圧時に線材をはめ込む超硬合金アンビルを用いたセルの一部にわずかな隙間がしばしば生じ、その結果、最悪のケースで線材の破壊に至る欠点"を改善するため、従来の加圧機構を改良してCHPD装置を組み立て・導入した。前年度に設計したとおり、最大3.9 GPaまで加圧して線材をプレス加工することが可能になった。この改良したCHPD装置を用いてMgB2線材をプレス加工し、その構造と超伝導特性を評価した結果、従来のCHPD装置の長所を損なうことなく、線材コアが高密度して臨界電流密度の増大が明白になった。したがって、高密度なMgB2線材の作製に必要なCHPD装置を日本で初めて導入することに成功した。また、高密度MgB2材料に関する知見を深めるため、線材より容易に作製可能な高密度MgB2バルク材を研究対象とし、その組織と構造及び超伝導特性を評価した。その結果、結晶粒間のつながりと格子歪みの両方を制御することにより、臨界電流密度が著しく増大することが明らかになった。この高密度バルク材の研究で得た知見は、今後のMgB2線材技術の開発に寄与することが期待できる。さらに、炭素添加によって引き起こされる硼素サイトの単原子空孔や積層欠陥及び刃状転位などの格子欠陥を観察・評価したが、その形成機構の完全解明までには至たらなかった。高磁場下の臨界電流特性を改善する起源である、これらの格子欠陥の形成機構を明らかにし、高効率で欠陥を導入する方法を確立することが今後の課題である。軽元素からなる二硼化マグネシウム(MgB2)は、約40 Kの高い超伝導転移温度を有するため、従来の材料では使用不可能な温度領域での超伝導応用、特に次世代の軽量で小型な磁気共鳴画像(MRI)診断装置への応用に大きな期待が持たれている。現在、この材料の実用化における主な課題として、作製方法の低コスト化と臨界電流特性の改善が挙げられている。そこで本研究では、MgB2線材の原材料として安価な結晶質の硼素粉末と粗大なマグネシウム粉末を使用し、磁場下の臨界電流密度を改善する炭素添加剤として安価なピレン粉末やリンゴ酸粉末を用いた。また、Cold High Pressure Densification(CHPD)装置の導入への取り組みと、この装置の加圧による高密度なMgB2線材の作製を図り、臨界電流特性の改善を試みた。安価な結晶質の硼素粉末から作製したMgB2線材は、高価な非晶質の硼素粉末から作製した線材に比べて、4.2 Kの温度、8 Tの高磁場領域で半桁程度低い臨界電流密度を示し、従来の結果とほぼ一致するものであった。しかしながら一方で、もうひとつの原材料として、非常に大きいマグネシウム粉末を用いてその線材を細線加工することにより、この金属粉末を通電電流方向へ伸長させ、さらに、CHPD装置を用いて1.5 GPaの圧力で加圧することにより、MgB2生成時に形成される空隙の形と方向及び大きさを制御させ、MgB2コアの密度を高めた線材の作製に成功した。この線材は、高価な原材料粉末を用いて従来の方法から作製した線材と同等の臨界電流特性を示し、さらに炭素添加により高磁場領域の特性は著しく増大した。今後、改良したCHPD装置を用いて加圧の大きさを3.9 GPaまで増大させることにより、臨界電流特性のさらなる改善が期待できる。やや遅れている理由は、本研究に不可欠なCold High Pressure Densification(CHPD)装置の導入に、当初の予定よりも多くの時間を費やすことが必要となったからである。

具体的に、日本で初めてCHPD装置を導入するために、オーストラリアのUniversity of Wollongongで拝見した従来の短尺線材用装置では、加圧時に線材をはめ込む超硬合金アンビルを用いたセルの一部にわずかな隙間がしばしば生じ、その結果、最悪のケースで線材の破壊に至るという欠点を、研究協力者から教えて頂いた。線材が破壊される頻度は稀であり、また、短尺線材用装置を早期に導入することが本研究の達成すべき課題の一つであったが、将来実用化に適した長尺線材用装置の導入を考慮した場合、この欠点を改善する方法を見出す必要があった。そこで、CHPD装置を改良するために時間を掛けて国内の成形機メーカーと試行錯誤し、現在、装置の製作可能な段階まで到達した。したがって、当初の計画よりやや遅れている。MgB2線材作製を含めたその他の研究は、概ね順調である。特に、CHPD装置の導入の遅れによる試料作製への支障は、我々が作製した線材を研究協力者にCHPDの加圧を実施してもらうことで対応した。本研究では、次世代の超伝導応用に向けて、高密度な二硼化マグネシウム(MgB2)材料を作製し、その臨界電流特性を改善することが主な目的である。そのために、まず、早急に改良したCold High Pressure Densification(CHPD)装置を導入する。このCHPD装置は線材に対して、約3.9 GPaまでの加圧が適用できるように設計しており、さらに高密度なMgB2線材の作製が可能となる。このCHPD装置の組み立て及び正常動作の確認後、加圧の大きさを3.9 GPaまで増大させてMgB2線材を作製し、加圧の増大に伴う試料の組成・構造及び超伝導特性の変化を評価する。具体的には、走査型電子顕微鏡等を用いて、線材試料の巨視的・微視的観察を行い、従来のMgB2線材に比べ、空孔がどのように減少・排除されたのか評価する。その他に、粉末X線回折測定や輸送臨界電流測定及び磁化測定を行い、構成相及び結晶構造と臨界電流密度を含めた超伝導特性を評価する。さらに、現在、ワールドレコードの臨界電流特性を示すHyper Tech Research Inc.製のMgB2超伝導線に、CHPD装置を使用して、同様の工程を行い、我々の作製した線材試料との比較・評価を行い、低コストで最も有効な臨機電流密度の増大方法を明らかにする。また、磁場下における臨界電流特性を改善する方法として、炭素添加によるMgB2格子への欠陥導入も非常に有効であることが知られているが、その格子欠陥の形成機構は明らかになっていない。そこで炭素添加したMgB2線材を原子レベルでの構造観察と評価を行い、MgB2格子に欠陥が導入する機構の解明と臨界電流特性の改善に最も有効であると考えられる均一に格子欠陥を引き起こす方法の確立を試みる。次年度の設備備品として、高密度なMgB2線材を作製するために必要なCold High Pressure Densification(CHPD)装置[特注品(CHPDセル1つ、プレス機1つ)]を早期に設ける。このCHPD装置の導入にあたり、従来の装置を調査した結果、CHPDセル及びプレス機を改良する必要性が生じた。したがって、CHPD装置の性能を向上させるために購入費用が当初見込んでいた金額よりも大きくなってしまったが、本研究を推進するためにも改良したCHPD装置の導入に研究費を使用する。また、その他の設備備品として、ナノボルトメーターの購入に研究費を使用する予定である。この備品は、MgB2材料の超伝導特性を評価するために重要な電気抵抗及び臨界電流測定に必要である。