hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高吸水性布の吸水速度に関する研究

数年前の、いわゆる"朝シャンタオル"問題に対する通産省報告(1991)において提案された改良ラローズ法について、本申請者は検討の余地があると認識し、タオルのような高吸水性布の吸水速度について検討した。1.数秒内に完了する吸水挙動を高感度で高速測定するために、ラローズ法を用い、その測定部における水面の移動量をレーザー走査マイクロメーターで検出し、これをパーソナルコンピューターと直結することにより、50ms毎に0.01mlの精度で吸水量の測定を可能とした。その結果、従来のラローズ法による測定を自動化でき、詳細な吸水プロフィルを得ることができた。この吸水プロフィルは試料の種類や厚さおよびヘッド差(吸水面と測定管との高さの差)等により異なり、ラローズ法の測定結果から、厚さや密度が異なるタオル等の吸水速度を単純に比較することは危険であることが判明した。2.異なった布同士の吸水速度の比較を可能にするために、実験的に得られる吸水挙動を2次元の拡散方程式と同型の微分方程式で表現できると仮定し、拡散係数類似の吸水係数をシミュレーションにより求めることを提案した。この方法により、ラローズ法だけでなく孔のあいた遮蔽板を挿入する改良ラローズ法による測定結果も統一的に表現でき、吸水係数を用いて異なった布同士の吸水性の比較ができることを示した。さらに、布面に垂直方向の吸水係数は、平行方向のそれより常に小さい結果が得られた。しかし、吸水挙動については糸や布の構造との関連性が見いだせず、高吸水性繊維製品設計への示唆を得ることができなかった。
日本近世における旅の歴史的特質の解明

当研究の目的は、日本近世における旅行者の記録(道中日記・紀行文)の分析から、当該期の旅の歴史的特質を解明することであった。研究期間前半では上記記録の収集、後半ではその分析と先行研究の整理に重点を置いた。一般庶民の旅の全体的な行程と旅先での行動の解析から、従来強調されてきた観光に対し、実際の旅の性質には信仰的側面が濃厚に備わっていることを明らかにした。一方、同様の解析から、知識人層は過去にとらわれる「追憶の旅」を行っていたことが判明した。以上の検証結果から、近世の旅の特質はその性質的な多様性にあるという結論が得られた。この結論を盛り込んだ成果として、著書を出版することができた。本研究の目的は、日本近世における旅行者の記録(道中日記・紀行文)の分析から、当該期の旅の歴史的特質を解明することにある。前近代の旅に関しては、これまで寺社参詣や温泉巡りを対象に研究が重ねられてきたが、本研究では自然景観や史跡を巡る旅を対象とし、旅行者の意識面の分析を基に旅の特質にアプローチすることを目標に掲げている。歴史研究を遂行する上で重要かつ不可欠な作業は史料調査であり、特に近世史をテーマとする場合は、未見の新史料の発掘が研究の価値を飛躍的に高める。本研究で分析対象とするのは、近世の旅行者が著した紀行文や道中日記であり、前採択の科研においては当該史料のリストアップと収集を重点的に行ってきた。本年度もそれを継続し、関東方面の史料保存機関で収集作業を実施しつつ、並行して収集史料の解析作業も行った。作業において特に注目したのは松島での旅行者の行動である。近世より日本三景の一つに数えられ、日本有数の自然景観と史跡を内包する松島は当時から旅のメッカとして定着していた。史料分析の結果、そこでの旅行者の行動は知識人と庶民で大きく異なっていることが明らかになった。知識人は過去の松島、すなわち歌枕や霊場として知られていた松島に憧れ、その痕跡を求めて松島を訪れており、松尾芭蕉関連をはじめとする近世に建立された句碑が並ぶ変わり果てた現地の姿に落胆と失望感を覚えていた。一方、庶民は松島の自然景観をそのままに受け入れて感動体験に浸っていた。こうした意識の相違の背景は両者に備わっている教養の差にあると考えられる。知識人の旅はいわば追憶の旅といえる性格を備えており、庶民の感動体験は「観光」体験といいうるものであったとみられる。自然景観や史跡をめぐる旅への着眼が少ない中、その検証から旅の性格の一端を読み取った意義は大きい。上記のうち、知識人の旅については論文として発表している。現代のような旅の大衆化状況が最初にあらわれたのが、近世(江戸時代)である。本研究は現代的な旅の源流を辿り、当該期の旅の歴史的特質を解明することを目的としている。交付2年目にあたる2015年度は、これまでの作業を継続すると共に、成果のまとめに向けた準備作業も行った。従来からの作業については、近世の旅行者の記録(道中日記・紀行文)の収集を続けつつ、旅の年代・ルート・日数などの項目でサンプルを統計化し、旅の特徴を把握することに重点を置いた。調査先は従来は東北や関東の史料保存機関が多かったが、当該年度は新潟や福岡方面にも足をのばした。また、旅先となる地域に関しては、近世に景勝地として知られた出羽国象潟(現秋田県にかほ市象潟町)に関する史料の収集と分析を進めた。調査先は象潟郷土資料館である。景勝地の近世的展開をこれまで試みられなかった環境史的な観点を盛り込んで検証することにしており、結果をまとめた論稿を2016年度に発表する予定である。成果のまとめに関しては、まず旅の記録の分析結果を「近世における旅の行程とその特徴ー道中日記の統計的分析ー」と題し、学会(2015年度東北史学会大会)で報告すると共に、一般向けの公開講座等でも発表した。また、旅行史関係のほか、文化人類学・観光地理学・観光人類学といった隣接分野の文献を入手し、研究史の整理を進めた。これらを踏まえ、近世における旅の歴史的特質を、旅行者・旅先地域・領主権力それぞれの観点から明らかにする作業を現在進めており、成果として最終年度の2016年度に単著『近世旅行史の研究』を公刊する予定である。サンプルとなる史料を前年度までの調査で数多く収集することができ、2015年度はその分析にある程度専念することができた。また、学会等での発表で様々な意見をもらい、幅広く知見を得ることができた。関連文献の読み込みも順調に進み、2016年度刊行予定の著書については、出版社から協力の承諾を得ている。前近代の旅に関しては、これまで寺社参詣を対象に研究が重ねられてきたが、当研究では自然景観や史跡を巡る旅をも対象とし、旅行者の意識面の分析を基軸にその特質にアプローチすることを目指した。2016年度は交付最終年度に当たるため、史料調査よりもその分析と成果の公表に重点を置いた。

具体的には、まず近世(江戸時代)の奥羽(東北地方)から上方(畿内)への旅の道中日記を分析し、同じ地点を2度通らない、京都では禁裏に高い割合で訪問する、といったルートや行動の特性を見出し、旅の性質が信仰にあるという解釈を導き出した。また、道中日記と紀行文を素材に、近世から代表的な景勝地として著名であった陸奥国松島での旅行者の行動分析も行った。その結果、知識人は古代・中世から歌枕・霊地として知られた雄島を訪問する「追憶の旅」を行うが、庶民は雄島を訪問せず自然景観や瑞巌寺といった代表的名所を堪能するのみであり、双方の間に性格的な相違がみられることが明らかになった。こうした検証結果から、近世の旅の特質はその性質的な多様性にあるという結論が得られた。これらの内容を盛り込んだ成果として、単著『近世旅行史の研究ー信仰・観光の旅と旅先地域・温泉ー』(清文堂出版、2016年8月)を出版することができた。一方、松島と並ぶ景勝地で松尾芭蕉も訪れた出羽国象潟に関しても、旅行者の行動を念頭に置きつつ、潟で生業を営む住民側の視点に立って、その歴史的展開を明らかにした。壮麗な景観を誇る景勝地も、周辺住民にとっては水産資源採取や農業の対象地に過ぎず、生存のための潟の開田が企図され、領主もそれを承認していくのである。本内容についても、「景勝地と生業ー出羽国象潟の開田をめぐってー」と題した論文を発表した。当研究の目的は、日本近世における旅行者の記録(道中日記・紀行文)の分析から、当該期の旅の歴史的特質を解明することであった。研究期間前半では上記記録の収集、後半ではその分析と先行研究の整理に重点を置いた。一般庶民の旅の全体的な行程と旅先での行動の解析から、従来強調されてきた観光に対し、実際の旅の性質には信仰的側面が濃厚に備わっていることを明らかにした。一方、同様の解析から、知識人層は過去にとらわれる「追憶の旅」を行っていたことが判明した。以上の検証結果から、近世の旅の特質はその性質的な多様性にあるという結論が得られた。この結論を盛り込んだ成果として、著書を出版することができた。歴史研究、特に近世史研究においては、課題を追及しうる良質の史料に巡り合えるかどうかが成果の質を左右する。この点、本研究の遂行に当たっては、前採択の科研で研究対象となる史料がどこにあるかをリストアップしており、その結果、求めていた東北地方を旅した紀行文・道中日記が多く所蔵されている機関がら順次調査を実施することができた。収集した史料には、従来の研究では全く参照されていないものも多数含まれている。史料の解析に際しては、まず年代や行先、ルートを入力した旅のデータベースを作成するが、これも前科研時から少しずつ取り組んでいたので、スムーズに作成することができた。また、分析対象とした松島は研究代表者の所属機関から日帰り圏内にあり、史料以外の関連文献を集めることも、実地見分を行うことも比較的容易であった。以上の結果、助成機関の一年目より成果を研究報告として口頭発表し、論文としてもまとめることができた。2015年度の調査と史料分析の結果を数本の論稿にまとめるなど、成果となる単著の刊行に向けた準備を進めることを最優先したい。単著は学術書であるため一般の目にはとまりにくい。そこで、担当することが決まっている一般市民向けの講座等で研究のエッセンスを伝えるようにしていきたい。一方、サンプルとなる史料は多ければ多いほど議論に厚みが出る。西日本をはじめ、これまで未調査であった地域での調査を可能な範囲で実施し、引き続き史料の収集に努めたい。日本近世史本研究では、成果として最終年度に著書の刊行を検討している。
麻酔手術侵襲による腸内フローラ環境変容と認知機能低下との連動解明

術後認知機能障害を予防するために、腸内フローラの環境変容に注目した予防戦略の確立を目標とする。1.麻酔下に手術侵襲を与えたマウスにおける、腸内フローラ多様性の変容を確認、2.同マウスの血漿・脳組織におけるサイトカインやmRNA変化の解析、3.パスウェイ解析などを駆使した腸内フローラ変動と脳内炎症との関連性の証明、4.アンタゴニスト投与で、実際の認知機能への影響を確認を主軸とする。
古代・中世における八幡信仰と神国思想の研究-石清水と鶴岡の祭祀儀礼を中心に-

平成22年度は、本研究課題の基盤調査研究と位置づけ、両八幡宮の古代・中世における祭祀関係史料を蒐集・調査し、データを集積した。平成23年度は、展開的な研究を実施し、研究会を開催し歴史的な意義を究明した。平成24年度は、総括的な研究と位置づけ、調査・研究した史料データの公開を前提に、本研究を促進するための研究に入った。当該の祭祀儀礼関係史料と神国関係史料の網羅的なデータベースを構築した。本研究「古代・中世における八幡信仰と神国思想の研究-石清水と鶴岡の祭祀儀礼を中心に-」の研究目的は、八幡宮で行われた殺生禁断の仏教儀礼である朝廷主催の放生会、鎌倉・室町・徳川幕府が主催した安居会、全国の寺社で統一的に行われた修正会・修二会の八幡宮における実態を究明しながら、八幡信仰と神国思想の関係性を、かかる祭祀儀礼から調査・研究するものである。平成22年度の研究実施計画は、放生会の史料を悉皆調査し、石清水安居会の復元、中世の武家政権との関係構造を調査し、なお、神国史料のデータベース化を作成するところにあった。調査に関して具体的には、石清水八幡宮・鶴岡八幡宮の史料を博捜し、現地において原本を調査した。また、京都府歴史資料館・八幡市教育委員会・宗教法人正法寺へ出張し、および個人蔵の史料を調査・研究した。一方の神国史料のデータベース化については、研究調査協力者に要請して、古代・中世史料からの抽出作業と、史料の蒐集・PC上での入力、DBソフトの開発を推進した。古代史料については、ほぼ整理されたが、今後は中世史料の調査を推進することが求められる。この神国DBは、従来まったく作成されておらず、宗教思想の研究だけでなく、政治史や文化史、国際関係史などの研究において活用されることは間違いない。なお、関係DBの作成については、石清水八幡宮・鶴岡八幡宮の網羅的な史料蒐集も併行しておこなっている。本研究「古代・中世における八幡信仰と神国思想の研究-石清水と鶴岡の祭祀儀礼を中心に-」の研究目的は、人幡宮で行われた殺生禁断の仏教儀礼である朝廷主催の放生会、鎌倉・室町・徳川幕府が主催した安居会、全国の寺社で統一的に行われた修正会・修二会の八幡宮における実態を究明しながら、八幡信仰と神国思想の関係性に関し、かかる祭祀儀礼から調査・研究するものである。平成23年度の本研究は平成22年度を基盤とし展開的な研究として位置づけた。放生会の史料を悉皆調査し、石清水安居会の復元、中世の武家政権との関係構造を調査し、なお、神国史料のデータベース化を作成するところにあった。また、京都府歴史資料館・八幡市教育委員会・宗教法人正法寺などへ出張し、および個人蔵の史料を調査・研究した。古代および中世前期の史料については、ほぼ整理されたが、今後は中世後期における調査を推進することが求められる。この神国DBは、従来作成されておらず、宗教思想の研究だけでなく、政治史や文化史、国際関係史などの研究において活用されることは間違いない。本研究「古代・中世における八幡信仰と神国思想の研究ー石清水と鶴岡の祭祀儀礼を中心にー」の研究目的は、第一に、石清水と鶴岡の両八幡宮で行われた殺生禁断の仏教儀礼である放生会の異同とその神事化について、第二に、全国の権門寺社が毎年画一的かつ統一的に行った修正会および修二会に関する八幡宮の特質について、第三に、幕府が主催した武家祭祀としての八幡宮安居会の神事化について、各々の比較研究を通して、古代・中世における八幡信仰の特色と神国思想との密着した関係性の実態を究明するところにあった。平成24年度の研究実施計画は、平成22年度の基盤調査研究、平成23年度の展開的な研究を土台として、本研究課題の総括的な研究と位置づけた。すなわち、古代・中世の神国史料データの蒐集と集積、石清水と鶴岡の両八幡宮の祭祀関係史料データの蒐集と集積、ついで、年次別の史料年表の作成、それらを基にした研究編の執筆・作成のための調査・研究を実施、推進した。さらに、データベースの公開にむけた準備を継続して行っている。なお、研究編については、研究代表者が校訂した『石清水八幡宮社家文書』と同じような史料集の刊行を通じて、斯界および一般に本研究課題の公開を予定している。今後は本研究課題にかかわる中世後期における史・資料の調査、蒐集を推進することが求められる。本データベースの作成については、石清水八幡宮・鶴岡八幡宮の網羅的な史料蒐集も併行しておこなっていきたい。24年度が最終年度であるため、記入しない。

本研究の課題にしたがって蒐集した史料・資料についてのデータベース化について、どのような形式で情報公開をすべきかを検討中である。24年度が最終年度であるため、記入しない。
近赤外反射分光法による森林土壌の土壌型判定法と土壌炭素濃度推定法の開発

近赤外反射スペクトル測定を利用した土壌型判定手法および土壌炭素濃度推定手法を開発することを目的とした。全国から収集した約2300個の土壌サンプルを対象に、近赤外反射スペクトルを採取した。これらのデータについて多変量解析を行った。その結果、性質が大きく異なる土壌型の土壌はスペクトルの主成分因子2つを使用して区別できる可能性があったが、土壌の大半を占める褐色森林土がこれらの土壌と区別できなかった。従って、反射スペクトルによる土壌型判別は、現時点では不可能であった。土壌の炭素含量はPLS回帰によって77%の変動を予測できた。シュウ酸可溶アルミニウム・ケイ酸量も同程度の精度で予測が可能であった。全国から収集された3万5千点あまりのサンプルから、土壌型が判定されかつ土壌炭素濃度が明らかな800地点・2500個程度の土壌サンプルを抽出し、近赤外反射分光法に適用できるように整理した。これらのうち、粒径が粗いものについてはめのう乳鉢による粉砕処理を行い、粒径を統一した。サンプルは反射スペクトルを採取するためにガラスビンに移した。これらのサンプルについて近赤外反射スペクトルの採取を開始した。また、ケモメトリックス解析用ソフトを購入し、データセットのフォーマットを確認するとともに、使用方法を習得した。今回使用する土壌サンプルのデータベースに炭素濃度データと土壌型データを結合し、解析の事前準備を完了した。近赤外反射スペクトル測定によって、土壌型の判定および土壌炭素濃度が推定する手法を開発するのが本研究の目的である。全国から収集された3万5千点あまりのサンプルから、土壌型が判定されかつ土壌炭素濃度が明らかな2300個程度の土壌サンプルを抽出し、近赤外反射分光法に適用できるように整理した。これらのうち粒径が粗いものについては、めのう乳鉢による粉砕処理を行い粒径を統一した。これらのサンプルについて近赤外反射スペクトルの採取をおこなった。一部のサンプルについては、過去の炭素含量の分析値が間違っていたため、再分析をおこなった。これらのデータをケモメトリックスソフト上のデータベースに入力し、多変量解析を行った。その結果、性質が大きく異なる土壌型同士ではスペクトルの主成分因子2つを使用して区別できる可能性があったが、土壌の大半を占める褐色森林土がこれらの土壌と区別できないことが明らかになった。この結果から、反射スペクトルによって土壌型を区分することは現時点では不可能と判断した。スペクトル成分のPLS回帰によって土壌の炭素含量を推定したところ、外れ値等を除去しない段階で77%の変動を予測することができた。また、シュウ酸可溶鉄やシュウ酸可溶ケイ酸量も同等の予測が可能であった。以上の結果から、近赤外反射スペクトルから土壌型の判定はできないものの、精度は良くないながら炭素含量や鉄・ケイ酸などの定量は可能であると考えられた。予定していたサンプルの整理とスペクトル採取のための準備、データ解析ソフトの使用方法およびデータセットの準備が完了し、スペクトル採取に取りかかることができた。このため概ね順調に進展していると言える。森林土壌近赤外反射スペクトルの採取を完了し、ケモメトリックスによる統計解析をおこなう。これにより、土壌型を従属変数とした判別アルゴリズムと土壌炭素濃度を従属変数とした回帰モデルを作成する。土壌炭素濃度に関しては、異常値等が発見された場合には再測定を行う予定である。年度末に見込んでいた近赤外反射分光分析装置の修理費用が、業者側の都合によりかからなかったことから、予定していた金額が余った。近赤外反射分光分析装置の状態はあまり良くなく、メンテナンスを含めた修理が必要な状況と考えられるため、繰り越した金額については修理・メンテナンス費用に充てる予定である。
TIG溶接機を用いた高効率なロウ付けの開発

研究目的銅パイプをステンレス容器に巻きロウ付けで固定する方法として従来はガスバーナーを使用して製作していた.しかしガスバーナーでは温度調整が難しく周辺の温度が上昇しロウが溶け過ぎて流れ落ち,さらに,ステンレスと銅パイプが酸化し黒く焼け焦げ,接触面を均一にロウ付けで覆うことが難しかった.今回,アーク放電で金属を熔解する「TIG溶接機」に着目し,アーク放電で局所的に加熱する新たなロウ付けの技術開発を目的とする.開発計画TIG溶接はタングステン電極の周囲に不活性ガス(アルゴンガス)を流しながら溶接するので,材料が酸化することなく,かつ局所的に加熱することが出来る.ロウは銅パイプに水を流すので融点が200°C程度の「JISはんだ」を使用した.真空容器と銅パイプを効率よくロウ付けするためには隙間が無いよう固定する必要があり,最初に真空容器を回転できるように固定し,銅パイプをハンドバイスや治具で押さえ仮付けした後,本付けの順にロウ付けを行う.仕上げはロウが均等に万遍なく付いているか確認し,次にロウを点で繰り返し付けた為にロウ表面に凹凸が出来ているのでアークの熱で滑らかにして見た目もきれいにする.最後の仕上げとして,銅表面に付いたフラックスや緑青を磨いて取り除く.研究成果TIG溶接機を使用することで,ガスバーナーを使用した時より,局所的に加熱することが出来,周辺の温度上昇や材料の酸化が無くきれいに効率よくロウ付けをすることが出来た.また,真空容器等の組立てにはTIG溶接機を用いて接合するが,今回同じ場所でロウ付けが可能となったので作業効率も良くなった.研究目的銅パイプをステンレス容器に巻きロウ付けで固定する方法として従来はガスバーナーを使用して製作していた.しかしガスバーナーでは温度調整が難しく周辺の温度が上昇しロウが溶け過ぎて流れ落ち,さらに,ステンレスと銅パイプが酸化し黒く焼け焦げ,接触面を均一にロウ付けで覆うことが難しかった.今回,アーク放電で金属を熔解する「TIG溶接機」に着目し,アーク放電で局所的に加熱する新たなロウ付けの技術開発を目的とする.開発計画TIG溶接はタングステン電極の周囲に不活性ガス(アルゴンガス)を流しながら溶接するので,材料が酸化することなく,かつ局所的に加熱することが出来る.ロウは銅パイプに水を流すので融点が200°C程度の「JISはんだ」を使用した.真空容器と銅パイプを効率よくロウ付けするためには隙間が無いよう固定する必要があり,最初に真空容器を回転できるように固定し,銅パイプをハンドバイスや治具で押さえ仮付けした後,本付けの順にロウ付けを行う.仕上げはロウが均等に万遍なく付いているか確認し,次にロウを点で繰り返し付けた為にロウ表面に凹凸が出来ているのでアークの熱で滑らかにして見た目もきれいにする.最後の仕上げとして,銅表面に付いたフラックスや緑青を磨いて取り除く.研究成果TIG溶接機を使用することで,ガスバーナーを使用した時より,局所的に加熱することが出来,周辺の温度上昇や材料の酸化が無くきれいに効率よくロウ付けをすることが出来た.また,真空容器等の組立てにはTIG溶接機を用いて接合するが,今回同じ場所でロウ付けが可能となったので作業効率も良くなった.
中空糸膜の破断の検知方法と膜破断時の微生物学的安全性の評価

親水化中空糸精密ろ過膜の人為的破断による微生物学的安全性の問題を取り上げた。モデル粒子として大腸菌及び大腸菌ファージを用いて膜破断時の微細粒子の流出特性を調べた。破断時の微細粒子の流出は破断膜糸内を流れる流量によって決まることを確認した。このため先端部より固定端部の破断の方が、また定流量ろ過の場合公称孔径の大きい膜より小さい膜の方が、破断膜糸内を流れる流量及び流速が大きく破断時の微細粒子の流出率が大きくなる。原水が無機性原水(カオリン)では破断した中空糸内部の閉塞は起こりにくく、破断によりモデル粒子が長期間流出し続る。一方、有機性原水(TOC3mg/L18mg/L)での破断後の流出率は上昇と下降を繰り返すことが確認された。有機物を含む原水では破断した中空糸内部にある種の閉塞物が溜まったり、除かれたりすることが起こっているものと推察された。また、顕微鏡観察から破断中空糸内部には閉塞物は認められなかった。一方、破断した中空糸出口の部分には水わた状の物質が付着した。このことから、破断した中空糸の出口部分に粒子を阻止する閉塞物が溜まりやすいと考えられた。
金属ナノ粒子によるタンパク質ドメインの高速高精度イメージング技術の開発

金・銀ナノ粒子をプローブに用いた、デュアルカラーイメージング法の開発を行った。各粒子の共鳴波長に合致した2本のレーザー光を照明光に用い、散乱効率の違いによって金・銀ナノ粒子を識別・可視化する。まず、金・銀ナノ粒子の散乱スペクトルを取得して照明光の波長を選定し、全反射型のデュアルビュー暗視野顕微鏡を構築した。対物レンズ直下に穴あきミラーを配置し、エバネッセント場による試料の2色同時照明、及び穴あき部を介した散乱光の検出を行った。結像光学系の光路を波長毎に分岐した後、検出器受光面の上下にそれぞれ結像した。ガラス基板上に固定した金・銀ナノ粒子を観察し、波長毎に識別・可視化できることを確認した。40nmの金ナノ粒子、30nmの銀ナノ粒子に対して、時間分解能1ミリ秒で約0.5nmの位置決定精度を達成した。位置決定精度の下限値についても検証し、フォトン数の平方根に比例して精度が向上すること、40nmの金ナノ粒子で0.13オングストロームまで精度を向上できることを示した。時間分解能と位置決定精度の関係、粒径と信号強度の関係についても検証した。金・銀ナノ粒子を生体1分子と結合させるため、ストレプトアビジンによる機能化を検討した。試薬の反応時間等を最適化し、安定して機能化粒子を得る手法を確立した。ビオチン化した脂質分子を含む人工膜を形成し、各粒子を結合して開発装置で観察した。金・銀ナノ粒子を識別しながら、時間分解能100マイクロ秒で膜中を拡散する脂質分子を追跡することに成功した。さらにタンパク質試料として、モータードメインの片方にシステインを変異導入したキネシンの発現・精製を行った。変異導入部をビオチン化し、機能化した金ナノ粒子と結合させた。ガラス基板上に微小管を固定して暗視野顕微鏡で観察し、微小管に沿ったキネシンの直進運動と微小管の周期構造に合致したステップサイズを確認できた。当初の計画どおり、金・銀ナノ粒子を光学顕微鏡のプローブに用いた、デュアルカラー暗視野イメージング法の開発を進めることができたため、おおむね順調に進展していると判断した。提案の通り、2色のレーザー光を用い、波長毎の散乱効率の違いから、金・銀ナノ粒子を分離・識別できることを実証できた。穴あきミラーとデュアルビュー結像光学系を用い、2色同時照明・検出を行う全反射型の暗視野顕微鏡を構築できた。高位置決定精度で計測を行うため、精度低下の要因となるレーザー光の揺らぎなどの要素を丁寧に取り除き、金・銀ナノ粒子のいずれも、サブナノメートルの高い位置決定精度を達成することができた。プローブの表面修飾法についても検討し、安定して機能化粒子を得る手法を確立できた。機能化粒子を用いて、脂質膜のデュアルビュー高速暗視野イメージングにも成功した。さらに、機能化粒子と結合させるため、変異導入したモータータンパク質キネシンの発現・精製も行った。モータードメインに金ナノ粒子を結合させ、キネシンの直進運動や微小管の周期構造と一致するステップサイズを計測できた。全体として、計画どおりに順調に研究を推進できていると考えられる。今後、金属ナノ粒子の近接によって生じるプラズモン共鳴波長シフトを検出する、マルチカラー暗視野顕微鏡の開発を計画している。金属ナノ粒子が近接してダイマーを形成すると、共鳴波長の長波長シフトが起こる。シフト量は近接距離に依存するため、プローブ間距離のナノ計測に利用できると考えられる。そこで、複数の金属ナノ粒子と、これらの近接に伴う共鳴波長シフトを捉えるマルチカラー計測装置を開発する。構築装置により、励起波長等の最適化やプローブの粒径等の検討、位置決定精度や時間分解能の検証を行う。さらに、機能化した金属ナノ粒子を結合させるため、特定のドメインに変異導入したキネシンの発現・精製を行う。上記の研究開発を推進し、金属ナノ粒子によるタンパク質の高速高精度イメージング研究を推進する。

さらにタンパク質試料として、モータードメインの片方にシステインを変異導入したキネシンの発現・精製を行った。変異導入部をビオチン化し、機能化した金ナノ粒子と結合させた。ガラス基板上に微小管を固定して暗視野顕微鏡で観察し、微小管に沿ったキネシンの直進運動と微小管の周期構造に合致したステップサイズを確認できた。当初の計画どおり、金・銀ナノ粒子を光学顕微鏡のプローブに用いた、デュアルカラー暗視野イメージング法の開発を進めることができたため、おおむね順調に進展していると判断した。提案の通り、2色のレーザー光を用い、波長毎の散乱効率の違いから、金・銀ナノ粒子を分離・識別できることを実証できた。穴あきミラーとデュアルビュー結像光学系を用い、2色同時照明・検出を行う全反射型の暗視野顕微鏡を構築できた。高位置決定精度で計測を行うため、精度低下の要因となるレーザー光の揺らぎなどの要素を丁寧に取り除き、金・銀ナノ粒子のいずれも、サブナノメートルの高い位置決定精度を達成することができた。プローブの表面修飾法についても検討し、安定して機能化粒子を得る手法を確立できた。機能化粒子を用いて、脂質膜のデュアルビュー高速暗視野イメージングにも成功した。さらに、機能化粒子と結合させるため、変異導入したモータータンパク質キネシンの発現・精製も行った。モータードメインに金ナノ粒子を結合させ、キネシンの直進運動や微小管の周期構造と一致するステップサイズを計測できた。全体として、計画どおりに順調に研究を推進できていると考えられる。今後、金属ナノ粒子の近接によって生じるプラズモン共鳴波長シフトを検出する、マルチカラー暗視野顕微鏡の開発を計画している。金属ナノ粒子が近接してダイマーを形成すると、共鳴波長の長波長シフトが起こる。シフト量は近接距離に依存するため、プローブ間距離のナノ計測に利用できると考えられる。そこで、複数の金属ナノ粒子と、これらの近接に伴う共鳴波長シフトを捉えるマルチカラー計測装置を開発する。構築装置により、励起波長等の最適化やプローブの粒径等の検討、位置決定精度や時間分解能の検証を行う。さらに、機能化した金属ナノ粒子を結合させるため、特定のドメインに変異導入したキネシンの発現・精製を行う。上記の研究開発を推進し、金属ナノ粒子によるタンパク質の高速高精度イメージング研究を推進する。
自己骨髄細胞移植による血管再生療法の治療効果を予測するシステムの確立

自己骨髄細胞移植による血管再生療法は、難治性虚血性疾患に対する治療法として世界中で既に臨床応用がなされている。しかしながら、一部の患者では本治療による明らかな改善が得られず、このような治療効果(反応性)の違いは患者背景による骨髄細胞の質の違いが一因と考えられる。本研究では、血管再生療法の治療効果を予測する因子を同定すると共に、細胞移植療法の治療効果を予測する簡易システムの構築に至った。難治性虚血性疾患に対する自己骨髄細胞移植による血管再生療法は世界中の多くの施設で臨床応用が施行され、虚血臓器の血流増加と機能改善が認められている。しかし、一部の患者では本治療による明らかな改善が得られない。こうした反応性(治療効果)の違いは、患者背景(年齢、糖尿病、高脂血症の有無等)、虚血の程度やその期間など様々な因子による骨髄細胞の質や虚血組織環境の違いが原因と考えられる。我々のこれまでの研究では、高齢、腎不全、貧血などがその一因であることを示したが、より正確な治療効果の判定には多くの因子を組み合わせる必要があると考えられる。本研究では、自己骨髄細胞移植による血管再生療法の治療効果を総合的に予測するシステムの構築と確立を目指す。本年度は、自己骨髄細胞の血管再生効果を予測するシステムの構築とその予測システムの精度の評価を行った。胸骨正中切開による手術を受けた成人患者から本研究の同意を得て、手術前に患者の病歴および血液生化学検査により各患者の背景因子を調べた。また、手術の際に切開した胸骨より採取した約10mlの骨髄液から単核球細胞を単離後、各患者の骨髄細胞の血管再生治療の有効性をSCIDマウスの下肢虚血モデルへの細胞移植による血流量の増加率により評価した。患者背景因子、および臨床検査データから自己骨髄細胞の血管再生効果(SCIDマウス虚血下肢における血流量)に有意な影響を及ぼす因子を多変量解析により抽出した結果、加齢、腎不全、貧血、血清中のトリグリセリド・CRP・IL-6・crosslinked N-telopeptide of type I collagen(NTX)が抽出された。さらに、抽出した因子はP値に応じてスコアを振り分け、各患者の総合スコアを計算した。統計分析により、各患者の総合スコアが骨髄細胞の血管再生効果を反映(予測)していることが分かった。難治性虚血性疾患に対する自己骨髄細胞移植による血管再生療法は世界中で臨床応用が施行され、有用性と安全性が示されている。こうした反応性(治療効果)の違いは、患者背景による骨髄細胞の質の違いが一因と考えられる。そこで、本研究では、自己骨髄細胞移植による血管再生療法の治療効果を総合的に予測するシステムの構築と確立を目指す。本年度は、様々な臨床背景をもつ患者から採取した骨髄細胞について、その質と血管再生能について検証した。胸骨正中切開を必要とする成人患者(25例)から本研究の同意を得て、切開した胸骨より採取した骨髄液から単核球細胞を単離し、以下の検討に用いた。骨髄細胞のc-kitとCD34陽性細胞率をフローサイトメトリー法にて定量した。また、細胞培養を行い、VEGF産生量やcolony-forming unitsを測定した。さらに、骨髄細胞の血管再生能を判定するために、SCIDマウスの虚血下肢へ細胞移植を行い、血流量の測定やclinical scoreの評価を行った。各対照患者と比較して、加齢(≧65歳)、腎不全(透析患者)、貧血を有する患者由来の骨髄細胞では、c-kitとCD34陽性細胞率が低く(P<0.05)、VEGF産生量やcolony-forming unitsも低値を示した(P<0.05)。また、SCIDマウス虚血下肢への細胞移植により評価した血管再生能も低下してした(P<0.05)。一方で、高血圧や糖尿病の患者由来の患者では、各対照患者と比較して、有意な差は認められなかった。以上の結果から、加齢、腎不全、貧血といった背景因子が骨髄細胞の質や血管再生能の低下と相関することが示され、血管再生療法の治療効果を予測する因子としての可能性が示唆された。一方で、一部の患者では本治療による明らかな改善が得られず、このような反応性(治療効果)の違いは、患者背景による骨髄細胞の質の違いが一因と考えられる。本年度は、高価な特殊検査を必要とせず、市中病院でも利用可能な簡易予測システムを構築することを目的とした。本研究の同意を得て、胸骨正中切開を必要とする成人患者(25例)から骨髄単核球細胞を単離し、SCIDマウスの虚血下肢筋肉内へ移植後に測定した血流量の増加率を各患者の骨髄細胞の血管再生効果とした。

また、こうした各患者の骨髄細胞の血管再生効果に影響を及ぼす因子について、患者の一般背景(年齢や全身併発疾患など)や一般的な臨床検査データ(Hb,CRPなど)から多変量解析によって抽出し、Risk ratioに応じてスコアを振り分けた。その結果、各患者の総合スコアと骨髄細胞の血管再生効果(SCIDマウスの虚血下肢の血流量)には、強い相関が認められた(r=-0.883,P<0.001)。以上のように、本研究では骨髄細胞での血管再生効果の低下に関するリスクファクターを同定でき、それらのリスクファクターに基づく細胞移植療法の治療効果を予測するシステムの構築に至った。治療効果の予測システムの構築は細胞移植による血管再生療法の適応患者の選択に有用であり、意義深いものと考えられる。
心肥大化シグナルカスケードにおけるPDZ-3LIMタンパク質ENH1を含むシグナル分子複合体の役割

心筋細胞の肥大化機構の細胞内シグナルカスケードに関する研究は始まったばかりである。最近、我々は心肥大発症機構に重要な役割を担っていると考えられているProtein Kinase C (PKC)を心筋細胞内サルコメアのZディスクに繋ぎとめる足場タンパク質ENH1を発見した。このタンパク質はPDZ-3LIMと呼ばれるタンパク質ファミリーに属していた。また、ENH1はN型電位依存性Caチャネルと神経細胞内で複合体形成することも見出し、心筋細胞内でもC型もしくはT型電位依存性Caチャネルと複合体を形成して機能しているのではと考えられている。本研究では、(1)当初ENH1ノックアウトマウスを作製する予定であったが、近年発達著しいRNAiの方法により心筋細胞内のENH1の発現を自由に制御できるようにした。その結果、心肥大化シグナルの伝播にはENH1は必須であることが判明した。また、ENH1上には、PKCεとPKD1の複合体が2番目のLIMドメインに結合して、各種心肥大化試薬(アンジオテンシンI I、エンドセリン1、ノルエピネフリン等)の刺激により活性化されたPhospholipase Cβがリン脂質を分解してジアシルグリセロールとCaイオンを動員するシグナルを全て受ける事が判明した。(2)Caチャネルに関しては、PKCεとPKD1とENH1の3者の複合体はチャネルの活性に対して抑制的に作用することが判明したが、心肥大化機構と直接結びつくことはなかった。(3)ENH1 RNAiを作用させた心筋細胞内ではPKD1の活性化が起こらず、心肥大化も起こらなかったので、PKD1の活性化とENH1の存在は多くの心肥大化シグナルにとって重要であると判明した。(4)ENH1 RNAiを作用させた心筋細胞内ではPKCεの活性化が起こらず、心肥大化も起こらなかったので、PKCεの活性化とENH1の存在は多くの心肥大化シグナルにとって重要であると判明した。(5)ENH1-PKCε-PKD1複合体に結合してシグナル伝播に関与する分子については見つからなかった。以上から、重篤な心疾患の素地となる心肥大の誘導機構において、「ENH1-PKCε-PKD1複合体」が極めて重要であることが世界で初めて証明された。
戦後復興期の生活像と住空間の変遷に関する研究

第2次世界大戦終了後、日本の戦災復興のために経済的かつ大量の住宅供給が求められた.また同時に、国家主義的体制から民主主義社会への転換という意味で、生活および住まいに対する新しい考え方も必要とされた.その結果、いわゆる戦後復興期には、質と量、ハードとソフトの両面にわたる多くの試みがなされ、現在の日本人の生活様式へといたる環境が創出されたと言われている。本研究は、1945年から1965年にかけての住空間に対する実践活動を分析対象とし、その時期に設計者たちがどのような新しい生活像を思い描き、そのイメージをどのような空間によって具体化したかを探ることを目標とした。研究作業は大きく以下の3つの軸をもつことになった。(1)種々の文献のなかの言説を追い、生活像がどう記述されたかを探ること。(2)人々の暮しをもっとも身近に支えた種々の生活用具の変遷を探ること。(3)この時代を質・量の両面で象徴する新しい生活空間としての集合住宅の変遷を探ること。つまり、「言葉」「モノ」「空間」という3つの異なる方向からこの時代の生活を立体的に描こうとした。とくに(3)に関しては、現在、この時期の集合住宅が建て替えの時期を迎え、当時の空間を調査・記録することは急を要する作業であると判断し、できるだけ古い時期の現存する建物を探し実際に訪れることを心掛けた。また、当時設計に関わった方々へのヒアリング調査にも力を注いだ。本報告の構成も上記の3つの軸に対応している。第1章では、いくつかの建築雑誌、一般住宅誌、建築専門書、啓蒙書等に記された「言葉」をとりあげ、それらを通してこの20年間の生活像の変遷の素描をおこなった。第2章では、食器、家具、電気製品等のさまざまな工業製品が戦後の生活の中に浸透していく様子を概観し、それらの「モノ」たちによって支えられた生活像の変化を分析した。第3章と4章では、調査をおこなった団地を中心に、その「空間」に設計者が込めたさまざまな仕掛けを抽出し分析した。とくに第3章では団地の住戸を分析の対象とし、平面計画から扉や流し等のデザインまで細かく読み取り、できるだけ具体的な設計上の工夫を発見し分析することに努力した。一方、第4章では集合住宅地全体の計画手法の分析に的を絞り、大きなスケールでの手法の変遷を整理した。また、関係者へのインタビューは重要な意味があると考え巻末に収録した。本研究は、戦後復興期における生活像と住空間の変遷を、「住」に関係するさまざまな分野のデザインや言説を比較検討しつつ、描き出すことである。ここでは、建築はもとよりインテリアデザインや工業デザインなどの複数の視点から一連の活動を抽出、分析しこの時期の「住」について実態と設計者がめざした方向性や現実の到達点を明かにすることにより、現代の「住」のあり方に強い影響力をもつ、戦後復興期の「住」を描写していくことを最終目標としている。

本年度の研究実績としては、環境・建築的視点からは、戦後復興期に建設され現存している公的住宅をピックアップし、現地調査を行い、データベースを作成することを試みている。またインテリア・工業デザインの視点からは、戦後復興期に開発された様々な製品の変遷について時系列的整理を行っている。以下に、それぞれが具体的に行った内容を述べる。1)現存する戦後復興期の「住」にかかわる空間の把握と現地調査ここでは、戦後復興期を19451965年と規定し、大阪市、名古屋市、広島市、東京都区内等に現存する20余りの住宅団地の資料を入手し、現地調査を試みた。調査団地は、公営住宅、公社住宅、公団住宅等の公的団地の標準設計モデルとなったものを対象とし、建設年次及び建設規模は小規模から大規模団地に至るまで様々なものを取り上げた。但し、既に建て替えがかなり進行しているため、現存が確認された時点で調査を行っているのが現状である。今後は、調査したものについて整理シートを作成し、より詳細な分析を試みる予定である。2)戦後復興期の様相(インテリア・プロダクト編)「インテリアデザイン」や「プロダクトデザイン」の概念の定着の経緯において啓蒙的な役割を果たした2つの雑誌(工芸ニュースとモダンリビング)と生活環境に登場する「モノ」を時系列的に整理することを試みた。視点としては、戦後復興期における新しい住意識の成立と普及について雑誌に掲載された内容からテキストをピックアップし、整理を行っている。また、復興期に住環境周辺で登場した新製品が、どの時代に登場してきたかを年表を作成し、整理することを試みている。前年度からの継続研究として、今年度は以下の項目に重点をおいて研究を進めた。1・戦後復興期に建設された「住宅」の変遷を捉えるこれに関する具体的な研究対象としては、庶民の住まいとして、計画、建設が行われてきた公営、公社、公団住宅を扱うこととした。研究方法は、当時の報告書、研究報告の収集と建設担当者へのヒアリングによっている。住宅の変遷は、居住面積を大きくすることを最上位の目的としながら以下のような変遷を経てきたことが明らかになっている。1・復興住宅(木造)の建設→2・RC標準設計の開発→3・テラスハウス→4・メゾネット→5・高層化→6・工業化(プレハブ)→7・民間による住宅供給の登場2・復興期当時の「住宅地」の形成と発展上記に示したような住宅を供給していく上で、住宅地としての整備方法にも様々な試みが行われるようになる。これは、供給方法、配置計画、造成計画等の視点が挙げられる。これについても、上記のように変遷の過程を整理し、特に新しい手法が生み出された際に抱えていた問題点を明らかにすることで、今後の住宅地計画を考える上での基礎資料としたい。3・「生活用具」からみる生活像と住戸空間の変遷これについては、前年度において資料収集が完了しており、現在は視点をより明瞭にした上で整理作業を行う段階に入っている。具体的には、生活に関わる工業製品がどの時代に登場し、どの時代に普及していくかということを捉えると共に、道具の出現による住戸内の変容についても捉える作業を試みている。これは、1に示す「住宅」の変遷とも大きく関わっており、今後これらの関係性をより稠密に捉える必要性があると考えられる。第2次世界大戦終了後、日本の戦災復興のために経済的かつ大量の住宅供給が求められた。
帯水層熱エネルギー貯留技術における効率的運用のための基礎研究

地下の帯水層に温水あるいは冷水を貯留しておき,その熱エネルギーを利用する帯水層熱エネルギー貯留技術(ATES)の基礎実験として行ったレキと細砂で成層化させた土層カラムを用いた熱・水分移動実験の解析を行い,レキという粒径の大きな土壌を対象とする際の解析手法を提案した.また,蓄熱効率の面でより有効な帯水層熱エネルギー貯留システムについて数値実験を行って検討した.得られた知見は以下の通りである.1.温度勾配下にある不飽和レキ層中の温度と圧力水頭を再現するためには,不飽和レキ層中の液状水移動は解析において無視できる.また,対流による水蒸気移動の影響は水蒸気拡散係数に含めて考えることができる.ただし,温度勾配の向き(下端が高温の場合と上端が高温の場合)によって水蒸気拡散係数が異なることとなり,両者の違いが対流による水蒸気移動の影響の大きさを反映する.下端が高温の場合に上端が高温の場合よりも3倍程度(温度勾配約40°Cm^<-1>の場合)水蒸気移動の影響が大きく,その分それに伴う熱移動によって蓄熱効率も低下する.2.ATESにおける土壌中の熱環境・水分環境を定量化することによって蓄熱効率の面から有効な帯水層について考察した結果,蓄熱帯水層の厚さが最も蓄熱効率に影響することがわかった.また,浅い不圧帯水層に蓄熱すると不飽和帯を通って損失する熱量が大きくなること,被圧帯水層が必ずしも蓄熱効率が高いわけではないこと,不飽和帯での潜熱輸送が蓄熱効率に影響することなどが示唆された.3.レキのようなそれ自体の熱伝導率が小さい土層が存在しても,その土層の間隙体積は大きく,水蒸気移動に伴う潜熱輸送が補完的に生じるために地下に蓄えられた熱エネルギーに対する断熱効果は期待できない.蓄熱帯水層の選定は,水量的に優良な帯水層であればその厚さや深さを調査した上で行われるべきである.地下の帯水層中に温水あるいは冷水を貯留し,その熱エネルギーをそれぞれ暖房や冷房などの熱源として利用する帯水層熱エネルギー貯留技術は自然エネルギーの有効利用技術の一つとして注目しうるものである.本研究では,貯留量の面から有効な帯水層を想定し,さらに現場に即したものとして,レキと細砂で成層化させた土層カラムを用いた熱・水分移動実験を行い,温度・圧力木頭・熱フラックスの測定データから,特に帯水層の蓄熱効率に注目して考察した.また,この実験の数値解析を行う前段階として,砂層中の熱・水分同時移動現象のシミュレーションプログラムを構築した.得られた知見を以下に述べる.1.下端を高温,上端を低温に設定した場合,水で飽和されているレキ層中では,液状水の自然対流とそれに伴う熱移動が生じることが推察された.よって,地下の帯水層に温水を貯留する場合,温度勾配が大きく自然対流が生じるような間隙の大きい帯水層においては熱対流による熱移動(熱損失)が大きく,帯水層の蓄熱効率は低下することが予測された.2.レキ層が不飽和状態にある場合には,温度勾配による水蒸気移動(水蒸気拡散に加え,空気の対流に伴う水蒸気移動も含む)が水分移動の支配的要素となることが示唆された.蓄熱効率の面から見ると,水蒸気移動に伴う熱移動によって熱損失は促進されるものと思われた.3.砂層中の熱・水分同時移動現象は,水分移動成分として液状水移動と水蒸気拡散,熱移動成分として熱伝導,水分移動に伴う顕熱輸送,水蒸気拡散に伴う潜熱輸送をそれぞれモデル化することによって表現できることを示した.以上のように,粒径の大きなレキ層中では自然対流や水蒸気移動に伴う熱移動が生じて蓄熱効率の面からはマイナス面が大きいことが明らかになった.しかし,レキ自体の熱伝導性は砂層に比べて小さい.この両者の得失に関して数値解析をレキ層に発展させることにより解明する予定である.地下の帯水層に温水あるいは冷水を貯留しておき,その熱エネルギーを利用する帯水層熱エネルギー貯留技術(ATES)の基礎実験として行ったレキと細砂で成層化させた土層カラムを用いた熱・水分移動実験の解析を行い,レキという粒径の大きな土壌を対象とする際の解析手法を提案した.また,蓄熱効率の面でより有効な帯水層熱エネルギー貯留システムについて数値実験を行って検討した.得られた知見は以下の通りである.1.温度勾配下にある不飽和レキ層中の温度と圧力水頭を再現するためには,不飽和レキ層中の液状水移動は解析において無視できる.また,対流による水蒸気移動の影響は水蒸気拡散係数に含めて考えることができる.ただし,温度勾配の向き(下端が高温の場合と上端が高温の場合)によって水蒸気拡散係数が異なることとなり,両者の違いが対流による水蒸気移動の影響の大きさを反映する.下端が高温の場合に上端が高温の場合よりも3倍程度(温度勾配約40°Cm^<-1>の場合)水蒸気移動の影響が大きく,その分それに伴う熱移動によって蓄熱効率も低下する.2.ATESにおける土壌中の熱環境

・水分環境を定量化することによって蓄熱効率の面から有効な帯水層について考察した結果,蓄熱帯水層の厚さが最も蓄熱効率に影響することがわかった.また,浅い不圧帯水層に蓄熱すると不飽和帯を通って損失する熱量が大きくなること,被圧帯水層が必ずしも蓄熱効率が高いわけではないこと,不飽和帯での潜熱輸送が蓄熱効率に影響することなどが示唆された.3.レキのようなそれ自体の熱伝導率が小さい土層が存在しても,その土層の間隙体積は大きく,水蒸気移動に伴う潜熱輸送が補完的に生じるために地下に蓄えられた熱エネルギーに対する断熱効果は期待できない.蓄熱帯水層の選定は,水量的に優良な帯水層であればその厚さや深さを調査した上で行われるべきである.
Campus Sustainability Assessment for Interdisciplinary and Intercultural Learning

この研究プロジェクトは、キャンパスや地域の持続可能性に関する新しい知見とコミュニティの結びつきを生み出した。また、大学の意思決定者、地域社会のメンバー、大学の学生等におけるキャンパスや社会の持続可能性に対する意識を高めることができた。更にSustainability(持続可能性)について、大学機関の地域コミュニティ向きWebコミュニケーションについて研究した。持続可能性という概念や価値観は他の地球規模及び地域規模の概念や価値観と複雑に繋がっていることが明らかになった。
超音速波動伝播を捉える革新的超高速応答型感圧塗料技術の基盤確立

本研究では、リン酸電解液を用いた陽極酸化皮膜型感圧塗料(AA-PSP)の作成条件を最適化することにより、PBAを感圧色素として用いたAA-PSPで時定数0.35μs、90パーセント立ち上がり時間0.81μsという、従来までに報告されていた感圧塗料(PSP)の時間応答性を大幅に上回る性能を持つ「超高速応答型感圧塗料」の開発に成功した。また、このPSPを用いて衝撃波反射・回折現象を鮮明に捉えることにも成功し、超高速応答型感圧塗料を用いた非定常高速変動圧力場を面計測可能であることを実証した。本年度は、昨年度までに実施した研究によって超高速応答型感圧塗料の有力候補とした陽極酸化皮膜型感圧塗料について集中的に研究を実施し、高い時間応答性の得られる皮膜形成条件について、さらなる最適化を推し進めた。併せて、衝撃波管を用いた応答性試験装置の改良を進め、1マイクロセカンド以下の時間応答性を有する感圧塗料の応答性評価を可能とする試験法を確立した。さらに、衝撃波管で取得したデータについて、応答性を算出する際に問題となる撮像光学系の露光時間の影響を除去するデータ処理手法を考案し、その有効性を示すとともに衝撃波管を用いた応答性試験の計測精度向上を行った。さらに、上記の計測法を用いて、感圧色素として発光寿命の短いPyrene ButyricAcid (PBA)を用いて試験結果に発光寿命の影響が現れないようにした上で、主に陽極酸化皮膜の特性を変化させることで感圧塗料の応答性改善を試みた。その結果、皮膜上の細孔径を従来の陽極酸化皮膜から大幅に拡大することに成功し、さらには比較的膜厚を薄くした条件下において、90パーセント立ち上がり時間が0.81マイクロセカンドという、従来用いられていた感圧塗料の時間応答性を大幅に上回る時間応答性を持つ感圧塗料を実現した。これは超音速波動伝播現象を捉えるのに十分なレベルの時間応答性である。加えて、開発した超高速応答型感圧塗料の超音速波動現象解明への有効性を検証するため、衝撃波管を用いた衝撃波反射実験も行った。試験では超高速応答型感圧塗料の試験片上に円柱模型を設置して衝撃波を入射し、円柱模型からの衝撃波の反射現象の可視化を行った。結果、超高速応答型感圧塗料によって衝撃波の非定常反射現象を鮮明に捉えることに成功し、超高速応答型感圧塗料の超音速波動伝播現象に対する有効性を実証した。本研究では、従来は離散点計測しかできなかった高速変動する非定常圧力場を、応答性を大幅に高めた感圧塗料(超高速応答型感圧塗料)を開発して面計測可能とする事を目指す。この技術により、非定常現象が物体表面に誘起する圧力場を時系列的及び空間的に鮮明に可視化計測する事が可能となり、その圧力場情報から非定常現象によって物体に加えられる力の推算が可能となる。また、感圧塗料の応答特性を1次遅れなどの数学モデルで表現し、時間遅れの影響を含む画像群から非定常流れ場を理論的に再構成する画像データ処理アルゴリズムを開発して色素の応答性の限界を画像処理で補い、従来不可能であった計測領域にまで感圧塗料の適用範囲を拡張する事を目指す。これら目的のもと、本年度は、超高速応答型感圧塗料の候補として、特に現時点で最も高い時間応答特性を有するとされる陽極酸化被膜型感圧塗料に注目し、高い時間応答性を実現するために必要となる被膜の形成条件や色素の吸着条件の確立、および超高速応答型感圧塗料に適した色素の選定を行った。また、それと並行して、感圧塗料の時間応答性の評価のための衝撃波管を用いた応答性試験装置の開発やその計測手法の確立も進めた。その結果、陽極酸化被膜型感圧塗料の時間応答特性に大きな影響を与える被膜表面の細孔構造について、その直径および膜厚をコントロールするための被膜形成法を確立することに成功した。本結果により、理論的に高い時間応答性を有すると予測される細孔構造を持つ陽極酸化被膜の形成が、比較的容易に実現可能となった。また、衝撃波管を用いて発生させた衝撃波の通過によって生じるステップ型の急激な圧力上昇を用いた感圧塗料の応答性評価手法についても併せて確立した。本年度は、平成23年3月11日に発生した東日本大震災の影響で研究開始時期が数か月遅れたため、超高速応答型感圧塗料のバインダ候補としての様々な多孔質材の開発および選定が十分に行えなかった。しかしながら、現状で超高速応答型感圧塗料の候補として最も有力である陽極酸化被膜型感圧

塗料について、平成23年度後半にその被膜形成法を確立し、被膜条件をコントロール可能となったため、現在はより高い時間応答性を持つ被膜を作成することが可能となっている。技術確立が遅れたために平成23年度中には十分な数のサンプル作成およびそれらに対する応答性試験を行うことができなかったが、そのような中でも、得られた中で最も高い時間応答性を有するサンプルの応答時間は過去に最も早い応答時間として報告されている1.8マイクロセカンドに肉薄しており、平成24年度の早い時期に1マイクロセカンドより速い時間応答性を有する超高速応答型感圧塗料技術は確立できるものと考えている。次年度は陽極酸化被膜を用いた感圧塗料で1マイクロセカンドより速い時間応答性を実現し、その被膜形成条件を確立する。その後、時間応答性の向上と並行して、衝撃波反射現象やブラスト波の伝播に代表される高速非定常現象に対する感圧塗料の適用を行い、超高速応答型感圧塗料を用いた高速非定常現象の解明に向けた基礎実験を行う。また、定量可視化手法の一種である点回折干渉法やその他の光学可視化手法を用いて同様の現象を別に可視化計測し、超高速応答型感圧塗料を用いた計測結果と組み合わせることにより、流体現象をより高次に把握可能な複合計測手法の確立を目指す。あわせて、時間遅れの影響を含む画像群から非定常流れ場を理論的に再構成する画像データ処理アルゴリズムの開発も進める。最終的にはこれらの結果を取りまとめ、国内外の学会で発表する。次年度使用額は、当初超高速応答型感圧塗料の感圧色素として用いる予定だった色素の変更により実験光学系に変更が必要となったことで生じたものであり、次年度に実施する感圧塗料サンプルに対する応答性試験および高速非定常現象への超高速応答型感圧塗料適用実験に必要な経費として、平成24年度請求額とあわせて使用する予定である。研究費のうち、約120万円を感圧塗料の励起用光源の購入をはじめとした実験光学系の構築費用に充て、実証模型の作成(材料費および製作費)に約30万円、点回折干渉法を中心とした光学的可視化計測のための撮影用光学系に用いる光学素子購入に約30万円充てる予定である。また、残り予算は研究発表のための旅費や論文投稿料、および消耗品(薬品等)の購入に充てる予定である。