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イオン液体を基幹物質とする高分子イオニクス材料科学の新展開

様々な構造のイオン液体を合成し、イオン構造と特性の相関を解析し、これを高分子化、あるいはコンポジット化して固体フィルムとし、目的イオンを伝導できる新規イオン伝導性高分子フィルムを作製した。また、タンパク質などを高分子中に埋め込み、耐熱性を賦与し、しかも変性を抑止するのに必要な高分子の要件を整理し、生物固相電気化学の基礎知見を集積した。これらの知見を併せ、高分子イオニクスの新展開に重要な材料を提案した。イオン液体の高いイオン伝導性に注目し、新規イオニクス材料としての機能デザインを検討した。平成17年度では、従来の研究成果をもとにイオン液体の高分子化およびイオン伝導度、特定イオンの輸率向上について詳細に検討した。イオン液体を構成するカチオンもしくはアニオンにビニル基などの重合基を導入し、バルクラジカル重合できることは既知である。しかし、単純なモノマーでは重合後のイオン伝導度が大きく低下するという問題があり、これを高分子主鎖と荷電部位の間にスペーサーを導入することでイオンの運動性を向上させ、重合後のイオン伝導度の低下を抑制することに成功した。さらにイオン液体構造を有する架橋剤を世界で初めて合成し、構成イオンの構造や組成、架橋剤を変化させながら、様々な形のポリマー(ポリカチオン型、ポリアニオン型、コポリマー型、多分岐型、三次元架橋型など)を得た。2位に置換基のないイミダゾリウム塩から得られたポリマーは、室温で10^<-4>S cm^<-1>オーダーのイオン伝導度を示した。また、リチウム塩を添加した系についての一連の検討から、ピペリジニウム塩系が最も高いリチウムイオン輸率(0.41)を示すことを明らかにした。また、適当なポリマーマトリックスにZwitterion型イオン液体とリチウム塩を添加したゲル型電解質を開発し、高いリチウムイオン輸率を伴う高分子電解質を得ることに世界で初めて成功した。このゲル型電解質は室温で10^<-4>S cm^<-1>オーダーのイオン伝導度と0.5を超えるリチウムイオン輸率を発現した。これまでのZwitterion型イオン液体は融点が高かったが、構成イオン種の構造を変化させることにより100°C以下に融点を持つものも得られるようになった。イオン液体を新規高分子イオニクス材料の基幹物質として機能展開させることを目的として研究を進めた。とくに平成18年度は、さまざまな機能性官能基をイオン液体に導入したのち高分子化させることで、高分子化イオン液体中でプロトンやリチウムイオンを選択的に輸送させるための最適な分子設計を提案した。また、それ自身が電位勾配下で泳動しない、双性イオンについても詳細に検討し、イオン伝導度や特定イオンの輸率を向上させるための構造因子についての知見を深めた。得られた各系は、イオン伝導度、輸率、熱安定性が従来の固体電解質を上回っていた。この結果は、二次電池・燃料電池等の性能と安全性を向上させるための基礎知見として非常に有用である。また、イオン液体の構造の検討と並行して各種ゴムをマトリックスとしたイオン液体コンポジット系についても研究し、物性とイオン伝導性を両立させるための方法論を進展させた。18年度はさらに、生体高分子のマトリックスとしてのイオン液体の評価を進め、機能膜の設計や非水系での蛋白質の電気化学反応セルに関する基礎知見を集積した。生物燃料電池などの新しいエネルギーデバイスの開発も視野に入れて研究を展開した。とくに、化学修飾により蛋白質の親・疎水性を制御する方法を発展させ、水に不溶でイオン液体にのみ溶解する蛋白質を作成した。また、イオン液体中や高分子電解質中での電子伝導性たんぱく質の活性を、分光学的手法を用いて詳細に解析した。これらの成果は、タンパク質・酵素のイオン液体中での利用とその制御について新しい道を拓くものである。以上のように、平成18年度に得られた成果は、今後の高分子イオニクス材料開発に不可欠な重要なものである。高分子イオニクスの基幹物質としてイオン液体を展開することを目的として研究を進めた。平成19年度は、様々な機能性官能基をもったイオン液体を高分子化させ、プロトンやリチウムイオンを選択的な輸送能を向上させた。また、各種ゴムやケイ酸ガラス、ポリイミドなどの高分子をマトリックスとしたイオン液体コンポジットについても検討し、機械的強度とイオン伝導性を両立させるための方法論を進展させた。これらの結果は、二次電池・燃料電池等の性能と安全性を向上させるための基礎知見として非常に有用である。全固体型のエレクトロクロミック素子や光応答性アクチュエークーの電解質としても利用し、従来系よりも特性を大さく改善することに成功した。19年度は、イオン液体を生体高分子のマトリックスとして用いることについても研究を進め、イオン液体中での各種タンパク質の電気化学反応に関する基礎知見を集積した、水に不溶でイオン液体にのみ溶解する修飾蛋白質を作成した。

また、少量の水を含んだイオン液体中でタンパク質が失活しないことも見出し、その水和状態についても詳細に解析した、イオン液体中で機能できるメディエークーについても探索し、タンパク質/電極間で速やかな電子移動を行わせるための知見を収集した。これらの成果は、タンパク質・酵素のイオン液体中での利用と制御について新しい道を拓くものである。以上のように、平成19年度に得られた成果は、新規高分子イオニクス材料の開発に不可欠なものである。イオン液体を基幹物質として利用し、高分子イオニクスを一段と展開することを目的として研究を進めた。平成20年度は、ゴムや無機ガラス、ポリイミドなど、様々な力学特性を有する材料とイオン液体のコンポジットを積極的に作製し、機械的強度とイオン伝導性を両立させるための方法論を進展させた。様々な機能性官能基を持つイオン液体の高分子化も継続して研究した。例えば、色素をDNAのグルーブ内に単分子分散させ、イオン液体を高分子化したフィルムで被覆し、酸化還元反応に伴い可逆的に色変化を示す表示素子を作製した。還元状態の色素の二量体形成が抑止されるため、繰り返し安定性に優れた発消色を達成できた。また20年度は、イオン液体を生体高分子のマトリックスとして用いることについても研究を進め、イオン液体中での各種タンパク質の電気化学反応に関する基礎知見を集積した。水に不溶でイオン液体にのみ溶解する修飾蛋白質を作成した。また、少量の水を含んだイオン液体(水和イオン液体)中でタンパク質を機能させ、酵素反応を進めることに成功した。さらに、タンパク質/電極間で速やかな電子移動を行わせるための知見を収積し、非水系バイオ燃料電池の製作の基礎を確立できた。以上のように、平成20年度に得られた成果は、新規高分子イオニクス材料の開発に不可欠なものである。
高分子保護複合金属クラスターの構造制御機構の解明

1.水溶性高分子であるポリビニルピロリドンの存在下,パラジウム,白金,金などの貴金属イオンのうちの2種のイオンのアルコール/水(1/1)混合溶液を加熱還流することにより、一方の金属種が核に,他方が表面に選択的に存在する構造を採る“コアーシェル"構造の複合金属クラスターを調製することができる。2.高分子保護複合金属クラスター分散液の生成の過程を,マルチチャンネルフォトダイオードアレイで追跡したところ,金属の還元順序は,その配化還元電位で規定されていることが明らかとなった。また,2種の金属イオンの混合溶液系では,より還元されやすい金属種が,電子伝達体となって,全体の還元速度を速めるという興味ある機構も,明らかにすることができた。3.複合金属クラスターでは,“クラスター内クラスター"構造をとる場合がしばしば生じることがあり,この場合,“マイクロクラスター"とも言うべき“微小核"の存在が重要であることが明らかとなった。4.複合金属クラスターの構造制御に,添加した高分子が配位子として関わっていることが明らかとなった。さらに配位子として,トリフェニルホスフインや0-フェナントロリンも,貴金属クラスターの安定化に寄与している。5.従来困難とされていた,軽遷移金属-貴金属系の複合金属クラスターの合成を,銅/パラジウム系および銅/白金系について成功した。この方法は,複合金属水酸化物超微粒子を作製後,ポリオール法で還元して合成するもので,一般性を有する新しい合成法である。こうして得た複合金属クラスターが,混合物ではなく合金クラスターで,触媒としても高活性であることを明らかにした。1.水溶性高分子であるポリビニルピロリドンの存在下、パラジウム、白金、金などの貴金属イオンうち2種のイオンのアルコール/水(1/1)混合溶液を加熱還流することにより、一方の金属種が核に他方が表面に選択的に存在する構造を採る“コア-シェル"構造の複合金属クラスターを調製することができる。この加熱還流時の紫外可視吸収スペクトルの変化を、マルチチャンネルフォトダイオードアレイで追跡したところ、金属の還元順序はその酸化還元電位で規定されており、酸化還元電位の高い金属イオンが還元され終わって、初めて他方の金属イオンが還元されており、さらに、酸化還元のギアドサイクルを形成して、金属イオンの還元反応が順次進んでいることが明らかとなった。また、ポリビニルピロリドンと貴金属イオンは、高分子一金属錯体を形成しており、還元された金属原子も同様に高分子と相互作用し、そのが弱いものの方が先に凝集することにより複合金属クラスターの構造が制御されることが明らかとなった。2.同時に2種の金属をアルコール還元するときには、酸化還元電位によって還元順序が制御されているので、酸化還元電位の低いものを先に還元させてクラスターを調製した後、酸化還元電位の高い金属イオンを加え、さらにアルコール還元を行った。そうすると、例えば、パラジウムと金では一つのクラスターのなかにパラジウムの小さな部分と、金の部分をあわせ持つ“クラスター内クラスター"構造を持つことがEXAFS測定より示唆された。このとき、複合金属クラスターの生成には、“マイクロクラスター"とも言うべき“微小核"の存在が重要であることが明らかとなった。1)複合金属クラスターの構造制御には、金属イオンの還元順序、従って酸化還元ポテンシャルが重要な役割を担っている。例えば、高分子保護パラジウム/白金2元金属クラスターは、白金に中核を形成しそのまわりをパラジウム原子層がおおう"core-shell"構造をとっているが、パラジウムイオンと白金イオンの混合溶液では、白金イオンの還元が終了するまでパラジウムイオンは還元されない。また白金の還元速度は、パラジウムを含んだ溶液の場合、それを含まない場合に比べて非常に速くなっており、パラジウムが「電子伝導体」となっていることが明らかとなった。

2)構造制御に添加した高分子が配位子として関わっていることは、例えば金/白金2元クラスターの合成に高分子共存下にアルコール還元法を用いると"core-shell"構造の2元クラスターが得られるが、両触媒性分子の作るミセル存在下の光還元では金および白金の単独クラスターの混合物が得られることからも明らかである。配位子としては、トリフェンのホスフィンやO-フェナントロリンも貴金属クラスターを安定化することがわかった。3)従来困難とされた軽還移金属-貴金属の複合クラスターの合成を、銅/パラジウム系につづいて、銅/白金系でも成功した。これらは、混合物ではなく合金クラスターであることを可視紫外吸収スペクトル、XPS,XRD、さらに高分解能TEMによって確認することができた。
化学量論組成と調和融解組成を同時に実現する究極のニオブ酸リチウム組成

本研究ではあえて欠陥や不純物を結晶に取り込むことにより、光学特性に優れる化学量論構造と均質組成実現に有利な調和融解組成を同時に併せ持つニオブ酸リチウム(cs-MgO : LiNbO_3)結晶を開発した。本結晶では空格子点などの欠陥やMgなどの不純物を含めてすべての要素の活量が1となっている。本結晶は入射光の波長を変える波長変換素子として従来の結晶より遥かに均質で十分に大きな変換効率を持つ。ニオブ酸リチウム(LiNbO_3:LN)は、調和融解組成(c-LN)と化学量論組成(s-LN)は一致しない。育成にはc-LNが良いが、結晶品質はs-LNが良い。我々は、19世紀初頭にドルトンが提唱した「化学量論」の本質を根本的に見直し、あえて不純物であるMgと電荷中性に必要な欠陥である空格子点を導入し、化学量論の概念を拡張した。その結果化学量論組成の存在を点から線に拡張し、この線上で調和融解となる組成、すなわち、cs-MgO:LN((Li_<0.906>Mg_<0.047>V^<Li_<0.047>>NbO_3)を見出すことに成功した。具体的な研究事項は、(1)不純物、欠陥を含む新しい化学量論の概念を熱力学的に導出した。(2)上記の熱力学的解析の中で、結晶が化学量論であるためには、すべての構成化学種の活量が1であることを示した。さらに調和融解でもある時は、融液からの結晶成長時に、すべての化学種の平衡偏析係数が1となることを導いた。(3)LNを始め、酸化物融液の多くにはイオン種が存在する。これらは結晶成長に伴い成長界面に偏析し、結晶化起電力(c-EMF)が発生する。もしすべての化学種の偏析係数が1であれば、偏析が起こらずc-EMFはゼロとなる。cs-MgO:LNのc-EMFはゼロとなる。従ってcs-MgO:LNの全ての化学種の偏析係数は1となり、調和融解組成と化学量論組成が一致する組成であることが実験的にも証明された。その結果、育成が安定かつ容易で、しかも、優れた光学的性質を持つ全く新しいLN結晶、cs-MgO:LNの創成にいたった。その結果、昨年度の実績として化学量論で調和融解点となる組成、cs-MgO:LN((Li_<0.906>Mg_<0.047>V^<Li>_<0.047>)NbO_3を見出した。本年度はこの組成の結晶を育成し、その非線形光学効果を測定することにより同結晶の他の非線形光学結晶に対する絶対的優位性を示した。具体的な研究実施内容は以下の通りである。(1)cs-MgO:LN組成の融液から引き上げ法で同一組成を持つ1インチ径×50mm長の結晶育成法を確立した。(2)cs-MgO:LN、c-LN、s-LNおよびc-LNに5%のMgOを添加した4種の結晶のX板を用意した。次にNd:YAGレーザーにパラメトリック発振を付加した波長可変レーザーをこれらX板に照射し第二高調波を発生させた。位相整合波長のX板面内分布から結晶の組成均質性を、また、第二高調波の強度から波長変換効率を求めた。(3)その結果、cs-MgO:LN結晶は、他の結晶に比べ著しい組成均質性を示し、また、変換効率もs-LNやc-LNに5%のMgOを添加した結晶に比べ遜色の無い高い値を示した。一方、cs-MgO:LN組成において結晶および融液のすべての要素の活量が1であることが同結晶の化学量論性と調和融解性の同時発現に繋がることを結晶化起電力がs-MgO:LNおよびc-ZnO:LNでは0とならずcs-MgO:LNにおいて唯一0となることにより証明した。
ウイルスの多種類同時検出を可能にする迅速DNA検査法の開発

申請者らが開発した微粒子誘電泳動を用いたDNA検出法について、(1)DNA結合に伴う微粒子誘電泳動の変化について、DNAのどのような特性が影響しているかを調べた。その後、(2)本DNA検出法が食品検査(豚DNAの検出)に使用できることを示した。次に、(3)本DNA検出法の定量性をノロウイルス遺伝子の検出についてReal-time PCR法と比較して評価した後、(4)本DNA検出法がDNA量だけではなく、その長さも定量できることを示した。これは、複数対象を同時に検出するために必要な機能であり、それを実現するために必要な非常に重要な機能を証明した。迅速なウイルス検査を実現するために、核酸増幅検査におけるDNA検出を迅速・簡便化する手法の開発を目的に、独自に開発したDNA結合に伴う微粒子誘電泳動の変化を利用したDNA検出法を改良する。特に多種類のウイルスを同時に検出するための手法について検討する。平成27年度は以下の研究を行った。(1)多種類同時検出のため、Multiplex PCR(polymerase chain reaction)で増幅されたDNAの検出を達成することを目的に、異なるサイズのDNAが結合した微粒子を選択的に検出する手法を考案した。それは印加電圧の周波数によってDNA結合微粒子を結合DNAのサイズごとに微細電極に捕集する手法である。この手法の実現可能性を評価するために、DNA結合微粒子のDNAサイズに依存した誘電泳動特性を測定した。その結果、誘電泳動のクロスオーバー周波数及びゼータ電位はDNAサイズに依存して変化することがわかり、誘電泳動のクロスオーバー周波数とゼータ電位の関係から、DNA分子の電荷だけではなく誘電率がDNA結合微粒子の誘電泳動に影響していることが示唆された。(2)これまでのDNA結合に伴う微粒子誘電泳動の変化を利用したDNA検出法では、結合しているDNAのサイズを知ることができず、その点で汎用的なDNA検出法であるゲル電気泳動法に劣っていた。そこで、結合DNAのサイズを同定する方法として、DNA結合微粒子のインピーダンス特性を計測することを考えた。結合微粒子のインピーダンス特性についても調査したところ、結合DNAサイズに依存したインピーダンス特性が測定され、これを利用したDNAサイズの同定の可能性が示された。本研究を進める上で、研究目的を次のように二つに設定した。テーマ1:微粒子誘電泳動の周波数依存性を利用した結合DNAのサイズによる複数種類同時検出テーマ2:インピーダンス周波数特性を計測することによる結合DNAのサイズ検出本年度はそれぞれのテーマで設定していた計画に対して概ね計画通りに進捗しており、テーマ1に関しては既に論文発表を行い、テーマ2は現在論文執筆中である。本研究では、DNA結合微粒子の誘電泳動を用いた高速DNA検出法について、これまでに知られていなかったDNA結合微粒子の電気的特性を用いて、多検体同時検出ができるようにすることが目的である。本年度は、DNA結合微粒子の電気的特性を明らかにするために、DNA結合微粒子の誘電泳動特性について詳しく調べた。その結果、DNA結合微粒子の誘電泳動特性とDNA結合量との関係を明らかにし、また、DNA長さとDNA結合微粒子のインピーダンスの週周波数特性との関係を明らかにした。また、DNA結合微粒子の誘電泳動を用いた高速DNA検出法の応用として、食肉検査などの遺伝子検査を迅速かつ簡便に行えることを示した。DNA結合微粒子の誘電泳動を用いた高速DNA検出法の多種類同時検出への応用に向けて、DNA結合微粒子のインピーダンスの周波数特性を明らかにした。この特性は、目的とする検出法を実現するために必要不可欠な知見である。また、DNA結合微粒子の誘電泳動を用いた高速DNA検出法を遺伝子検査に利用できることを示した。これは、本法が現行の遺伝子検査を迅速かつ簡便に行えるような装置が実現可能であることを示している。遺伝子検査法は、細菌やウイルスの検査に用いられるだけではなく、食品検査などにも用いられており、その需要は高まっている。遺伝子検査では、検出対象の遺伝子を選択的に増幅し、その増幅遺伝子(DNA)を検出する。本研究では、増幅DNAを電気的に検出するために、微粒子の誘電泳動現象を利用する。増幅DNAを結合した微粒子に電界によって誘電泳動を生じさせて、微細電極に捕集し、検出する。従来は1時間程度必要であった検出が、この手法により15分程度になった。本研究の手法は、遺伝子増幅法の一つであるPCR法と組み合わせて行われる。ウイルス遺伝子の検出において、本研究による手法と高感度遺伝子検査法の一つであるReal-time PCR法とを比べたところ、定量可能範囲ではやや劣るものの(10から10^5コピー)、感度は同程度であった(10コピー)。誘電泳動によって微細電極に捕集した増幅DNA結合微粒子のインピーダンス特性を計測したところ、その特性が微粒子に結合したDNAの長さを反映していることが示された。これらによって、本手法が増幅DNAを高感度かつ定量的に測定できるだけではなく、その長さ情報も得られることが示された。すなわち、本手法によって得られる情報は、従来のアガロース電気泳動と同等であり、本手法の簡便性、定量性、低コスト等を考えれば、その代替手段と有用であることが示唆された。本研究による手法が食品の検査に用いることが可能であることを示すために、食肉の遺伝子検査に用いたところ、微量の混入肉を検出できることが示された。また、遺伝子増幅法と微粒子誘電泳動を一つのデバイスで行う手法についても検討した。

本研究では、微粒子誘電泳動を用いた遺伝子検査法が簡便性、迅速性、コスト、感度等の点で有用であることを示し、ライフイノベーションの進展と安全・安心社会の早期実現に貢献可能であることを示した。申請者らが開発した微粒子誘電泳動を用いたDNA検出法について、(1)DNA結合に伴う微粒子誘電泳動の変化について、DNAのどのような特性が影響しているかを調べた。その後、(2)本DNA検出法が食品検査(豚DNAの検出)に使用できることを示した。次に、(3)本DNA検出法の定量性をノロウイルス遺伝子の検出についてReal-time PCR法と比較して評価した後、(4)本DNA検出法がDNA量だけではなく、その長さも定量できることを示した。これは、複数対象を同時に検出するために必要な機能であり、それを実現するために必要な非常に重要な機能を証明した。現在までのところ、当初の計画した通りの結果が得られているため、申請書記載の計画に沿って今後の研究を進める。具体的には、テーマ1、2に関して微細電極の形状や印加電圧の周波数・波形などの最適化を行い、研究目的である多種類のウイルスを同時に検出するためのMultiplex PCRに対応したDNA結合に伴う微粒子誘電泳動の変化を利用したDNA検出法の改良を進める。DNA結合微粒子の誘電泳動を用いた高速DNA検出法の多種類同時検出に向けた知見を得た。今後は、これを利用して目的とする多種類同時検出を実現するためのシステムを構築する。また、DNA結合微粒子のインピーダンスの周波数特性の知見から微粒子表面のDNAが微粒子のインピーダンスに及ぼす影響について理論的な考察を行う。静電気生物応用実験において、試薬の節約、計測回路作成用電子回路部品の節約を行ったため。特に電子回路部品に関しては、できるだけ安価なものを使用した。DNA結合微粒子の誘電泳動を用いた高速DNA検出法の多種類同時検出に向けた知見を得るため必要なDNA結合微粒子のインピーダンスの周波数特性を取得するための実験及びDNA結合微粒子の誘電泳動を用いた高速DNA検出法の応用例を示すための実験について、計画以上のペースで実施できたため。研究の進展により、様々な形状の微細電極を作成する必要があり、その部分で当初予定よりもの次年度の使用額が大きくなる予定である。DNA結合微粒子の誘電泳動を用いた高速DNA検出法の多種類同時検出を実現するためのシステムの構築に使用する。
製鋼スラグを用いた高強度材料の開発

人間の社会活動が活発化したことにより、二酸化炭素ガスの大気への放出が、地球規模で重要な問題となっている。材料の開発においても単にその機能としての性能だけを追求することが不可能となっている。すなわち、いかにゼロエミッションに近づけ、持続可能な生産技術であるかが重要であり、Life Cycle Assessmentの観点から高い評価を得る材料の生産技術の開発が求められている。多くの材料は、製造時に多くの二酸化炭素の放出を伴う。そして、副産物もその生成時に多くの二酸化炭素を放出しながら、多くのものが廃棄物として処理がなされている。一方、カルシウム成分を多く含む2CaO・SiO_2、あるいは、3CaO・SiO_2などは二酸化炭素と反応し高強度な材料が得られることが知られている。製鋼スラグは、カルシウム成分を大量に含むものでありながら、有効利用されていないものの一つである。このようなものはそれ自身を得る目的では、二酸化炭素の放出を考慮する必要がないものである。本研究は、このような製鋼スラグを減量として活用し、地球温暖化に対して最も考慮しなければならない二酸化炭素を固定化し、材料化を図るものである。一般に、セメント系のカルシウムを多く含む材料は高アルカリ性となり、GRCなどガラスファイバーを補強材として用いる場合、高価な耐アルカリ性ガラス繊維を用いなければならない。しかし、製鋼スラグなどと二酸化炭素との反応硬化体は、アルカリ度が低く、低価な普通のガラス繊維でも十分耐える材料を作ることができることがわかった。また、微粉末を造粒し、炭酸ガスと反応させることにより、砂利、砂として十分利用できる材料を作ることができることがわかった。現在製造されている製鋼スラグの1/3がこのように使われるとすれば、1995年現在日本で排出している二酸化炭素の0.03%を固定し、材料として利用することができることがわかった。有効利用率の低い製鋼スラグと地球温暖化に影響を与えている炭酸ガスを反応させ、高強度材料を得るための基礎研究を行った。ポルトランドセメントの主要鉱物であるカルシウムシリケート化合物(Ca_3SiO_5、Ca_2SiO_4)は、炭酸化反応により硬化することがしられており、本研究では、それらを含む塩基度の異なる3種の製鋼スラグ、および、ビーライトセメントクリカー粉末を用い、主に1)製鋼スラグ粉末の成形圧の炭酸化反応への影響、ならびに、2)セメント系材料(ビーライトセメントクリカー粉末)の炭酸化硬化体のpHとガラス腐食について、研究した。粉末の成形圧は、試料の空隙率を制御し、成形体の炭酸化状態、すなわち、表面と内部の炭酸化分布に影響を与えた。炭酸化による硬度の分布は、ヴイッカース硬度計により測定した。空隙率が小さい場合は、表面から内部へと硬どの分布が生じるが、強度の高い材料が得られた。空隙率の低い試料では、硬度の分布幅が小さく、強度の低い材料が得られた。炭酸化硬化体は、pHが910であり、複合化させたガラス繊維は、180°Cの飽和水蒸気圧下での試験で、水和硬化体(pH1213)より腐食速度が1/5程度と低かった。この結果、ガラス繊維複合材料の作製において、炭酸化により硬化させれば、使用できるガラス繊維の組成範囲を広くすることができることが分かった。ポルトランドセメントの主要鉱物であるカルシウムシリケート化合物(Ca_3SiO_5、Ca_2SiO_4)は、炭酸化反応により硬化することがしられており、本研究では、それらを含む製鋼スラグ粉末を用い、パン型ペレタイザーにより造粒し、炭酸化させ、砂を合成した。

川砂は、枯渇資源の一つであり、海砂が多量に使用されているが、塩分含有の問題、また、広島県が進めている海浜保護の問題から、その利用が難しくなっているものである。本研究はこれを人工砂でカバーしようとするものである。砂の作製にはパン型ペレタイザーを試作し用いた。これによれば、粉未の投入量、造粒時間を変化させることで、直径510mmの骨材を作ることも、1mm程度の砂を作ることもできる。造粘粒子の表面と内部の炭酸化状態には分布があり、炭酸化した粒子を研磨し、粒子断面の炭酸化による硬度の分布を、ヴィッカース硬度計により測定した。スラグ粉未に接した水は、スラグの種類によっては、pH13にも達するが、これはおおよそ溶出したCaO量による。炭酸化することにより、pHは1011に低下させることができる。このため、炭酸化したスラグ砂は、単独で用いることも可能であり、モルタル、あるいは、コンクリート用としても利用の期待ができる。次年度には、砂を多量に作り、モルタルとしての性能試験、微量成分の環境への溶出などそくていするよていである。有効利用率の低い製鋼スラグと地球温暖化に大きな影響を与えている二酸化炭素を反応させ、材料化するための基礎研究を行った。原料に、共に副生物である製鋼スラグ、CO_2ガスを用い、高強度材料を得ようというものである。3CaO・SiO_2や2CaO・SiO_2のようなカルシウムシリケート化合物は炭酸化により硬化することが知られている。本研究では、平成10年度から12年度の3年間にわたり、これらのことを基に、製鋼スラグの高度利用を達成しようというものである。炭酸化の結果、空隙率を制御することにより、圧縮強度数百MPaの材料を得ることができた。このとき、二酸化炭素の固定量は、ほぼ15重量%-スラグであった。このことは、年間約1千万トン副生する製鋼スラグの1/3がこのように利用されるとすれば、45万トンの炭酸ガスの排出を抑制し、材料として利用できることを意味している。用途としては、天然骨材の枯渇、海砂採取の禁止等から逼迫しているコンクリート用骨材、さらには、硬化体のアルカリ性の特徴から、低コストで得られるガラス繊維による補強コンクリート(GRC)が可能であることを示した。これらガラス繊維補強コンクリート等についての耐久性は、高温オートクレーブ試験によって確かめられた。
高度成長期日本の金型産業分析‐産業発展要因の検証‐

本研究では、高度成長期東京地区のプラスチック用金型産業の展開を、金型製造業者の企業行動の変化に注目しながら歴史的に実証した。従来の研究で、産業政策による産業育成という視点から分析対象となっていた金型産業について、それ自体の展開や発展の在り方を把握することで当該産業の発展要因の抽出を図った。その結果、高度成長期日本の金型産業では、社会的分業、工程間分業、企業間分業といった分業関係の深化と、それともなう「専門性」の向上が、産業発展を促した要因となったことが指摘される。本研究の目的は、高度成長期における金型産業の発展を検証し、その発展要因を解明することである。高度成長期の経済発展を支えた一つの要因としては、産業構造の転換、即ち、当該期の重化学工業化、機械工業化を挙げることができるが、その基礎となる金型製造部門の展開や役割は未だ説明しきれていない。従って、大量生産に絶対不可欠な金型に着目し、i)金型産業の産業史的分析、ii)金型企業の経営史的分析、そしてiii)量産型組立産業部門との比較分析から、高度成長期の金型産業の発展要因とその歴史的な意義を解明する。平成24年度は、これまでに着手した研究を拡充するとともに、比較対象の資料整理・データ構築に重点をおいた。その結果は以下の通りである。1、首都大学東京都市教養学部経営系リサーチペーパーに、「高度成長期後半の金型製造業における外注取引関係の形成-東京地区プラスチック用金型製造業を事例として-」リサーチペーパーシリーズ125として投稿した。これは1958ー1973年の『関東プラスチック組合資料』及び古澤金型工業の「受注取引表」を用いて、金型製造業者の同業者間取引が高度成長期に如何なる変化を遂げたのかを解明したものである。2、高度成長期の金型製造業における市場分析と労使関係に変化についての論文の投稿準備を進めた。25年度上半期に投稿予定となっている。3、東京都、神奈川県公文書館に所蔵される「金型工業」関連資料を収集しデータ化した。4、法政大学大原社会問題研究所のアクセプトを受け、「ペトリカメラ工業」の資料整理とデータ構築を進めた。これにより高度成長期の精密機械工業における成長要因を、同社の経営資料を用いて検証していく基礎を構築した。資料把握・整理は9割方終了しており、今後、包括的なデータ入力に取組む。5、高度成長期の機械工業に関する研究(現状分析、経営分析など)のサーベイを進めた。本研究の目的は、高度成長期における金型産業の発展を検証し、その発展要因を解明することにある。本研究では、大量生産に絶対不可欠な金型に着目しi)金型産業の産業史的分析、ii)金型企業の経営史的分析、そしてiii)量産型組立産業部門との比較分析から、高度成長期の金型産業の発展要因とその歴史的な意義を解明する。平成25年度は、主に金型産業に関する分析を拡充するとともに、比較対象の資料整理・データ構築に重点をおいた。1、(論文)Tsutomu Hirayama「Reorganization of productionsystem in the metalmoldmanufacture in the first half of the high growth era.」Japanese Research in Business History、Vol.29、経営史学会、pp.101-121、2013年9月の公表。2、(論文)平山勉「高度成長期前半におけるプラスチック用金型製品市場の動向」」Research Paper SeriesNo.125、首都大学東京経営学系、1-27頁、2014年2月の公表。3、(論文)平山勉「高度成長期金型製造業における労働市場逼迫への対応」『経営と制度』、首都大学東京経営学系、第12号、1-28頁、2014年3月の公表。4、博士号請求論文「高度成長期におけるプラスチック用金型産業の発展」の東京大学大学院経済学研究科への提出(2013年12月:2014年4月面接、博士号取得内定)。5、金型産業研究に関する学会報告。6、「金型産業」関連資料の収集とデータ化。7、法政大学大原社会問題研究所所蔵「ペトリカメラ工業」の資料整理、データ化および撮影。8、高度成長期の精密機械工業研究に関するサーベイへの着手。平成24年度に目標としていた既存研究の拡充が遂行できた。また、金型製造業に関する資料収集及データ入力作業も順調であるとともに、「精密機械工業」の成長要因検証のための「ペトリカメラ工業」資料のデータ構築に着手している。これまでの成果への加筆修正作業については、2論文が投稿手続きには至っていないが、十分な調査・検証を行うことができたため、25年度に投稿できる予定である。25年度が最終年度であるため、記入しない。

平成25年度は、24年度におけるデータ収集・構築及びこれまでの成果の見直しを踏まえ、学会での研究発表及び国内外の学術誌への成果のアウトプットに注力する。・6月ごろまでに既存研究拡充の成果を論文として学術誌や紀要等への投稿を行う。・7月ごろまでにデータ構築を完了する。・研究成果の発表を秋の学会(経営史学会、政治経済学・経済史学会等)行う。・10月以降、金型工業および精密機械工業に関する成果を論文にし、学術誌や紀要等への投稿を行う。25年度が最終年度であるため、記入しない。
学校保健における視機能に関する研究

情報の80%は視覚によりなされている。故に、学童・生徒・学生の教育に当って、情報の伝達とその受入れに視機能の占める重要性は言うまでもない。学校における健康診断の視機能については、視力・色覚・眼位(両眼視機能)の検査がスクリ-ニング方式で行われている。本研究は、最近著しく進歩した眼科学の視機能検査にてらして、現行の方法が適切か否か、改善の有無を総合的に検討し学校保健に資することを目的とした。視力:裸眼視力のみの測定で足りるか、屈折検査をすべきかを検討した。裸眼視力1.0以上の中には軽度の屈折異常が含まれるが、眼精疲労を訴えない限りとくに支障はない。1.0末満では屈折異常の他に弱視、眼疾患が予想され、眼科医の受診をすヽめ、このような事後措置を行えば、屈折検査を新たに加える必要はない。オ-トレフ、フォトレフラクションなどの簡易と思われる方法は、なおスクリ-ニング方式の段階にない。なお、屈折についてはサンプル校で実施し実態把握に資するのがよい。色覚:アノマロスコ-プの検査視野を2度から順次拡大し、1020度とすると色覚異常者のかなりのものが、正常者に近い均等幅を示した。実社会で2度の視野の色を判別する機会は少なく、実際に測した色覚異常の判定は、色覚検査表のみでスクリ-ニングすべきでなく、色覚検査表、Panel D15ランタンテストの三者併用が望ましい。職業適正検査は各現場で用いられる材料、器具について適否を行うべきである。両眼視機能:眼位のスクリ-ニングが行われているのみであるが、頭位異常、斜頸などまた視力低下も参考とし、事後措置=眼科医受診とする。TVーRandom Dot Stereo Testの画面より作成したスライド投影を用いる同時、多人数両眼視機能検査法を開発したが、サンプル校で行うと実態把握に役立つであろう。学校教育においても情報授受の80%は、視覚によって行われている。したがって、学童・生徒・学生の視覚(視力・色覚・両眼視などの視機能)が学校教育の各段階に相応して保持されているか、特にそれらを検査する方法が適切であるかは学校保健として重要な課題である。よって、本研究は視力・色覚・両眼視機能について検討を行うこととした。視力:昭和54年より定期健康診断では、視力の測定のみがなされるようになったが、視力と屈折の関係を無視することはできない。小学校入学時から同一集団を対象として6年間、視力と屈折(オ-トレフラクトメ-タ-による)を追跡した成績を分析した結果、視力1.0以上の者の屈折は低学年では近視が、高学年では遠視が少なくなかった。その原因は屈折検査時における調節の関与と推察されるので、スクリ-ニングとして行われる健康診断で調節の関与がなく、かつ一定の精度をもつ検査法を検討すべきである。レ-ザ-スペック法について予備調査をすゝめた。色覚:色覚異常者の頻度は本来一定しているにもかかわらず、学校保健統計をみると年度によって差がある。その原因と、色覚検査を行うなら、どの方法がよいかを明らかにするために400名の色覚異常精査成績を大型コンピュ-タで多因子について解析し、さらに各因子の組合せを解析中である。また、色光による色覚検査は視野を2度としているが、1020度と大視野色覚検査法を研究し、1015度の視野のものが目的に適うことが判明した。両眼視機能:学校保健で多人数を効率的にスクリ-ニングするには、既存の検査法は不適当なところから、パ-ソナルコンピュ-タ-の画面に呈示する新たな検査パタ-ン4種を作製して、小人数を対象として試用し、実施可能の見通しとなった。学校教育において、学童・生徒・学生の視覚(視力・色覚・両眼視などの視機能)が、教育の各段階に相応して保持されているか、特にそれらをスクリ-ニングする方法が適切であるかを、前年度の成績をふまえ学校保健に資することを目的として研究をすすめた。視力:小学生3,682名、中学生2,279名、高校生1,702名について、裸眼視力(以下視力と畧す)とオ-トレフラクトメ-タによる屈折とを検査したところ、(1)視力1.0以上でも、小学生で44%、中学生で3642%、高校生で3554%が屈折異常眼であり、(2)視力0.10.7、でも小学生で2931%,中学生で2848%、高校生で1330%が正視であった。このように、視力のみで屈折異常の有無を推定するのは困難である。屈折検査を精度をもち効率的に行うための一機種トップコンPR1000を用いた前年度の結果は、調節介入を認めたため、今年度、固視視標をミラ-で遠方におく改良を行ったが、前年度の成績と差がみられなかった。来年度は他機種と比較し、視力・屈折スクリ-ニングの正しい指針を示す。色覚:色覚異常の程度判定はアノマロスコ-プで行われ、その視角は2度である。色覚異常者56名を新試作大視野アノマロスコ-プで検査したところ、異常者の実用視角は20度以上であると判定された。JISが定めている工業用60色について混同色の実験を行い、色覚異常者が間違えにくい色組合せを選定中で、これらから色覚検査法の改善をはかる。

両眼視機能:頭位異常と両眼視機能の関係を、10年前と同一な方法で同一校で行った結果、頭位異常は同率にかゝわらず、両眼視機能を害う眼位異常は10年前36人中14人(39%)、今回は23人中22人(96%)と高検出率であった。すなわち、頭位異常の予備調査から眼位異常が検出され、これらの学童についてパ-ソナル、コンピュ-タを用いた両眼視機能の集団検査法(前年度から実験中)の組合せは、効率的な方法である。学校教育において、學童・生徒・学生の視覺(視力・色覺・両眼視などの視機能)が、教育の各段階に対応して保持されているか、特にそれらをスクリ-ニングする学校保健の方法は適切であるかを検討した。視力:オ-トレフラクトメ-タ-で小・中・高の生徒各17001900名について裸眼視力と屈折、また小1から小6まで同一被検者249名について両者の推移を測定した。裸眼視力と屈折および屈折度は互いに関係がないこと、視力発達段階では変化することが再認された。オ-トレフラクトメ-タ-の取扱いが容易となりかつ正確な値が測定されるところから屈折異常の種類・程度を知る一つの器械に違いないがスクリ-ニングには時間と経費から不適である。フォトレフラクトメ-タ-あるいはレ-ザ-スペックで行えないかを検討したがともに精度不十分であった。以上より、現行の4段階区分の視力検査後の措置を適切に行うべきで屈折については一定のサンプル校で実施し参考とするのがよい。色覚:色覚異常の有無程度を正しく診断することはきわめて難しい。学習上色覚異常者が対応するに必要な色標の大きさをアノマロスコ-プで検討した。検査視野2度から順次拡大して1020度とすると色覚異常者のかなりの者が正常者と同様な判定となった。このことから実際に側した大きな視野をもつ色標による検査も一考すべきである。両眼視機能:多人数の両眼視機能を同時に精度よく検査する方法を検討した。検査図をスライドとしプロジェクタ-でスクリ-ンに投影、予め配布した解答用紙に記入させる方法を開発した。眼位異常頭位異常視力低下などによりスクリ-ニングされた者を対象とすればより効率のよい方法となる。情報の80%は視覚によりなされている。故に、学童・生徒・学生の教育に当って、情報の伝達とその受入れに視機能の占める重要性は言うまでもない。学校における健康診断の視機能については、視力・色覚・眼位(両眼視機能)の検査がスクリ-ニング方式で行われている。本研究は、最近著しく進歩した眼科学の視機能検査にてらして、現行の方法が適切か否か、改善の有無を総合的に検討し学校保健に資することを目的とした。視力:裸眼視力のみの測定で足りるか、屈折検査をすべきかを検討した。裸眼視力1.0以上の中には軽度の屈折異常が含まれるが、眼精疲労を訴えない限りとくに支障はない。1.0末満では屈折異常の他に弱視、眼疾患が予想され、眼科医の受診をすヽめ、このような事後措置を行えば、屈折検査を新たに加える必要はない。オ-トレフ、フォトレフラクションなどの簡易と思われる方法は、なおスクリ-ニング方式の段階にない。なお、屈折についてはサンプル校で実施し実態把握に資するのがよい。色覚:アノマロスコ-プの検査視野を2度から順次拡大し、1020度とすると色覚異常者のかなりのものが、正常者に近い均等幅を示した。実社会で2度の視野の色を判別する機会は少なく、実際に測した色覚異常の判定は、色覚検査表のみでスクリ-ニングすべきでなく、色覚検査表、Panel D15ランタンテストの三者併用が望ましい。職業適正検査は各現場で用いられる材料、器具について適否を行うべきである。
スウェーデンの大学における内部質保証の研究ー「フィードバックと改善」機能の解明

本研究は、新しい質保証枠組において大学の内部質保証の強化を掲げるスウェーデンを事例に、授業評価の結果を学生に「フィードバック」し、「改善」につなげる機能について解明することを目的としている。2018年の日本比較教育学会では、複数の大学の授業評価制度を調査することで制度の目的や効果および運営上の問題やその影響について研究した結果を報告した。比較検討の事例として、ウプサラ大学、ルンド大学、リンネ大学を取り上げた。ウプサラ大学では、学生は授業評価の作成にも関与しており、学生組合が主導して、授業評価をいかに大学で活用するか議論を進めていることが明らかになった。また、教員、学生向けに授業評価セミナーを開催し、授業評価の内容について周知し、理解を深めるための取り組みを行っている。ルンド大学では、オンライン“Sunset Survey"による評価を実施している。学修成果、学修プロセス、学修活動などについて学生が履修した授業について評価を行っている。学生へのフィードバックは、授業評価の結果をメールで学生と教員に通知する方法をとっている。リンネ大学では、外部委託による授業評価を実施している。評価の結果をエクセル、ワード、PDF、パワーポイント、SPSSに変換できるシステムを登用し、これを教育改善に活用している。学生は自身のポータルサイトで、授業評価の結果を確認することができる。大学間比較によって、大学による授業評価の実施体制に差があることが判明した。独自の方法で授業評価を実施する大学もあれば、外部に委託して授業評価を行う大学もある。また、学生の関与の度合いについても、大学間で違いがある。そのため、関与の違いによる授業評価の有用性に違いはあるのか、授業評価の結果を分析する際、教員と学生との間で実際にどのようなやり取りがなされているのか、について次年度において取り組む計画である。現在、育児休暇の取得により研究は中断中であるため、やや遅れが生じている。研究中断までの進捗状況は、以下の通りである。1授業評価に関する大学の取り組みについて文献調査を実施した。スウェーデンでは、高等教育法において、授業評価の実施が義務化されている。そこで、ルンド大学、ウプサラ大学、リンネ大学を取り上げ、各大学における授業評価の具体的取組について分析を行った。2訪問調査の質問項目の検討を行った。授業評価の結果をいかに教育改善につなげているのかを明らかにすることを目的に、十分な先行研究の検討を行った上で、来年度に実施する調査の質問項目を検討した。質問項目は、各大学における授業評価の実施方法(紙面かWebか)、分析の際の組織体制、分析結果の活用方法について確認するための項目を設定した。育児休暇からの復職後、研究中断までの成果をもとに研究を進める計画である。本研究の二年目の計画に沿って、研究を進める。授業評価の回答率を高め、教育内容の有効性を検証するための組織的取り組みを考察することを研究目的とする。また、授業評価の結果を教員と学生とが議論し、教育の改善につなげる方法を明らかにする。そのための具体的な研究方法は以下の通りである。1途中経過のまとめとその報告:授業評価による大学教育の質的向上のための組織体制と、授業評価の活用方法の課題に関するまとめを行い、途中経過として6月中旬の日本比較教育学会で報告する。2研究成果の精査:学会発表で指摘された問題点などを反映して、研究成果の精査に励む。3授業評価に関するインタビュー調査の実施、4調査内容の分析:授業評価の内容、実施方法、実施後の分析、分析結果の活用方法、回答率を高めるための工夫、学生への「フィードバック」の方法について確認するためにインタビュー調査を実施する。特に、学生とどのような意見を交わし、いかに教育改善に取り入れているのか、組織的な授業評価結果の活用方法について考察する。インタビュー調査は、ウプサラ大学、ルンド大学、リンネ大学において実施する計画である。申請者は、スウェーデンにおける質保証研究の第一人者で、国レベルの質保証政策の立案にも深く関与してきたルンド大学のKarl-AxelNilsson教授から本研究計画に関する助言を得ている。またウプサラ大学の質保証を担当しているAsa Kettis教授とも本研究テーマについて議論を行うと同時にスウェーデンでの調査について助言を得てきた。さらに申請者はリンネ大学(旧ヴェクショー大学)に中長期にわたり滞在しており、同大学の評価を担当する教員に対するインタビューを実施した。これらの3大学を中心に授業評価に関する国内の比較分析をすることが可能である。本研究では、新しい質保証枠組において大学の内部質保証の強化を掲げるスウェーデンを事例に、授業評価の結果を学生に「フィードバック」し、「改善」につなげる機能について解明することを目的としている。スウェーデンは、2016年より第三次質保証枠組を導入し、大学の内部質保証を強化させることを掲げている。同国は、1960年代より学生の意見を積極的に聴取しており、学生の「声」は大学の教育改善にとって重要な事項であるとして高等教育法にも記している。学生は大学教育の質保証にとって重要な「パートナー」として位置づけられ、学生の意見を大学教育の質向上に活かすための組織体制が構築されている。例えば、ルンド大学では、授業評価の結果を大学の教育評価に活用している。具体的には、同大学では授業評価の結果を学内で分析し、分析結果を学内で共有し、さらに学生にフィードバックすることで、各学部やコースの教育を評価している。授業評価の結果を学生の個人の経験と学修を把握するための効果的なツールとみなし、教育改善につなげている。このことについて、2017年8月の東海教育社会学研究会において研究成果の報告を行った。

スウェーデンは、内部質保証において学生の視点に焦点を当てることを掲げており、各大学は、授業評価などによる学生の意見をいかに教育改善に盛り込むかを重視している。大学によって内部質保証の内実が異なるため、まずは学生の視点をいかに質保証に取り入れているのかを考察するために、学生参画による質保証の制度について考察を行った。この研究成果は、2018年3月に刊行された『比較教育学研究』において学術論文として掲載されている。現在までの進捗状況は、以下の通りである。1授業評価に関する先行研究の検討を行った。スウェーデンでは、高等教育法において、授業評価の実施が義務化されている。そこで、同国における授業評価に関する先行研究を分析し、授業評価がどのような議論を受けて制度化されたのか、その背景について精査した。特に、学生による授業評価が義務化された1960年代に遡って考察する。ルンド大学など複数の大学は授業評価の結果を公開しているので、日本で入手可能な報告書や資料を予め収集し、授業評価の実施方法、質問項目について調査した。2訪問調査の質問項目の検討を行った。授業評価の結果をいかに教育改善につなげているのかを明らかにすることを目的に、十分な先行研究の検討を行った上で、平成30年度に実施する調査の質問項目を検討した。質問項目は、各大学における授業評価の実施方法(紙面かWebか)、分析の際の組織体制、分析結果の活用方法について確認するための項目を設定した。以上のことから、本研究課題は概ね順調に進展している。本研究は、新しい質保証枠組において大学の内部質保証の強化を掲げるスウェーデンを事例に、授業評価の結果を学生に「フィードバック」し、「改善」につなげる機能について解明することを目的としている。2018年の日本比較教育学会では、複数の大学の授業評価制度を調査することで制度の目的や効果および運営上の問題やその影響について研究した結果を報告した。比較検討の事例として、ウプサラ大学、ルンド大学、リンネ大学を取り上げた。ウプサラ大学では、学生は授業評価の作成にも関与しており、学生組合が主導して、授業評価をいかに大学で活用するか議論を進めていることが明らかになった。また、教員、学生向けに授業評価セミナーを開催し、授業評価の内容について周知し、理解を深めるための取り組みを行っている。ルンド大学では、オンライン“Sunset Survey"による評価を実施している。学修成果、学修プロセス、学修活動などについて学生が履修した授業について評価を行っている。学生へのフィードバックは、授業評価の結果をメールで学生と教員に通知する方法をとっている。リンネ大学では、外部委託による授業評価を実施している。評価の結果をエクセル、ワード、PDF、パワーポイント、SPSSに変換できるシステムを登用し、これを教育改善に活用している。
歯の動揺に関する研究

歯の動揺を的確に把握することは歯科補綴学における補綴物の設計、予後の判定に役立つばかりでなく、歯周療法学上からも極めて重要な事項である。そこで本研究では静的、動的両方法により歯の動揺を力学的に測定した。1.生理的な歯の動揺歯の動揺を非接触型変位計を用いて静的に測定した。測定装置は超小型の渦電流方式変位計であり、荷重時の歯の動揺を二次元的に測定した。結果1)反復繰り返し荷重時の歯の動揺は、下顎小臼歯部において、821μmであり、ヒステリシス現象を認めた。2)下顎小臼歯部は頬側方向下方に沈下した。これに対し、頬側からの荷重により歯は舌側方向で上方に挺出した。これは顎骨の傾斜、歯槽窩の方向と一致し、歯根膜を含めた歯周組織が、生体にとっては侵襲ともいえる咬合力を緩衝する力学的メカニズムとして観察された。2.新しい歯の動揺度測定装置の開発法静的な動揺度判定は絶対的な歯の動揺量を測定することが可能であるが臨床応用が難しい。そこで小型の動揺度測定装置を開発し、簡便に歯の動揺ならびに歯周組織の状態を計測する方法を考慮した。1)本測定法は歯の動揺を打診に対する衝撃応答として促らえたものであり、装置は打診部と表示部に区分される。2)打診部は小型のハンドピース様形状であり、打診スタイラスにセンサを内蔵している。3)表示部にはマイクロプロセッサーを組み込み、打診時の衝撃波形を自動解析し、歯の動揺度として表示した。4)天然歯モデル、ならびに実際の被験者における実験の結果、歯の動揺度測定のパラメーターとなり得るものは、第1波形のピーク値ならびに衝撃持続時間であるとの結論を得た。歯牙の動揺を的確に把握することは歯科補綴学における補綴物の設計,予後の判定に役立つばかりでなく歯周療法学上からも極めて重要なことがらである.しかしながら現在までのところ歯牙の動揺に関して臨床的で客観的な測定法が確立されていないのが実情である.歯牙の動揺度測定法は大別すると静的測定法と動的測定法に分けられ,本研究では両方法からのアプローチを行っている.動的測定法については小型の測定装置を開発し,臨床応用の可能性について以下の項目に従い検討した.1.打診部・駆動部の試作測定装置は打診部と駆動部よりなり,打診部は小型のハンドピース様の形状とした.ハンドピース内には小口径のスタイラスを組み込み,歯牙を軽く槌打する.スタイラスにはセンサを内蔵し,打診時の衝撃波形を得る.スタイラスの駆動はソレノイドにより行い,十分な再現性と打診力を確保した.打診部と駆動部には動揺測定時にS/N比を悪化させる空打ち, 2度打ちの影響を避ける工夫を施した.2.歯牙打診の条件設定打診力の設定は槌打時に疼痛を生じさせない強さとした.駆動のタイミングは次の打診に影響を及ぼさない間隔とした.3.動揺度測定に必要なパラメータの選択動揺度測定に際しては天然歯モデルによる実験を行った.歯牙を打診し,得られた衝撃波形を解析したところ,歯牙の動揺度測定に必要なパラメータとなり得るものは第1波形のピーク値および衝撃持続時間であるとの結論を得た.

詳細は第233回東京歯科大学学会にて発表した.静的測定法については,第230回東京歯科大学学会,第78回日本補綴歯科学会にて発表した.歯の動揺を的確に把握することは歯科補綴学における補綴物の設計、予後の判定に役立つばかりでなく、歯周療法学上からも極めて重要な事項である。そこで本研究では静的、動的両方法により基礎的な歯の動揺を測定した。1.生理的な歯の動揺生理的な歯の動揺を非接触型変位計を用いて、静的に測定した。結果:下顎小臼歯において、咬合平面に垂直方向ならびに舌側方向から荷重した場合には、歯は頬側方向下方に沈下した。これに対し、頬側からの荷重により、歯は舌側方向で上方に挺出した。これは顎骨の傾斜、歯槽窩の方向と一致し、歯根膜を含めた歯周組織の咬合力緩衝メカニズムとして観察された。これらは従来よりの歯の回転移動説とは異なるものであり、詳細は補綴誌に発表した。2.新しい歯の動揺度測定装置の開発静的な動揺度測定法は計測装置、測定方法の制限から臨床応用が難しい。そこで小型の動揺度測定装置を開発し、簡便に歯の動揺ならびに歯周組織の状態を計測する方法を検討している。前年度に引続き、装置の改良を施した。打診部はさらに小型化し、軸受等の変更を行った。計測に際しては、従来大型の解析装置を用いていたが、動揺度の指標となるべき計測部位が絞られてきたので、今回マイクロプロセッサーを使用した自動解析表示装置を試作した。これにより歯の動揺を含めた歯周組織の状態を臨床的に把握することが可能になったと考えられる。詳細の誌上発表は現在準備中である。今後はさらに改善を加え、歯牙支持組織の診査・診断、補綴物の設計、予後の判定への応用等についても検討を加えていく必要性が認められた。