hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
香辛料の香気成分が腸管運動に及ぼす効果

香辛料には摂取することによる消化器系に対する直接的な作用と嗅覚系を介した香気成分の作用とがある。過去の研究で香気成分が消化管運動に対する効果は解析されていない。そこで、香辛料の香気成分吸入中に回腸と大腸平滑筋がどのような運動の変調を引き起こすかラットで検討した。自発性腸管運動(回腸と大腸とも)に対して、すべての香辛料で有意な変調効果は見られなかった。電気刺激に誘発される回腸平滑筋の収縮は山椒において振幅の増大が見られた。他の香辛料(生姜、山葵)については、回腸および大腸平滑筋収縮に対して有意な変調効果は見られなかった。また、効果に性差が見られ、オスに比べてメスで増大効果が大きかった。香辛料の香気成分が嗅覚系を介して腸管運動の変調に対してどのような効果を持つかは十分に解析されていない。そこで、本課題では香辛料(唐辛子、生姜、山葵、山椒、胡椒)の香気成分が腸管運動の変調に対して有効かどうか、どの香辛料の香気成分が腸管運動の変調に対して有効か、胃、小腸、大腸で香気成分の効果に違いが見られるか、腸管運動に対する香気成分の効果に性差は見られるか、を明らかにする。本研究は、香辛料による食欲調節の効果を腸管運動を指標として直接的に解析する初めての研究であり、現代社会におけるストレスによる食欲異常の正常化に香辛料をどのように役立てるかを明らかにする臨床栄養学的に見ても社会的意義が大きいと考えられる。また、香辛料の香気成分が腸管運動の変調に関してどのようなメカニズムで作用するかも腸管運動に直接的に作用するアセチルコリン、アドレナリンなどの自律神経系伝達物質を用いて明らかにする。平成26年度はWistar系アルビノラットの♂を用いて山椒と生姜の香気成分に対して小腸運動がどのような変調を受けるかを解析した。山椒および生姜の香気成分吸引の前後で小腸の自発平滑筋運動は頻度、振幅ともに変化が見られなかった。次に5 Hz、5V、5sの電気刺激を与えると、山椒においては吸引前の対照に比べて吸引中の平滑筋収縮運動の振幅が増大した。しかし、生姜においては吸引前後で電気刺激に誘発される小腸平滑筋の収縮に変化がみられなかった。山椒では直接的に摂取するばりでなく、香気成分として鼻腔から吸引しても小腸運動を活性化の方向に変調することがわかった。山椒の香気は消化管運動を活発に、消化機能を亢進する可能性が示唆された。香辛料の生体に与える効果として有効なものに食欲の増進がある。香辛料は摂取することによる口腔から小腸にいたる直接的な効果と最近注目されている香辛料の香気成分による嗅覚系を介した効果がある。本研究課題ではH26年度に続いて香辛料(唐辛子、生姜、山葵、山椒、胡椒)の香気成分が腸管運動に対して有効な変調作用を有するか、また、これらの香辛料の種類で効果が差があるか、性差は見られるかを解析した。H26年度はWistar系アルビノラット♂を用いて解析を行ったが、引き続きH27年度は♀を用いて山椒の香気成分に対して小腸運動がどのような変調を受けるか解析した。山椒の香気成分の吸引(実験室内で注射筒からの噴出による強制吸気)前後で顕著な自発的平滑筋運動の変化(消化管運動のリズムおよび平滑筋収縮の大きさ)は見られなかった。この点に関して性差は見られなかった。次に、電気刺激装置を用いて5Hz, 5V, 5sの通電刺激を与えると、吸引前の対照に比べて吸引中および吸引後3分間の平滑筋収縮運動の振幅が増大した。この増大の大きさは♂より♀において顕著な傾向が見られた(統計解析はは未処理)。すなわち、外部刺激によって誘発される平滑筋収縮には性差が見られる可能性が示唆された。現在までのデータから、香辛料の香気成分が嗅覚系の賦活により消化管運動を変調させうることが示唆され、その変調効果には性差がみられることが観察された。山椒では、♀においての効果のほうが顕著である傾向があったが、次年度以降他の香辛料の効果も解析することによって、研究を発展させる。H27年度はH26年度で実行できなかった性差について解析することができた。データの一部はEuropean brain and behavioral sciencesの定例学会(Verona, Italy, September 12-15, 2015)で発表した。日常の食生活において味を引き立たせるために様々な香辛料が料理に使われている。香辛料は食材であるとともに漢方を含む東洋医学では薬として珍重され、医薬同源と根拠となっている。このような香辛料には口から摂取することによる消化器系に対する直接的な作用と嗅覚系を介した香気成分の作用とがあると考えられている。漢方では煎じることによる嗅覚系の賦活も薬効に関与するとされている。しかし、過去の研究で香辛料の香気成分がもつ消化管運動に対する効果は十分に解析されていない。そこで、香辛料の香気成分吸入中にどのような消化管運動の変調を引き起こすかラットの回腸で検討した。最終年度は前年度で行った山椒に加えて唐辛子、生姜、山葵、胡椒の効果を観察した。自発性腸管運動に対して、山椒を含む香辛料で有意な変調効果は見られなかった。すなわち、平滑筋運動リズム、収縮の振幅について変化は見られなかった。電気刺激に誘発される回腸平滑筋の収縮は山椒においてのみ振幅の有意な増大が見られた。

他の香辛料(唐辛子、生姜、山葵、胡椒)について観察したところ山椒においては3分間の香気吸入中で効果が見られたが、他の香辛料では最長30分の吸入においても有意な変化は見られなかった。このことは、山椒以外の香辛料の香気成分効果は直接摂取効果より弱いことが示唆された。また、山椒香気成分の回腸運動に対する効果には性差が見られ、メスで収縮増大効果が大きかった。ただし、スメアで判定した性周期に連動する効果の大きさには有意な変化が見られなかった。以上のデータから香辛料の香気成分は直接的な口からの摂取に比較すると弱いものの、特に山椒においては嗅覚系を介した腸管運動の賦活作用があることが明らかとなった。オスよりもメスにおいて作用が大きかったことから効果には性差も見られることが明らかとなった。香辛料には摂取することによる消化器系に対する直接的な作用と嗅覚系を介した香気成分の作用とがある。過去の研究で香気成分が消化管運動に対する効果は解析されていない。そこで、香辛料の香気成分吸入中に回腸と大腸平滑筋がどのような運動の変調を引き起こすかラットで検討した。自発性腸管運動(回腸と大腸とも)に対して、すべての香辛料で有意な変調効果は見られなかった。電気刺激に誘発される回腸平滑筋の収縮は山椒において振幅の増大が見られた。他の香辛料(生姜、山葵)については、回腸および大腸平滑筋収縮に対して有意な変調効果は見られなかった。また、効果に性差が見られ、オスに比べてメスで増大効果が大きかった。平成26年度は唐辛子香気成分についても、消化管運動に対する効果を解析する予定であったが、実施できていない。また、香辛料香気成分の効果に性差が見られることも、興味のひとつであったが、♂ラットのみで、♀ラットについては実験が進まなかった。ただし、山椒についてはデータ解析を行い成果発表ができる段階となり、腸管運動に関する予備的成果については国際学会(欧州生理学会、2014,ブダペスト)で発表することができた。最終年度は、できる限り多くの種類の香辛料についてそれらの香気成分と消化管運動の偏重について解析する。重点的に実験を行う香辛料としては生姜を予定している。性差についても解析する。小腸に加えて大腸の消化管運動についても解析予定である。主な実験場所としては、研究分担者(木本)が在籍する日本女子大学家政学部生理学研究室を利用する。消化器外科学平成27年度は、唐辛子、山葵の香気成分の消化管運動に対する効果を解析する。ラットは♂に加えて♀についても実験を行い、香気成分効果の性差についても解析する。さらに、小腸での解析と同時に大腸においても香気成分の効果を調べる。H27年度は香辛料購入の費用が低額で済んだ。また、実験場所を主として研究分担者の所属先である日本女子大学で行ったため、ラットの飼育費用、光熱費、餌費用を節約できた。したがって分担者への配分金に残額が生じた。平成26年度は当初計画の香辛料の種類が少なく、♀におけるデータ採取を行わなかったため、動物代、日本薬局方の薬剤および試薬代が少額で済んだ。当初申請していた研究打合せ、外国出張なども代表者、分担者ともに他の経費から支出できたために次年度使用額が生じた。最終年度はH27年度と同様に日本女子大学で実験を行う予定である。したがって動物関連の費用は節約できると思われる。
パソコン等を利用した歯科保健指導のための学校用教材づくりとその実践及び評価

1.パソコンを利用した教材・教具論について述べられている最近の保健教育文献を中心に,その利用の仕方,課題等についてまとめた。情報化時代に向けて,パソコンは有用な手段となりうる見解が多くみられた。2.全国の小学校470校,中学校・高等学校各々235校の養護教諭に対して,「学校保健」および「歯科保健」の領域でパソコンを利用しているかについてアンケート調査を行った。「学校保健」での利用率は小では約50%,中高では約75%であった。「歯科保健」での利用率は小では全体の約25%,中高では全体の約40%であった。内容はワープロ,簡単な表計算・作図であり,「保健だより」などへの利用が多くみられた。3.小学生と保護者を対象として「歯」についての知識・関心,親子関係について調査し,その結果を踏まえてセルフエスティームを高め,ライフスキルの形成を目的とした今後の歯科保健指導のあり方,方法などについて考察した。保護者の意識が高い家庭ほど子どもの意識も高いことが認められた。学校教育においても保護者が参加できるような積極的な指導を行うことでライフスキルの形成が高まることか確認された。4.磨きかたに役立つ歯の模型(教具)を作製し,小学校での歯科保健指導実践を行ったところ,子どもを引きつけ,学習への関心・意欲を高めることができた。また,歯の保健知識の年次変化などを調査し指導の有効性の確認したり,保護者・家族との連携支援についての評価をまとめた。5.保健委員会の活動過程を知識普及・保健行動改善・学習支援の3段階に分け,各段階に応じて支援を行った。その結果,保健委員は自発的に健康問題を持つ児童を観察し,観察結果をもとに自分ができる行動を考え,活動を通して自分自身の学びを得るなど,目標とした「自ら歯の健康づくりに取り組む能カ」を身につけることができた。(1)全国470校の養護教諭に対して、学校保健、歯科保健領域でのパソコンの利用等についてアンケートを行った。255校から回答が得られた。パソコンを扱える者は57%であり、そのうちのほとんど(97%)が学校保健で利用していた。利用形態は「保健だよりなどの健康啓発」が最も多く、次いで掲示物の図表」づくりがみられた。歯科保健においては、およそ半数の利用であり(すなわち、全体の約1/4)、健康診断入力がほとんどで、歯科教材としての利用はみられなかった。自由記述では、利用はしたいがパソコンは難しい、台数が少ない、時間的余裕がない、ソフトがないなどが多くみられた。また、プライバシイーを懸念する意見もあり、重要な指摘と思われる。(2)小学生とその保護者に対して、歯についての知識、関心、セルフエスティーム、親子関係等についてアンケートを行った。保護者の歯に対する健康意識が高いほど、子どもの意識も高い現状がみとめられた。また、意識向上のためには良好な親子関係が不可欠な要因であることが明らかになった。さらに、学校教育においても保護者が参加できる積極的な指導を行うことで、ライフスキルの形成が期待できる。これを踏まえて、歯科指導プランを作成した。(3)養護教諭、保健婦、学校三師の連携についてアンケートを行った。三者はお互いの連携の必要性を感じながらも、連絡や協力関係が不足していたと考えている。健康教育・保健指導の推進のためには地域保健との連携をはかることは不可欠であり、養護教諭は全職員への働きかけとともに自らのの積極性、行動力が重要であることが指摘された。

1.全国の235校の中学校,235校の高等学校の養護教諭に対して,「学校保健」および「歯科保健」でのパソコン利用についてアンケート調査を行った。「学校保健」での利用率は約75%,「歯科保健」での利用率は全体の約40%であった。内容はワープロ,簡単な表計算・作図,保健だよりなどへの利用が多くみられた。2.女子高校生の歯科保健行動を小学生時や現在時の健康意識(行動)の比較や現う歯数から検討した。小学生時に比べ高校生時には全体的に健康意識や行動の低下がみられたが,健康意識のあるものは行動に積極的に取り組んでおり,それが口腔内環境の良好に反映していた。小学生時の基礎知識,理解,技術の確立,高校生時では,再教育としての健康指導が必要性,学校・家庭・社会の連携が重要であることが確認された。3.大正期から昭和初期における学校歯科保健教育について,特に教材・教具の視点から文献によりまとめた。教科書を利用しての教授,講演・講和,映画の活用,むし歯予防デーキャンペーンなどがみられた。4.磨きかたに役立つ歯の模型(教具)を作製し,小学校での歯科保健指導実践を行ったところ,子どもを引きつけ,学習への関心・意欲を高めることができた。また,歯の保健知識の年次変化などを調査し指導の有効性の確認したり,保護者・家族との連携支援についての評価をまとめた。5.保健委員会の活動過程を知識普及・保健行動改善・学習支援の3段階に分け,各段階に応じて支援を行った。その結果,保健委員は自発的に健康間題を持つ児童を観察し,観察結果をもとに自分ができる行動を考え,活動を通して自分自身の学びを得るなど,目標とした「自ら歯の健康づくりに取り組む能力」を身につけることができた。
粉体層の音響特性を用いた粉体混合状態の評価

本研究では,粉体の混合状態が透過超音波の特性に及ぼす影響を検討しやすくするため,粉体複合材料の各部分をモデル化した「モデル試料」を用いて,体積割合,界面数,配列状態を変化させて検討を行った。その結果,モデル試料に対する透過波は異種界面において透過と回折によって減衰することが明らかとなり,実際の複合材料に対しては回折の減衰が支配的であることが示唆された。よって,この減衰量に着目することで,複合材料に対しても3次元の評価が可能であると考えられる。複合材料分野において微小粉体の均質混合が達成できれば,異種成分の界面量が飛躍的に増加するため,弾性率,熱変形温度等の諸物性が大幅に向上することが知られている。しかし,粉体は液体とは異なり,非常に「混ざりにくい」性質を有するだけでなく,その混合状態の評価法が乏しい。そこで,本研究では,異種界面間で音波が伝達しにくいという特徴を利用して混合状態評価法の確立を試みている。今年度は,作製済装置の改善とそれを用いた評価を行った。昨年度は,超音波の発信・受信プローブの接触圧力をひずみケージを使ってモニタリングし,その圧力を一定に保つことによって各混合条件での実験データのばらつきを大幅に軽減することに成功した。しかし,本操作は少し煩雑であり,1回の測定に時間を要していた。そこで,マグネットを組み込んだプローブを発信・受信プローブとして用いることによって,本問題を解決することができた。次に,本装置を用いて種々の混合状態での音波伝達特性を検討した。試料には板状のブロックを組み合わせた仮想粉体層を用いた。昨年度までは音波の振幅値のみに着目していたが,今年度は材質の音速が異なることを利用して,仮想粉体層の音波透過速度から体積混合割合が算出可能であるかを検討した。また,本測定のため入力波を25-45kHzの連続波から1MHzのパルス波に変化させた。検討の結果,本測定方法により異種界面数だけでなく,体積混合割合も算出可能であることが示唆された。そこで,本研究では,異種界面間で音波が伝達しにくいという特徴を利用した混合状態評価法の確立を試みた。今年度は,完全混合状態と完全分離状態を容易に作製可能な仮想粉体層の混合状態評価に向け,まず新規実験装置の構築を行った。音源として種々の周波数を試したところ,超音波域を使用することにより実験環境の周辺ノイズの影響が低減できることが明らかとなった。また,超音波の発信・受信プローブの接触圧力をひずみケージを使ってモニタリングし,その圧力を一定に保つことによって各混合条件での実験データのばらつきを大幅に軽減することに成功した。当初は異種界面間の音波減衰のみに着目していたが,本結果より材料内部における減衰も考慮が必要であることが明らかとなった。また,3次元的に点対称の混合状態ではない仮想粉体層に対して音の入射方向を変えて実験を行ったところ,入射方向によって異なる音波伝達特性が得られた。よって,本測定手法により混合状態の3次元評価が可能であることが示唆された。しかし,粉体は液体とは異なり,非常に「混ざりにくい」性質を有するので,その混合状態評価は重要となる。これまでの混合状態評価法には,画像処理法や電気抵抗値測定法がある。しかし,これらは3次元評価が困難であることや,異種界面での電流の直線進行性の低さから混合状態の解析が困難な場合があるため,新たな評価方法の確立が求められている。そこで,我々は透過超音波の利用に着目した。なぜなら,超音波は非破壊で利用できるため3次元評価が可能なだけでなく,異種界面での直線進行性が高いためである。また,超音波は異種界面で減衰しやすいことが知られているため,異種界面が多い,すなわち,混合状態が良いほど超音波減衰量が大きくなると予想される。これまで超音波は反射波を用いた胎児の診断,材料内部の探傷等の評価法が既に確立されているが,透過波を利用して混合状態等を評価した例はほとんどない。そこで,本研究では,混合状態が透過超音波の特性に及ぼす影響を検討しやすくするため,複合材料の各部分をモデル化した「モデル試料」を用いて,体積割合,界面数,配列状態を変化させて検討を行った。

その結果,モデル試料に対する透過波は異種界面における透過と回折によって減衰することが明らかとなり,実際の複合材料に対しては回折の減衰が支配的であることが示唆された。よって,回折による減衰量に着目することで3次元の混合状態評価が可能であると考えられる。粉体工学,化学工学昨年度に測定装置を構築したが,その装置構成では1回の測定に非常に時間がかかることが明らかとなった。今年度は,その問題解決のためにやや時間を要したため,当初予定していた仮想粉体層を構成するキューブサイズ等の影響が検討できなかったため。測定装置が構築でき,仮想粉体層の混合状態評価が可能となったが,装置の構築に予定よりやや時間を要したため,当初予定していたキューブ状のブロックではなく,仮想粉体層の構築が容易な板状のブロックを用いた。それにより,1年目で予定していた仮想粉体層を構成するキューブサイズ,層のサイズやアスペクト比などの影響を検討できなかったため。測定が安定,かつ,迅速に行えるようになったため,当初予定していた仮想粉体層ならびに粉体層の各パラメータの影響を一気に検討する。装置の構築にやや時間を要したことにより,1年目で達成できなかった項目の検討を直ちに行う。その後,当初の予定通り,キューブ上材質の8頂点を様々な形状・体積で面取りをすることにより,仮想粉体層中の空隙が音波伝達特性に及ぼす影響について検討を行う。該当なし
マメハモグリバエの加害により誘導される種特異的抵抗性因子の解析

一般に植物は昆虫などの小動物の加害を受けると、タンニンやフラボノイド・テルペノイドといった化学物質を加害葉に蓄積することで、あるいは放出することで加害の軽減を図ることが知られている。しかしながら、特定の種の加害によりその特定の種にだけ直接的に抵抗性を示す防御物質が誘導されることが解明された例は無い。本研究は世界中に分布し、広範囲な植物を加害するマメハモグリバエとがナス科のピーマンとの間に見られる種特異的な抵抗性起因のメカニズムならびに抵抗性因子の解明を試みた。感受性のピーマン子葉にマメハモグリバエを24時間接種し、3日間放置した後にメタノールで抽出し、コントロールとして無処理の子葉を同様に処理したところ、処理用に明らかに増加したと考えられるピークが認められた。この物質を感受性であるピーマン子葉に塗布すると抵抗性を示したから、マメハモグリバエの接種により、マメハモグリバエ抵抗性が誘導されたものと考えられた。現在、この物質の大量分取と構造解析を試みている。
高齢者の在宅ケアに必要とされる住宅及び居住環境の質に関する研究

本研究では、急速に高齢化社会を迎えるわが国において、1.我が国の住宅条件及び全体的な居住環境は、効果的で効率的な在宅ケアを可能とする状態にあるかどうか、2.今後高齢者の在宅ケアを一般化するにあたってどのような住宅や居住環境が必要とされるか、3.効果的で負担の少ない望ましい高齢者在宅ケアの普及を実現するためにはどうしたらよいか、という問いに対して、具体的に答え現実的な指針を提示することを目的とした。この目的を達成するために、医学・看護・建築・福祉の各専門領域の研究者により、集中的な討議と討議に基づく調査研究を行い、さらに総合的な検討を重ねた。尚、「居住環境」は健康のために必要な全てのサ-ビス・施設・設備を含むものである。主な調査研究の項目は、1.都市部に居住する70歳以上の高齢者8,000人(層化無作為抽出)を対象とした健康状態と居住環境に関する郵送質問紙調査、2.身体機能と居住環境の詳細を測定する訪問調査、3.住宅改造が高齢者の健康に及ぼす影響に関する継続的測定・評価,4.高度稠密巨大都市における保健指標,社会指標の分析、であった。以上の結果、1.高齢者の在宅ケアを一般化するには,住宅の中だけでなく、屋内から屋外へ出るまでの設備、道路、公共交通機関及び公共建物等の設備が高齢者の利用に適合するものでなければならないこと、2.障害の重い高齢者の健康水準の改善には、住宅構造のみの寄与度が低く、介護者のためのマンパワ-が不可欠であること、3.中等度から軽度の障害をもつ高齢者の健康水準の改善については、住宅改造に加えて、適切な運動処方と医療・保健・福祉サ-ビスの供給が必要であること、4.高齢者の在宅ケアには、諸サ-ビスのネットワ-クにより生み出されるソ-シャルサポ-トシステムが重要な要素であり、従来の縦割枠にとらわれない柔軟な組織の運用により、実質的なネットワ-クを機能させる必要があること、が結論として得られた。本年度は、研究目的の基本部分である三点、(1)我が国の住宅条件及び全体的な居住環境は、高齢者在宅ケアの本格的推進を開始せざるを得ない現時点において、効果的で効率的な在宅ケアを可能とする状態にあるかどうか、(2)今後、高齢者の在宅ケアを一般化するにあたり、どの様な住宅、どの様な居住環境が必要とされるか、また、望ましい住宅、居住環境とはどのようなものか、(3)効果的で負担の少ない望ましい高齢者在宅ケアを可能とする住宅条件及び居住環境の普及を実現するためには、どうしたらよいか、という問題を明らかにすべく、各分担者の専門領域からの集中的な討議及び討議に基づいた調査研究、さらに総合的な討議を行った。調査に関しては、東京都江戸川区並びに世田谷区の住民台帳から正規の手続きに従って70歳以上の全老人を対象とした標本抽出を行い、8000人の老人に対し郵送による質問紙法で、健康諸状態と居住環境の実態把握を行った。さらに、研究趣旨を理解し協力を申し出た家庭を対象に訪問調査を行い、医療面、住宅面、住環境面、住生活面、居住環境面、の各側面から諸指標の測定を行い分析を加えた。また、住宅改造家庭については、その前後で諸指標を経時的に計測し、住宅改造の効果についての評価を行った。これらの結果から、次の諸点が明らかになった。(1)東京のような高度稠密巨大都市においては、特徴的な住宅及び居住環境が存在し高齢者の在宅ケアに関しては都市特有の検討が必要であること、

(2)住宅に関連する健康問題では、医療と福祉の連携は名目的なものが多く、サービスのネットワーキング等の新たなシステムの構築が急務であること、(3)住宅の改造は、それだけでは健康面への寄与度は低く、同時に医療・保健・福祉サービスの供給がなされた場合に、具体的な(例えば筋力増加等)効果が認められたこと、等である。今後は、ソーシャルサポートシステムを含めた広い意味における居住環境の質について明らかにする。昭和63年度の研究結果をふまえ、本年度は、1.高度稠密巨大都市における高齢者の健康水準ならびに居住環境の特徴を明らかにするための保健指標、社会指標の分析、並びに2.ソ-シャルサポ-トシステムを含む居住環境に注目した各分担者の専門領域を活かした調査研究を行った。さらに、総合研究としての長所を活かし、人的資源の活用、地域のネットワ-クの整備、都市環境の整備といった広い立場から、効果的で効率的な在宅ケアを成熟させるための居住環境の質を提示し、これを実現させるための最終的な「総合討論」を行った。なお、「居住環境」は健康のために必要なすべてのサ-ビス・施設・設備を含むものである。その結果、1.高齢者の在宅ケアを一般化し普及するためには、住宅の中だけでなく、屋内から屋外へ出るまでの設備、道路や公共交通機関の設備、公共建物の設備等が、青壮年層だけでなく、高齢者の利用に適合するものとしなければならないこと、2.従来、住宅改造を行うことのみが強調されてきたが、特に障害の重い高齢者にとっては、住宅改造のみでは健康水準の大きな改善に対する寄与が小さく、介護者のマンパワ-が不可欠であること、3.中等度から軽度の障害をもつ高齢者については、住宅改造に加えて、適切な運動処方、生活改善のための助言や、医療・保健・福祉サ-ビスの供給が必要であること、4.高齢者の在宅ケアにおいては、社会資源と家族を含めたネットワ-クにより生み出されるソ-シャルサポ-トシステムが重要な要素であり、従来の縦割枠にとらわれない柔軟な組織の運用により、実質的なネットワ-クを機能させる必要があること、が結論として得られた。
高レイノルズ数乱流特有の渦組織構造とその動力学の情報縮約法の開発と計算科学的解明

一様等方性乱流の大規模直接数値計算(格子点数4096の3乗)で得られたデータを可視化・解析し,高レイノルズ数乱流では,強い渦管が密集して層状の強い組織構造(剪断層)を形成し,低レイノルズ数乱流とは定性的に異なること,および,渦の組織構造(剪断層)はシャープな界面を有し,その界面には速度変動をブロックする働きがあることを明らかにした.また,時系列データの解析によりその剪断層中で非常に強い渦が頻繁に生成・消滅することも明らかにした.さらに,乱流境界層の乱流・非乱流界面が高レイノルズ数乱流中の剪断層と類似の性質を有することを直接数値計算を活用したデータ解析により明らかにした.本研究の目的は,高レイノルズ数乱流特有の重要な性質のひとつと考えられる,強い管状渦が集合して形成される渦の組織構造(剪断層)について,乱流の世界最大規模(格子点数4096の3乗)直接数値計算データを活用した解析手法の開発と詳細なデータ解析を実施し,その三次元的構造や空間分布および特性と役割を理解することである.平成24年度はこれまでに得られた結果をまとめたほか,新たな解析と可視化により以下の知見を得た.(1)多くの強い渦組織構造は,厚さがテイラー長程度,大きさが積分長程度の層状構造を持ち,互いの間隔は積分長程度である.(2)層状の強い渦組織構造(剪断層)は,太さがコルモゴロフ長ηの10倍程度の強い渦管が12η程度の間隔で密集して構成され,組織的にシャープな界面を形成している.(3)強い渦組織構造の中にはわずか10η程度の距離にrms速度程度の速度差を形成する非常に強い渦管が存在する.(4)シャープな界面をもつ剪断層の外側と内部の速度変動の2点相関が界面近傍で急激に小さくなる.また,大小様々なスケールにおけるエネルギー輸送の解析により,(5)強い散逸(平均の10倍程度)が起きている強い剪断層の内部では,それと同程度の大きさのエネルギー順カスケードが平均的に起きているが,層の厚さより大きい長さスケールにおけるエネルギー輸送は小さく,層の外部から内部にエネルギーの流入があることが示唆された.上記のほか,平成24年度はフリーソフト(paraview)を用いて高レイノルズ数乱流中の強い剪断層を対話的に解析する手法を開発した.また,強い剪断層の時間発展を解析するためのデータベースを構築した.さらに乱流境界層の乱流・非乱流界面近傍での条件付き統計解析を行い,乱流境界層の乱流・非乱流界面においても速度の2点相関が急激に小さくなることを示し,速度変動をブロックする役割があることを実証した.一様等方性乱流の大規模直接数値計算(最大格子点数4096の3乗)のデータ解析および可視化により,R_λ=O(100)の低レイノルズ数乱流における強い渦構造が“孤立した管状渦"であるのに対し,R_λ=O(1000)の高レイノルズ数乱流では強い管状渦が密集して形成される“複雑な薄い剪断層"であることを明らかにした.(ここで,R_λはテイラー長λに基づくレイノルズ数である.)これは,高レイノルズ数乱流と低レイノルズ数乱流の渦構造の質的な違いを具体的に表現したものであり,広い慣性小領域を有する高レイノルズ数乱流の間欠的な渦構造の特徴を示すものである.今回,高レイノルズ数乱流DNSデータ中のO(L)(Lは積分長)のサイズの部分領域を組織的に調べた結果,エンストロフィーの平均値が大きい部分領域中に上述のような剪断層(もしくはその一部)が含まれる確率が高いことが分かった.また,前年度作成した格子点数4096の3乗の乱流DNSの時系列データを解析した結果,強渦度領域のシャープな境界を有する強い剪断層が少なくともO(λ/u' )(u'は速度揺らぎのrms値)の時間スケールで持続して存在することが確認できた.そして,動画を用いた解析により,(1)厚さO(λ)の剪断層中の強い管状渦は変形しつつ層内をO(u')の速度で移動していること,(2)最も強い剪断層の内部で渦度の値が著しく大きい点が高頻度で生成・消滅を繰り返すこと,などが分かった.一様等方性乱流の大規模直接数値計算(格子点数4096の3乗)で得られたデータを可視化・解析し,高レイノルズ数乱流では,強い渦管が密集して層状の強い組織構造(剪断層)を形成し,低レイノルズ数乱流とは定性的に異なること,および,渦の組織構造(剪断層)はシャープな界面を有し,その界面には速度変動をブロックする働きがあることを明らかにした.また,時系列データの解析によりその剪断層中で非常に強い渦が頻繁に生成・消滅することも明らかにした.さらに,乱流境界層の乱流・非乱流界面が高レイノルズ数乱流中の剪断層と類似の性質を有することを直接数値計算を活用したデータ解析により明らかにした.本研究の目的は,高レイノルズ数乱流特有の重要な性質のひとつと考えられる,強い管状渦が集合して形成される,非常にシャープな境界をもつ渦組織構造について,その三次元構造,空間分布や特性を理解するため,乱流の世界最大規模(格子点数4096の3乗)直接数値計算データを活用した,解析手法の開発と詳細なデータ解析を実施することである.

23年度は当初の計画に基づき,渦組織構造(せん断層や渦管など)の位置と向きと大きさを組織的に抽出する手法の開発を行った.特に,渦組織構造は厚さがテーラー長の数倍,大きさが積分長のオーダー,エンストロフィーが平均の10倍程度という解析結果に基づき,テーラー長程度のスケールにおけるエンストロフィーの局所平均(粗視化)を用いて計算領域全体の解析をしたところ,その局所平均がある閾値を満たす領域のうち隣接してあるサイズ以上のクラスタを形成しているものの中に剪断層が存在することが分かった.また,渦組織構造は計算領域全体のわずか2%以下の体積であるが,全エンストロフィーの10%程度を有している.乱流場の速度微分の尖度への寄与は(体積が小さいこともあり)微小であった.しかし,剪断層を横断して大きな(速度成分のrms程度)の速度差があり,速度差の統計に大きく影響を及ぼしていることや,剪断層の空間分布がエネルギー散逸やエネルギー輸送の大域的な構造,すなわち乱流場の大規模構造を決定していること,などが示唆され,今後より詳細な解析による定量化が必要である.高レイノルズ数乱流中の強渦度の組織構造を抽出する方法として、テイラー長程度の長さスケールで粗視化(平均化)した局所エンストロフィーを用い、適当な閾値を満たすつながった領域を求め、体積の大きいものから順に識別していくことが非常に有効であることを一様等方性乱流の大規模直接数値計算結果(格子点数4096の3乗)を用いて実証した。また、それにより、高レイノルズ数乱流中の主要な強い渦の組織構造である、テイラー長程度の厚さおよび積分長程度の大きさをもつ強い剪断層が積分長を超えるより大きなクラスタの一部であることが判明した。昨年度、高レイノルズ数乱流中の強い渦の組織構造である薄い剪断層は剪断層外部の速度変動をブロックする働きがあることを条件付き統計解析により明らかにしたが、今年度は、同様な性質が乱流境界層の乱流・非乱流界面にもあることを乱流境界層の直接数値計算結果を用いて明らかにし、論文として発表した。流体物理学テイラー長程度のスケールにおけるエンストロフィーの局所平均による粗視化を用いることにより,高レイノルズ数乱流中の強い渦組織構造(剪断層)の3次元的な構造と分布に関する新たな知見を得ることが出来た.また,大規模データの解析と対話的な可視化により,剪断層の詳細な内部渦構造の理解とその定量的な特徴付けが進んだほか,剪断層近傍の様々なスケールにおけるエネルギー輸送の特性についても新しい知見を得ることが出来た.ウェーブレット変換を用いた解析手法の開発は進んでいないが,一方で,新しいソフトウェア(paraview)の導入により,対話的に解析結果を可視化することが可能になったほか,時系列の解析のための準備も順調に実施できている.また,非一様性乱流場(乱流境界層)における乱流・非乱流界面との関連性も明らかになりつつあり,研究は順調に進展していると考えられる.当初,高レイノルズ数乱流中の剪断層の界面を特徴付けるためにウェーブレット変換を活用した粗視化を行う予定であった.しかし,VAPORという可視化ソフト中の粗視化がほぼ同じ目的で使えることが判明したため,VAPORを用いた可視化と解析を実施した.その結果,O(λ)のスケールで粗視化したエンストロフィーに対して適当な閾値を設定して定義される等値面が,強い管状渦の密集領域(剪断層の内部)と弱い渦度領域(剪断層の外部)のちょうど間にあることが確認できた.これは,剪断層の境界面を管状渦の密集・非密集の遷移層として定義した場合,その場所の特定はO(λ)のスケールで粗視化したエンストロフィーを用いて実現できることを示している.高レイノルズ数
骨芽細胞由来液性因子によるオーダーメイド骨再生医療のための基盤形成

本研究では、患者由来の液性因子を用いた副作用の少ないオーダーメイドの顎骨再生医療を実現することを目的として、骨芽細胞系細胞に圧縮刺激を加えて得られた培養上清(MsCM-OB)の骨形成・骨再生における作用について分子生物学的検討を行った。これまでに、培養細胞に機械的圧縮刺激を加える実験系を確立し、MC3T3-E1細胞、ST2細胞などの骨芽細胞系細胞に圧縮刺激を加えて得られたMsCM-OBは多種多量の液性因子を含み、中でもOPGが、破骨細胞の分化を抑制することを報告した。さらに、MC3T3-E1細胞から得られたMsCM-OBで処理を行うと、容量依存的にMC3T3-E1細胞のALP活性を上昇させた。また、BMP-2とMsCM-OBの両方を含浸させ、凍結乾燥したコラーゲンスポンジをマウス背筋筋膜下に移植するとBMP-2単独で移植したものよりMsCM-OBは大きな異所性骨を形成する傾向にあった。MsCM-OBに含まれる液性因子は破骨細胞分化の抑制のみならず、骨形成を促進する可能性があり、MsCM-OBは新生骨を獲得するための新しい薬剤になり得ると考えられた。また、より未分化な骨芽細胞系細胞の骨髄間質細胞株ST2細胞、より成熟した骨細胞株MLO-Y4をそれぞれ3次元培養し、機械的刺激を加え、MC3T3-E1細胞ならびにST2細胞に対してMsCM-OBで処理を行い、ALP活性を指標に最大の活性が得られる細胞種と至適機械的圧縮力を決定した。その後、MC3T3-E1細胞、ST2細胞、初代培養骨芽細胞(C57BL/6Nマウス頭蓋骨より採取)、初代培養骨髄間質細胞(810週齢マウス骨髄より採取)に対して上記で得られたMsCM-OBで処理を行い、骨芽細胞分化能に与える影響を検討したが、明らかな有意差を示すデータは得られなかった。今後、実験系の見直しを含めて更なる検討が必要と考えられた。予備的実験で用いた骨芽細胞株MC3T3-E1細胞だけでなく、より未分化な骨芽細胞系細胞の骨髄間質細胞株ST2細胞、より成熟した骨細胞株MLO-Y4をそれぞれを3次元培養し、異なる圧力で機械的刺激を加え培養上清(MsCM-OB)を回収し、MC3T3-E1細胞ならびにST2細胞に対してMsCM-OBで処理を行い、ALP活性を指標に最大の活性が得られる細胞種と至適機械的圧縮力を検討した。その後、MC3T3-E1細胞、ST2細胞、初代培養骨芽細胞(C57BL/6Nマウス頭蓋骨より採取)、初代培養骨髄間質細胞(810週齢マウス骨髄より採取)に対して上記で得られたMsCM-OBで処理を行い、骨芽細胞分化能に与える影響を検討した。予備実験で評価したALP活性だけでなく、RNAを採取し、リアルタイムPCR法を用いてRunx2、Osterix、Collagen I, osteocalcinなどの骨芽細胞分化マーカー遺伝子の発現レベルを測定し、Ascorbic acid、β-glycerophosphateで誘導した石灰化に対するMsCM-OBの作用も検討した。概ね順調に実験を遂行しているが、臨床等により研究時間の確保が困難である時期があり、やや遅れている。2年目に骨折修復実験と骨欠損修復実験を行う予定である。これら2つの実験系を並行して行い、サンプルの解析を同時に行うことで実験の効率化を計る。

課題はいずれも申請者が日常的に行っている研究手技を用いるものであり、計画どおり遂行することが可能と考えるが、万が一うまく進行しなくなったときには、各分野のエキスパートである研究協力者から技術支援やアドバイスをもらうことにより問題点を克服し、研究課題を貫徹することが可能であると考える。実験遂行がやや遅れているため、生化学実験試薬・器具消耗品購入の繰越が必要となった。
アウトカム評価を軸とするASEANの高等教育質保証と日中韓への影響の実証研究

本調査研究では、人口規模、国土面積並びに経済規模において圧倒的優位を誇るとともに、世界有数の高等教育人口を擁するインドネシアにおいて、同国の高等教育質保証システムの中軸となっている「インドネシア国立高等教育アクレディテーション機構(BAN-PT)を中心に展開する「外部質保証」と、BAN-PTがとりわけ大学等を審査・評価する際にその有効性評価の対象として重視する各大学の「内部質保証」における各々の質保証のメカニズムとその運用実態、同国の高等教育質保証システム(とりわけ外部質保証システム)とASEAN共通の高等教育質保証の枠組みとの関係性、等を書面調査、実地調査の方法を用いて調査研究を行い、これを報告書として取りまとめた。その調査研究と報告書の取りまとめに当り、外部質保証に係るシステムとその運用実態については、BAN-PTに対する実地調査を基にこれを行った。大学の内部質保証と、BAN-PTによるアクレディテーションの要請に基づく要件充足のための組織体制の整備状況等の確認は、「インドネシア国立大学・デポックキャンパス」、「アトマジャヤ大学・セマンギキャンパス」への実地調査を通じてこれを行った。このほか、インドネシアの高等教育システムとASEAN共通の高等教育に係る質保証枠組みに係る比較・分析は、BAN-PTを訪問調査の折の聞き取り調査のほか、これを補足するものとして書面調査の方法でこれを行った。書面調査に当たっては、既に本プロジェクトの中で翻訳を完了させている「ASEAN資格参照枠組(AQRF)」、「ASEAN高等教育質保証枠組み(AQAF)」の活用を通じてこれを行った。このほか、ベトナムの高等教育機関の質保証を管掌する「教育試験・アクレディテーション監督局(GDETA)」の実地調査を通じ、高等教育を対象とする同国の内部質保証、外部質保証の制度・実態の把握も入念に行った。本調査研究は、高等教育の質保証を、大学の自己点検・評価を通じた「内部質保証」、アクレディテーション方式による「外部質保証」の両面から把握することを基本的趣旨とするものである。そこではとりわけ、学位等の「資格(qualifications)」を取得する上で必要なコンピテンシーを教育目標として定めた「学習成果(=ラーニング・アウトカム)」の測定・評価を通じてその教育の有為性を評価し、その結果を改善・改革につなげていくための営為として展開される「内部質保証」の適切運用の状況とその有効性評価を行う「外部質保証」の仕掛けを対象に調査研究活動を進めてきた。本調査研究は、我が国大学等の認証評価との比較研究の一環として、ASEAN諸国や北東アジアの国々を対象にそうした高等教育質保証の把握・考察を目指している。こうした目的に即し、既に、マレーシア、インドネシア、ベトナムの調査を書面調査、実地調査の双方の手法を用いて行ってきた。併せて、ASEANの高等教育質保証の共通的な枠組みである「ASEAN資格参照枠組」、「ASEAN高等教育質保証枠組み」の全体把握も書面調査によってこれを行った。そしてASEANの資格枠組み構築に大きな影響を及ぼしているオーストラリアの高等教育質保証システムの把握も書面調査等を通じて行った。そこでは具体的に、「オーストラリア高等教育質・基準機構(TEQSA)の調査を行ったほか、同国の分野別評価の実態把握の一環として「オーストラリア教職機構(AITSL)に係る調査も実施し、教員養成教育に係る質保証の実態把握に努めた。これらの調査研究は、本科研費研究が当初計画していなかったもので、この調査からも「学習成果」の測定・評価の在り方に係る大きな知見を得ることができた。以上の理由から、当初計画以上に本調査研究が進展していると判断している。本研究課題の今後の推進方策としては、引き続き、ASEAN諸国の高等教育質保証システムの調査研究を進めていきたい。ASEANの高等教育質保証の調査研究は、上記マレーシア、インドネシア、ベトナムのほか、タイについてもすでに調査が終了している。現時点では、高等教育システムが整備途上にあると同時に、高等教育質システムが構築されているものの、未だ活動の初期段階にある国を対象に、そこで高等教育保証のチャレンジがどういう形で進められつつあるか、を実地に観察することが、大学における内部質保証、外部質保証の在り方を再認識し、場合によっては再定義する上で有益であると考える。具体的には、現時点では、タイやベトナムなどと国境を接するカンボジアの高等教育質保証システムの実態把握を計画している。また、ASEANにおける公共政策やMBAに係る大学院を支える分野別質保証の在り方考察することも、ASEAN地域における分野別質保証の定着状況を把握する上で必要と考える。その際、分野別質保証を実施するのは、たとえそれがASEAN地域に存在する大学院であっても、分野別質保証を掌る外部質保証機関は、現段階では、欧米の専門職大学院アクレディテーション団体であることからこれら団体の評価基準やアクレディテーション手続の概要を書面調査を通じて行うこととしたい。このことと併せ、ASEANの高等教育質保証の共通資格枠組の形成に大きな影響を及ぼしたEUの同資格枠組の概要を「欧州高等教育アクレディテーション協会(ENQA)」の公的文書を手掛かりに内容把握を行っていくこととしたい。このほか、北東アジアの国々、具体的には、中国、韓国の高等教育質保証に係る進展の状況を書面調査等を通じて行っていきたい。本調査研究は、ASEANの急速な経済発展を背景に、活発化している国境を越えた大学間の教育交流や学生・職業人等による人的移動におけるASEAN地域を包括した高等教育質保証の役割を解明することにあった。今回の調査では、国設の大学評価機関である「マレーシア質保証機構(MQA)」の高等教育質保証システムの概要や特質を把握することができた。

MQAの中心的役割は、高等教育質保証の基盤であり国の質保証基準に対して基本的視点を提示する「マレーシア資格枠組(MQF)」を運用することにあった。こうした国レベルの高等教育質保証の仕組みを訪問調査、書面調査の双方の手法を用いて把握しその意義の分析に取り組んだ。また、マレーシアにおいて教育研究面で高い評価を得ている「マレーシア国民大学」、「テイラーズ大学」への訪問調査も実施した。これらの調査を通じて、上記MQAによる外部評価に合格するために各大学がどのような対応をしているか、について十分な知見を得ることができた。具体的には、これら大学は、自身の大学の質保証を行うために、独自の「内部質保証」システムを構築し、「ラーニング・アウトカム」の測定・評価を軸に同システムを効果的に運用していることが明らかとなった。このことは、次年度以降のASEAN諸国の高等教育質保証の実態調査を行う際にも大きく役立つ成果であった。本調査研究は、「ASEAN+3」という枠組みの中で、ASEANの質保証連携の動きが日中韓にまで波及する兆しが見られる中、ASEANが「ラーニング・アウトカム」ベースで構築・運用している高等教育質保証システムの実相の検証を通じ、「内部質保証」を軸とする我が国高等教育質保証の今後を展望しようとするものであった。本調査研究の第1年目として今回は、高等教育のグローバリゼーションに機敏に対応した先進的な高等教育政策を展開しているマレーシアの高等教育質保証の制度と運用実態を調査することを計画した。併せて、ASEANを横断する高等教育質保証に係る各国間連携の状況を調査することも予定した。こうした計画・予定に対して、本年は、上述したようにマレーシアの高等教育質保証機関(MQA)を訪問調査し、その制度とシステム上の特質を把握することができた。また、MQAの担う質保証の運用実態を把握するために2大学の訪問調査を行い、いずれの大学においても「ラーニング・アウトカム」ベースの「内部質保証」体制が構築・運用されていることを確認できた。また、ASEANを横断する高等教育質保証の仕組みを把握するために「ASEAN質保証ネットワーク(AQAN)」の書面調査も十全に行った。本調査研究では、人口規模、国土面積並びに経済規模において圧倒的優位を誇るとともに、世界有数の高等教育人口を擁するインドネシアにおいて、同国の高等教育質保証システムの中軸となっている「インドネシア国立高等教育アクレディテーション機構(BAN-PT)を中心に展開する「外部質保証」と、BAN-PTがとりわけ大学等を審査・評価する際にその有効性評価の対象として重視する各大学の「内部質保証」における各々の質保証のメカニズムとその運用実態、同国の高等教育質保証システム(とりわけ外部質保証システム)とASEAN共通の高等教育質保証の枠組みとの関係性、等を書面調査、実地調査の方法を用いて調査研究を行い、これを報告書として取りまとめた。その調査研究と報告書の取りまとめに当り、外部質保証に係るシステムとその運用実態については、BAN-PTに対する実地調査を基にこれを行った。
時間領域多重量子テレポーテーションの研究

H29.4H30.3時間領域多重量子テレポーテーションの為には扱う時間波束幅を小さくすればするほど、実験系を小型化することができ安定化が容易になるうえ、将来これを用いて量子コンピューターをつくるとき、演算のクロック周波数を上げることができる。現在のコンピューターのクロック周波数は数GHzであるため、将来の量子コンピュータの目標としてはそれを上回る帯域が期待されている。光を情報のキャリアとして用いた場合、その周波数は100THzを越えることから、原理的には10THzのクロック周波数を持つ光量子コンピューターが可能となっている。ただし、現状では量子テレポーテーション装置の帯域は10MHz程度であるため、本研究では平成29度は量子テレポーテーション装置を100MHzに広帯域化するための要素技術開発を行った。これは時間波束幅として通常100ナノ秒であったものを10ナノ秒に縮めることに相当する。これを可能にするためには量子テレポーテーションに必要な量子もつれの帯域幅を100MHzに広げ、量子テレポーテーションに必要なホモダイン測定、およびその測定結果に基づき量子もつれの片側を操作するフィードフォワードの帯域も100MHzにする必要がある。これらを目指しH29年度には、100MHzの帯域で動作する光パラメトリック発振器の開発、100MHzの帯域で動作するホモダイン検出器の開発、100MHzの帯域で安定して動作するフィードフォワード系の構築を行いそれらに成功した。H30年度はこれらをさらに高性能化することに成功した。30年度が最終年度であるため、記入しない。ただし、現状では量子テレポーテーション装置の帯域は10MHz程度であるため、本研究では本年度は量子テレポーテーション装置を100MHzに広帯域化するための要素技術開発を行った。そこで具体的には(1)100MHzの帯域の量子もつれ生成のためのスクイーズド光を発生する為の光パラメトリック発振器(OPO)の開発、(2)100MHzの帯域で動作するホモダイン検出器の開発、(3)100MHzの帯域で安定して動作するフィードフォワード系の構築を行った。(1)としては、100MHz弱の帯域で動作する光パラメトリック発振器の開発に成功した。(2)としては、新規トランスインピーダンスアンプを開発し、当初の計画以上の200MHzの帯域で動作するホモダイン検出器の開発に成功した。(3)としては、100MHzの帯域で安定して動作するフィードフォワード系の構築に成功した。H30.3本年度のまとめを行った。100MHzの帯域で動作するホモダイン検出器の開発を行ったが、計画以上の200MHzの帯域を実現できたから。平成30年4月平成31年3月平成29年度に引き続き、通常10MHzの帯域となっている量子テレポーテーション装置を100MHzに広帯域化するための要素技術開発を行う。具体的には1.平成29年度に開発した、100MHz帯域のスクイーズド光を生成するための光パラメトリック発振器(OPO)の高性能化

2.平成29年度に開発した、100MHz帯域で動作するホモダイン検出器の低雑音化3.現代制御を用いた実験系の安定化を行う。平成31年3月平成30年度のまとめを行う30年度が最終年度であるため、記入しない。30年度が最終年度であるため、記入しない。
低融点合金を利用した自動開孔フィルターの創成

2011年の福島第一原発事故においてベント設備が十分に機能しなかったことは事故の深刻化を招いたことの一つとして認識されている。このためベント設備の改善は安全対策の一つとして意義深い。本研究はこの改善に貢献するための低融点合金を含浸した金属製多孔質フィルターの創成を目的として、Sn-Bi系合金を含浸した酸化物分散強化型鋼製フィルターを研究開発した。これはある温度(共晶点)以上になれば低融点合金が溶け出して自然開孔、自動的にベント機能が発現する、また、放射性セシウムや放射性ヨウ素に対しても多孔質フィルターのコールドトラップ効果によりその外部放出を低減する効果も期待できるものである。今年度は日本原子力研究開発機構にて研究開発された酸化物分散強化型低放射化フェライト鋼F82H(Oxide Dispersion Strengthened F82H steel:ODS-F82H鋼)を利用したフィルターを製作することを最終目標とした。とりわけ、ODS鋼中の空隙の「熱間等方加圧(温度と圧力)」、「冷間等方加圧(圧力)」、および、「焼結(温度)」条件の相関を調査、その情報を明らかとしてから、数値目標として見かけ密度4-5(g/cm3)程度の金属製多孔質フィルターを製作することを目指した。調査過程において専門技術者とディスカッションを実施、その結果、当初予定していた熱間・冷間等方加圧法や焼結法を用いるのではなく、スパークプラズマ焼結法の選択が望ましいと判断した。なぜならば、この焼結方法の適用により、従来の方法よりもより短時間、より低温での焼結が可能となり、ODS-F82H鋼の強度強化組織因子であるイットリア系酸化物の凝集を妨げることなく焼結できる、つまり、ODS-F82H鋼の強度を損なうことなくがフィルターを製作できることが考えられたためである。これより、当初の目標程度のかさ密度5.25.7(g/cm3)程度のフィルター(φ15 ×2t mm)を製作することができた。本研究は原子力発電システムの安全対策の一つであるベント機能の改善に貢献できる低融点合金を含浸させた金属製多孔質フィルターの創製を目的とする。この低融点合金を含浸させた金属製多孔質フィルターはある温度以上になれば、低融点合金が溶け出してフィルターは自然に開孔、自動的にベント機能が発現するものである。またベントによる放射性セシウムや放射性ヨウ素の放出に対しては、金属製多孔質フィルターによるコールドトラップ効果も期待できる。平成25年度は優れた高温強度特性や耐腐食性が明らかにされつつある酸化物分散強化型鋼製のフィルターを製作、平成26年度はこのフィルターに含浸するための低融点合金を調査・選択して含浸を実施した。低融点合金としてはハンダとして実用されているSn-Bi系合金を選択した。これは原子炉格納容器の設計最高温度領域(おおよそ100200°C)に融点があり、自然開孔によるベント機能を発現できるからである。またこの合金は異常液体でもあるため、固体の方が密度が大きく隙間のないフィルターへの含浸が期待されたためである。含浸方法はフラックス(表面活性剤)と加圧処理の利用によって内部まで隙間なく含浸させる技術を確立した。なお、フィルターの開孔率の調整等により加圧処理を省くことができる見通しも得た。含浸状態を電子プローブマイクロアナライザー観察によって確かめた結果、はんだ成分のSnとBiのシグナルはフィルター主成分のFeシグナルと重なることのない場所から検出され、Sn-Bi系共晶はんだはFeとほとんど反応することなく含浸された判断された。このことはこの含浸したSn-Bi系はんだが共晶温度(139°C)に達すれば溶融してフィルターが自動開孔するということを意味する。またSn-Biの化学組成を調整することによって溶融温度の調整も可能である。以上より目的とする自動開孔フィルターの創製を達成した。材料工学今年度は日本原子力研究開発機構にて研究開発された酸化物分散強化型低放射化フェライト鋼F82H(Oxide Dispersion Strengthened F82H steel:ODS-F82H鋼)を利用したフィルターを製作することを最終目標とした。数値目標として見かけ密度4-5(g/cm3)程度の金属製多孔質フィルターを製作することを目指した。金属製フィルターの製作に関わる専門技術者とディスカッションから、スパークプラズマ焼結法を選択した。この方法では、従来焼結法よりも短時間(30分)、より低温(950°C)での焼結が可能となり、ODS-F82H鋼の強度を損なうことなくがフィルターを製作できるためである。この結果、当初の目標程度のかさ密度

5.25.7(g/cm3)程度のフィルター(φ15 ×2t mm)を製作できた。このフィルターのかさ密度は40 %弱の空隙率を持つことを示す。平成26年度は前年度に製作した多孔質フィルターの空隙に含浸する低融点合金を調査・選択する。現在の計画ではハンダ用として商用化されているSn-Ag-Pb系低融点合金を利用する。これを前年度に製作した多孔質フィルターと一緒に電気炉(必要であれば雰囲気調整)にて熱処理し含浸する。またこの結果にもとづいて含浸により相応しい多孔質フィルターを製作する。フィルター製作において、技術的利点の多いスパークプラズマ焼結法を採用し、当初予定していた従来の熱間・冷間等方加圧、および、焼結法を採用しなかったため。スパークプラズマ焼結法は、従来法よりも、短時間・低温度で焼結できるため、技術的な長所に合わせて費用においてもより安価となった。選択する低融点合金を追加する計画である。