hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
果菜類接ぎ木苗の活着および順化程度の情報化と養生装置の開発

また、試験区は切り込みを入れた区(切り込み区)と、切り込みを入れその部位に接ぎ木用のクリップで装着した区(クリップ区)を設け、さらに対照区として切り込みを入れない無処理区を設けた。切り込みを入れてから、4、7、11、21日目に、切り込み部を含む長さ60mmに調整した茎の下部から、500cmH20(約0.05MPa、0.5気圧通常の根圧は12気圧)に加圧した水を吸水させ10分間の通水量を計測した。次に、同圧に加圧した染料を吸液させ導管を染色した。染色処理を施した茎を、ミクロトームを用いて茎上部より薄く剥離していくとともに、各横断面の二次元画像を顕微鏡とデジタルカメラを用いて撮影した。撮影した二次元画像を処理し、茎の外形と染色された導管を各階層で抽出し、これらをつなぎ合わせることで外形および導管の形状を三次元的に構築し、可視化した。情報収集部として、接ぎ木苗の群落を対象とした俯瞰画像をデジタルカメラで撮影し、萎れ程度から環境制御ルールを作成するにあたり、葉の重なりを考慮し、テクスチャー特徴量を求めるソフトウェアを作成した。接ぎ木苗の活着に最適な環境条件と活着とを結びつける知見が不足しているのが現状である。養生環境の設定に還元できる活着の情報を得るために、本研究では木部の再生に着目し、活着程度の評価方法を構築した。木部の通水能力を相対的に比較するには、一定の負荷に対する応答能力を計測する必要がある。茎軸内の通水が主に蒸散による負圧に依存することから、本研究では手動式真空ポンプ(VPケニス)を用いた一定の吸引圧力下における通水量を通水能力として、その計測システムを構築し、通水量が計測できた。また、接ぎ木後に再生された木部の通水経路を明確に観察するには、それらを断面による一面観察ではなく、立体的にとらえることが木部の再生程度や繋がりを理解する上で有効である。トマト('桃太郎')実生苗の茎部の一部に傷害を与えた場合に再生する木部を対象に、通水経路を立体的に観察できる方法を検討した。木部を染色した茎軸の連続横断面から通水経路の三次元モデルを作成する方法と、木部を染色した茎の表皮や皮層を環状除皮(剥皮)して木部を観察表面上に露出させる方法を比較した。その結果、後者の観察方法が、処理が短時間で容易であることと、再生された木部を連続的かつ詳細に観察できることで前者よりも優位であった。さらに、後者の方法を改良し、観察部位を環状除皮してから染色を行うことと、除皮部の広範囲を一度に撮影できるように観察部位の後ろへ鏡(表面反射鏡2枚が成す角度を90度にして固定したもの)を設置することを新たに提案した。このことにより、今まで観察できなかった、木部における染色の経路やその経路における流れ方などを、動的に観察できることとなった。活着と順化を同時進行させる上で、穂木の水分状態をみながらの養生が慣行で行われているが、苗に与える水ストレス環度と苗に備わる通導能力や環壇耐性により生じる苗の萎れを非侵襲計測手法である画像計測を用いることで把握し、この情報をフィードバック信号として利用することで養生環境を自動的に制御することを目標とし、実生苗と接ぎ木苗の群落を対象に、俯瞰による画像撮影を行い、撮影した画像に対して画像の特徴量を計測した。撮影画像と各特徴量を比較した結果、苗に大きな萎れが生じた際には、苗投影面積は減少し、苗の萎れが進むと葉が下へと湾曲することによりその投影面積を減少させることと一致した。最終年度は、接ぎ木の活着生理における、内生ホルモンを作用を意識した維管束形成に合わせた環境を設定した結果、接ぎ木の活着速度が向上した。具体的には、接ぎ木切断加工によるエチレンが癒傷反応のための細胞増殖のトリガとなる。初期は暗黒・温度・高湿度環境がジベレリンを機能させて細胞増殖させ、光強度を増すと同時に湿度を避けることにより、オーキシンの生成と蒸散によるサイトカイニンの上昇により、細胞増殖から分化へと進み、最終的には乾燥によるアブシジン酸による増殖抑制をもたらす。
スメクタイト質粘土鉱物のイオン交換と加熱変化

スメクタイト質粘土鉱物の層間イオンの組成分析と加熱変化の検討により、次の事柄が明らかになった。1.スメクタイトの化学組成は鉱床の産状に応じて種々異なることが明らかになった。また同一の鉱床においても交換性陽イオンの組成が層準に応じて系統的に変化する傾向があり、この変化は母岩の組成との関係によると同時に地表水の作用によるイオンの溶脱の影響をも強く受けていることが判明した。2.一般にCa型のスメクタイト鉱床の表層部は酸性白土化が著しいが、Na型スメクタイト鉱床においては酸性化が微弱である。これは地表水中のイオンとの交換反応により説明することがてきる。3.温度変化に伴うスメクタイトの光学的性質の変化を、顕微測光装置を用いて測定した結果、スメクタイトの八面体シ-トの同形置換、特にA1→Feの置換に伴い光学的性質が顕著に変化することが明らかになった。これによりμ程度の微細なスメクタイトについて顕微測光法により層荷電の価を迅速に判定することが可能になった。4.スメクタイトを高温に加熱した場合に、一般にCheto typeと呼ばれる、八面体シ-トの同形置換の大きな試料では800°C以上の温度領域で高温石英に類似の相を生ずるが、Wyoming typeと呼ばれる、同形置換のより少ないタイプの試料はこのような相を生じない。しかしそのような試料も、層間に過剰のMgを加えることにより、高温石英型の相を生ずることが明らかになった。5.分析電子顕微鏡を用いて高温石英型の相を分析したところ、この相は純枠のSiO_2ではなく、MgAl_2Si_5O_<14>に近い組成を有することが明らかになった。今年度の研究課題はスメクタイト質粘土鉱物において交換性陽イオンの組成が熱的性質に及ぼす影響を明らかにすることである.この目的のためにベントナイト鉱床および酸性白土鉱床の地質調査を行い,交換性陽イオンの組成の異なる多数のスメクタイト試料を採取した.また,これらの試料の化学分析と陽イオン交換容量の測定, X線解析,熱分析,光学的測定および電子顕微鏡による検討を行った結果,次のような知見が得られた.1.同一の鉱床中のスメクタイト試料の層間イオンの組成は,上部の地表に近い位置のものはアルカリ,アルカリ土類金属イオンの溶脱が著しく進み,酸性化している.これに対して,地表面から隔たった,深部の採掘場の試料は溶脱がほとんど進んでいない.2.三層構造中の八面体シートの同形置換の量と陽イオン交換容量の値には相関があり,八面体Alを置換するMgが多いもの程陽イオン交換容量が大きくなる傾向が明らかになった.3.スメクタイトの層間水の量は相対湿度に応じて顕著に変化する.またその変化の過程は層間イオンの種類によっても著しく異なることを, X線回析法により明らかにした.4.光学顕微鏡に顕微測光装置と温度可変装置を組み合わせることにより,層間イオンの組成と相対湿度の変化に応じてスメクタイトの光学的性質も顕著に変化することを明らかにした.5.三層構造中のMg置換の多い試料を高温に加熱するとβ石英に類似の相を生ずる.この事実はGrim(1961)によって既に報告されているが,今回分析電子顕微鏡によりこの相を分析したところ,これはX線解析パターンはβ石英に類似しているが,その組成はSiO_2ではなくMgAl_2Si_5O_<14>の組成を有することが明らかになった.

スメクタイト質粘土鉱物の層間イオン組成と熱的性質の関係を明らかにするため、前年度に採集した試料を用いて化学分析、陽イオン交換容量の測定、X線回折、示差熱分析、光学的測定および分析電子顕微鏡により検討を行った。その結果次のような知見が得られた。1.スメクタイトの交換性陽イオンの組成は、Naを主体とするもの、Caを主体とするものおよび水素型のものに大別される。元差熱分析によれば、その各々は100°C300°Cの範囲で特徴的な脱水パターンを示すことが明らかになった。2.陽イオン交換容量の値はスメクタイトの三層構造の層電荷に対応している。スメクタイトを加熱すると700°C付近で構造水を放出するが、層電荷の値の小さなスメクタイトは構造水の量が相対的に少なく、また脱水の温度が比較的高くなる(720°C)という結果が得られた。3.スメクタイトを種々の交換性陽イオンで飽和させ、300°Cに加熱後常温において復水させると、三層構造の間に一層または二層の水が入り層間隔は加熱以前の状態に復帰する。これをより高温まで加熱すると、常温に冷却しても復水しなくなる。復水不可となる限界の温度は層間イオンがMg型の場合に最も低く、また八面体シートの電荷の大きな試料程低くなる傾向が認められた。4.今回新たに考察し設計した分散着色用レンズを装着した偏光顕微鏡を用いて加熱脱水試料を鏡下において温度変化法により屈折率の測定を行った結果、八面体イオンの同型置換に応じて屈折率の値が顕著に変化することが明らかになった。5.分析分子顕微鏡により層電荷の値の異なるスメクタイト試料の組成を分析したところ、四面体シートと八面体シートの相方に同型置換のある試料には層電荷の値の異なる成分層が混在することが判明した。スメクタイト質粘土鉱物の層間イオンの組成分析と加熱変化の検討により、次の事柄が明らかになった。1.スメクタイトの化学組成は鉱床の産状に応じて種々異なることが明らかになった。また同一の鉱床においても交換性陽イオンの組成が層準に応じて系統的に変化する傾向があり、この変化は母岩の組成との関係によると同時に地表水の作用によるイオンの溶脱の影響をも強く受けていることが判明した。2.一般にCa型のスメクタイト鉱床の表層部は酸性白土化が著しいが、Na型スメクタイト鉱床においては酸性化が微弱である。これは地表水中のイオンとの交換反応により説明することができる。3.温度変化に伴うスメクタイトの光学的性質の変化を、顕微測光装置を用いて測定した結果、スメクタイトの八面体シ-トの同形置換、特にAl→Feの置換に伴い光学的性質が顕著に変化することが明らかになった。これによりμ程度の微細なスメクタイトについて顕微測光法により層荷電の価を迅速に判定することが可能になった。4.スメクタイトを高温に加熱した場合に、一般にCheto typeと呼ばれる、八面体シ-トの同形置換の大きな試料では800°C以上の温度領域で高温石英に類似の相を生ずるが、Wyoming typeと呼ばれる、同形置換のより少ないタイプの試料はこのような相を生じない。しかしそのような試料も、層間に過剰のMgを加えることにより、高温石英型の相を生ずることが明らかになった。5.分析電子顕微鏡を用いて高温石英型の相を分析したところ、この相は純粋のSiO_2ではなく、MgAl_2Si_5O_<14>に近い組成を有することが明らかになった。
陽電子放射断層撮影法によるレヴィ小体型認知症の客観的鑑別診断法の開発

レヴィ小体型認知層(DLB)はアルツハイマー病(AD)とともに高齢者に多い三大認知症の一つである。適切な治療とケアを行う上で、DLBとADの鑑別を厳密に行うことが重要であるが、両者の鑑別は臨床的にはしばしば困難である。我々は陽電子放射断層撮影法(PET)を用いて測定した楔前部のアセチルコリンエステラーゼ活性値を指標とすることで、DLBとADを、認知機能障害が軽度な症例も含めて良好に弁別できることを示し、両者の鑑別診断法を確立した。高齢化社会の進行による認知症性疾患の患者数増加は医療・介護の両面において深刻な問題となっている。レヴィ小体型認知症(DLB)はアルツハイマー病(AD)に次いで多い変性性認知症であり、ADやパーキンソン病(PD)とならんで、医学的にも社会的にも最も重要な疾患の一つである。適切な治療やケアを行う上で、DLBとADの鑑別を厳密に行うことが重要であるが、DLBの診断基準は特異度は95%以上と高いものの、感度は32%と極めて低い。これまで我々は、アセチルコリンの類似体に^<11>Cを標識した([^<11>C]MP4A・[^<11>C]MP4P)を開発して、陽電子放射断層撮影法(PET)による脳内アセチルコリンエステラーゼ(AChE)活性測定法を確立し、本法のADやPDなどの疾患の病態評価における有用性を示してきた。我々はDLBにおいては、広範で重度な脳内コリン神経系の障害を認めること、さらに脳内コリン神経系の障害の程度は従来報告されているADにおける障害よりも重度であること、を報告した。しかし、PETによる脳内コリン神経系の機能評価が、両疾患の鑑別にどの程度有用であるかについては明らかではない。本研究の目的は、ADとDLBにおける脳内コリン神経系の障害の程度および広がりの差異を把握し、PETを用いた脳内コリン神経系の機能評価による両者の鑑別診断法を開発することである。我々は平成22年度に、DLB、AD、健常高齢者を対象に、PET及びMRI検査、臨床神経学的評価、認知機能評価を行い、PETの動態解析などを行った。PET検査の結果は、我々の過去の報告通り、DLBにおいてはADと比較して、重度で広範な脳内コリン神経系の障害を認めた。次年度は更に検査症例数を増やし、両者の鑑別診断における有用性を検討する予定である。高齢化社会の進行による認知症性疾患の患者数:増加は医療・介護の両面において深刻な問題となっている。これまで我々は、アセチルコリンの類似体に^<11>Cを標識した([^<11>C]MP4A-[^<11>C]MP4P)を開発して、陽電子放射断層撮影法(PET)による脳内アセチルコリンエステラーゼ(AChE)活性測定法を確立し、本法のADやPDなどの疾患の病態評価における有用性を示してきた。しかし、PETによる脳内コリン神経系の機能評価が、両疾患の鑑別にどの程度有用であるかは明らかではない。我々は平成23年度に前年度に引き続いて、DLB、AD、健常高齢者を対象に、PET及びMRI検査、臨床神経学的評価、認知機能評価を行い、PETの動態解析などを行った。PET検査の結果、DLBにおいてはADと比較して重度で広範な脳内コリン神経系の障害を認めること、さらに大脳皮質のコリンエステラーゼ活性値を指標とすることで、両者を良好に弁別できることを明らかにし、国内外において学会発表を行った。次年度は更に検査症例数を増やすと共に至適な鑑別診断方法を確立し、両者の鑑別診断における有用性について学会発表及び論文投稿を行う予定である。レヴィ小体型認知症(DLB)はアルツハイマー病(AD)に次いで多い変性性認知症であり、ADやパーキンソン病(PD)とならび、医学的にも社会的にも最も重要な疾患の一つである。

適切な治療やケアを行う上で、DLBとADの鑑別を厳密に行うことが重要だが、DLBの診断基準は特異度は95%以上と高いが、感度は32%と極めて低い。これまで我々は、アセチルコリンの類似体に11Cを標識した[11C]MP4A・[11C]MP4Pを開発し、陽電子放射断層撮影法(PET)による脳内アセチルコリンエステラーゼ(AChE)活性測定法を確立し、本法のADやPDなどの疾患の病態評価における有用性を示してきた。我々はDLBにおいては、広範で重度な脳内コリン神経系の障害を認めること、さらに脳内コリン神経系の障害の程度は従来報告されているADにおける障害よりも重度であること、を報告した。しかし、PETによる脳内コリン神経系の機能評価が、両疾患の鑑別にどの程度有用であるかは明らかでない。本研究の目的は、ADとDLBにおける脳内コリン神経系の障害の程度および広がりの差異を把握し、PETを用いた脳内AChE活性評価による両者の鑑別診断法を開発することである。平成24年度は前年度に引き続き、DLB、AD、健常高齢者を対象にPET及びMRI検査、神経学的評価、認知機能評価を行い、PETの動態解析などを行った。その結果、DLBにおいては脳内のいずれの部位でもADより重度で広範な脳内コリン神経系の障害を認めること、楔前部におけるAChE活性値を指標とすると両者を最も良好に弁別できること、認知機能障害が軽度な症例においても同鑑別診断方法が有効であることを示した。一連の研究で、当初の目的である脳内コリン神経系の機能評価による両者の鑑別診断法を確立した。研究成果は国内外で学会発表、招待講演を行い、現在論文投稿作業を行っている。当初の計画時点で想定した以上に順調に被検者募集、検査、データ解析が進んでおり、中間解析の結果でも既に当初の目的である、PETによるレヴィ小体型認知症とアルツハイマー病の鑑別が可能であることを明らかにすることができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度である平成24年度は、上半期の早いうちに論文化に必要な残りの検査を終了し、最終的なデータ解析と国内外における学会発表と論文投稿の準備を進める。
強磁性トンネル接合デバイス絶縁層における結晶粒界効果の解明

セラミックス焼結体は、電子回路の基板、プラグなど自動車部品、電子材料のコンデンサーやバリスター、碍子など、様々な用途で使用されているが、特にその電気的特性および機械的強度のばらつきが大きな問題点になっている。そのような諸特性は、粒界における格子整合性と密接に関係するということと、原料中に混在している微量な不純物の存在の影響と考えられているが、その詳細は不明である。そのため、粒界諸特性の発現挙動が遷移する対応方位関係(Σ粒界)から僅かに傾角させたNear-Σ粒界について、粒界局所構造を詳細に調べる必要がある。高純度(99.9%)酸化マグネシウム(MgO)のΣ5(310)[001]対応粒界(Σ粒界)および対応方位関係から僅かに傾角させたNear-Σ粒界をモデル系として比較する。汎用型透過型電子顕微鏡(CTEM)、球面収差補正走査透過型電子顕微鏡(STEM)と第一原理計算を駆使して、残留不純物が偏析しやすい結晶粒界近傍における極微量不純物の所在と形成される微細構造を原子レベルで観察、さらに安定構造をシミュレーションした。Σ粒界について、高角環状暗視野(HAADF)像と原子分解EELSマッピングより、極微量の不純物であるカルシウム(Ca)原子とチタン(Ti)原子が同時に結晶粒界に偏析し、原子スケールで規則配列した自然には存在しない三次元構造(超構造)を形成していることが観察された。さらに理論計算によると、それらが複数の欠陥や電荷と強く結びついて、複雑な安定構造及び特有の電子状態を形成していることが明らかにされた。Near-Σ粒界の暗視野像では、等間隔で配列する直線状の刃状転位に起因するコントラストが観察された。対応方位関係からの僅かなずれによるミスマッチを補正するために、バーガースベクトルが非常に小さいDisplacement Shift Complete(DSC)転位を導入して、ミスマッチ領域を局在化していることがわかった。
希土類資源評価及び鉱床探査のための地化学分析用固体標準試料の新規調製

本研究は地化学試料中の希土類元素をLA-ICP-MSで局所分析する際に最適な均質かつ目的濃度を含む固体標準試料を新規調製することを目的とした。シリカガラスをゾル-ゲル法を用いて調製する際にアルミニウムと希土類元素のダブルプロポキサイドを前駆体とすることで、希土類元素同士の凝集を防止し、希土類元素の分散性の良い標準シリカガラス試料を125-25,000ppmの濃度範囲内で調製することに成功した。構造評価にはFT-IRやXAFSなどの分光学的手法およびLA-ICP-MSによる3次元マッピングにて行い、高い分散性は、単一、4種類、15種類の希土類元素を含む試料のいずれにおいても得られた。本研究は地化学試料中の希土類元素をLA-ICP-MSで局所分析する際に最適な均質かつ目的にあった濃度範囲の固体標準試料を新規に調製することを目的としている。新規に調製を目指した固体標準試料は従来の標準試料とは異なり、分子レベルでの構造を制御した16種の希土類元素を均質にドープした石英標準試料及び炭酸カルシウム標準試料である。その中でもシリカガラス中に希土類元素(La, Ce, Ndのいずれかを含む)ドープしたものの調製について本年度は焦点を当てた。まず石英標準試料に希土類元素とアルミニウムのダブルプロポキサイドを前駆体として合成した後に、ゾルーゲル法を用いて石英ガラス化させた。標準試料の均質性は各種分光学手法を用いて評価した。27Al MASではアルミニウムの配位構造から、ガラスの構造を推定したが、含有希土類元素濃度の上昇に伴って、配位数の変化が見られた。EXAFS測定からは、直接、希土類元素の配位構造についての情報が得られたが、希土類元素の凝集は見られなかったこと、酸化物の構造とは異なっていたことなどから類推すると、比較的、分散性の良いものが得られたと言える。希土類元素の含有量は数千ppm数万ppmとして、各種スペクトルが解析できるとわかったので、低濃度試料の調製の足がかりが得られた。予察的なLA-ICP-MSを用いた定性分析においても数mm数cmの線分析において、カウント値のばらつきが従来のNIST標準試料よりも小さいものも確認できた。本研究は地化学試料中の希土類元素(REE)をLA-ICP-MSで局所分析する際に最適な、均質かつ目的に合った任意の濃度範囲に調整可能な固体標準試料の新規調製を目的としている。この新規標準試料は従来の市販のものとは異なり、分子レベルでの構造を制御した15種類のREEを均質にドープした石英標準試料であり、本年度はREEとしてGd、Dyのいずれかあるいは両方を含む石英標準試料の調製を行った。調製した試料の均質性の評価にはLA-ICP-MSによる線分析を用いた偏差を用い、分子レベルの構造評価は各種分光学的手法を用いることで行った。その結果、濃度範囲が125-25800ppmのGdをドープしたアルミナ-シリカ焼成ゲル中のGdでは、FT-IR分析では主だった有機物のピークは観測されなかった。また,TG-DTA分析では,重量減少率は低く,試料中の水分や揮発性成分はなく,一様に酸化物となっていることが示唆された。XAFS分析のGd-L3端XANESの結果からは、標準物質で出現するピークが,焼成ゲルには見られず,また焼成ゲルの7.28keV付近のピークは,酸化物よりも焼成ゲル試料のほうが低エネルギー側にずれていた。次にGd-L3端EXAFS振動をフーリエ変換して得られた動径構造関数の結果より、焼成ゲルの動径構造関数は第1配位圏のピーク位置が標準物質と比較してやや長くなっていた。このことは,焼成ゲル中のGd原子が比較的分散して焼成ゲル中に存在していることを示すものであると考えられる。これらの結果より,アルミナ-シリカ焼成ゲル中におけるGdの分散性が高いことが分かった。同様の結果はDyをドープした石英ガラスでも得ることができた。今後はさらに濃度範囲を低濃度側に振っていったり、より多くのREEが共存する中での調製を行ったりする予定である。REEをドープした石英標準試料内で、単一のREEが存在する場合と複数のREEが共存する場合での分光学的手法の結果に及ぼす影響を見積もることができ、今後15種類すべてのREEをドープした場合の解析に道筋が見えたことが大きい。また、市販の標準試料と比較してもより均質な標準試料化が現在の濃度範囲ではできており、今後は様々な濃度範囲、特に低濃度側への拡大とドープ元素種の数を増やしていくことが課題であるとしっかりと方向性が見えているため。本研究は地化学試料中の希土類元素(REE)をLA-ICP-MSにて局所定量分析する際に不可欠な均質かつ任意濃度範囲に調整可能な固体標準試料のゾルゲル法を用いた新規調製を目的としている。

この新規標準試料は市販されている既存のものとは異なり、AlでREEを囲うことで分子レベルで構造を制御し、15種類のREEを均質にドープさせたガラス標準試料であり、本年度は15種類のREEを含んだガラス標準試料の調製を主として行い、調製した試料は放射光XAFSを含む各種分光学的手法とLA-ICP-MSを用いて、その構造の均一性および調製方法の問題点を明らかとした。その結果、15種類のREEを含む試料中では、FT-IRより顕著な有機物の存在は認められず、XRDより構造は非晶質であった。また、TG-DTAより、試料中には残存する水分や揮発成分がほとんどなく、一様な酸化物であることが示唆された。XAFS分析を試料中のGd・Dy・Y・Yb(L3吸収端の重なりを考慮)に対して行ったところ、L3吸収端の動径構造関数から、調製試料の第一配位圏のピークが各種標準物質と比べてわずかに長いことがわかった。このことは調製試料中のREE原子の分散性が比較的良く、一様に調製試料中に分布していることを示唆する。この結果はK吸収端の解析結果とも調和的であった。これらの各種分析結果をこれまでの14種類のREEを含む調製試料の結果と比べると、REE濃度が125-25,000ppmの濃度範囲内であれば、REE同士の調製試料中での凝集は防ぐことができると言える。また、LA-ICP-MS分析により、調製試料のほうが従来品に比べて凝集が起こりやすい高濃度帯においても分散性が高く、一様になる傾向にあった。これらの結果より、3次元的なREEの分布が調製試料中で分子レベルで制御され、かつ従来の標準物質よりもより均一であることがわかった。本研究は地化学試料中の希土類元素をLA-ICP-MSで局所分析する際に最適な均質かつ目的濃度を含む固体標準試料を新規調製することを目的とした。シリカガラスをゾル-ゲル法を用いて調製する際にアルミニウムと希土類元素のダブルプロポキサイドを前駆体とすることで、希土類元素同士の凝集を防止し、希土類元素の分散性の良い標準シリカガラス試料を125-25,000ppmの濃度範囲内で調製することに成功した。構造評価にはFT-IRやXAFSなどの分光学的手法およびLA-ICP-MSによる3次元マッピングにて行い、高い分散性は、単一、4種類、15種類の希土類元素を含む試料のいずれにおいても得られた。含希土類元素石英質標準試料の調製をさまざまな調製手順、希土類元素濃度の変化、希土類元素の種類の変化などを通じて、追跡することができた。まだ、複数種類の希土類元素を含む試料の調製の段階に入れていないものの、各種分光法において間接的に構造をXRDやFT-IR、NMRによって評価したり、直接的にEXAFSスペクトルを得たり、LA-ICP-MSによるカウント値を得たりと試せる限りの構造評価方法を適用することで、その構造の類推に一定のめどがついたことが非常に大きく、次年度以降の実験にスムーズにより入れる環境が整ったため。今後の研究の方策としては、ここまで中心に据えてきたXAFSによる直接的なREEの配位構造の評価に加えて、NMRによるアルミニウムから見たREEの配位構造評価やLA-ICP-MSを用いた3次元マッピングによる均質性のより高度な評価を行っていくこととなる。そのためにもこれまでのやや高濃度側で得られたさまざまな情報を低濃度側での構造評価に生かすことが重要となる。また、単一元素で得られた結果が、2種類のREEを含む試料までは応用が可能であったが、これを4種類、15種類と拡大させていけるかが最も本研究で重要な部分であり、そこに研究の焦点を絞って、最適な地化学標準試料の調製を目指す。地球化学、資源工学今後の研究の方策としては、重希土類元素を含む試料や複数の希土類元素を含む試料、低濃度の希土類元素を含む試料を調製して、より最終目標の自然界の地化学試料の濃度範囲を定量できるのに適切な標準試料の調製を目指していくこととなる。
教職協働による初年次教育を実践する教務系職員養成プログラムの開発

この研究課題では、大学職員論やSD論の深化を促進するため、初年次教育を一例として採り上げ、文献調査や面談調査、関連のシンポジウムやフォーラム等にも実際に参加し、教職協働による初年次教育を実践できる教務系職員を養成するプログラムの在り方やそれを運用する職員の役割等を明らかにすることを目的に、具体的な施策提言を念頭に置き、研究を行った。現在の初年次教育は、スタディ・スキル、ソーシャル・スキル、ライフ・スキルといったフェーズを中心に展開されていることが多く、学部による特性を活かした取組に加えて、全学的な組織を設置して取り組んでいる機関も少なくない。ある国立大学では、全学的な組織が教職員の能力開発プログラムを実施しており、その組織には既存の事務組織が組み込まれ、通常業務の一環として教職協働でプログラムを運営している。当該プログラムは、大学職員を対象とした大学院修士課程におけるプログラムと同様の側面を持っており、個々の大学の業務に全てが直結するものではないが、一定の汎用性があり、いわば共通教育的に活用を行うことが可能である。教育支援を行う教務系職員を考慮する場合、こうした共通教育的プログラムと併せて、履修相談やカリキュラム開発などの共通する専門性を向上させるプログラムと、個別大学での実状を加味することでOJT (On-the-Job-Training)に組み入れることにより、特定分野の職員養成プログラムとして機能することが可能となる。また、端的な例として自校教育に直接関与する職員の養成を挙げることができるが、単なる枠組みを準備するだけでなく、その内容に直接関与する職員を養成するには、当該プログラムの開発準備段階から、職員が業務の一環として関わる必要があり、養成の過程においては、自校出身者の採用が最初の段階での一つのキーポイントとなる。さらに、SDの深化を促進するには既存のプログラム内容を再構築することが必要であり、対象となる職員層と職種を限定した上で業務の分析を行い、必要な能力や資質等を明確化し、プログラムに反映させ、それらをOJT化することが次の課題となるので、次年度以降取り組みたい。
多関節複合動作における筋力発揮特性の解明と残存運動機能に基づく適合支援技術の確立

本研究では,多関節複合動作中の最大関節トルクを計測するために,シートと手先力計測装置の位置・姿勢を相対的かつ連続的にコンピュータ制御することにより,等速性の関節運動や手先の円運動など,多関節上肢運動を生成可能な実験装置を開発した.また,多関節複合動作時の最大関節トルク特性を逆動力学的に算出することで,二関節筋の影響を考慮に入れた各関節の筋力発揮特性について基礎的な検討を行った.さらに,残存運動機能に基づく適合支援技術の具体的な適用例として,手動車いすの適合問題を取り上げ,関節トルク,筋張力,筋消費エネルギー,酸素摂取量,唾液アミラーゼ活性などの各指標を用いて,シート高さや走行抵抗の違いによる適合性の良し悪しを定量的に解析した.本研究では,多関節複合動作中の最大関節トルクを計測するために,シートと手先力計測装置の位置・姿勢を相対的かつ連続的にコンピュータ制御することにより,等速性の関節運動や手先の円運動など,多関節上肢運動を生成可能な実験装置を開発した.また,多関節複合動作時の最大関節トルク特性を逆動力学的に算出することで,二関節筋の影響を考慮に入れた各関節の筋力発揮特性について基礎的な検討を行った.さらに,残存運動機能に基づく適合支援技術の具体的な適用例として,手動車いすの適合問題を取り上げ,関節トルク,筋張力,筋消費エネルギー,酸素摂取量,唾液アミラーゼ活性などの各指標を用いて,シート高さや走行抵抗の違いによる適合性の良し悪しを定量的に解析した.脊髄の損傷部位や麻痺の程度に応じて個人差の大きい手先力発揮特性を評価する方法としては,ロボット工学における可操作性の概念を人間上肢に拡張し,実測した各関節の最大関節トルク特性から,手先位置に発揮可能な力ベクトルを推定する手法がある.しかし,残存筋力である最大関節トルクは,等速性筋力測定装置等を用いて単関節運動ごとに計測するのが一般的であるため,二関節筋の機能を正確に把握できず,実際には発揮不可能な力成分を誤って推定してしまう問題がある.本研究では,多関節複合動作中の最大関節トルクを計測するために,車いす操作部(ハンドリム)の前後,上下,左右位置,シート角などを自由に調整可能な車いすシミュレータをベースに,操作部と新たに製作した手先力計測装置とを置き換え,シートと手先力計測装置の位置・姿勢を相対的かつ連続的にコンピュータ制御することにより,等速性の関節運動や手先の円運動など,多関節上肢運動を生成可能な実験装置を開発した.また,手先力の計測値と,モーションキャプチャシステムで計測した上肢姿勢から,多関節複合動作時の最大関節トルク特性を逆動力学的に算出することで,二関節筋の影響を考慮に入れた各関節の筋力発揮特性について基礎的な検討を行った.また,残存運動機能に基づく適合支援技術の具体的な適用例として,手動車いすの適合問題を取り上げ,シート高さや走行抵抗の違いによる適合性の良し悪しを,関節トルク,筋張力,筋消費エネルギーの生体力学的観点から定量的に評価を行った.また,同時に,唾液中に含まれるアミラーゼ活性を分析し,筋消費エネルギーなどと比較した結果,生体力学的指標には表れにくい操作性の善し悪しが,ストレスマーカーである生理学的指標を用いて評価できる可能性が示唆された.手先力の発揮特性を評価する方法としては,ロボット工学における可操作性の概念を人間上肢に応用し,実測した各関節の最大関節トルク特性から,手先位置に発揮可能な力ベクトルを推定する手法がある.しかしながら,残存筋力である最大関節トルクは,等速性筋力測定装置等を用いて単関節運動ごとに計測するのが一般的であるため,二関節筋の機能を正確に把握できず,実際には発揮不可能な力成分を誤って推定してしまう問題がある.そこで,本研究では,前年度試作した残存筋力測定装置を用いて,多関節運動時の最大関節トルクを測定し,任意姿勢における手先力発揮特性の推定を行った.その結果,本提案手法により推定した手先力特性は,単関節運動時の最大関節トルクを用いた従来法よりも,実測値との誤差が小さくなり,推定精度の向上が確認された.一方,具体的な適合支援への応用としては,車いす適合を取り上げ,個々人の身体特性を活かすための車いす形状について,比較検討を行った.評価内容には,3次元筋骨格モデルや酸素摂取量を用いた身体負荷と駆動効率の評価を加え,ハンドリムの前後・上下位置の影響について検討を行った.ハンドリムの設置位置は,腕を真下におろした際の指先が車軸と同じ高さになるように,あるいはハンドリムの頂上を把持した場合の肘角が90°になるように,調整することが一般的であるが,身体負荷が小さく,効率の良いハンドリム位置は,個人によって大きく異なり,本提案手法のような定量的評価を併用しながら,個々人に最適な車いすを設計することが重要と考えられた.
非重工業化地域の内発的発展と青年教育改革に関する日本・イタリア・ロシアの比較研究-教育社会学的・比較教育学的調査に基づく考察-

昨年度までの研究によって、非重工業化地域の内発的な産業・社会の発展を将来的に担う、青年層における青年期自立の内実は、職業的自立と社会的自立との相互連関を追求することで考察しうることを確認した。本年度はそのことを、3カ国の青年層に対する「共通調査票」を作成して、定量的に分析することに主眼を置いた。イタリアでは、ヴェネト州内の国立技術高校、職業高校(ヴィチェンツァ市)、私立の職業訓練機関(ヴェロ-ナ市)の生徒を対象とした。サハリンでは、ユジノサハリンスク市、コルサコフ市の職業技術学校、普通科高等学校/リチェ-イの生徒、失業地帯マカロフ市の職業技術学校生と失業青年を取り上げた。日本は、北海道・長野県・岐阜県の工業高校生、東京の工業高等専門学校生、そして北海道と岐阜県の職業能力開発短期大学校生を選んだ。教育階梯差と地域差を考慮してである。この国際共通調査の結果を含め、2年数か月の研究成果を持ち寄り、国際研究報告会を札幌で行った(平成6年10月6日-11日。イタリアの報告4、ロシア3、日本6)。イタリア人の報告によれば、工業や手工業を学んでいる青年層は、現在校を自ら選んで入学し(学科への興味、技術・技能の習得など)、卒業後は家業を継ぐか、自らによる起業を望んでいる。ロシアにおいては、不本意入学的な職業技術学校生と、“意欲"を示す高校生/リチェ-イ生に二分されるが、卒業後の進路としては、いずれも第一次・第二次産業を志向せず、第三次産業の何かの部門を熱望している(銀行、商業、貿易など)。小売業、旅行業、漁業の中小企業を希望する者も25-30%いる。日本では、教育階梯差に関わりなく、一定の不本意入学生を含みつつ、おおむねは「就職に有利だ」という理由で入学し、(イタリア、ロシアと同じく)厚い友人関係を保持している。しかし、卒業後の進路には地域差が見られる。中小企業の選択は各々3分の1程度だが、他の地域への転出希望において北海道(工業高校生、ポリテクカレッジ生)、城南の中小企業地帯出身者が多い東京の高専生に高かった。対極に、岐阜(工業高校、ポリテクカレッジ)と長野とが来る。岐阜県では名古屋など愛知県内への通勤希望も多い。-だが、生活価値志向においては、日本(4地域)とイタリアには大きな違いは存しない。いずこにおいても、自由時間、家族、友情、愛情に高い価値を置き、やや下がって仕事が位置づく。シンナーや麻薬、理由のない暴力、汚職を否定し、結婚前の同棲を許容する。しかし、ロシアでは、高い価値の所在はほぼ同じだが、許し難いことの上位に、親や友人を援助しないことが入り、戦争時の殺人が許容される。ここには、ロシア(サハリン)的な生活上の紐帯と、反面での国家意識とが発現している。ところで、こうした共通の生活価値の存在は、一方では、若い世代が「市民社会」的なネットワーキングを形成しつつあることを示唆する。しかし、他方、職業的な価値志向としては“分散"することもまた事実である。私たちは現在、両者の相互関係の規定要因を見いだすべく分析を重ねているが、重要な要素として注目すべきは、「SOCIAL ACTORS」である。それは、イタリアでは「職業訓練-公的雇用斡旋(学校は不関与)-家族文化-労働組合-他のアソシエーション(社会的サービス分野でのボランティア)-地方自治政府」の連鎖として理解されているものである。青年層は、その生活価値・職業価値を、このような連鎖のなかにおいて、各自がそれぞれ意味づけてゆく。かつほぼ30歳位までは、多くの職業・職場を移動し、自らの“天職"を見いだすのだと言う。またロシアにおいても、1991年以前においては、90%以上の青年が第10学年まで進学して職業訓練を受けるとともに、アクタヴリストーピオニール-コムソモ-ルなどで社会生活のトレーニングを積み、同じく30歳位が各人“成熟"の指標であった。-こうしたイタリア、旧ロシアに対し、日本社会での青年期自立(職業的かつ社会的自立)の「SOCIAL ACTORS」は、企業内の教育・訓練が担ってきたとされる。だが、高等教育機関への進学率の上昇のなかの青年層は、アルバイトなどの学外生活を含む学校生活をそれに代用させているとも言い得る。この点の追究が、次回以降の研究テーマを構成する。

この国際共通調査の結果を含め、2年数か月の研究成果を持ち寄り、国際研究報告会を札幌で行った(平成6年10月6日-11日。イタリアの報告4、ロシア3、日本6)。イタリア人の報告によれば、工業や手工業を学んでいる青年層は、現在校を自ら選んで入学し(学科への興味、技術・技能の習得など)、卒業後は家業を継ぐか、自らによる起業を望んでいる。ロシアにおいては、不本意入学的な職業技術学校生と、“意欲"を示す高校生/リチェ-イ生に二分されるが、卒業後の進路としては、いずれも第一次・第二次産業を志向せず、第三次産業の何かの部門を熱望している(銀行、商業、貿易など)。小売業、旅行業、漁業の中小企業を希望する者も25-30%いる。日本では、教育階梯差に関わりなく、一定の不本意入学生を含みつつ、おおむねは「就職に有利だ」という理由で入学し、(イタリア、ロシアと同じく)厚い友人関係を保持している。しかし、卒業後の進路には地域差が見られる。中小企業の選択は各々3分の1程度だが、他の地域への転出希望において北海道(工業高校生、ポリテクカレッジ生)、城南の中小企業地帯出身者が多い東京の高専生に高かった。対極に、岐阜(工業高校、ポリテクカレッジ)と長野とが来る。岐阜県では名古屋など愛知県内への通勤希望も多い。-だが、生活価値志向においては、日本(4地域)とイタリアには大きな違いは存しない。いずこにおいても、自由時間、家族、友情、愛情に高い価値を置き、やや下がって仕事が位置づく。シンナーや麻薬、理由のない暴力、汚職を否定し、結婚前の同棲を許容する。しかし、ロシアでは、高い価値の所在はほぼ同じだが、許し難いことの上位に、親や友人を援助しないことが入り、戦争時の殺人が許容される。ここには、ロシア(サハリン)的な生活上の紐帯と、反面での国家意識とが発現している。ところで、こうした共通の生活価値の存在は、一方では、若い世代が「市民社会」的なネットワーキングを形成しつつあることを示唆する。しかし、他方、職業的な価値志向としては“分散"することもまた事実である。私たちは現在、両者の相互関係の規定要因を見いだすべく分析を重ねているが、重要な要素として注目すべきは、「SOCIAL ACTORS」である。それは、イタリアでは「職業訓練-公的雇用斡旋(学校は不関与)-家族文化-労働組合-他のアソシエーション(社会的サービス分野でのボランティア)-地方自治政府」の連鎖として理解されているものである。青年層は、その生活価値・職業価値を、このような連鎖のなかにおいて、各自がそれぞれ意味づけてゆく。かつほぼ30歳位までは、多くの職業・職場を移動し、自らの“天職"を見いだすのだと言う。またロシアにおいても、1991年以前においては、90%以上の青年が第10学年まで進学して職業訓練を受けるとともに、アクタヴリストーピオニール-コムソモ-ルなどで社会生活のトレーニングを積み、同じく30歳位が各人“成熟"の指標であった。-こうしたイタリア、旧ロシアに対し、日本社会での青年期自立(職業的かつ社会的自立)の「SOCIAL ACTORS」は、企業内の教育・訓練が担ってきたとされる。だが、高等教育機関への進学率の上昇のなかの青年層は、アルバイトなどの学外生活を含む学校生活をそれに代用させているとも言い得る。この点の追究が、次回以降の研究テーマを構成する。本年度の研究計画は、日本(北海道・東京都)、イタリア(ヴェネト州)、ロシア(サハリン州)において、それぞれの専門家から、
周波数シフトプローブの高性能化に関する研究

電子密度のモニタが可能で,プラズマへの擾乱を最小限に抑制可能な平板型周波数シフトプローブに着目し,プローブ周囲に形成されるシースによる影響を調べた。またシース効果を抑制して測定精度を向上させるとともに、電子温度の算出方法などについて検討した。スリット幅が異なる2種類のプローブについてシミュレーションと実験を行ったところ,シースを考慮せずに算出した電子密度は,真の電子密度に比べて低めに見積もられ,シース幅が厚くなるにつれてその傾向が顕著となった。しかしスリット幅を広くすると,シース効果が緩和されて測定精度が向上した。さらにスリット幅が異なる2つのプローブを用いることで電子温度の算出も可能となることがわかった。超LSIなどの電子デバイスでは大容量化などの要求が強く、0.1ミクロン以下の超微細加工などに関連した技術開発が盛んに進められている。量産レベルで所望の特性を得るにはプラズマを常に一定の状態に保つ精密な制御が必要なため、高感度なプラズマモニタリング法の開発が進められている。本研究では、ラジカルやイオンなどのプロセスに不可欠な粒子を生成する上で主要な役割を果たす電子について、その密度や温度などをモニタする技術の開発を目的として研究を進めた。本研究では、従来から電子密度のモニタリング用に開発をした周波数シフトプローブの機能拡張を図り、電子温度のモニタリングに応用する技術開発を行うとともに、絶縁膜の堆積が周波数シフトプローブの動作に及ぼす影響やそれに対する対策について検討した。まずプローブにおけるシース効果を検討したところ、シースが存在すると算出される電子密度が過小評価され、その傾向がプローブのスリット幅に強く依存していることを見出した。その結果、スリット幅が大きいプローブを用いることにより、電子密度の測定精度を向上できることが示された。次にその知見を生かして、スリット幅が異なる2つのプローブを組み合わせることによって、プラズマの電子温度を決められることを提案し、アルゴンプラズマでのラングミュアプローブとの比較によりその妥当性を明らかにした。本研究では、従来から電子密度のモニタリング用に開発をした周波数シフトプローブの機能拡張を図り、電子温度のモニタリングに応用する技術開発を行うとともに、絶縁膜の堆積が周波数シフトプローブの動作に及ぼす影響やそれに対する対策について、昨年度に続き検討した。プローブにおけるシース効果を検討したところ、プローブ周辺をシース厚に比べて十分に厚い誘電体板で覆うことにより、密度校正を必要とするものの、一旦校正をしてしまえばシース幅にほとんど依存することなく電子密度の絶対値を正確に算出できることが示された。さらにプローブの共振周波数を複数とし、各共振周波数で異なるシース厚依存性を持たせることにより、電子密度と電子温度の両方を算出できることを明らかにした。周波数シフトプローブで観測される共振周波数におけるプローブ形状依存性を調べ,電子密度と電子温度の両方を算出するのに適したプローブ形状の調査など,測定精度向上および実プロセス装置に適用するための指針を得る。その結果を詳しく検討するため,三次元電磁界解析ソフトウェアを用いプローブ周辺の電磁界と共振周波数を計算した。実プロセス装置に適用する場合に,プラズマに及ぼす擾乱が小さく,またメンテナンスが容易となるようにプローブそのものの構造が簡便であることが重要と考えられるので,本研究ではプローブの小型化を図るため,スパイラル状線路を有するマイクロ波共振器からなるプローブを開発した。その結果,従来用いていたL字型スロットを有するマイクロ波共振器と比べて,面積比でおよそ1/10まで小さくすることができた。またプローブに用いられる誘電体材料を考慮したシミュレーションと比較することによって,極めて精度よく電子密度を測定できることを明らかにした。一方,メンテナンスを容易にするプローブとして,構造が簡便なため組立工程を大幅に簡略化できる特徴を有する新しい励振方式のマイクロ波共振器を提案した。実験により単一モードで共振することが確認され,放電パワーに応じた電子密度の変化を測定できることを示した。さらにそれらプローブの電磁界解析から得られる共振周波数を調べたところ,共振器とプローブの間にガラス板を設けることにより,シースの影響を受けにくくなり,測定精度の向上が見込めることを示した。
高度情報化の下での通信・放送制度の理念と枠組みに関する研究

電気通信技術の急速な発展の下で、電気通信・放送制度を形成する理念や枠組みを新たに構想しようとするのが、本研究の趣旨であるが、予定している4年の研究期間のうち初年度にあたる平成3年度においては、各研究者による日本およびイギリス・アメリカの通信・放送制度に関する文献研究、ヒアリング及びそれを踏まえた共同討議を通じて、電気通信技術の発達とそれに伴う産業構造の変化・社会の変容が通信制度・放送制度に関して生み出している問題状況の構造化を行った。その中で、(1)イギリスにおいて導入された放送免許入札制の評価を踏まえながら、市場原理といわれるものの放送分野での手法、可能性及びその限界について特に検討を要すること、(2)アメリカにおける規制緩和の動向についての認識を踏まえて、規制が残存すべき領域についての根拠を詰める必要のあること、(3)制度論を展開するにあたって、放送文化の発展を図るソフト論の立場からの検討も必要であること、などの共通認識が得られ、そのいくつかの点は研究成果として公表されないし公表予定である。来年度以降においては、英米での発展動向についてさらに分析を深化し、中間的なとりまとめを行うと共に、さらに、ドイツを中心とするヨ-ロッパ大陸諸国の通信・放送制度に関する検討を開始することにしている。また、4年間の全研究過程を通じて、関連文献・資料のデ-タベ-スを構築する作業を行っているが、平成3年度においては、アメリカにおける関連文献のデ-タベ-ス化を概ね完了しており、来年度以降は、イギリスおよびヨ-ロッパ諸国における関連文献・資料のデ-タベ-ス化をすすめていくことにしている。
非コラーゲンタンパク質構成アミノ酸含有カルシウム錯体によるアパタイト合成

アミノ酸を配位子とする複数のCa錯体から,低結晶性アパタイトを合成した。生分解性ポリマー(PLGA)と複合化した三次元多孔質スキャフォールドの骨再生能は,マトリックス強度とアパタイト分散状態,結晶性の影響を受けた。アパタイトの位置・形状モデルとして水溶液スプレー法を開発し,骨芽細胞挙動を調べた。これらを基に,ゼラチン中にアパタイトを直接析出できる非コラーゲンタンパク質構成アミノ酸含有錯体を開発し,新たなスキャフォールドを形成した。温和な条件下でのアパタイト(HA)合成を達成するために,Ca-ida錯体を合成し,水中でリン酸/アンモニア水と反応させてリン酸カルシウム化合物を得た。得られた化合物は,結晶子サイズが1316nmの低結晶性炭酸含有HAであった。熱的特性や元素分析から,これら化合物には若干の配位子が含まれていることを確認した。いずれの化合物もPBS中での溶解度は約0.2g/100mLで,一般的なHAよりも溶解することを確認した。これらの特徴をもつ化合物について,PLGAとのコンポジット化を行った。作成したコンポジット中のHA含有率や内部形態を調べた。370Cの恒温槽内で,リン酸緩衝液(PBS)中でコンポジットの分解挙動を,ハンクス疑似体液中で骨様アパタイトの生成挙動を検討した。コンポジットの分解挙動は,以前に作成した低結晶性CDHAを導入したコンポジットよりも吸水率は高いが,PLGA単独体よりも分解速度の抑制が認められた。一方,ハンクス溶液中での骨様HAの生成速度は継続的に検討中であるが,コンポジット表面に析出した結晶は,浸漬初期段階からコンポジット表面を覆いつくしており,In vivoでの試験に期待がもてるものであった。また,Ca-Asp錯体からHAの合成を試みた。得られたHAは結晶子サイズが13nmの炭酸含有HAであった。Ca錯体の配位子による影響や,結晶性の違いによる物性の違いを継続的に検討する。Ca-ida錯体から温和な条件下で低結晶性炭酸含有水酸アパタイト(CHA)と高結晶性CHAを合成し,PLGAとのコンポジット化を行い,3Dポーラススキャフォールドを作製した。In vitro試験として,PBS中でのコンポジットの分解挙動,およびSBF中でのCP析出速度を調べたところ,低結晶性CHA導入コンポジットは高結晶性CHA導入コンポジットよりも分解速度の抑制および早期のCP析出が認められたことから,In vivoでの試験が期待された。しかし,In vivo試験において,埋入したコンポジットがドリルホール部で保持できず,期待した結果ではなかった。この要因には,コンポジットの強度が影響していると考えられる。以前の研究の結果から,コンポジットの気孔率が重要であることが分かった。この知見は,今後のコンポジットの設計に大いに役立つと考えられる。さらに,Ca-Asp錯体からHAの合成を試みた。得られたHAは,結晶子サイズが13nmの低結晶性CHAであった。熱的特性や元素分析から,5CHAに対して物質量比で2Aspを含んでいることを確認した。この化合物のPBS中での溶解度は約0.2g/100mLで,一般的なHAよりもより溶解することを確認した。この化合物とPLGAをコンポジット化した。コンポジット中のCHA含有率は32%であった。PBS中でのコンポジットの分解挙動およびSBF中のCP析出速度は,Ca-ida錯体から合成した低結晶性CHA導入コンポジットとほぼ同じであったことから、コンポジットへの低結晶性アパタイト導入は,In vivoでも期待できる。これらIn vivo試験結果は,現在投稿準備中である。また,最終年度に比較対象とする水溶液スプレー法膜について,検討を進め,得られた試料のIn vitro試験に着手できた。非コラーゲンタンパク質構成アミノ酸であるアスパラギン酸のCa錯体とリン酸を同時に含む均一水溶液を原料として,低結晶性炭酸含有水酸アパタイトを温和な条件下で合成し,生分解性ポリマー(PLGA)とのコンポジットについてIn vivo試験を実施した。その結果,気孔率がコンポジット自身の強度に大きく影響し,足場となるアパタイトの位置安定性がIn vivoでの骨再生に強く影響することが確認できた。これは,骨芽細胞の足場として,一定距離に固定されたアパタイトの有効性を示唆している。そこで,コンポジット内に存在するアパタイトの位置モデルに対する骨芽細胞の挙動を検討するため,水溶液スプレーコート法(ASC法)を新たに開発した。水酸化カルシウム水溶液に二酸化炭素を吹き込んだ水溶液にリン酸を加えて安定な水溶液を合成し,Ti基板上にスプレーしてアパタイト膜の形成を達成した。短時間のVOCフリースプレーによって,Tiに良く密着した約1μmのアパタイト膜を形成でき,二酸化炭素を骨格に含むアパタイト膜新合成法として報告した。

この方法は,コンポジット中のアパタイトの位置モデルとしての網目構造を自発的に形成でき,網目径が静電スプレー法(ESD法)よりも大きく,かつ制御できることは重要である。すでに網目径や膜厚,化学組成の異なるアパタイト膜上での骨芽細胞(MC3T3-E1)の初期付着とオステオカルシンの定量評価を実施した。その結果,網目径が大きく,溶解性の低い膜が良好との結果が得られ,投稿準備中である。さらに,アスパラギン酸のCa錯体とリン酸を同時に含む均一水溶液をゼラチンで固相化した後,非コラーゲンタンパク質構成アミノ酸のアルギニンの水溶液との反応で,固相中にアパタイト結晶が析出することを発見した。200ー300μmの孔径をもつアパタイト含有ゼラチンコンポジットを作成し,In vivo試験を予定している。コンポジットのIn vivo試験において,当初予測したとおりの結果が得られなかった。この要因を調べ,対策を検討する時間を必要としたため,合成法に関する達成度がやや遅れた。結果的に,コンポジットの成分よりも,その強度に支配される知見が得られ,学術的な意義は失われていない。一方,スプレー法による比較試料の形成法をほぼ確立できるまでに進展させており(投稿中),全体としてはおおむね順調である。24年度が最終年度であるため、記入しない。コンポジットの気孔率により,強度が変化し,In vivo試験で影響があることを確認した。そこで,異なる気孔率のコンポジットを作製し,その強度測定とIn vitroでの相関性の評価を行う。スプレー法による比較試料との性能を継続的に検討し,まとめる。