hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
薄肉はり置換法による中高層ビルの構造解析法に関する研究

本研究の成果として、まず、研究代表者らが提案しているせん断変形を3次元せん断ゆがみ関数で評価する薄肉はり理論にもとずく薄肉テ-パ-はりの有限要素解析法を提案した。本解析法は、はりのたわみおよびねじり角を3次関数で、せん断変形を1次関数で近似する有限要素法であり、要素間の境界条件の矛盾を解消するために定式化の過程で変位自由度の縮約を行う。本解析法は、はりの長さ方向だけでなく、はりの断面も有限要素で分割する必要があるため、通常のはりの解析法に比較して解析自由度が多くなるが、応力レベルまで非常に良好な解析精度が得られる。本研究では、既往の研究との比較により、本方法の有効性を検証し、また、本方法により、はりのテ-パ-度と固定端近傍の応力のshear-lag現象の相関を調査した。その結果、テ-パ-度を上げることにより、固定端近傍断面のshear-lagの効果は小さくなり、また、高層骨組を薄肉はりに置換したモデルのように、せん断変形が顕著に現れる場合は、隅部の応力集中度を軽減できることが明らかになった。次に、以上の解析法にもとづく薄肉はり構造の形状および剛性分布の最適化を行う解析法を開発した。最適化の目的は、荷重作用時の仮想仕事量として定義されるコンプライアンスの最小化とし、制約条件は構造体の体積とした。設計変数は各断面の大きさおよびはり膜面の板厚分布とした。最適設計問題は逐次線形計画法によって解いている。そして、本方法を高層ビルの意匠計画、構造計画段階で利用することを目的として、高層骨組を薄肉はりに置換した例題によりその有効性を検討した。その結果、本方法は、高層ビルの構造計画では、ブレースの効果的な配置計画や、部材種別のグル-ピング等への利用が可能であり、また、意匠計画においても、デザインのコンセプトを得ること等に利用できる可能性が示された。今年度は(1)薄肉はり置換解析法による中高層ビルの最適設計解析プログラムの整備および(2)薄肉はり解析法による変断面はりの応力解析と建築構造解析の応用に関する研究を行った。このうち、(1)については、任意平面形をもつ薄肉はり解析法の定式化を行い、任意平面形をもつ中高層ビルの最適設計が行えるようにプログラムのバ-ジョンアップを行った。また、この解析プログラムでは、ビルの中に部分的にブレースが配置された場合にも解析できるようにした。ただし、当初予定していた部材の剛域と接合部せん断変形の考慮した解析法の研究については次年度に持ち越した。(2)については、溝形と箱形断面の接続する変断面はりの曲げやねじり問題を例題に選び、結合部分の応力の立ち上がりの追従性について調べた。また、この薄肉はり置換法に基づく解の妥当性を検証するために、他の研究者によって得られた解や、板構造有限要素解析プログラムによる解と比較した。また、薄肉はりの断面形状がはりの長さ方向に連続的に変化するいわゆるテ-パ-はりの曲げおよびねじり解析のための有限要素法による定式化を行いその解析プログラムを開発し、片持ちの薄肉箱形断面テ-パ-はりを例題に選び、テ-パ-の度合いと変形の関係や、テ-パ-度合いと発生応力のシア-ラグ現象の関連について調査した。

ただし、当初予定していた高さ方向に壁が不連続に配置された建物や、一部開口部を有する中高層ビルに薄肉はり置換法を適用する場合の適用限界に関する研究については来年度に持ち越すことになった。これらの研究成果は、今年度の設備備品として購入したコンピュータを用いて得ることができた。研究成果は別項に記載のように発表した。本研究の成果として,まず,研究代表者らが提案しているせん断変形を3次元せん断ゆがみ関数で評価する薄肉はり理論にもとづく薄肉テ-パ-はりの有限要素解析法を提案した。本解析法は,はりのたわみおよびねじり角を3次関数で,せん断変形を1次関数で近似する有限要素法であり,要素間の境界条件の矛盾を解消するために定式化の過程で変位自由度の縮約を行う。本解析法は,はりの長さ方向だけでなく,はりの断面も有限要素で分割する必要があるため,通常のはりの解析法に比較して解析自由度が多くなるが,応力レベルまで非常に良好な解析精度が得られる。本研究では,既往の研究との比較により,本方法の有効性を検証し,また,本方法により,はりのテ-パ-度と固定端近傍の応力のshear-lag現象の相関を調査した。その結果,テ-パ-度を上げることにより,固定端近傍断面のshear-lagの効果は小さくなり,また,高層骨組を薄肉はりに置換したモデルのように,せん断変形が顕著に現れる場合は,隅部の応力集中度を軽減できることが明らかになった。次に,以上の解析法にもとづく薄肉はり構造の形状および剛性分布の最適化を行う解析法を開発した。最適化の目的は,荷重作用時の仮想仕事量として定義されるコンプライアンスの最小化とし,制約条件は構造体の体積とした。設計変数は各断面の大きさおよびはり膜面の板厚分布とした。最適設計問題は逐次線形計画法によって解いている。そして,本方法を高層ビルの意匠計画,構造計画段階で利用することを目的として,高層骨組を薄肉はりに置換した例題によりその有効性を検討した。その結果,本方法は,高層ビルの構造計画では,プレースの効果的な配置計画や,部材種別のグル-ピング等への利用が可能であり,また,意匠計画においても,デザインのコンセプトを得ること等に利用できる可能性が示された。
酵素-カーボンナノチューブ複合体の発光と応用

近赤外光の高い生体透過性と低散乱性は医療応用に適しているが、蛍光では励起光の低透過性や生体分子由来の自家発光が問題となっている。本研究の酵素反応による発光はこれら問題を回避でき、さらに選択性の高いセンサ機能も付与する。本研究では、異なる手法によりカーボンナノチューブの発光の実現を目指す。このような報告例はなく、未知の学問領域の開拓が期待できる。将来的には新規デバイスの実現に繋げる。
高度頭低位手術後の一過性視野狭窄を引き起こす周術期要因の研究

本研究では多くの成果が得られた。特に泌尿器科領域において得られた、緑内障患者でもRALPが安全に施行されるという結果は臨床的意義が大きいと考え、論文作成を行い無事完了した。現在、雑誌投稿中である。また本研究から得られたRALP中の脳血液量変化データは予備調査において報告例が無い事が確認されている。現在臨床的意義を調査し、論文作成を開始している。さらなるサブ解析で眼の構造(隅角面積)とRALP中の眼圧の上がりやすさ、RALP後の視野障害に弱い相関が存在することが確認出来た。本結果はRALPによって視野にダメージを負いやすい患者群が存在し、術前に眼の構造を詳しく調べることの価値を示唆する。2019年度日本麻酔科学会学術集会へ投稿し、受理された。ロボット支援腹腔鏡下前立腺摘除術時には、高度頭低位と気腹操作を要し、これらによる循環動態変化や眼圧変化に起因する合併症が最近いくつか報告されている。本研究では高度頭低位と気腹操作による脳血量変化を眼圧変化とともに計時的に計測し、また術前後の視野異常や網膜視神経線維層変化について評価を行い、関連を検討することで頭低位腹腔鏡手術の安全域について考察する。さらにこれらに影響する患者背景因子(年齢・体格・動脈硬化病変等の既往歴)手術因子(気道内圧・手術時間・出血量・気腹圧)を検討し、双方の安全域を明らかにすることで、予期せぬ合併症を予防することを目的とする。現在までに72症例について、視野異常変化と手術中のパラメーター(眼圧、近赤外線による脳血液量変化)の解析が終了している。手術中の眼圧変化は頭低位気腹操作の時間経過に伴い最大2倍程度上昇し、頭低位気腹操作解除後速やかに低下が認められた。視野異常変化については72例中12例で認められ、手術中の眼圧上昇度や症例背景因子(高血圧、糖尿病、喫煙歴、閉塞性障害、BMI)との関連は認められなかったが、年齢との有意な関連が認められた。緑内障を含む眼疾患合併症例が11例あり、眼疾患なし症例との比較を行ったが、眼圧上昇及び脳血液量変化に差はなく、術前後の視野異常についても明確な差は認められず、緑内障合併症例における当院高度頭低位気腹操作を伴うロボット支援下前立腺摘除術の安全性が認められた。東大病院医学部倫理委員会の承認後、泌尿器科外来にて同意書が取得された90例のうち4例が手術ではなく放射線治療の方針、1例が同意書取得後脳梗塞となり、研究対象とはならなかった。同意書取得され、眼科的検査と手術が施行された対象症例は全て大きな合併症なく経過し、87例が既に退院されている。解析については、眼圧変化、脳血液量変化、手術前後の視野異常のデータ蓄積は順調に進行し、72例までの解析がほぼ終了した。手術中の血圧、脈拍数について電子チャート上より取り込み作業を進めているが、予想外にノイズが混入していることから、ノイズを除去する操作ののち、解析することとなった。過去の報告より計算された本研究で必要な症例数である100症例のデータ収集が完了し、ノイズの多い脳組織酸素飽和度データの合理的なクレンジングと、分析を行った。眼圧はトレンデレンブルグ体位、気腹により約15mmHg上昇し、脳組織酸素飽和度からあ脳血流量が約15%増加することが示された。術後一過性視野障害(tPOVL)が過去の報告と同様、14,9%で認められ、そのうち永続的な視野障害は1%で認められた。本研究で対象としたロボット支援腹腔鏡下前立腺全摘除術(RALP)は緑内障患者において禁忌とされるが、同意の得られた14名におけるtPOVL率は7.7%に過ぎず、緑内障患者においても安全に施行可能であることが示唆された。緑内障以外の眼疾患患者11名においては30%においてtPOVLが認められたが、有意な差では無かった。これら結果は過去の報告と合致し、研究計画(sample size estimation)と測定方法の妥当性が保証された。主要な研究結果と、サブグループ解析結果について1回ずつ日本麻酔科学会において報告を行った。その他現在共同研究を行っている眼科において眼の解剖学的な構造と眼圧上昇率の関連について解析が進めれられており日本眼科学会に、アメリカ眼科学会おいて演題発表が済み、論文作成が進められている。また泌尿器科においても緑内障患者のRALPの安全性が再検討され日本泌尿器科学会、アメリカ眼科学会にて発表が済み、論文作成中である。3カ年計画のうち2カ年が終了し、計画通りのサンプルサイズが得られた。分析結果より現在3本の論文執筆中であり3カ年計画のうちに計画が完了するものと思われる。

2019年度日本麻酔科学会学術集会へ投稿し、受理された。一過性視野異常発症の割合が、先行研究とほぼ同様であったことから、対象症例については115例をめどにデータ蓄積を終了予定である。手術中の血圧、脈拍数について電子チャート上より取り込み作業を進めているが、予想外にノイズが混入していることから、コンピューター数値処理を担当する分担研究者を加えてノイズを除去する操作ののち、解析することとなった。解析については、一過性視野異常ありなしについて及び、術前よりの緑内障既往ありなしについてのサブグループ解析を行い、関連因子について探索していく。高度頭低位気腹手術の安全性について考察を行い、研究結果を国際学会を含む学会で発表し、論文作成する。データ収集は終了し、サブグループ解析を進めている。眼科、泌尿器科、麻酔科で日本とアメリカにおける主要学会へ分析結果の発表が済み、論文作成中である。近赤外線による脳血液量解析装置が旧機種のため老朽化により故障し、光検出プローブの交換を3回要したが、中古品ながらデスポーザブルタイプ光検出プローブを用いる新機種を購入した。デスポーザブルタイプ光検出プローブについては、専用の貼付テープを用いることで数回再使用することができたことから、デスポーザブルタイプ光検出プローブ購入について削減できた。次年度論文発表に伴い、助成金が必要であることが見込まれるため。データ蓄積については終了のめどが立っており、データ保管メデイア購入、解析のためのソフトウエア購入及び論文作成の際の英文校正と投稿費用に使用していく。
東シナ海黒潮前線域における低塩分水サブダクション過程の時空間変動

黄海・東シナ海に中国大陸から供給される淡水(Changjiang[揚子江]起源が90%以上を占める)の、同海域における収支を海洋観測によって明らかにするとともに、そのうち黒潮側へと抜けてゆく分について、輸送過程を考察した。本研究の成果によれば、主にはChangjiangから供給される淡水の、約70%程度は対馬海峡を通り日本海へと流入してゆく。しかし、30%(あるいはそれ以下)の淡水は黒潮へと運ばれていく。黒潮へ運ばれてゆく量は少ないが、黒潮前線周辺に見られる低塩分水塊(黒潮中層へ貫入した状況で観測されることが多い)周辺では、クロロフィルの極大が見られることも多く、この海域への栄養塩ソースとして無視できないと考えられる。本研究では、黒潮前線波動と低塩分水塊の中層貫入との関連に着目し、海洋観測や数値モデリングを行うことで、これを明らかにした。黒潮前線波動が成長していく過程で、その谷(陸棚水が黒潮側へ張り出している領域)で低塩分水塊の中層貫入が見られることが、観測から明らかになった。同様の過程は数値モデリングで再現した前線波動周辺にも見受けられる。波長100-200kmの前線波動の全容を観測で捉えることはできないが、数値モデリングの再現結果を調べることで、低塩分水の中層貫入をもたらす要因について考察した。前線波動は主には傾圧不安定で成長しており、上下層間で位相のずれが生じる。下層の水塊の岸沖方向変位は、上層のそれに比べ若干黒潮上流側へと遅れている。これによって、谷の部分で下層の陸棚水が上層のそれに比べて沖側に張り出す部分が形成され、これが低塩分水の中層貫入として観測されることがわかった。すなわち東シナ海陸棚縁辺域でしばしば観測される低塩分水塊の中層貫入は、傾圧不安定波としての黒潮前線波動が持つ基本的な構造によって形成される。東シナ海に流入する河川水の、少なくとも70%は対馬海峡を通過して日本海に流入することを、対馬海峡におけるADCP/CTD観測記録を整理して明らかにした(Isobe et al.,J. Geophysical Research, in press)。残りの淡水の行方として、東シナ海陸棚縁における黒潮前線中層への低塩分水の貫入(サブダクション)過程を研究中である。2001年5月および10月に長崎大学水産学部練習船「長崎丸」によって、東シナ海の黒潮前線周辺でCTD、ADCP、および係留計による流速観測を実施した。5月の観測では表層から黒潮中層へと貫入する低塩分水が明確に捉えられた。10月の観測では黒潮前線波動が検出されており、これと一部に見られる低塩分水の貫入現象との関連を調査中である。また、この海域では同様の観測を1998年より毎年5月に実施しており、これらのデータも併せ解析を進めている。集積した観測データによれば、黒潮前線中層に貫入する低塩分水は、常に密度24.5otの等密度面よりも上に検出されている。この等密度面を最下限として、これよりも上層は初春に東シナ海の陸棚上でアウトクロップする。アウトクロップしている海域の表層水温・塩分と黒潮中層に見られる低塩分水周辺のそれらとは、よく一致する事がわかった。また、黒潮前線周辺で見られる低塩分水は、黒潮前線波動の谷(沖側への湾曲部)に滞留する傾向にある。このことより、陸棚の表層にある低塩分水が、黒潮前線波動の発達段階で表層から沖側中層へ貫入していく過程が示唆された。本研究では、表層のアウトクロップを許す簡単な3層数値モデルを用いてこの過程を再現した。観測結果の概要に関しては2001年日本海洋学会秋季大会にて公表した。さらに低塩分水のサブダクション過程に関する観測とモデルによる解釈は、2002年日本海洋学会春季大会で講演予定である。

前線波動は主には傾圧不安定で成長しており、上下層間で位相のずれが生じる。下層の水塊の岸沖方向変位は、上層のそれに比べ若干黒潮上流側へと遅れている。これによって、谷の部分で下層の陸棚水が上層のそれに比べて沖側に張り出す部分が形成され、これが低塩分水の中層貫入として観測されることがわかった。すなわち東シナ海陸棚縁辺域でしばしば観測される低塩分水塊の中層貫入は、傾圧不安定波としての黒潮前線波動が持つ基本的な構造によって形成される。
消化器癌における細胞間相互作用の解明 ポストゲノム研究の一方向性としての癌細胞のepigenetic changeの重要性

今回の研究においてまずin vivoにおいてcell tocell interactionを検討することとした。ヒト正常粘膜(食道、胃)をヌードマウスの体内で再現する実験系を確立し皮下組織に移植する方法を作成した。正常食道上皮と腫瘍細胞あるいは、正常食道上皮と発癌物質を接触させる系において検討したが、腫瘍細胞の増殖速度が早く正常上皮に変化を認めなかった。一方で癌細胞株をヌードマウスの直腸粘膜下に接種・増殖させるモデルにおいては周囲の正常直腸粘膜に変化をもたらすことが確認された(Digestive Disease and Science,2004)。in vitroの系では、ヒト食道癌細胞株とヒト正常食道不死化細胞のco-cultureの系を確立し検討したが、形態上の変化は認めなかった。癌細胞におけるepigenetic changeを確認する手法として、癌細胞培養系における細胞密度と転移能の関連を検討した。マウス大腸癌細胞株であるcolon26を細胞密度を変えて培養し、密度の低い環境下で培養したlow density groupと密度の高いhigh density groupとした。両グループの細胞を同じ細胞数調整しBALB/cマウスの尾静脈から投与し2週間後の肺転移を観察した。結果はhigh density groupで優位に肺転移数が多かった。このhigh density groupの転移能はhigh density培養に続いて2週間のlow density培養を行うと消失した。これは、培養条件という環境設定によって肺転移能が変化し、この変化は環境変化で変わりうるものであることを示したものであり、epigenetic changeを示すものと考えられた(Oncology、2004)。(1)ヌードマウスの直腸粘膜に腫瘍細胞を直接注入する実験系を開発した。この方法は同所性の腫瘍として転移実験に用いることが可能であるのみでなく、長時間にわたり、正常細胞と接種した癌細胞が接触するため、正常上皮に及ぼす癌細胞の影響を検討できた。ヌードマウス直腸腫瘍組織に隣接した正常上皮で異型上皮を認め、免疫染色にて検討、ある種の腫瘍細胞は正常組織に対して異型成を促すことが示唆された。(2)異種動物においてもこの現象の再現性があるかどうかを確認するためにヌードラットを用いて直腸腫瘍のモデルの実験を行った。1種の大腸腫瘍が生着したが細胞の異型成上皮は認めなかった。(3)正常胃粘膜組織と癌細胞、そして肝組織と癌細胞が接触する実験系を開発した。接触部位の正常胃粘膜組織および肝組織の形態変化を認めなかった。(4)ヒト正常粘膜をヌードマウスの体内で再現する実験系を予備実験中である。ヒト食道正常上皮、胃粘膜上皮を条件を変えて皮下組織、腹腔内、大網内、そして腎被膜下に移植しその形態上の変化、血流の状態を観察した。条件が整った後、癌細胞と併存させてその変化を観察する予定である。(1)ヒト食道培養細胞とヒト食道不死化細胞のco-cultureを行う系を開発した。(2)ヒト食道培養細胞とのco-cultureでは不死化細胞に形態上の変化を認めなかった。また、浮遊細胞系の胃癌細胞、肺小細胞株とのco-cultureでも形態上の変化は認めなかった。現在、条件を変えて形態および発現の検討中である。

(3)正常胃粘膜組織と癌細胞、そして肝組織と癌細胞が接触する実験系を開発した。接触部位の正常胃粘膜組織および肝組織の形態変化を認めなかった。(4)ヒト正常粘膜をヌードマウスの体内で再現する実験系を開発した。ヒト食道正常上皮においては皮下組織に移植し2ヶ月生存していることを確認している。癌細胞と併存させてその変化を観察する予定である。またこのモデルを用いて発癌モデルを開発中である。ヒト食道培養細胞とヒト食道不死化細胞のco-cultureを行う系を開発した。ヒト食道培養細胞とのco-cultureでは不死化細胞に形態上の変化を認めなかった。また、浮遊細胞系の胃癌細胞、肺小細胞株とのco-cultureでも形態上の変化は認めなかった。現在、条件を変えて形態および発現の検討中である。癌細胞と正常細胞間のcell tocell interactionに関する研究を行った。本研究は悪性腫瘍の本質と性格を解明するとともに,その正常細胞との関わりを模索することを目的とし、腫瘍細胞と正常細胞間の細胞間作用の解明と機能解析を検討した。●ヒト正常粘膜(食道、胃)をヌードマウスの体内で再現する実験系を確立した。体内では皮下組織、腹腔内、大網内、そして腎被膜下を行ったが皮下組織が簡便であり問題なく細胞が生存することがわかった。●発癌実験モデルとしての可能性を追求し正常食道上皮と腫瘍細胞あるいは正常食道上皮と発癌物質を接触させる実験系を行った。腫瘍細胞の増殖が早く正常上皮に変化を認めない。●ヒト食道癌培養細胞とヒト食道不死化細胞のco-cultureを行う系を開発した。●ヒト食道培養細胞とのco-cultureでは不死化細胞に形態上の変化を認めなかった。現在までの一連の研究成果であり、内容に関しては報告済みであるが、癌細胞株をヌードマウスの直腸粘膜に接種し増殖させ周囲の正常組織の変化を病理学的、免疫組織学的に検討した原著論文が発表された。癌細胞におけるepigenetic changeを確認する手法の一つとして、癌細胞培養系における細胞密度と転移能との関連を検討した。1)マウス大腸癌細胞株であるcolon26細胞を細胞密度を変えて培養し、密度の低い環境下で培養したlow density groupと高密度下で培養したhigh density groupとした。両グループの同じ細胞数をBALB/cマウスの尾静脈から投与し2週間後の肺転移を観察するとhigh density groupで優位に転移数が多かった。
都市人工空間における健康影響サ-ベイランスシステム

1)都市人工空間における環境汚染要因の発生源探索:代表的な都市人工空間である地下鉄駅において,鉄を主成分とする大気浮遊粒子状物質の多起源同時解析を行い,各種発生源の寄与率とその空間分布並びに時間的方動を解明した。2)大気浮遊状金属化合物のモニタリング:高速液体クロマトグラフィ-による重金属計測の高感度化を目的として水溶性有機溶媒1滴中に高度濃縮する方法の開発に成功し,環境試料への適用を進めている.3)空気浮遊粒子状がん・変異原性物質への曝露評価:室内空気中の多環芳香族炭化水素汚染源の検索とPAH個人曝露状況の国際比較を米国EPA健康影響研究所と協力を行った。4)屋内空間における多環芳香族化合物の計測評価:発ガンとの関連が指摘されている8種類のPAHについて,春期,冬期それぞれについて決定することができた。5)ガス・浮遊状有機物質の暴露評価:発ガン性が懸念されている,ホルムアルデヒドおよび低分子量のアルデヒド化合物の都市人空間濃度レベル(0.008ー0.040ppm)の測定を行った。6)大気粉塵中の免疫変調物質に対するモニタリング:マウスにおけるヒツジ赤血球に対する免疫応答あるいは各種サイトカイン産生能への影響を見ることにより可能であることを明らかにした.7)病院環境における空中塵の評価:空中塵埃数を計算することによって,汚染状況の異常を速やかにとらえて,対応するための汚染源異常の評価方法とアラ-ムシステムの構築手法を検討した.8)視聴覚情報環境の最適化と制御:聴覚環境情報の生理的・心理的影響を評価する手法と,環境情報シミュレ-タおよび提示用ソフトウエアのプロトタイプの制作を行った.9)発生源ー環境中存在量ー人間曝露系サブモデルの構築:NOxを燃焼起源の汚染物質の指標として,汚染物質の濃度変動特性を,任意の地点の濃度を空間変動スケ-ルの異なる汚染の重合値として表すモデルの構築を試みた。
ディーゼル排出微粒子中に存在する未知の親電子性物質の新規探索法の開発

大気中には多種多様なガス状物質および粒子状物質が含まれている。その中には、多環芳香族炭化水素キノン体のように、チオール基を介して生体高分子と共有結合し、その結果、生体の恒常性維持の破綻を引き起こすことが知られている。我々はこれまでに、数種類の多環芳香族炭化水素キノン体の存在を報告したが、それ以外のキノン体あるいは共有結合能を有する未知の親電子性物質が考えられた。そこで、グルタチオンアフィニティー樹脂を用いて検討した。ディーゼル排出微粒子のジクロロメタン抽出画分をメタノールに再溶解したサンプルを用いた。その結果、当該樹脂に結合する成分が含まれることが示唆された。一方、ディーゼル排出微粒子のヘキサン画分の殆どがメタノールへの溶解性は低かった。ディーゼル排出微粒子中親電子性物質とグルタチオンアフィニティー樹脂との結合は蒸留水等の洗浄では解離されないことから、強固な結合であることが示された。さらに、種々のプロテアーゼを用いて、親電子性物質+システインあるいは親電子性物質+システイン+グリシンの遊離を試みたが、それらに該当するピークは検討した高速液体クロマトグラム上では検出されなかった。このことは、ディーゼル排出微粒子中に含まれる親電子性物質の含有量の低さに関係することを示唆している。同様な実験を活性化チールグルタチオンアフィニティー樹脂との結合実験も行ったが、やはりディーゼル排出微粒子中親電子性物質の存在は指示された。以上より、ディーゼル排出微粒子中には未知の親電子性物質が存在し、それらはチオール基を介して共有結合することが示された。ディーゼル排出微粒子(DEP)はきわめて小さく、容易に呼吸器系を介して生体内に侵入してアレルギー等を誘発する。アレルギー発症のひとつとして、生体内タンパク質との共有結合が考えられる。我々はDEP成分である1,2-ナフトキノン(1,2-NQ)のような親電子性物質が、ヒトと似た性質を示すモルモット気管リングを収縮し、その原因が気管内タンパク質のシステイン残基を介した共有結合によることを明らかにした。さらに、予備的検討から、DEP中には1,2-NQ以外にグルタチオンのようなチオール基化合物と容易に反応する成分がかなり含まれていることを見出した。そこで本研究では、DEP中から親電子性物質を選択的に釣り上げる新規な方法を開発し、DEP中親電子性物質の同定を試みた。DEPは、国立環境研究所の高野裕久健康系領域長より提供していただいた。DEPに対してその50-100倍量のヘキサンに懸濁し、超音波処理により抽出した。抽出後、ガラスフィルター等を用いて濾過し、得られたヘキサン層を脂肪族炭化水素類画分とした。一方、抽出したDEPをさらにヘキサンと同量のジクロロメタンで抽出を行い、再度の超音波処理により得られたジクロロメタン層を多環芳香族炭化水素類画分とした。得られた、それぞれをエバポレーターで蒸発乾固し、一定量のDMSOに溶かし、生理的pH条件下において、Activated-thiol sepharoseゲル一定時間反応させた。その後、当該ゲルに共有結合した親電子性物質に複数の種類のプロテアーゼを反応させて、未知の親電子性物質のシステインあるいはシステニルグリシン結合体の遊離について検討した。現在のところ、効率良く当該ゲルから遊離する化学物質を同定するまでには至っておらず、今回用いた以外のプロテアーゼの使用・至適pHや反応時間等についても今後検討を加える予定である。
トラウマインフォームドケアの観点による養育者チームと組織の形成方法に関する研究

本研究の目的は,児童養護施設や乳児院などの子どもを養育する社会的養護施設において,子ども虐待や不適切養育などによりアタッチメントとトラウマの課題を抱える子どもを共同養育していくために必要な職員集団および組織を形成する方法を,組織風土の変革とそれを図る包括的なコンサルテーション介入を軸として再構成することである。職員集団による子どもへの適切な共同養育を実現しつつ,互いに支えあう職員集団を形成するために必要な支援を,トラウマインフォームドケアの考え方を取り入れ再構成を図ることを目指す。平成30年度は職員集団で子どもを養育していく際に必要なコミュニケーションとチームワークのあり方について検討すると共に,職員個人や集団が組織風土から受ける影響を明らかにすることを目指し,1.共同養育に関する理論整理と実態調査(1)社会的養護施設における共同養育に関する理論整理と実態調査,(2)共同養育チームの形成に組織風土が与える影響に関する調査,を行った。子どもの養育に関する先行研究を整理し,共同養育と養育チームにおけるコミュニケーションのあり方とチームワーク形成に関する理論を抽出するために文献研究とフィールドワークによる実践を行った。チームワークを向上させる機能を持つものとして共有メンタルモデル(DeChurch & Mesmer-Magnus, 2010)に着目し,子どもの養育における共有メンタルモデルとして,養育者集団が子どもと関わるなかで自己に生じる感情や子どもに対する思いを養育者同士で共有しあうプロセスが共同養育者集団を形成していくことに貢献し,同時に養育者同士を支えあう機能を持つという仮説に基づき,児童養護施設における介入実践を行った。今年度は,共同養育に関する理論整理と実態調査を目的として,(1)社会的養護施設における共同養育に関する理論整理と実態調査,(2)共同養育チームの形成に組織風土が与える影響に関する調査,を行った。(1)社会的養護施設における共同養育に関する理論整理と実態調査では,子どもの養育に関する先行研究を整理し,共同養育と養育チームにおけるコミュニケーションのあり方とチームワーク形成に関する理論を抽出するために文献研究とフィールドワークによる実践を行った。文献研究と実態調査として,1トラウマを受けた子どもを養育する際の個人及び集団の観点からの養育者の困難の検討,2子どもの養育における養育者の関係及び集団(共同)養育の理論的整理,3共有メンタルモデル(DeChurch & Mesmer-Magnus, 2010)など,チームワークおよび養育を向上させる機能に関する文献調査,を行った。そこから,子どもの養育における共有メンタルモデルとして,養育者集団が子どもと関わるなかで自己に生じる感情や子どもに対する思いを養育者同士で共有しあうプロセスが共同養育者集団を形成していくことに貢献し,同時に養育者同士を支えあう機能を持つという仮説に基づき,児童養護施設において子どもへの対応や職員集団の問題に関する個人及び集団コンサルテーション介入を行い,共有メンタルモデルがどのように養育集団の中で昨日しているかを検討した。(2)共同養育チームの形成に組織風土が与える影響に関する調査では,組織風土と集団における養育状況に関する質問紙調査を行った。平成31年度以降は,(1)トラウマを負った子どもを共同で養育していくためのチーム形成に関する理論整理,(2)トラウマを負った子どもを共同で養育していくためのチーム形成と組織風土との関連,(3)共同養育と組織風土の観点をふまえたコンサルテーション介入実践,(4)アメリカにおけるトラウマインフォームドケアの実態調査と日本への適用の検討,を行う予定である。(1)トラウマを負った子どもを共同で養育していくためのチーム形成に関する理論整理では,トラウマを受けた子どもを養育する際の養育者の困難が,社会的養護における共同養育にどのような影響を及ぼすかを検討し,養育関係やチーム形成においてどのような支援が必要かを整理する。(2)トラウマを負った子どもを共同で養育していくためのチーム形成と組織風土との関連では,平成30年度の養育状況と組織風土に関する調査結果をふまえ,共同養育と組織風土のあり方について検討を加える。(3)共同養育と組織風土の観点をふまえたコンサルテーション介入実践では,Skypeを通した対面式のコンサルテーション介入を継続的に行い,研究によって得られた成果の妥当性と介入実践から得られる知見を相補的に検討していく(4)アメリカにおけるトラウマインフォームドケアの実態調査と日本への適用の検討では,現在Research scholarとして所属しているコロラド大学ボルダー校のInstitute of Behavioral Scienceにて行われているトラウマインフォームドケアであるLet's Connectプログラムにについて実践内容に関する調査を行う。(1)(2)(3)をふまえ,日本の養育コミュニティの実情に合ったトラウマインフォームドケアを検討,構成していく。

チームワークを向上させる機能を持つものとして共有メンタルモデル(DeChurch & Mesmer-Magnus, 2010)に着目し,子どもの養育における共有メンタルモデルとして,養育者集団が子どもと関わるなかで自己に生じる感情や子どもに対する思いを養育者同士で共有しあうプロセスが共同養育者集団を形成していくことに貢献し,同時に養育者同士を支えあう機能を持つという仮説に基づき,児童養護施設における介入実践を行った。今年度は,共同養育に関する理論整理と実態調査を目的として,(1)社会的養護施設における共同養育に関する理論整理と実態調査,(2)共同養育チームの形成に組織風土が与える影響に関する調査,を行った。(1)社会的養護施設における共同養育に関する理論整理と実態調査では,子どもの養育に関する先行研究を整理し,共同養育と養育チームにおけるコミュニケーションのあり方とチームワーク形成に関する理論を抽出するために文献研究とフィールドワークによる実践を行った。文献研究と実態調査として,1トラウマを受けた子どもを養育する際の個人及び集団の観点からの養育者の困難の検討,2子どもの養育における養育者の関係及び集団(共同)養育の理論的整理,3共有メンタルモデル(DeChurch & Mesmer-Magnus, 2010)など,チームワークおよび養育を向上させる機能に関する文献調査,を行った。そこから,子どもの養育における共有メンタルモデルとして,養育者集団が子どもと関わるなかで自己に生じる感情や子どもに対する思いを養育者同士で共有しあうプロセスが共同養育者集団を形成していくことに貢献し,同時に養育者同士を支えあう機能を持つという仮説に基づき,児童養護施設において子どもへの対応や職員集団の問題に関する個人及び集団コンサルテーション介入を行い,共有メンタルモデルがどのように養育集団の中で昨日しているかを検討した。(2)共同養育チームの形成に組織風土が与える影響に関する調査では,組織風土と集団における養育状況に関する質問紙調査を行った。平成31年度以降は,(1)トラウマを負った子どもを共同で養育していくためのチーム形成に関する理論整理,(2)トラウマを負った子どもを共同で養育していくためのチーム形成と組織風土との関連,(3)共同養育と組織風土の観点をふまえたコンサルテーション介入実践,(4)アメリカにおけるトラウマインフォームドケアの実態調査と日本への適用の検討,を行う予定である。
小型高輝度X線源のためのレーザーコンプトン散乱クラブ衝突化の実現

本課題はレーザー光を電子ビームによって散乱させるレーザーコンプトン散乱(LCS)において、電子ビームに傾きを付与して衝突を行うクラブ衝突と呼ばれる衝突方式を導入し、散乱X線光子数を増大させる。ここではクラブ衝突にとって有利な、高強度・超短パルスレーザー開発を推し進め、メインアンプであるYb:YAG Thin-disk再生増幅器を作製した。更にこの装置に透過型回折格子対を設置し、パルス圧縮試験を実施し、約1ピコ秒のパルス幅を実現しCPAレーザーシステムの試作が完了している状況である。ルミノシティを高めるためにはレーザー径を絞ることが重要である。単純な平凸レンズを用いた集光とナイフエッジ法による測定で27μmのレーザー径を実現した。この値は、ビーム品質が良いというThin-disk媒質の特性を活用できているからだと考えている。まとめると衝突用レーザーとして、ミリジュールピコ秒のレーザーシステムを、70cm×130cmのコンパクトな光学台に構築した。またクラブ衝突LCSを行うためのチャンバーとして、30度、45度、90度の3つの衝突角を検証可能なコンプトンチャンバーを開発、設置した。クラブ衝突LCS実験のためにレーザーシステムと加速器システムを予備的に同期させ、X線生成実験を実施した。この際にはレーザーは衝突角45度で入射させた。電子ビームとレーザーの相対的なタイミング、及び、空間的な位置を走査することでLCS-X線のピークを取得しLCSによるX線生成を確認した。更に電子ビームに傾きを付与し、クラブ衝突によるX線増大を試みた。今回の実験ではビームの安定性や同期の精度の問題から、クラブ衝突の優位性を見出すことはできなかったが、2019年度にはレーザーシステムと加速器システムの同期に問題を最小限に抑えて、安定的なレーザー供給ができるようシステムの性能向上を行う。初年度に高輝度レーザーと傾き角を付けた電子ビートの間での、逆コンプトン散乱によるX線信号を検出することができた。これは、電子ビーム制御がきちんと達成されたことと、コンパクトな高輝度レーザーシステムが実現できたことによる。得られたX線信号には安定性がなく電子ビームとレーザーの同期の問題が露わになっている。そのため、時間同期については、今年度集中的に検討を加え、クラブ衝突の効果を確認することにしている。この際、レーザーのパルス幅の一層の短縮も重要な課題であり、これについても検討を進める。電子ビーム及びレーザーそのものの発振等は当初の目的に近いところまで達成されている。残されている問題の一つ、電子ビームとレーザーの時間同期システムについては、一層の高度化が必要であり、その実現を目指すため、周波数逓倍器やバンドパスフィルターなど必要な物品を購入し、サブピコ秒の時間同期精度での衝突実験を実施し、安定なX線発生を確認する。一方レーザーシステムについても、一層の性能向上を目指し、たとえば、往復型の共振器構造からリング型の共振器構造も検討を加えることとする。

残されている問題の一つ、電子ビームとレーザーの時間同期システムについては、一層の高度化が必要であり、その実現を目指すため、周波数逓倍器やバンドパスフィルターなど必要な物品を購入し、サブピコ秒の時間同期精度での衝突実験を実施し、安定なX線発生を確認する。一方レーザーシステムについても、一層の性能向上を目指し、たとえば、往復型の共振器構造からリング型の共振器構造も検討を加えることとする。
若年潰瘍性大腸炎患者への服薬アドヒアランス向上プログラムの洗練と有効性の検討

若年潰瘍性大腸炎(ulcerative colitis, UC)患者の服薬アドヒアランス向上プログラムを洗練させるために調査と視察を行った.まず,医療者にヒヤリングを行い,電話による支援をプログラムに組み込むことがアドヒアランス向上に有効であると提案された.次に,電話による支援を先進的に行っている英国の看護支援を視察し,手技やプロトコルについて学んだ.最後に,若年UC患者を含む炎症性腸疾患患者を対象に,電話相談サービスに対する満足度について質問紙調査をした.86%は全体的にサービスについて満足していたが,30%が同じ看護師に相談できないこと,45%がダイレクトコールでないことに不満があった.本研究は,若年性潰瘍性大腸炎(UC)患者を対象に,既存の成人用に開発された服薬アドヒアランス向上のための支援プログラムを洗練させ,プログラムの実施可能性および効果の検討をすることを目的に,以下を2年間で実施する計画を立案した.1.既存のプログラムの若年患者への適応可能性について,文献検討,専門家へのインタビューにて検討し,必要に応じて修正する.2.プログラムの効果検討の際に使用するアドヒアランス測定尺度を検討する.3.前後比較による小規模介入研究を実施し,実施可能性,有用性を検討する.平成26年度は成人用プログラムの一部について国際学会および学術雑誌にて成果の公表を行い,専門家から若年性適応に向けての意見を得ることができた.文献検討においては,若年者特有のアドヒアランス不良に関わる因子として,親のサポート,親子関係などが挙げられこれらを考慮した支援プログラムに洗練させる必要性が示唆された.また,アウトカムとなるアドヒアランスについては測定方法にゴールドスタンダードがないことから複数の指標を用いて評価することが推奨されているため,測定指標を検討した.その一つとしてMorisky Medication Adherence Scale-8日本語版を使用することとし,原著者に許可を得て妥当性の検討を行った.その結果,妥当性がおおむね確保されたことからアウトカム測定尺度の一つとして使用可能と判断し,有効性検討の際に使用していく予定である.本研究は、若年性潰瘍性大腸炎患者を対象に、既存の成人用に開発された服薬アドヒアランス向上のための支援プログラムを洗練させ、プログラムの実施可能性および効果の検討をすることを目的に、以下を2年間で実施する計画を立案した。1.既存のプログラムの若年患者への適応可能性について、文献検討、専門家へのインタビューにて検討し、必要に応じて修正する。2.プログラムの効果検討の際に使用するアドヒアランス測定尺度を検討する。3.前後比較による小規模介入研究を実施し、実施可能性、有用性を検討する。平成26年度は国内の専門家から若年性プログラムに取り入れるべき内容について意見を集約した。また、アウトカムとして使用する尺度の信頼性および妥当性を検討し、本邦の潰瘍性大腸炎患者へ使用可能であると判断した。平成27年度は、平成26年度に実施した専門家のインタビューから得られた意見をふまえ、アドヒアランス支援を先進的に行っている英国の潰瘍性大腸炎を含む炎症性腸疾患診療の専門施設に所属する専門看護師および通院中の外来患者からプログラムに対する意見を集約した。その中で、アドヒアランス支援を外来の場のみならず電話を使って行うことで、より効率的に服薬アドヒアランスを高められ、患者の満足度も高まる可能性が高いことが明らかになった。また、国内・英国ともに若年患者の多くが座薬や注腸剤を含む局所製剤の使用に対し困難を抱えており、炎症を鎮める作用が高いにもかかわらず使用中断してしまうケースが多く、支援のニーズが高いことも明らかになった。以上の意見を加味したプログラムと教育媒体を作成し、介入実施施設に実施可能性を確認するためのヒヤリングを行った。介入後のデータが収集され次第解析予定である。若年潰瘍性大腸炎(ulcerative colitis, UC)患者の服薬アドヒアランス向上プログラムを洗練させるために調査と視察を行った.まず,医療者にヒヤリングを行い,電話による支援をプログラムに組み込むことがアドヒアランス向上に有効であると提案された.次に,電話による支援を先進的に行っている英国の看護支援を視察し,手技やプロトコルについて学んだ.最後に,若年UC患者を含む炎症性腸疾患患者を対象に,電話相談サービスに対する満足度について質問紙調査をした.86%は全体的にサービスについて満足していたが,30%が同じ看護師に相談できないこと,45%がダイレクトコールでないことに不満があった.当初の計画では,若年患者への質問紙調査によりプログラムを洗練する予定であったが,若年患者とその親に対し密接なかかわりをもつ医療従事者へのインタビューにより,詳細な特徴をつかむことができ,プログラムへ反映させることができたと考えられる.これにより,貴重な知見が得られ,本研究の臨床上の有用性も高まると考えている.27年度が最終年度であるため、記入しない。慢性期ケア本研究は,若年UC患者主体の服薬アドヒアランス向上プログラムを開発し,予備的介入研究を実施し臨床において今後実施可能な支援を検討することが目的ある.当初は,若年UC患者のみへの介入を検討していたが,若年者は親との相互作用がアドヒアランスに大いに影響する可能性がでてきたため,親子関係とアドヒアランスの関係性について詳細に調べながらその支援策について検討してから介入研究を実施していく予定である.27年度が最終年度であるため、記入しない。
生体情報処理を実現するエネルギー効率の高いしきい値回路の設計とその限界

本研究では,神経回路網の理論モデルである「しきい値回路」に着目し,脳が行なう生体情報処理に係る単純なタスクに対して,パルス発生量の少ないしきい値回路の設計を与えることを目指した.その結果,視覚情報処理に関わるタスクに対して,パルス発生量,素子数の少ないしきい値回路の設計を与えることに成功した.またこの成果に付随して,パルス発生量の少ないしきい値回路を設計するためには,並列計算時間,や回路を構成する素子のファンインという2つのパラメータを犠牲にせざるをえない場合があることを,数学的に厳密に示した.本研究では,特に生体情報処理に関連するタスクに着目し,そのタスク処理を実現するパルス発生量及び素子数の少ないしきい値回路の設計を与えることを目指した.平成23年度は主に,目標とするしきい値回路の設計をするにあたって有用な指針となる,パルス発生量の少ないしきい値回路の計算能力に係る成果を得た.具体的には,次の2つの知見を厳密に証明した:(1)パルス発生量及び素子数の少ない回路の設計を与えるためには,その回路の並列計算時間は大きくなければならない.(2)回路を構成する素子のファンインも大きなものでなければならない.これらの知見は,生体情報処理に関するタスクに限らず成立する一般的な知見でもあり,パルス発生量及び素子数の少ないしきい値回路の設計において,非常に基礎的な成果であると言える.研究計画の最終年度にあたる平成24年度は,上記の成果に基づき,生体情報処理に係るタスクを実現するしきい値回路の設計を行った.その結果,主に視覚に関する情報処理タスクについて,パルス発生量及び素子数の少ないしきい値回路の構成に成功した.具体的には,1次元配列上,又は2次元平面上に配置された局所特徴検出器を入力として,検知された局所特徴の相対的な位置関係を判定するタスクについて,パルス発生量,素子数の少ないしきい値回路の設計を与えた.これらの回路設計は,素子の個数や素子間の接続,接続強度の大きさなどを厳密に与えたものであり,回路の具体的な構造や,設計の背後にあるアルゴリズムを明らかにしている.特に1次元配列に係る情報処理タスクに関しては,パルス発生量と素子数の間に,トレードオフの関係があることを示唆する成果を得ている.このパルス発生量と素子数の間のトレードオフに関しては,2つの整数入力の大小関係を比較するというタスクについても,同様のトレードオフが成立することを示唆する結果も本年度内に得ている.本研究では,神経回路網の理論モデルである「しきい値回路」に着目し,脳が行なう生体情報処理に係る単純なタスクに対して,パルス発生量の少ないしきい値回路の設計を与えることを目指した.その結果,視覚情報処理に関わるタスクに対して,パルス発生量,素子数の少ないしきい値回路の設計を与えることに成功した.またこの成果に付随して,パルス発生量の少ないしきい値回路を設計するためには,並列計算時間,や回路を構成する素子のファンインという2つのパラメータを犠牲にせざるをえない場合があることを,数学的に厳密に示した.本年度は,主に視覚に関する情報処理タスクに着目し,計算過程で生じるパルスの発生量が,しきい値回路の構造や計算能力にどのような影響を与えるのかについて研究を行った.特に,タスク処理を実現するパルス発生量及び素子数の少ないしきい値回路の具体的な構成を目指し,研究を展開した.その結果,主に以下に示す2つの成果を得た.1.大部分の情報処理タスクにおいて,パルス発生量を回路の規模に依存しない定数にまで小さく抑えるためには,回路の並列計算時間を回路の規模のほぼ線形にまで大きくせざるをえないことを数学的に厳密に証明した.即ち,パルス発生量の少ない回路を設計するためには,回路の並列計算時間を犠牲にせざるをえないことが明らかになった.またその副次的な成果として,パルス発生量を小さく抑えるために過去の研究の中で開発され,利用されてきたしきい値回路のある設計手法が,多くの情報処理タスクに対して適用できないことを示した.この既存の設計手法においては,決定木の一種である「線形決定木」を活用し,目的の情報処理タスクを実現する内部ノード数の少ない線形決定木を設計することが,設計手法の非常に重要な部分を占めている.しかし本結果では,この内部ノード数の少ない線形決定木の計算能力には限界があり,多くの情報処理タスクを原理的に実現できないことを厳密に示した.2.剰余関数を計算するしきい値回路のパルス発生量と回路を構成する素子のファンインの間にトレードオフの関係があることを厳密に証明した.即ち,パルス発生量を小さく抑えたしきい値回路の設計を行うためには,大きなファンインが必要であり,また,ファンインを小さく抑えたしきい値回路を設計するためには,大きなパルス発生量が必要となる.本結果は,パルス発生量とファンインの関係を明らかにした初めての結果である.平成23年度は,視覚に関する情報処理タスクに着目し,タスク処理を実現するパルス発生量及び素子数の少ないしきい値回路の構成を目指した.その結果,目標とするしきい値回路の設計にあたって基礎的かつ有用な指針となる2つの成果を得ることができた.具体的には,パルス発生量及び素子数の少ない回路の設計を与えるためには,その回路の並列計算時間は大きくなければならず,さらに回路を構成する素子のファンインもまた大きなものでなければならないことが数学的に厳密に示された.

これらの成果は次年度以降に回路の設計を行う上で非常に有用な知見であり,目標としているパルス発生量の少ない回路の設計に向けて,大きな進展が得られたと言える.またこの成果は,特定の情報処理タスクに依る結果ではなく,多くの情報処理タスクに対しても成り立つ一般的な知見であることから,次年度に取り組むより複雑な情報処理タスクを実現するしきい値回路の設計においても,有用となる考えられる.また,パルス発生量の少ないしきい値回路を設計するために過去に提案された開発手法に対して,その手法の限界点を明らかにできたことも,新しい回路設計手法の開発に向けた大きな一歩と言える.平成24年度は,引き続き視覚に関する情報処理タスクを実現するパルス発生量及び素子数の少ないしきい値回路の設計を継続して行う.設計に当たっては,平成23年度に得られたパルス発生量,並列計算時間,ファンインに係る知見を活用する.新しい回路の設計に成功した場合は,研究計画調書に基づいて,視覚,聴覚に係る,より複雑な情報処理タスクに着目し,同様の手法で回路の設計に取り組む.またこれらの回路設計と合わせて,本年度に得た回路設計に係る基礎的な知見に関しても引き続き研究を行い,パルス発生量の少ない回路のを設計するために有用となる,より一般的な設計指針を得ることを目指す.また,視覚,聴覚に係る情報処理タスクを実現する回路の設計を通して,今年度に限界があることが示された既存の回路設計手法の枠組みによらない,新しい回路設計手法の開発にも従事する.次年度も研究計画調書に基づいて予算を執行する.具体的には,年度前半における資料収集,及び年度全体における研究の成果発表に用いる旅費として主に予算を執行し,さらに通信費,及び国際会議等での成果発表に伴う会議登録料として予算を執行する.次年度使用額は,今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり、平成24年度請求額とあわせ,次年度に計画している研究の遂行に使用する予定である.
次世代超伝導コイル機器の超高電流密度化を実現する熱暴走フリー運転技術の構築

近年実用フェーズへと移行しつつあるREBCO高温超伝導線材を使用すれば、超伝導コイル機器を従来よりもはるかに高い電流密度で運転できる。しかし、高電流密度で運転するREBCO高温超伝導コイルは熱暴走によってコイルの焼損が起こるため、これを解決しなければ実用化はできない。本研究では、REBCO高温超伝導コイルの熱暴走の対策技術として、非絶縁方式の効果を実験的に研究し、明らかにした。近年実用フェーズへと移行したレアアース系(REBCO)高温超伝導線材を使用すれば、超伝導コイル機器を従来よりもはるかに高い電流密度・エネルギー密度で運転できる。しかし、高電流密度で運転するREBCO高温超伝導コイルは熱暴走によってコイルの焼損が起こるため、これを解決する必要がある。REBCO高温超伝導コイルの内部に、サーマルグリッドと呼ばれる伝熱パスを設け、高電流密度における熱暴走フリー運転技術の構築を狙う。ポリマーでコーティングしたREBCO線材に、高熱伝導金属であるインジウムをはさみながらコイルを製作した。このコイルにおいては、熱暴走が起きづらくなることが確認された。また、数値計算コードをつくり、同様の傾向が見られた。また、熱暴走を防ぐ第二の方法として、近年当該分野で活発な研究が進められている非絶縁法(コイルのターン間の絶縁を用いない方法)についても小型のコイルを製作して実験を行った。この種のコイルでは、熱暴走が起きた場合に自己回復する効果があるが、励磁送れ現象が顕著に現れることが指摘されており、実用性は未知である。本研究では、REBCOコイルと、近年目覚ましく進歩したビスマス系(BSCCO)高温超伝導コイルを非絶縁方式で製作し、熱暴走からの自己回復性と励磁時間を測定した。その結果、どちらのコイルでも熱暴走からの自己回復性が見られたが、励磁遅れ現象はBSCCOコイルのほうが一桁以上小さいことが見出された。すなわち、BSCCO高温超伝導コイルでは非絶縁方式が効果的に働く可能性が見出された。近年実用フェーズへと移行したレアアース系(REBCO)高温超伝導線材を用いれば、超伝導コイル機器を従来よりもはるかに高い電流密度・エネルギー密度で運転できる。当該年度は、熱暴走の抑制と保護技術として期待される非絶縁法の効果を、実用スケール内径の試験コイルの実験により研究した。高精度磁場の発生に適したレイヤー巻き方式の非絶縁REBCOコイルを、実用の系を想定して外層低温超伝導コイルのコールドボアの中に設置し、低温超伝導コイルを励磁した。非絶縁REBCOコイルが二次回路として振る舞い、誘導電流によって低温超伝導コイルの磁場を遮蔽する現象が見られた。そのまま低温超伝導コイルの励磁を続けたところ、回路時定数によって徐々に磁場が発生したが、誘導伝導の上昇により、非絶縁REBCOコイルが熱暴走を起こした。試験後、非絶縁REBCOコイルを取り出し、巻き戻しによる観察を行ったところ、電極付近の線材が焼損しており、さらに、コイル内部において線材が座屈しているのが見られた。以上の結果より、非絶縁コイルを実用化する上では、回路時定数を十分短くし、誘導電流の増加を防ぐ措置が必須であることが明らかとなった。これは、REBCOコイルの応用として期待される高磁場NMR・MRI用磁石を設計する上で非常に重要な知見である。コイルの実験と解析を併用することで、順調に研究が進展した。また、計画段階では考慮していなかったBSCCO高温超伝導コイルについても有用な実験結果が得られたため、今後の研究の広がりに期待ができる。高温超伝導コイル技術今年度の研究を進めていく過程で、本研究の主役であるレアアース系(REBCO)高温超伝導線材に加え、高強度補強材を用いたBSCCO高温超伝導線材も、高電流密度の運転に適することが明らかとなってきた。そこで今後は、両者の比較を行いながら、高電流密度運転じの熱暴走を防止する技術を研究していく。消耗品類の価格に変動があったため。消耗品類に使用する。