hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
顔面領域慢性痛モデルラットにおける行動学的解析

緒言:慢性疼痛に至る病態形成過程への慢性疼痛モデル動物を用いた行動解析と内分泌調節系との関連の解明を目的とした研究は非常に少ない.今回,モデルラットの行動学的観察を行い,次いで副腎皮質ホルモンに注目し,行動変化が生体内での動態といかなる関連を認めるか解析した.実験材料および方法:実験には,Wister系ラットのオスを用いた.麻酔下にて眼窩下神経をChromic gutで結紮する群と絹糸により結紮する群,ならびに偽手術対照群に分けて実験を行った.疼痛発症の評価には、眼窩下神経支配の顎顔面領域にvon Frey hairを用い、圧力をかけた時の逃避行動を観察した(タッチテスト).また,運動量を観察した.さらに,術後45日目に血液と副腎を採取し,血中コルチコステロン濃度の測定と副腎皮質の微細構造学的解析を行った.結果および考察:慢性疼痛の発症を評価するタッチテストの結果,CCIモデルラット群で,偽手術対照群と比較し逃避行動指数の増加が確認された.絹糸群では同様な痛覚過過敏の症状が観察されたが,結紮部位が中枢側か末梢側かにより異なる傾向が見られた.運動解析を行った結果,コントロール群,chromic gut群,絹糸群で運動量に顕著な差は見られなかった.しかしながら,術式による影響は否定できず,今後のさらなる解析が必要である.コルチコステロンの血中濃度はCCIモデルラット群で,コントロール群と比較して有意に低下していた.副腎皮質の組織像を観察した結果,CCIモデルラットで、Syncytial-lipid structures(SLS)が高頻度に観察された.また、透過電子顕微鏡の観察によりSLSが脂肪滴や変性ミトコンドリア,コレステリン結晶をも含む巨大な集合体であることが示され,このことから,神経結紮による疼痛様の行動変化に副腎皮質の変性が関連することが示唆された.我々はBenettらの方法に従い,顎顔面領域の慢性痛が内分泌調節にいかなる影響を及ぼすか明にすることを目的として,ラット眼窩下神経の結紮(CCI : Chronic Constriction Injury)モデルを用い,神経,副腎皮質の組織学的検索を行うとともに,疼痛評価を行うためにタッチフィラメント(Von Frey hair)にて,眼窩下神経支配の顔面領域に一定の圧力をかけたときの反応を観察した.方法:Sprague-Dawleyラットを用いコントロール群と眼窩下神経を結紮したCCI群に分けた後,ラットを自由に自身で後ろに逃避できる程度にプラステック容器に固定し,暗室灯(赤色)照明下にて安静状態であること確認後,タッチテストを片側につき10回行い,逃避回数をカウントした.タッチさせる際は,力を一定にするために頬部に接触後フィラメントを一度停止させてから再度圧力をかけた.テストは術前1回,術後計12回行った.結果:タッチテストの結果,CCIにより結紮を行ったラット群は,術後2545日において,コントロールと比較して逃避する回数に増加する傾向が認められた.これは,結紮に伴う慢性痛が持続していることに由来するものと考えられる.今回,動物自発運動測定装置に関する検討に際して,当初予定していた機器の不都合が予想されたため,別の機種に変更した.これまでの,フィラメントの結果と自発運動測定装置との結果の比較は現在解析中である.さらに,同実験で下垂体-副腎皮質系の活動変化の指標である血液中のコルチゾールとACTHの濃度解析を行った。術後45日目には眼窩下神経ならびに副腎皮質を摘出採取し,切片標本にし,HE染色を施し観察を行った.また,ELISA法にて血漿中のコルチコステロン,ACTHの濃度測定を行った.組織標本では,結紮により副腎皮質索状層におけるコルチコステロンを含む液胞の数の増加とサイズの増大が観察された.また,CCI群では血液中のコルチコステロン濃度はコントロールと比較して有意な低下が認められ,一方ACTH濃度はコントロールと比較して有意な増減は認められなかったがACTH濃度の高い個体では副腎皮質機能の亢進像が認められた.緒言:慢性疼痛に至る病態形成過程への慢性疼痛モデル動物を用いた行動解析と内分泌調節系との関連の解明を目的とした研究は非常に少ない.今回,モデルラットの行動学的観察を行い,次いで副腎皮質ホルモンに注目し,行動変化が生体内での動態といかなる関連を認めるか解析した.実験材料および方法:実験には,Wister系ラットのオスを用いた.麻酔下にて眼窩下神経をChromic gutで結紮する群と絹糸により結紮する群,ならびに偽手術対照群に分けて実験を行った.疼痛発症の評価には、眼窩下神経支配の顎顔面領域にvon Frey hairを用い、圧力をかけた時の逃避行動を観察した(タッチテスト).また,運動量を観察した.さらに,術後45日目に血液と副腎を採取し,血中コルチコステロン濃度の測定と副腎皮質の微細構造学的解析を行った.結果および考察:慢性疼痛の発症を評価するタッチテストの結果,CCIモデルラット群で,偽手術対照群と比較し逃避行動指数の増加が確認された.絹糸群では同様な痛覚過過敏の症状が観察されたが,結紮部位が中枢側か末梢側かにより異なる傾向が見られた.運動解析を行った結果,コントロール群,chromic gut群,絹糸群で運動量に顕著な差は見られなかった.しかしながら,術式による影響は否定できず,今後のさらなる解析が必要である.

コルチコステロンの血中濃度はCCIモデルラット群で,コントロール群と比較して有意に低下していた.副腎皮質の組織像を観察した結果,CCIモデルラットで、Syncytial-lipid structures(SLS)が高頻度に観察された.また、透過電子顕微鏡の観察によりSLSが脂肪滴や変性ミトコンドリア,コレステリン結晶をも含む巨大な集合体であることが示され,このことから,神経結紮による疼痛様の行動変化に副腎皮質の変性が関連することが示唆された.
ナノ空間ひずみ場制御による新規イオン伝導性固体の創製と燃料電池反応促進

ひずみ場によりイオン伝導性固体の導電特性が変化する現象を能動的に制御することで,携帯型電子機器用の電源として開発が進んでいるμSOFCの特性を向上させ,低温作動特性を付与することを目的とし,ひずみ場の制御手法とその影響の評価を行った。圧縮と引張両方向のひずみ場を導入したセルを評価した結果,引張性のひずみ場を界面から生じる熱応力などで加えることで電解質抵抗が低減される可能性が示唆された。合わせて,ひずみ場を導入可能な構造を持つμSOFCの設計,試作も行った。本研究ではセラミックス内部にナノスケールでひずみ場を導入し結晶構造やバンド構造,電子密度分布などの電子構造を制御することで燃料電池反応が飛躍的に進行する新しいセラミックスを創製し,その技術をμ-SOFCに転用することを目的としている。今年度はイットリア添加バリウムジルコネート(BZY)を用いたμ-SOFC内部におけるひずみ場の基本的な知見を得ることを目的としてパルスレーザ堆積法を用いたBZY薄膜の作製と,そのひずみ場制御を行った。パルスレーザ堆積法で作製したBZY薄膜の格子体積は作製直後は大きく,酸素存在雰囲気下でアニールすると最大で1%収縮した。酸素雰囲気下でこの収縮量が多くなるため,このような体積変化は製膜直後の薄膜は通常のBZYより多くの酸素欠陥を内包しており,実質的には還元膨張した形となっていることを意味している。この結果は,ナノ空間ひずみ場を導入する以前にBZY薄膜の格子体積はバルクのセラミックスとは異なっていることを示唆しており,この状態における特性の評価がまず必要であることが明らかになった。薄膜の作製条件,基板の種類により結晶構造は若干異なることも合わせて分かったため,次年度にはこれらの試料の導電特性評価とX線吸収等を用いた電子構造の評価も合わせて行う予定である。またμ-SOFCの燃料電池反応の大部分を支配する電極反応抵抗についても合わせて検討を行った。通常のμ-SOFCでは昇温中に電極反応抵抗の大きな変化がしばしば観察されるのに対して,バルクのセラミックス上では電極反応抵抗は昇温中でも大きな変化を示さなかった。この結果は前述した薄膜の格子体積の変化が電極反応抵抗に大きな影響を与えていることを示唆しており,次年度により詳細に評価する必要があることがわかった。今年度はSOFCの性能に対してひずみ場が与える影響を単純な系を用いて再検討した。ひずみ場の影響を考慮するにあたり課題となっていたのは多結晶性の薄膜を用いていたため,マクロ的なひずみ場の印可方向と結晶粒内のマイクロなひずみの状態が一致しないことおよび,多結晶であるため,全ての方向におけるひずみ場の影響を合算したものしか電気的に観察できないという2点であった。そのため,今年度はイットリア安定化ジルコニア単結晶に対して外部から応力を印可した単純な系を構築,評価を行うこととした。単結晶に対して常温で窒化珪素のリングをはめ込み,昇温すると熱膨張係数差に応じた熱応力が単結晶に印可され,圧縮応力状態のひずみ場が生じる。その値は温度上昇とともに増加し600度において0.2%を超える大きなものである。その際単結晶の導電率はひずみ場が存在しない試料と比較し面指数によらず低下し,100面の試料では最大で一桁程度低下した。逆に電極反応抵抗に関しては若干ではあるが,面内圧縮応力状態で計測した方が低い電極抵抗を示すという結果が得られた。SOFCにおいては電解質抵抗より電極反応抵抗削減の方が重要な課題となりうるので応力状態の最適化でSOFCの性能向上が達成できる可能性が示唆された。また,in-situ XAFSについては今年度,スケジュールの関係で実施することができず,次年度にずれこむ見込みとなったが,in-situ XAFSで起動可能なマイクロSOFC用ヒーターなどを含めた全体の最適設計を行った。また外観観察などからマイクロSOFC内部におけるひずみ場の温度依存性について検討を行い,in-situ XAFSに適用可能で実際に応力状態をある程度変更可能なマイクロSOFCを作製した。今年度はプロトン導電体であるバリウムジルコネート系プロトン導電体を電解質としたマイクロSOFCを用い,薄膜中におけるひずみと残留応力の運転状態における変化とそれが導電特性に与える影響の検討を行った。またマイクロSOFCをベースにin-situ XAFSと発電実験が同時に実施可能なセルを試作し,実際に放射光施設(スプリング8)においてin-situ XAFS発電試験を行った。イットリウム添加バリウムジルコネート薄膜をPLD法を用いてシリコン基板上に2種類のレーザと2種類の酸素雰囲気下で成膜し,室温における残留応力を都度計測しながら500°C空気雰囲気でアニールを繰り返したところ,2種類の異なる傾向が観察された。

一つ目は製膜直後には圧縮性応力を示し,アニールにより体積収縮と圧縮性応力の解消が同時に起こるものであり,二つ目は応力状態に関係無くアニールにより,体積変化を伴わない応力状態の変化がおこるものである。前者は低酸素分圧下で製膜され,薄膜内には過剰酸素空孔が存在しているためと解釈されるが,後者についてはこれまで報告されたことがない特異なものである。この結果は,秋に開催されるSOFC-XIIIにおいて発表される予定である。放射光施設において行ったin-situXAFS発電試験においては,XAFSにより電極であるLSC電極の電子構造が応力状態の変化に合わせて変化する状況が観察でき,さらにXAFSと同時に発電特性を評価できることがわかり,次年度において最終的な試験を行うための十分な知見を得ることができた。本来今年度は動的なひずみ場を制御可能な機構の設計,試作まで行う予定であったが,作製プロセスの大半を行うマイクロナノマシニングセンターが被災から復旧するのに想定より多くの時間を費やし,動的なひずみ場制御機構の試作までは至らなかった。施設はほぼ復旧しているので次年度前半には試作を完了させる予定である。25年度が最終年度であるため、記入しない。前年度は震災から復旧の遅れにより,満足な試験を行う事ができなかったが,今年度はμSOFCセルの作製とそれを応用したin-situXAFS発電試験用のセルを作製し,実際に試験を行う事ができた。今までのところ,燃料電池反応を向上させるための応力状態に関しては目ぼしい知見は得られていないが,今後その実験を行うための実験設備,セルなどの準備は既に完成しているため,最終年度において研究目的が達成できるものと考えている。今年度の研究により,まず薄膜自体の格子体積がバルクのセラミックスと異なりその評価をすることが必要であることが明らかになった。そこで次年度はX線吸収などを用いて薄膜自体の電子構造の評価を行うと共に,ひずみ場制御機構を組み込んだμ-SOFCを試作し動的にひずみ場を変化させた状態における特性評価も実施していきたい。今年度実施する内容は大きくわけて2項目ある。一つ目はin-situXAFS発電試験による応力状態と発電特性の同時評価である。これは前年度の試験結果を受け,構造や電極材料を見直し,より電気化学的に耐久性のあるセルを準備し,今年度後半に放射光施設において試験を行う予定である。今年度は円滑な試験の実施のために研究分担者に放射光施設での試験に精通した中村を加えた。二つ目はマイクロSOFCをベースにせずよりシンプルな系において応力状態と発電特性の関係を検討することである。放射光施設による実験は各年度に1回程度しか実施できないため,シンプルな系で応力状態と発電特性の最適化について検討を重ねた上でその知見を導入し,in-situ試験を行うことを考えている。
食中毒菌の腸管付着・侵入を抑制する水産発酵微生物および水産食品成分に関する研究

本研究では、主にリステリア菌の感染性および病原性を抑制する食餌因子(乳酸菌および成分)を水産食品中から探索し、新たな機能性と、食品衛生に資することを目的とし,ヒト腸管細胞およびマウスを用いた実験を行った。その結果、さばのなれずしより分離した乳酸球菌Leuconostoc mesenteroides1RM3株がリステリアの感染、侵入を抑制し、免疫強化および抗炎症作用がかかわることが示唆された。本研究では、リステリア菌Listeria monocytogenes、その他の病原菌の感染性および病原性を抑制する因子(乳酸菌および成分)を水産食品中から探索し、水産食品の新たな機能性の解明と、食品衛生に資することを目的とし、腸管細胞を用いたin vitroおよびマウス、ラットを用いるin vivoの実験で、微生物学的、生化学的手法を用いた検討を計画している。本年度は、水産発酵食品からの、酸耐性・胆汁耐性乳酸菌のスクリーニングと、病原菌の腸管上皮細胞Caco-2への付着および侵入に対する選抜乳酸菌および海藻抽出物の影響を検討した。本研究室で保存している20株のなれずし由来乳酸菌、および今年度新たになれずしより分離した乳酸菌200株について、probioticの要件とされる酸耐性(pH2.5での生残性およびpH3.5での増殖)および胆汁耐性(0.3%胆汁培地での増殖)のスクリーニングを行い、4株のLactobacillus plantarumおよび1株のLeuconostoc mesenteroidesを選抜した。これら5株の候補菌のうち2株(L.plantarum a205, L.mesenteroides 1RM3)が未分化およ分化Caco-2細胞へのリステリア菌およびサルモネラ菌(Salmonella Typhimurium)の侵入を明確に抑制した。日本において摂取量の多いと考えられるマコンブ葉体、およびその養殖業において未利用とされできた付着部(ガニアシ)のエタノール抽出液について同様に病原菌の細胞侵入への影響を調べた結果、抗菌性のみられない濃度でも、侵入抑制が認められた。本年度の目的であるin vitroにおける候補菌の選抜、および海藻成分の影響に関する成果は達成された。次年度は他の海藻成分について検討を続けるとともに、マウスを用いた病原菌感染に対する影響について検討する予定である。本研究では、リステリア菌Listeria monocytogenes(Lm)、その他の病原菌の感染性および病原性を抑制する因子(乳酸菌および成分)を水産食品中から探索し、水産食品の新たな機能性の解明と、食品衛生に資することを目的とし、腸管細胞を用いたin vitroおよびマウスを用いたin vivoの実験で、微生物学的、生化学的手法を用いた検討してきた。平成22年度は、水産発酵食品からの、酸耐性・胆汁耐性乳酸菌のスクリーニングと、病原菌の腸管上皮細胞Caco-2への付着および侵入に対する選抜乳酸菌および海藻抽出物の影響を検討した。その結果、耐酸性、耐胆汁性を持つLeuconostoc mesenteroides 1RM3株とマコンブ付着部(ガニアシ)抽出物が未分化およ分化Caco-2細胞へのリステリア菌およびサルモネラ菌(Salmonella Typhimurium)の侵入を抑制することが確認された。本年度の上記の実験結果を踏まえ、1RM3およびガニアシ抽出物の、マウスへのLm感染に及ぼす抑制効果を検討した。飲料水に1RM3の生菌を9logCFU/ml加え投与した場合、脾臓へのLm感染が有意に抑制され、加熱死菌を投与したマウスでも抑制の傾向であった。また、ガニアシ5%食を投与したマウスでもLm感染が抑制される傾向で、感染による体重の減少も緩和された。これらの感染抑制能を示す1RM3やガニアシにLmに対する明確な抗菌性は認めらなかった。本年度の目的であるin vivoでの効果の確認は達成されたが、作用メカニズムについてさらに検討する必要があるために、平成24年度は1RM3およびガニアシ抽出物の免疫賦活作用および炎症抑制作用についてin vitroで検討を行う予定である。本研究では、リステリア菌Listeria monocytogenes(Lm)、その他の病原菌の感染性および病原性を抑制する因子(乳酸菌および成分)を水産食品中から探索し、水産食品の新たな機能性の解明と、食品衛生に資することを目的とし、in vitroおよびマウスを用いた実験を行った。平成22年度は、水産発酵食品からの、酸耐性・胆汁耐性乳酸菌のスクリーニングと、病原菌のヒト腸管上皮細胞Caco-2への付着および侵入に対する、選抜乳酸菌および海藻抽出物の影響を検討した。その結果選抜されたLeuconostoc mesenteroides1RM3株とマコンブ付着部(ガニアシ)抽出物が、未分化および分化Caco-2細胞、また、マウス脾臓および肝臓へのリステリア菌およびサルモネラ菌(Salmonella Typhimurium)の侵入あるいは感染を抑制することを確認した。平成23年度にはこれらの免疫賦活作用と抗炎症作用についてCaco-2細胞およびマウスマクロファージRAW264.7細胞を用いて確認した。

上記のうち、特に1RM3にリステリア菌の侵入・感染抑制、抗炎症、および免疫賦活の有用性が認められたため、本年度は硫酸デキストランNa(DSS)投与により誘発した腸炎(IBD)発症マウスに及ぼす1RM3の影響を調べた。本菌体を飲料水とともに摂取させることにより、血便や下痢などの症状が緩和され、組織学的にも改善が認められた。本研究の成果は、伝統的な日本の水産食品、食材のうち、海藻の多糖類および、なれずし中の乳酸菌が、食中毒菌の感染を抑制しうることを示唆している。今後も有効成分の分離、作用メカニズム、食べ合わせなども含め検討を続けたい。本年度の目的であるin vivoでの効果の確認は達成されたが、作用メカニズムについてさらに検討する必要がある。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の目的であるin vivoでの効果の確認は達成されたが、作用メカニズムについてさらに検討する必要があるために、平成24年度は1RM3およびガニアシ抽出物の免疫賦活作用および炎症抑制作用についてin vitroで検討を行う予定である。
外部知識統合を考慮したナレッジマネジメントのモデル化

本研究の目的は、組織外部の知識を活用しながら、環境適応を有効に行える組織の諸問題を検討することである。そこで、知識の吸収力モデルと個人学習と組織学習との関係を記述した組織学習モデルとを融合した概念モデルを構築し検討を行った。その結果、外部知識統合に関する潜在的吸収力、顕在化された吸収力、知識のオーバーラップに関する知見が得られた。さらに、概念モデルにもとづきエージェント・ベース・モデルを構築し、シミュレーション実験を行い外部知識統合に関する組織的条件を検討した。その結果、知識支持者に関する傾向、外部知識統合によって創造された知識に関する傾向が明らかとなった。文献調査により、外部知識を組織で有効に活用するために、必要とされるのは知識の吸収容量であり、これは知識獲得、知識吸収、知識変換、知識利用の4つの能力であることが明らかとなった。知識獲得能力は外部で生成された知識の同定と獲得のための能力、知識吸収能力は外部から獲得した知識を分析、処理、解釈するための能力、知識変換能力は存在する知識と新たに獲得した知識を組み合わせることを促進、洗練化する能力、知識利用能力は外部知識を業務遂行に取り入れ、新たなコンピテンシを創造する能力である。以上の能力は、外部知識を統合し活用するための組織の必要条件であると考える。われわれは、これらの能力をうまく活用するための組織メカニズムを解明するために組織学習理論の援用を検討した。組織学習の視点から見ると、前2者の能力は主に組織を構成する個人の学習に依存し、後2者は知識を組織内で有効に共有していく組織学習のプロセスに依存すると捉えることが可能である。すなわち、外部知識の統合の問題は、個人学習と組織学習の相互作用の問題として捉えることができ、外部知識統合をうまく行なえる組織は、個人学習を有効に支援すると共に、その成果をうまく共有できるような組織的仕組みをもっているものと考えられる。本研究では、このような組織を構築するためのリーダーとしてゲートキーパーに注目した。従来のゲートキーパーの概念は、外部知識を獲得しその知識を組織内に伝搬する者とされていたが、外部知識統合を考慮した場合、これだけでは不十分であり、4つの知識吸収能力をうまく発揮できることが必要ということが明らかとなった。今年度は、当初の計画に加え、外部知識統合のためのメカニズムを明らかにするための研究方法論とエージェントベースシミュレーションの正当性を保証する理論的背景を明らかにする試みも行い、リトロダクションと批判的実在論の可能性について検討した。文献調査をもとに、外部知識統合を考慮したナレッジマネジメントをモデル化するための基本的な概念枠組みとして検討している、知識獲得、知識吸収、知識変換の4つの能力によって構成される「知識吸収力モデル」と個人学習と組織学習の関係をベースとした「組織学習モデル」との融合モデルに、さらに外部知識を効果的に統合するための条件として、外部知識と組織内部の知識の「オーバーラップ」という観点を加え、外部知識統合モデルの拡張を行った。また同時に、外部知識統合に関するエージェントベースモデル構築とシミュレーション結果を評価するための枠組みとして、「知識の生態系」という概念を新たに構築した。知識の生態系では、知識を自然界における種に、知識を所有する組織メンバーを種に属する個体とそれぞれ見なす。また、組織メンバー間の対話による知識創造と知識伝達・共有の結果として生じる知識の時間的変動を、自然界における種間の相互作用の結果として生じる種の時間的変動と類似のものとして捉えることができると仮定する。このような仮定のもと、知識の時間的変動を、その知識を担う組織メンバーの数の時間的変動によって捉えようとするものである。この枠組みを用いることによって、知識という質的な問題を量的な問題に変換し、外部知識統合に関するエージェントシミュレーションの基礎が与えられたと同時に、今までのナレッジマネジメントではあまり考慮されていなかった組織内における知識変動のダイナミズムのマクロ的視点を提供することが可能となったと考える。今年度は、この「知識の生態系」概念にもとづき、予備実験レベルではあるが、外部知識統合に関するアブストラクトモデルをいくつか作成し、組織空間の密度、組織メンバーの行動力、知識の類似性が組織イノベーションにつながる可能性について検討し、いくつかの知見を得ることができた。外部知識統合に関するエージェントベースモデル構築とシミュレーション結果を評価するための枠組みとして考案した「知識の生態系」という概念に基づき、外部知識統合に関わると考えられる諸条件を組み込んでシミュレーション実験を行った。「知識の生態系」概念は、知識を自然界における種、組織メンバーを種に属する個体とそれぞれ見なし、組織内知識の時間的変動を、自然界における種間の相互作用の結果として生じる種の時間的変動に対応付けて捉えようとするものである。そのねらいは、比較的長期的な視野で、組織的知識創造を含む組織内での知識状況を検討することを可能にすることである。本研究では、組織的知識創造理論の基本モデルと考えられているSECIモデル(Nonaka & Takeuchi,1995)で示された個人的知識が組織で共有されることを通して組織的知識が創造されるという考え方、すなわち、知識の創造と知識の伝達、それらを効果的に行うための要因としての対話構造を、知識の生態系の概念に基づきモデルに組み込んだ。構築されたモデルに基づき、シミュレーション実験を行い、組織イノベーションを実現するための組織的要因であるイノベーション支持者(武石他,2012)、ゲートキーパー(Allen,1977)等組織内の知識普及に関するキーパーソンの必要性とその効果に関して検討した。その結果、新たな知識や革新的な知識が組織内で普及していく際のキーパーソンの構成比率に関する傾向が明らかとなった。

さらに、外部知識を取り入れて知識が創造された場合、外部知識によらず組織内で生成された新たな知識よりも、普及には時間がかかるが組織内で大きな勢力をもつ知識になる可能性があることが明らかとなった。本研究の目的は、組織外部の知識を活用しながら、環境適応を有効に行える組織の諸問題を検討することである。そこで、知識の吸収力モデルと個人学習と組織学習との関係を記述した組織学習モデルとを融合した概念モデルを構築し検討を行った。その結果、外部知識統合に関する潜在的吸収力、顕在化された吸収力、知識のオーバーラップに関する知見が得られた。さらに、概念モデルにもとづきエージェント・ベース・モデルを構築し、シミュレーション実験を行い外部知識統合に関する組織的条件を検討した。その結果、知識支持者に関する傾向、外部知識統合によって創造された知識に関する傾向が明らかとなった。外部知識統合のための理論的フレームワークにもとづき、エージェントベースアプローチのための基本モデルを構築し、予備的なシミュレーション実験を行い、外部知識統合に関する基礎的検討を行った。経営学外部知識統合に関する有効な概念モデルとして、文献調査によって明らかになった知識吸収力モデルと組織学習モデルとの混合モデルをベースに、知識の生態系概念を取り入れ、より精緻な外部知識統合に関するシミュレーションモデルを構築する。さらに、シミュレーション実験を行うことによって、ゲートキーパーや知識のオーバーラップ等の外部知識統合への影響や、外部知識を統合した場合の組織内知識変動のダイナミズムについて新たな知見を得ることを目指す。文献調査により、外部知識統合メカニズムに関する概念モデルを構築することができた。しかしながら、外部知識統合のリーダーの条件を検討するために、ゲートキーパー概念の拡張を試みているが、必要な諸能力の詳細についてまだ十分な検討ができていない。追加的に行った研究方法論とシミュレーションの正当性に関する理論的検討は有効であったと考えるが、この検討にかなり時間が割かれたのも事実である。今後は、ゲートキーパーの概念の拡張および組織構成メーンバーとの相互作用についての検討を行うとともに、外部知識統合メカニズム関する概念モデルを構成する変数をより詳細に検討し、操作可能なモデルにする予定である。また事例調査を行い、モデルの妥当性を検討したい。そのうえで、モデルを実装することを目指す。9月に予定していた英国での国際会議参加を、夏季1か月に及ぶ療養・治療のため、キャンセルしたため。初年度の研究成果発表のための学会参加関連の諸費用、シミュレーションのモデル化および実験のために必要となる連携研究者のコンピュータ、新たなシミュレーションソフト、資料等の購入を計画している。
運動に誘発された筋活動の総合的な解明と対象筋拡大のための筋機能的MRIの改良

リハビリテーション医学では運動療法に対する筋の活動評価が必要となる。筋機能的磁気共鳴画像法(mfMRI)は、運動に誘発された筋活動を捉える非侵襲的な評価法であるが、mfMRIの積極的な活用は検討課題が残されている。そこで本研究では、運動に誘発された筋活動の総合的な解明と対象筋拡大のためのmfMRIの改良試みた。本研究で得られた知見としては、次に示すとおりである。時間短縮可能骨格筋の横緩和時間(T2)を算出するための撮像条件に関する提示と根拠を明らかにでき、腹斜筋の運動に誘発された活動様相も提示できた。また、一般的な撮像方法を用いた一般的な骨格筋の縦緩和時間(T1)の算出方法の提案もできた。平成25年度は、課題1である「新しいT2値計測法を用いたmuscle functional MRI(mfMRI)の改善(主として高空間分解能化による有用性拡大の検討)」を中心に研究に取り組んだ。これまで我々が活用してきたT2値計測のための高速撮像法であるSE-EPIは、時間分解能に優れているが、空間分解能は極端に劣るという特徴を有していた。そこで、時間分解能と空間分解能の両者に優れた高速撮像法として、Double Echo at Steady State (DESS)シークエンスを用いたT2値計測法に本研究では着目し、空間分解能と言う点での改善を図ることを目的とした。このDESSシークエンスにより取得したT2値を輝度値にしT2値の分布を示した画像(T2マッピング)をmfMRIへ応用し、数値解析上のシミュレーションと実験的検証との両方の側面より問題解決に取り組む。具体的な検討内容は以下に示すとおりである。実験1:ヒトの軟部組織に近いと言われる模擬物質(PVAゲルファントム)を用いて、DESSにおける条件の最適化に関する検討を行う。実験2:実験1と同様の検討をヒト骨格筋に対して行う。被検者は健康な成人男性約10名を予定している。実験3:mfMRIにおけるT2値計測法としてDESSを使用し、これまで我々が検証に成功している体幹部深部筋もしくは頸部屈曲に関与する各筋に対して、実際に運動に誘発された筋活動への解析に応用を試みる。上記の実験結果を総合的に分析し、mfMRIの改善に関して検討を行う平成26年度は研究代表者が所属機関を異動したため、研究の進捗に多少の遅れが出てしまった。しかしながら、本研究に関するデータ収集は進めていたこともあるので、所属機関の異動後は、それらのデータ解析に関して進めてきた。まだ解析途中の段階であるが、その研究実績に関して以下に示す。運動に誘発された筋の生理学的な変化には色んな要因が含まれているが、磁気共鳴画像法(MRI)を用いた従来の研究では"水分含有量"の変化に着目した変化の追跡に特化し、その生理学的変化に関する考察を得意としてきた。血液量(blood volume)や血液酸素化(blood oxygenation)に関する研究も盛んに行われてはいるものの、両者の相関性について密接に関連したうえでの考察は、近赤外分光法(NIRS)との併用によるデータ収集を行わない限りは、その報告例は皆無の状態である。本研究においても、運動に誘発された筋の変化に関する生理学的メカニズムの解明に関する研究(筋の運動生理学的研究とする)の手段として緩和時間を活用し検討を進めているが、従来より筋の運動生理学的研究を簡便に行えるということで盛んに活用されているNIRSによる知見を組み合わせることで、MRIのみのデータ収集でもblood volumeやblood oxygenationに関する情報の収集に関する可能性が見えてきたことである。そこで、平成27年度の大きな研究実績である「研究計画で実施している緩和時間のデータ取得に関する精度向上の知見をblood volumeやblood oxygenationの方面でも活用できる可能性」について、さらなる検討を進めるための基礎的検討を実施したといえる。磁気共鳴画像法(MRI)の組織特異度を示すパラメータのひとつである緩和時間には縦緩和時間(T1)と横緩和時間(T2)の2種類が存在するが、これまで、水分含有量と密接な関係を有するT2の計測法の精度改善とその活用法に関して研究を行ってきた。T2に関しては、「算出精度の向上」、「計測時間の極端な短縮化」、「提案する手法の種類の複数化」の点で知見を得ることができ、実用的な手法として提案については、研究の進捗状況はかなり得られているという状況である。そのため、今年度は、2種類存在する緩和時間の中でも、縦緩和時間(T1)の計測も研究の対象を広めることにした、具体的な研究内容としては、Temporal Resolutionの改良およびその算出精度の検証方法の確立に関して研究を行った事である。元々、T1は水分含有量との関係はT2より劣るが、代謝機能との関係はT2よりも勝っていると言われている。しかしながら、その算出精度が低いこと及び長時間の計測時間が必要とされるため、効果的な活用法の提案にまでは至っていない。計測時間の短縮化に関する研究も盛んに行われているが、標準的方法であるスピンエコー法との比較に関する報告がなされていないため、その精度に関しては疑問が残る。今年度の具体的な研究項目としては、T1に関する計測精度の検証及び計測時間の極端な短縮化の提案に関する基礎的検討を行った。その結果、その両方において問題点の解消に関する道筋が見えると考えられる有益な知見が得られた。

研究計画の段階では、T1およびT2の緩和時間以外のMRIに関する組織特異度を示すパラメータに関しても研究を行う予定であったが、研究代表者が施設を異動したため、それらの研究の実施が難しくなってしまった。そのため、T1およびT2に関する研究のみしか行えていないという点で"やや遅れている"と状況報告を行った。T1およびT2に関する研究は、おおむね順調に進んでいる。本研究では、運動に誘発された筋活動の総合的な解明と対象筋拡大のための筋機能的MRIの改良に関して研究を遂行した。その結果、次の3点について明らかにすることができた。1.1点目としては、骨格筋の横緩和時間(T2)を算出するための撮像条件において、時間短縮を可能にするための条件提示と共にその提示可能となる根拠を示すことができた。これまで、運動生理学分野では、筋活動による骨格筋の変化を捉えるための必要条件として挙げられていた「撮像時間の短縮化」に関しては、一定の見解を得られておらず、算出値の妥当性については疑問視されていた。本研究では、磁気共鳴の物理学的原理に基づいた撮像時間の短縮化の検証を行い、繰返時間(TR)およびエコー時間(TE)に関する設定の妥当性を示すことができた。2.2点目としては、従来の筋機能的MRIでは評価不可能とされていた体幹部の腹斜筋の筋活動に関して、新たな手法の提案による筋機能的MRIにより評価が可能であることを提示できた。スピンエコー法(SE)やスピンエコー・エコープラナーイメージング(SE-EPI)で解決することができなかった「空間分解能の向上」という問題について、T2算出が可能な別のパルスシークエンスであるDual-Echo Steady-State法(DESS)を活用することで、T2を使った3つ存在する腹斜筋の描写を可能にできることを示すことができた。3.3点目としては、骨格筋の縦緩和時間(T1)の算出方法において、特殊な撮像法(パルスシークエンス)を使用せずに、従来法の1/60の撮像時間でデータ取得ができる手法を提案し、その算出精度についても検証できた。先行研究の報告を基にTurboFLASH法を用いて撮像条件の調整による撮像時間の短縮化に成功し、その算出精度についても数学的に担保で来ていることを確認できた。リハビリテーション医学では運動療法に対する筋の活動評価が必要となる。筋機能的磁気共鳴画像法(mfMRI)は、運動に誘発された筋活動を捉える非侵襲的な評価法であるが、mfMRIの積極的な活用は検討課題が残されている。そこで本研究では、運動に誘発された筋活動の総合的な解明と対象筋拡大のためのmfMRIの改良試みた。本研究で得られた知見としては、次に示すとおりである。時間短縮可能骨格筋の横緩和時間(T2)を算出するための撮像条件に関する提示と根拠を明らかにでき、腹斜筋の運動に誘発された活動様相も提示できた。また、一般的な撮像方法を用いた一般的な骨格筋の縦緩和時間(T1)の算出方法の提案もできた。研究代表者が所属組織を異動したため、研究環境の再構築に若干の時間を要したため。T1の計測における精度検証法の確立及び計測時間の極端な短縮化について、両方の項目で実現化の目処がたってきた状態であるため、今後はそれらの実現化に向け検証等を行う予定である。
Virasoro対称性を持ったKp解について

またAdler,van Moerbekeとの共同研究で、行列積分に関連して定義されるある積分作用素のFredholm行列式に対するTracey-Widomの恒等式に対し、vertex operatorを用いた簡明な別証明を与えた(執筆中)。これはAdler,van Moerbekeとの共同研究(CMP掲載予定)で得られた結果の応用である。同じ方法で常微分作用素と可換な積分作用素に関するGrunbaumの仕事もvertex operatorを使って解釈できる可能性があり、現在Adler,van Moerbekeと共同で研究を進めている。またウクライナとドイツでの研究集会に参加し、Krichever,Morozov,Veselov等とsoliton方程式、行列積分などについて議論した。
帝国日本の植民地支配と軍隊―満洲国軍の観点から―

交付申請書中の「平成30年度以降の研究実施計画」に概ね基いて本年度の研究を遂行した。第一に奉天軍内における陸軍士官学校留学八期生について分析した。張作霖が南北武力統一策を推進する段祺瑞ら安徽派と結んで実行した南征への参加は、八期生の最初の顕著な動きであった。関内に入った奉天軍の総司令部参謀長に楊宇霆が就任したほか、吉興、王茲棟は総司令部参謀、丁超は兵站処長、于珍は補充第二旅長、臧式毅は孫烈臣部隊の連長となった。楊宇霆は副司令徐樹錚とともに大功を挙げようと南征に力を入れようとするが、奉天からの武器の流用が発覚し、張作霖によって更迭されてしまう。丁超、于珍は同じく更迭されたものの、そのほかはその地位に留まった。すなわち八期生は楊宇霆に近いグループとそれ以外の間で分化が生じていったことがわかる。八期生のなかでも楊宇霆とは距離を置く者たちは、孫烈臣や呉俊陞、張作相ら旧派の庇護下で、中東鉄路護路軍など黒龍江省や吉林省で地位を確立していった。旧派が日本に対抗する姿勢をみせたように、八期生も単純に「親日」的といえるような存在ではなかった。第二に満洲国軍の対外作戦について研究を進めた。一九三七年日中戦争が全面化していくと、満洲国軍は関東軍とともに華北に出動していった。三八年にはカンジュルジャブを司令官とする甘支隊が華北に派遣され、ゲリラ戦を仕掛ける八路軍と戦闘を繰り広げ、一定の成果を挙げ、日本側の信頼を得ることとなった。しかし、以上のような満洲国軍の活躍ぶりは、戦況が日本側に有利にあるという条件によって大きく規定されていた。三九年ノモンハン戦争以降にみられるように、日本側が守勢に回った場合や劣勢の状況に置かれた場合、綻びをみせていった。研究実施計画通りに満洲国軍前史として奉天軍内における陸軍士官学校留学八期生、満洲国軍の対外作戦に関して研究を進めることができた。さらなる史料収集、分析が必要であるが、日露戦争期から満洲国崩壊期までを連続的に捉える視角がまとまりつつある。今後においては、満洲国軍の対外作戦についての研究、満系軍官の日記や回想録の分析を進める。そして日露戦争期から満洲国崩壊期までの一連の研究を著作としてまとめる作業を進めていく。交付申請書中の「平成28年度の研究実施計画」に概ね基いて本年度の研究を遂行した。第一に、日露戦争期から辛亥革命期において、後に満洲国や満洲国軍に関係することとなる人材と日本との関わりを考察した。具体的には、1.日露戦時の張作霖や馬賊勢力と日本軍の特別任務班に関する史料、2.清国軍内における張作霖・馮徳麟に関する史料、3.辛亥革命下の張作霖、馮徳麟、陸軍士官学校留学生に関する史料を収集し、検討した。以上の作業をもとに論文としてまとめ、拙稿「日露戦争期から辛亥革命期の奉天在地軍事勢力ー張作霖・馬賊・陸軍士官学校留学生ー」(白木沢旭児編著『北東アジアにおける帝国と地域社会』北海道大学出版会、2017年、第2章)として刊行された。第二に、1920年代張作霖・張学良期の東北軍、満洲事変と満洲国軍の創設に関して考察した。具体的には、1.1920年から31年満洲事変までの奉天軍に関する史料、2.満洲事変と在地勢力の帰順に関する史料、3.満洲国軍事顧問の動向に関する史料を収集し、検討した。以上の作業をもとに論文にまとめて投稿し、拙稿「『満洲国軍』創設と『満系』軍官および日系軍事顧問の出自・背景」(『史学雑誌』第125巻第9号、2016年9月)として刊行された。第三に、1930年代以降、満洲国軍がどのように発展していったのかを考察した。具体的には、1.東北軍から帰順した満漢系軍官に関する史料、2.モンゴル系軍官に関する史料、3.中下級軍官、満洲国軍官学校生徒に関する史料を収集し、検討した。以上の作業をもとに論文にまとめて投稿し、拙稿「『満洲国軍』の発展と軍事顧問・日系軍官の『満系』統制」(『北大史学』第56号、2016年12月)として刊行された。研究実施計画通りに日露戦争期から辛亥革命期の研究を進め、論文を刊行させることができた。計画では次に1910年代の張作霖による東三省支配確立期の考察を進める予定であったが、1920年-40年代の時期に関する研究が予想以上に進展し、2本の論文を刊行することができた。1910年代の張作霖と奉天省に関しては、計画を練り直す必要があった。張作霖による奉天省支配確立期とその後の東三省支配確立期に時期区分し、考察を進めている。奉天省支配確立期に関してはすでに研究が進み、論文がまとまりつつある。また1940年代の満洲国軍の対外作戦に関しては、ノモンハン戦争と合わせて考察していく予定であるが、ノモンハン関係の文献収集は順調に進めることができた。

交付申請書中の「平成29年度以降の研究実施計画」に概ね基いて本年度の研究を遂行した。第一に、張作霖が東三省を掌握していくなかで奉天軍はどのように構成されたか、奉天軍内において陸軍士官学校留学生はいかなる地位にあったか、日本の東三省政策のなかで軍事顧問はいかなる役割を果たしたか、満洲国軍前史としての張作霖の東三省支配確立期について研究を進めた。馮徳麟の配下であった張海鵬や馮徳麟と結んだ湯玉麟を許し起用していった張作霖の寛容な人材登用策や、奉天派の勢力が吉林省へと広がっていくなかで、陸軍士官学校留学生が奉天派の文官エリートである于冲漢や袁金鎧の助力を受けつつ、中東鉄路護路軍での起用に活路を見出し、重用される足掛かりを作ったこと、馮徳麟の下へのみ派遣されていた軍事顧問が奉天督軍の下への派遣へと展開し、さらに吉林督軍、黒龍江督軍の下へも派遣されていったことなどを明らかにした。第二に、満洲国軍の対外作戦補助部隊化の展開に関して、満洲国軍による華北出兵、ノモンハン戦争、日ソ戦争期を分析した。特に対外作戦においてモンゴル系部隊はどのような働きをしたか、モンゴル系に期待していた日本側の判断にどのような影響を与えたか、将来の軍官エリートを養成する場であった満洲国軍官学校および陸軍興安学校において、満漢系生徒、モンゴル系生徒はいかに反満・反日思想を醸成し、満洲国崩壊時にはどのように反乱を起こしていったかを検討した。研究実施計画通りに満洲国軍前史としての張作霖の東三省支配確立期、満洲国軍の対外作戦補助部隊化の展開の研究を進めることができた。さらなる史料収集、分析が必要であるが、日露戦争期から満洲国崩壊期までを連続的に捉える視角がまとまりつつある。交付申請書中の「平成30年度以降の研究実施計画」に概ね基いて本年度の研究を遂行した。第一に奉天軍内における陸軍士官学校留学八期生について分析した。張作霖が南北武力統一策を推進する段祺瑞ら安徽派と結んで実行した南征への参加は、八期生の最初の顕著な動きであった。関内に入った奉天軍の総司令部参謀長に楊宇霆が就任したほか、吉興、王茲棟は総司令部参謀、丁超は兵站処長、于珍は補充第二旅長、臧式毅は孫烈臣部隊の連長となった。楊宇霆は副司令徐樹錚とともに大功を挙げようと南征に力を入れようとするが、奉天からの武器の流用が発覚し、張作霖によって更迭されてしまう。丁超、于珍は同じく更迭されたものの、そのほかはその地位に留まった。すなわち八期生は楊宇霆に近いグループとそれ以外の間で分化が生じていったことがわかる。八期生のなかでも楊宇霆とは距離を置く者たちは、孫烈臣や呉俊陞、張作相ら旧派の庇護下で、中東鉄路護路軍など黒龍江省や吉林省で地位を確立していった。旧派が日本に対抗する姿勢をみせたように、八期生も単純に「親日」的といえるような存在ではなかった。第二に満洲国軍の対外作戦について研究を進めた。一九三七年日中戦争が全面化していくと、満洲国軍は関東軍とともに華北に出動していった。三八年にはカンジュルジャブを司令官とする甘支隊が華北に派遣され、ゲリラ戦を仕掛ける八路軍と戦闘を繰り広げ、一定の成果を挙げ、日本側の信頼を得ることとなった。しかし、以上のような満洲国軍の活躍ぶりは、戦況が日本側に有利にあるという条件によって大きく規定されていた。三九年ノモンハン戦争以降にみられるように、日本側が守勢に回った場合や劣勢の状況に置かれた場合、綻びをみせていった。研究実施計画通りに満洲国軍前史として奉天軍内における陸軍士官学校留学八期生、満洲国軍の対外作戦に関して研究を進めることができた。今後の研究においては、第一に、張作霖の奉天省支配確立期に関して、1.辛亥革命下において張作霖および馮徳麟はいかに勢力拡大のきっかけを掴んだか、2.趙爾巽・張錫鑾奉天都督(将軍)期において張作霖・馮徳
ナノファイバーを応用した新規骨再生医療用デバイスの開発

本研究ではファイバーを基材とする骨再生材料を開発するため、エレクトロスピニング法やテープキャスティング法を応用してポリ乳酸ナノファイバーシートやアルミナファイバー含有β-リン酸三カルシウム材料を作製した。またこれらのキャラクタリゼーションを行なった結果、骨再生材料として有用であることが示唆された。再生医療分野において、生体吸収性高分子材料であるポリ乳酸(PLA)は生体適台性に優れるため、組織再生用足場材料として応用されている。本研究ではPLAに、同じく生体吸収性のポリグリコール酸(PGA)が配合されたPLA/PGAナノファイバー不織布シートのin vitroにおける特性を評価した。測定試料はPLA100%のナノファイバー(PLA100)と、PLA/PGA比が75/25の場合のナノファイバー(PLA75/PGA25)、PLA/PGA比が25/75の場合のナノファイバー(PLA25/PGA75)からなる3種類の不織布シートとした。ナノファイバーの生分解速度を確認するため、各試料をリン酸塩緩衝液(pH=7.4、37°C)に2週間浸漬後、それぞれの重量変化率を測定した結果、PLA100が-2.43±0.60%、PLA75/PGA25が-9.42±1.41%、PLA25/PGA75が-38.7±10.03%であった。また擬似体液中でのアパタイト活性を調べるため、各試料を擬似体液(ハンクス溶液、pH=7.4、37°C)に1、3、7日間浸漬後、それぞれの試料表面を電界放射走査電子顕微鏡により観察したところ、PLA100とPLA75/PGA25については浸漬1日後ですでにアパタイト結晶が生成していたが、PLA25/PGA75については結晶生成物をほとんど確認できなかった。ハンクス溶液浸漬3日後ではそれぞれの試料表面におけるアパタイト結晶が成長し、浸漬7日後ではすべての試料表面において無数のアパタイト結晶の析出が確認できた。これらの結果により、PLAに対するPGAの配合量が増えるにしたがい、ナノファイバー不織布シートの生分解性は増加し、初期のアパタイト生成能は減少することが示唆された。本研究の目的は、ナノファイバーとリン酸カルシウム系材料を複合化することで、生体適合性に優れる新規材料を開発し、骨再生医療用材料への応用を目指すものである。本年度においてはアルミナファイバー(Al_2O_3-fiber)/第三リン酸カルシウム(β-TCP)複合体を作製し、Al_2O_3-fiberの添加量がAl_2O_3-fiber/β-TCP複合体の構造および機械的性質に及ぼす影響について検討した。すなわちβ-TCP粉末に対してAl_2O_3-fiberを5、10、15wt%の割合でそれぞれ添加して、分散剤と一緒に遊星型ボールミルにて混合することでAl_2O_3-fiber/β-TCP複合スラリーを調製した。その後、テープキャスティング法により作製したAl_2O_3-fiber/β-TCP複合体シートを6枚積層し、圧縮成形(100°C、20MPa)した後、高速昇温電気炉を用いて1100°Cで焼成することでAl_2O_3-fiber/β-TCP複合体を得た。キャラクタリゼーションの結果、アルキメデス法により測定したAl_2O_3-fiber/β-TCP複合体の気孔率は、Al_2O_3-fiberの添加量が増えるに従って高くなった。このことはSEM観察の結果からも確認できた。一方、曲げ強度および曲げ弾性係数はAl_2O_3-fiberの添加量が増えるに従って低下した。これらの理由として、焼結過程において耐熱性の高いAl_2O_3-fiberがβ-TCPの結晶化を抑制したものと考えられた。以上の結果から、Al_2O_3-fiberの添加によりAl_2O_3-fiber/β-TCP複合体の気孔率や曲げ強度などの特性が大きく変化することから、Al_2O_3-fiberの添加量をコントロールすることによって、骨組織に近似した気孔率または機械的性質を有する骨再生材料を創製することが可能であることが示唆された。生体吸収性高分子材料であるポリ乳酸(PLA)は生体適合性に優れるため、再生医療分野において組織再生用足場などの生体材料として応用されている。本研究の目的はファイバーを基材とする骨再生医療用材料の開発である。本年度ではエレクトロスピニング法を応用することで、ポリD,L一乳酸(PDLLA)ナノファイバーシートを作製し、その最適な作製条件の決定およびin-vitroにおけるアパタイト生成能について評価した。本研究では出発原料として、アルキル基末端であるPDLLAと、カルボキシル基末端であるPDLLA-COOHの2種類を使用した。また溶媒にはヘキサフルオロイソプロパノールを用いた。溶液濃度がナノファイバーの形状に及ぼす影響を検討するため、溶液濃度が5、10および15wt%のPDLLA溶液とPDLLA-COOH溶液をそれぞれ調製した。エレクトロスピニングの実験条件は、印加電圧15kV、溶液量2.0ml/h、ノズル間とターゲットまでの距離10cmとした。

エレクトロスピニングによって作製したシートの電子顕微鏡(SEM)観察の結果、溶液濃度5wt%についてはファイバーが形成されず、多くのビーズ状形成物が確認できた。また10wt%についてはビーズとファイバーが混在している様子であった。15wt%についてはビーズが全く観察されず、ファイバーのみが形成されている様子が確認できた。アパタイト生成能を確認するため、溶液濃度15wt%で作製したナノファイバーシートを疑似体液(ハンクス溶液)に浸漬した結果、PDLLAおよびPDLLA-COOHファイバーシートともに浸漬1日後に結晶物の生成が確認でき、浸漬7日後ではファイバーシート表面がすべて結晶物で覆われていた。またこの結晶物は薄膜X線回折(XRD)によりアパタイトであることを確認した。さらにSEM観察および薄膜XRDのピーク強度などから、PDLLA-COOHの方がPDLLAにくらべてアパタイト生成能に優れていることが示唆され、これはカルボキシル基がアパタイトの生成を誘起したものと考えられる。
酸性雨生成における降水・大気間物質移動のモデル化に関する研究

【集中乗数系モデル】雨滴の直径があまり大きくない場合は雨滴内の拡散の効果は小さい。そこで、支配方程式を空間的に積分した集中系のモデルに変換して数値シミュレーションを行った。このモデルは液相反応の項と大気雨滴間の物質移動の項を含んでいる。したがって、雨滴内での解離反応や酸化反応、ガス吸収を考慮するものである。このモデルを用いて、(1)SO2(g)とH2O2(g)とを同時に吸収する場合の雨滴内の酸化反応の効果;(2)窒素酸化物を吸収する場合の雨滴の酸性化、をシミュレーションした。その結果、次の様な事が明らかになった。(1)H2O2(g)を同時に吸収すると、酸性度の平衡値は変化しないが、雨滴の酸性度を高める;(2)NOx(g)はSO2(g)程良くは吸収されないので、雨滴の酸性度に対する寄与は小さく、雨滴の酸性度も低い。ただし、NOx(g)から生成する二次汚染物質のHNO3(g)はSO2(g)よりも酸性度を高める能力が高い。【イオンの電気泳動の効果】分布定数系のモデルを用いて、イオンの生成によって誘導された雨滴内の電場によるイオンの電気泳動の効果をシミュレーションによって調べた。その結果、(1)イオンの電気泳動によって雨滴内の水素イオン濃度が高められ、かつ、その濃度はより一様になる傾向がある事;(2)電気ポテンシャルは雨滴中心部の方が雨滴表面よりも高い事、などが分かった。球座標系による非定常編微分方程式で記述した雨滴内の支配方程式を用いて、SO_2ガス吸収による雨滴酸性化のダイナミックスを数値シュミュレーションし、酸性雨生成のメカニズムを検討した。シミュレーション結果によると酸性雨生成の初期にはSO_2の雨滴内で解離反応により生じるHSO_3-イオンが重要であり、時間の経過とともにHSO_3-イオンの酸化によって生じるSO_<42>-イオンが重要な役割を演じる事を明らかにした。更に、この支配方程式の集中化により計算時間の短縮を計り、小さい雨滴径の霧雨における高い酸性度の出現を数値シミュレーションする事を可能にした。その成果は、第50回土木学会、環境科学会1995年会において発表したが、7th.Int.Conf.U.S.D.、およびENVIROSOFT96においても発表の予定である。また、非定常編微分方程式による酸性雨生成モデルに帯電化学種(イオン)の拡散の結果生じる電位勾配によるイオンの泳動の酸性雨生成への寄与を数値シミュレーションし、その効果について考察した。その結果イオンの電気泳動により酸性雨の生成が促進される事が明らかとなった。また、このモデルと前述の電気泳動項を含まない編微分方程式系のモデルおよびその空間的集中化を行った常微分方程式系のモデルとの比較検討を行い、とくに集中定数系のモデルは霧雨の酸性化の数値シミュレーションには効果的である事を明らかにした。本年度は主として常微分方程式で記述した酸性雨生成モデルを用いて大気汚染ガスのウォッシュアウトによる雨滴の酸性化のシミュレーションを行った。本モデルは反応項と物質移動項を含みそれぞれ雨滴内の解離反応、酸化反応および大気雨滴間のガス状汚染物質の移動を考慮している。雨滴内の濃度分布は一様と仮定しているが、これは通常の雨滴径程度では雨滴内の濃度分布を無視しても結果におよぼす影響は小さいからである。このモデルを用い数値シミュレーションにより以下の様な検討を行った。(1)SO2(g)のウォッシュアウトに際してH2O2(g)を同時に吸収した場合に雨滴内で生じる酸化反応が酸性雨生成に及ぼす影響、(2)硫黄酸化物[SO2(g)]の他に先進各国での排出量中に占める比重が高まっている窒素酸化物による雨滴の酸性化。その結果次の様な事が明らかとなった。