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ツイストローラ摩擦駆動機構を採用した超精密工作機械による微細加工の研究

本研究の目的は,超LSIや精密光学素子などの製造,あるいは基礎物理学の研究や新素材開発,さらにはマイクロメカニズムの実用化などにおいて必要となる超精密加工技術,特に微細加工技術を開発し,社会的ニーズに応えることである.そのために,研究代表者らが開発した「ツイストローラ摩擦駆動機構」を位置決め装置として採用した3軸制御超精密数値制御工作機械を設計・試作し,この超精密工作機械を用いた3次元的な微細加工が加工可能であることを明らかにする.ツイストローラ摩擦駆動機構を採用した位置決め装置では0.1mm以下のリードを実現でき,オングストロームオーダの高い位置決め分解能が実現できることがすでに確認されている.ただし,ツイストローラ摩擦駆動機構の位置決め性能は研究目的を達成するのに十分であるが,機構上の問題点としてラジアル振れによる案内精度への干渉が挙げられる.この問題点に関しては空気静圧案内面に能動自成絞りを組み込むことにより解決できることがわかった.このようにしてツイストローラ摩擦駆動機構を採用した3軸制御超精密工作機械を開発し,微細加工のための実験装置とした.微細加工における加工法はダイヤモンド単刃工具による旋削と,小径の超鋼エンドミルによるフライス加工とし,被削材はアルミ合金とした.2軸制御による旋削においては,直径25mm程度の平面鏡や球面鏡などの光学部品の製作を行い,さらにその表面にナノメータオーダの微細な段差を加工した.形状精度は0.1μmオーダ,表面あらさは10nm程度であった.3軸制御によるフライス加工においては,大きさ0.11mm程度の円錐,四角錐,歯車形状や文字などを加工した.通常工具を用いたフライス加工であるために形状精度は10μm程度,表面あらさは数μmであった.本研究の特色・独創性は,ツイストローラ摩擦駆動機構という従来にはない機構を採用した位置決め装置の機械加工における実用性を示そうとしていることであり,機械工作・生産工学分野での重要な研究課題である精密位置決め技術および微細加工技術の発展に貢献できるものと考えている.本研究の目的は,超LSIや精密光学素子などの製造,あるいは基礎物理学の研究や新素材開発,さらにはマイクロメカニズムの実用化などにおいて必要となる超精密加工技術,特に微細加工技術を開発し,社会的ニーズに応えることである.そのために,研究代表者らが開発した「ツイストローラ摩擦駆動機構」を位置決め装置として採用した3軸制御超精密数値制御工作機械を設計・試作し,この超精密工作機械を用いた3次元的な微細加工が加工可能であることを明らかにする.ツイストローラ摩擦駆動機構を採用した位置決め装置では0.1mm以下のリードを実現でき,オングストロームオーダの高い位置決め分解能が実現できることがすでに確認されている.ただし,ツイストローラ摩擦駆動機構の位置決め性能は研究目的を達成するのに十分であるが,機構上の問題点としてラジアル振れによる案内精度への干渉が挙げられる.この問題点に関しては空気静圧案内面に能動自成絞りを組み込むことにより解決できることがわかった.このようにしてツイストローラ摩擦駆動機構を採用した3軸制御超精密工作機械を開発し,微細加工のための実験装置とした.微細加工における加工法はダイヤモンド単刃工具による旋削と,小径の超鋼エンドミルによるフライス加工とし,被削材はアルミ合金とした.2軸制御による旋削においては,直径25mm程度の平面鏡や球面鏡などの光学部品の製作を行い,さらにその表面にナノメータオーダの微細な段差を加工した.形状精度は0.1μmオーダ,表面あらさは10nm程度であった.3軸制御によるフライス加工においては,大きさ0.11mm程度の円錐,四角錐,歯車形状や文字などを加工した.通常工具を用いたフライス加工であるために形状精度は10μm程度,表面あらさは数μmであった.本研究の特色・独創性は,ツイストローラ摩擦駆動機構という従来にはない機構を採用した位置決め装置の機械加工における実用性を示そうとしていることであり,機械工作・生産工学分野での重要な研究課題である精密位置決め技術および微細加工技術の発展に貢献できるものと考えている.本年度はツイストローラ摩擦駆動機構を用いた3軸制御超精密工作機械の完成をめざした。そのために現有のX軸に追加するZ軸(水平軸)、およびこのZ軸テーブルに搭載されるY軸(垂直軸)を設計、製作した。Z軸テーブルの案内には空気静圧案内面を採用し、駆動にはツイストローラ摩擦駆動機構とハーモニックドライブ付きACサーボモータを使用して110mmのストロークを得ている。Y軸も空気静圧案内面を使用し、テーブルの駆動にはボールねじとハーモニックドライブ付きACサーボモータを使用して60mmのストロークを得ている。各軸テーブルの位置検出にはのレーザスケールを用いた。新作された各軸の基本特性を実測した結果は次の通りである。<Z軸(水平軸、ストローク110mm)>案内の真直度:0.12μm(左右方向全ストローク評価)0.08μm(左右方向短ストローク評価)0.28μm(上下方向全ストローク評価)0.12μm(上下方向全ストローク評価)位置決め分解能: 1nm(センサーフィードバック)10nm(レーザスケールフィードバック)<Y軸(垂直軸、ストローク60mm)>案内の真直度:0.50μm(左右方向全ストローク評価)0.50μm(左右方向短ストローク評価)0.18μm(前後方向全ストローク評価)0.18μm(前後方向全ストローク評価)位置決め分解能: 5nm(センサーフィードバック)

10nm(レーザスケールフィードバック)真直度についてはY軸が悪いが、モータとねじ軸とのカップリングなどに問題があり、今後改善する予定である。最終的にはすべての項目で真直度を0.1μm台に調整した上で能動自成絞りによる制御を行うことになる。位置決め分解能についてはほぼ予定通りの結果を得ている。YZ軸の製作と平行して、X軸について能動自成絞りによる案内精度の改善テストと、平面、球面などの切削テストを継続し、良好な結果を得ている。以上により、本年度の研究計画はほぼ達成されたといえる。本年度は昨年度に完成したツイストローラ摩擦駆動機構を用いた3軸制御超精密工作機械の機械性能の向上をめざした調整と切削加工実験を行った。まず、案内精度に関しては、各軸テーブルとも移動に伴い摩擦駆動機構に起因する振幅0.1μmオーダの"うねり"を生じていたが、XおよびZ軸は能動制御を行うことで、うねりを抑御して、テーブル運動の真直度を10nm以内に保てることがわかった。ただし、能動制御は参照面を基準として行われるため、参照面の状態が悪ければそれはそのままテーブル運動に現れてしまう。実験中には参照面の汚れや傷、あるいは温度変化による熱変形などが生じ、制御によりテーブル運動の真直度が低下することもあった。なお、Y軸についてはボールねじを使用しており、"うねり"が大きいため、能動制御が困難であった。そこで、このY軸を含め、各軸の駆動機構とテーブルとの結合に弾性カップリングを用いることで駆動機構の影響を少なくすること、そして、能動制御に用いるアクチュエータの出力の向上を計画中である。次に切削実験に関しては、XおよびZの2軸を同時制御するパソコンNCを自作し、このパソコンNCを用いてアルミニウムを素材として平面、球面などを切削した。平面の切削にも2軸制御を行ったのは、X軸とZ軸との直角度が完全ではないことを補正するためである。切削された面の評価を行ったところ、能動制御を行わない状態での形状精度は0.20.5μmであるが、能動制御を行うことでは形状精度は0.10.2μmに改善された。表面あらさは712nm程度であった。本年度は試作されたツイストローラ摩擦駆動機構を用いた超精密工作機械の加工能力を高め,種々の立体形状の加工を行った.昨年度においては自作ソフトによりこの工作機械の2軸を制御することで数値制御による旋削を行っていたが,制御軸数が少なくまた制御サイクルが遅いために加工能力は限られていた.そこで市販のNC装置を購入して組み合わせることで,より完全な数値制御工作機械とすることをめざした.その結果試作機は,制御軸数が3軸で,各テーブルに備えられたレーザスケールを用いたフルクローズド制御の数値制御超精密工作機械となった.ただし,制御分解能はスケールの分解能に制限されるために10nmとした.次にこの3軸数値制御超精密工作機械を用いて切削実験を行った.アルミニウムを素材としてまず,XおよびZの2軸を同時制御することで平面,球面などをダイヤモンド工具により切削した.
省力化のためのロボット溶接に適合する構造詳細の改良と強度評価法

水平補剛材端と垂直補剛材との間のギャップ、すなわち水平補剛材端ギャップがプレートガーダーの疲労強度に与える影響を、異なる水平補剛材端ギャップを有するプレートガーダーの疲労試験によって明らかにした。水平補剛材端のまし溶接のウェブ側止端に発生した疲労亀裂がウェブを貫通し、ウェブの裏面に現れるまでの疲労寿命に関して、水平補剛材端ギャップの大きさの影響は小さかった。貫通亀裂としてウェブを鉛直方向に伝播する亀裂の伝播寿命に関して、55mm以下のギャップの大きさの中で、55mmのギャップの水平補剛材端が最も優れていた。垂直補剛材端とフランジとの間のギャップ、すなわち垂直補剛材端ギャップが主桁と横桁の連結部の疲労強度に与える影響を異なる垂直補剛材端ギャップを有する横桁連結部の疲労試験によって明らかにした。垂直補剛材端がフランジに溶接された場合を除いて、水平補剛材端のまわし溶接に亀裂が発生し、これが隅肉溶接を破断させた。垂直補剛材端がフランジに溶接された場合を除いて、ウェブをフランジに連結する隅肉溶接のウェブ側止端に疲労亀裂が発生した。疲労に関して、垂直補剛材端がフランジに溶接された場合が最も優れていた。垂直補剛材端ギャップを大きくすることによる優劣は、55mm以下のギャップでは見られなかった。水平補剛材端ギャップの大きさが板の終局強度に与える影響を調べるために、曲げを受ける、水平補剛材を有する正方形板の弾塑性有限変形解析を行った。終局強度は、水平補剛材端ギャップが0mmから55mmの間でほぼ同じであり、55mmから100mmの間で急激に低下した。ロボット溶接に関する資料収集を行い、ロボット溶接の能力を明らかにした。補剛板、溶接桁の強度評価法と構造詳細の国際比較を行い、問題点を整理した。ロボット溶接では、水平補剛材の端と垂直補剛材の間をどれだけ開けることができるかということが問題となっているが、力学的観点からすると、この問題以前に水平補剛材が垂直補剛材から切断されていてもよいかという問題が取り残されていることが判明した。垂直補剛材と引張フランジの連結構造が疲労強度に大きく影響し、ロボット溶接を用いた製作ラインの自動化に大きく影響することが判明した。当初、今年度は垂直補剛材のみを有する桁の疲労試験と耐荷力試験を予定していたが、水平補剛材と垂直補剛材の両者を有する桁の試験体で、両者の影響を調べることができることが明らかになった。FEMによる弾塑性有限変形解析プログラムを開発した。水平補剛材の端と垂直補剛材の間の開きが桁の終局強度に与える影響をこのFEMプログラムを用いて調べた。水平補剛材の端と垂直補剛材の間に55mm程度の開きが存在しても、曲げを受ける桁の終局強度の低下は小さいことがわかった。局部応力解析により、水平補剛材の端部に応力集中が生じることが判明した。この応力集中は、水平補剛材の端と垂直補剛材の間の開きが大きくなるに従って低下することがわかった。これらの解析結果に基づいて、水平補剛材と垂直補剛材を有する桁の試験体を設計した。試験体の製作に時間を要したので、疲労試験と耐荷力試験は来年度実施する。水平補剛材と垂直補剛材との間のギャップの大きさがプレートガーダーの疲労強度に与える影響を調べるために、四つの異なる大きさのギャップを有する試験体を2体作製した。試験体A1では、曲げモーメントの圧縮側に水平補剛材を設けて疲労試験を行い、試験体A2では、曲げモーメントの引張り側に水平補剛材を設けて疲労試験を実施した。水平補剛材端のまわし溶接のウェブ側止端に疲労亀裂が発生し、試験体A1では圧縮フランジ、試験体

A2では引張りフランジに向かって亀裂が伝播した。水平補剛材端のまわし溶接のウェブ側止端に発生した疲労亀裂がウェブの板厚を貫通するまでの寿命は試験体A1とA2とでほぼ同じであり、ギャップの大きさの影響はなかった。試験体A1の疲労亀裂がウェブを伝播する速度は非常に遅かった。したがって、曲げモーメントの圧縮側に設けられた水平補剛材の端に発生する疲労亀裂がプレートガーダーを破壊に導くことはなく、曲げモーメントの引張り側の垂直補剛材に発生する疲労亀裂がプレートガーダーを破壊に至らしめることが明らかになった。次に、垂直補剛材とフランジとの間のギャップの大きさがプレートガーダーの疲労強度に与える影響を調べるために、異なるギャップを有する試験体を2体作製した。各試験体とも、並列の主桁が横桁で連結されており、横桁に繰返し荷重を載荷した。垂直補剛材端のまわし溶接に疲労亀裂が発生し、この亀裂がウェブを斜め下方に向かって伝播した。さらにフランジとウェブを連結する隅肉溶接のウェブ側止端に沿って疲労亀裂が発生・伝播した。応力実測の結果、この亀裂は板曲げ応力によって起こされたことが判明した。この亀裂に対してS-N曲線を作成した。以上の研究成果と昨年度の研究成果に基づいて、ロボット溶接を考慮した水平補剛材端および垂直補剛材端を有するプレートガーダーの強度評価法を提案した。
大空間骨組構造の耐荷・変形性能に及ぼす接合部と支承部の効果に関する研究

耐震性の有る空間構造物とは構造体自体が地震動に対して耐力がある場合と,下部構造からの強制変位に対する変形性能が考えられる。立体ラチス構造の構造設計においては、支承部はピン支持、1方向ローラー支持などの理想的な力学モデルとして取り扱われている。そこで標準的に用いられている立体ラチス構造物のピン支承部について3次元方向の載荷実験を行い、荷重の組合せによる支承部の水平剛性を調べた。さらに、二層屋根型円筒ラチスシェルを対象として、地震応答性状に及ぼす2方向の水平弾性支持剛性で表される境界条件の効果について検討した。つぎに,立体ラチス構造が水平方向に弾性支持されているとした場合に、耐震性と支承部での強制変位などに対する変形性能を向上させるための鋼管による履歴エネルギー吸収型ダンパーを提案し,その復元力特性を実験により調べる。この鋼管による履歴型ダンパーは上部と下部の治具に差し込む形式となっている。考察では実験で得られた鋼管履歴型ダンパーの復元力特性を用いて,立体ラチス平板にダンパーを設置した場合の効果を検討している。その結果,次の結論が得られた:(1)立体ラチス構造物の標準的なピン支承部について,荷重の組合せによって水平支持剛性が変化することが明らかとなった。(2)二層屋根型円筒ラチスシェルについて,支承部でのスパン方向と桁行方向の水平弾性支持剛性が部材の伸び剛性の10倍程度以上あれば,部材軸力の最大値と支承部での水平反力値がある値に近づくことが分かった。(3)差し込み形式の鋼管履歴型ダンパーの復元力特性はスリップ型であることが分かった。(4)スリップ型の復元力特性を有する鋼管履歴型ダンパーは復元力特性が完全弾塑性型となるダンパーと比較して,約3分の1の性能であるといえる。(5)鋼管履歴型ダンパーは,塑性変形後の部材の取り替えが容易であることが確認できた。先の兵庫県南部地震の被害例からみても、実設計においては、立体ラチス構造を支える支承部は下部構造との接点という意味において非常に重要な検討項目であるといえる。このような支承部における下部構造の振動特性が上部構造である立体ラチス構造やアーチ構造の地震応答性状に及ぼす影響等が検討されている。立体ラチス構造の構造設計においては、支承部はピン支持、1方向ローラー支持、全方向ローラー支持などの理想的な力学モデルとして取り扱われており、そのような力学的な特徴を実現するために種々のディテールが考案されていると言える。そこで標準的に用いられている立体ラチス構造物のピン支承部について3次元方向の載荷実験を行い、荷重の組合わせによる支承部の水平剛性を調べた。さらに、現実に設計される体育館程度の規模の二層屋根型円筒ラチスシェルを対象として、兵庫県南部地震の観測データを用いた弾性地震応答解析を行い、地震応答性状に及ぼす2方向の水平弾性支持剛性で表わされる境界条件の効果について検討した。その結果、支承部に作用する荷重の組み合わせによって水平弾性剛性が変化することが分かった。また、支承部のスパン方向と桁行方向の水平弾性支持剛性の組み合わせごとの、地震荷重入力時に支承部に生じる反力と各応答値の変化についての概略が明らかになった。都市防災や非難拠点としての重要性を考えると高い耐震性を有する空間構造物の建設,及び既存の空間構造物の補強・改修などは重要な課題であると考えられる。

耐震性の有る空間構造物とは構造体自体が地震動に対して耐力がある場合と,下部構造からの強制変位に対する変形性能が考えられる。このように耐震性を高める方法としては,地震による構造物への入力エネルギーを支承部で吸収消費する仕組が考えられる。そこで本研究では,空間構造物と支持構造との接点である支承部に鋼管による履歴エネルギー吸収型ダンパーを提案し,その復元力特性を実験により調べた。ここで対象とする履歴型ダンパーは上部と下部の治具に鋼管を差し込む形式となっており,鉛直方向に荷重を支持しないことと,ダンパー性能に方向性が無く,地震後に容易に取り替えられることが特長となっている。実験パラメータは鋼管の材質,鋼管の肉厚,パネルゾーン長さである。さらに数値解析では1質点系弾塑性地震応答解析を行い,実験で得られた鋼管履歴型ダンパーの復元力特性を用いて,立体ラチス平板にダンパーを設置した場合の効果を検討した。その結果,次の知見が得られた。:(1)差し込み形式の鋼管履歴型ダンパーの復元力特性はスリップ型であることが分かった。(2)水平力に対して鋼管は側面でせん断応力,加力面内で直応力により抵抗していることが分かった。(3)スリップ型の復元力特性を有する鋼管履歴型ダンパーを組み込んだ場合に,立体ラチス平板の加速度,速度,変位の最大地震応答値を低減できることが分かった。また総地震入力はダンパーの無い場合とほぼ同じであるが,急激なエネルギー入力を緩和できることが分かった。(4)復元力特性が完全弾塑性型となるダンパーと比較して,約3分の1の性能であるといえる。(5)鋼管履歴型ダンパーは,塑性変形後の部材の取り替えが容易であることが確認できた。
緊急トリチウム浄化システムの小型化に向けたアルミナ担持パラジウム膜によるガス分離

当該研究遂行のため、実験装置を製作するとともに、数値計算によって緊急トリチウム浄化システム(ADS)におけるガス分離膜法の有効性を明らかにした。研究を通して以下の知見を得た。(1)ADSにおけるガス分離膜モジュールで、十字流、並流、向流、完全混合流のシミュレーション計算をおこない、向流が分離に最も有効な流れであること、トリチウム-水蒸気-窒素の三成分系において、分離膜の入口部分で水蒸気の優先的な透過が生じ、トリチウムの透過を抑制し、三成分系特有の最適カット条件が存在することが分かった。(2)ポリイミド平膜とセルロースアセテート平膜を用いて水素と水蒸気の透過実験をし、過去の結果とよく一致することが分かった(3)パラジウム薄膜の透過性を見るために、Zr_2Fe金属粒子に無電解パラジウムメッキし、いろいろな温度における水素、酸素、窒素との反応性を調べた。その結果、無電解パラジウムメッキしたものは800゚Cまで安定であった。酵素のない雰囲気ガスにおいては、Pdは良好な水素透過性能を示したが、酸素がある雰囲気では、水素と反応し水を形成することがわかり、水素透過に悪影響を及ぼすことが分かった。(4)ガス分離膜を透過した後の水蒸気を冷却管内に吹き込み、凝結除去する方法を開発し、臨界過飽和条件以内で良好な除去性能が得られた。以上、分離膜の透過を基本にしたADSシステム全体の実験と解析をおこない、当初予定した成果を上げることができた。平成7年度(初年度)では、まず実験装置を製作し、比較のため過去に報告されているポリイミド平膜やセルロースアセテート平膜を用いて透過実験をおこなった。結果は従来の結果とよく一致し、製作した実験装置が十分信頼できるものである事を確認した。さらにアルミナやその他の基材に、パラジウムの薄い膜を無電解メッキで被覆した新しい試料を製作し、水素吸蔵と脱離の繰り返し実験をおこなった。50°Cで無電解メッキしたものが、800°Cまでの加熱でも変質せず、常温で酸素の無い窒素あるいはアルゴン雰囲気中の水素を、表面のパラジウムが選択的に吸蔵することが明らかになった。しかし、酸素を含む雰囲気では、水素と酸素が反応して水蒸気となり、十分な透過性能が期待できない事がわかった。この点を改良すべく、アルカリ処理、酸処理、フッ素処理等の表面処理を現在鋭意おこなっている。実験と平行して、ガス分離膜モジュールにおける十字流、並流、向流、完全混合流の各モデルをたてて計算し、向流が分離に最も有効な流れであること、トリチウム-水蒸気-窒素の3成分系では、分離膜の入り口付近で水蒸気の優先的透過が生じ、トリチウムの透過を抑制し、その結果、多成分系に特有の最適カット条件が生じることがわかった。本研究は、萌芽的研究であり、初年度の発表論文は無いが、原子力研究所トリチウム実験室が前に発表したポリイミド製ガス分離膜モジュールの結果を著者の開発した解析式に従い整理し、ガス分離膜モジュールのモデル計算結果とあわせて平成7年度原子力学会で口頭発表した。さらに、外国雑誌のFusion Energyに現在までの結果を投稿している段階である。平成8年度は、本研究の最終年度にあたり、前年度に引き続き、核融合炉室内緊急トリチウム浄化装置のための、膜透過分離、透過後の水蒸気除去、金属透過表面処理研究をおこなった。特に本年度に明らかにした結果は次の通りである。(1)室内緊急トリチウム浄化システムには、トリチウム水素と水蒸気を合わせて、透過膜で回収する方法が、好都合であることを実験と計算の比較から明らかにした。(2)ポリイミド膜を透過した後の水蒸気を含むガスを、外側冷却垂直円管内に吹き込み冷却除去する実験から、冷却管内でミストが臨界過飽和条件に従い発生し、除去効率が減少することを確認した。従って、臨界過飽和条件にならない程度に冷却し除去するのが望ましいとの知見を得た。

(3)Pd表面処理は、酸素のない雰囲気では有効であるが、酸素が数100ppm存在すると、水素と反応して水を形成し、表面処理効果が落ちることが、金属粒子を用いた実験からわかった。これらの結果を、それぞれ理工額における同位体元素研究発表会(平成8年7月)、化学工学会飯塚大会(平成8年7月)、原子力学会秋の大会(平成8年9月)で発表するとともに、成果をFusion Technology誌とFusion Engineering Design誌に投稿し、現在査読を完了している。また二年度にわたる研究をまとめ、研究成果報告書を書き上げた。
食品由来因子の抗動脈硬化作用に関する網羅的研究

本研究の目的は、食品因子が有する様々な抗動脈硬化作用を、メカニズムの解明を併せて検討することである。本年度は食品因子として、カロテノイドの一種であるアスタキサンチンに注目した。アスタキサンチンはサケやイクラなど、主に海洋生物に存在するカロテノイドの一種で、強い抗酸化能を有するが知られている。そこで、動脈硬化症における危険因子の一つとして、高濃度のグルコース下における血管内皮細胞での炎症反応に注目し、アスタキサンチンによる抑制作用を検討した。ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVECs)に、高血糖刺激として33mMのglucoseを含むRPMI-1640培地を添加し、アスタキサンチン10μM,20μMと共にインキュベーションした。活性酸素種(ROS)産生量を蛍光指示薬(DCFH-DA)を用いて測定した結果、アスタキサンチンは高血糖刺激により増加したROS産生を有意に減少させた。そこで、NADPH oxidaseの活性化をWestern Blot法にて検討したところ、アスタキサンチン添加によるrac 1の発現抑制が示された。炎症性サイトカインであるTNF-α、IL-1βのmRNA発現量は高血糖刺激により、それぞれ2.8±1.3倍、3.1±1.6倍と有意に増加したが、アスタキサンチン10μM添加により1.0±0.3倍、1.2±0.5倍と有意に抑制した(p<0.05)。また、アスタキサンチンは高血糖刺激により減少したeNOSのmRNA発現量を有意に増加させた。eNOSはインスリンにより発現が調節されることから、インスリン刺激におけるeNOSのリン酸化を検討した結果、アスタキサンチンは高血糖刺激により低下したeNOSのリン酸化レベルを改善した。さらに、アスタキサンチンは高血糖刺激により起こるPKC-βIIの活性化を抑制した。本研究より、アスタキサンチンは炎症反応を抑制することに加え、インスリン抵抗性を改善することで、高血糖刺激による血管内皮機能障害を改善する可能性が示された。アスタキサンチンはカロテノイドの一種で、強い抗酸化能が知られているが、その他の作用についてはあまり明らかにされていない。そこで、アスタキサンチンの更なる抗動脈硬化作用として、プラークの破綻に関与するMatrix Metalloproteinase(MMP)活性を中心に、マクロファージ機能に及ぼす影響を検討した。実験には、ヒト単球系細胞株(THP-1)を用い、MMP-2,-9活性をGelatin Zymographyにて測定した。また、マクロファージへの酸化LDL取込みに関わるスカベンジャー受容体(SR-A,CD36,LOX-1)の発現をWestern Blotting,real time RT-PCRにて測定した。さらにMMP活性およびスカベンジャー受容体発現への関与が知られているMAPK経路に及ぼす影響を検討したところ、アスタキサンチンによりERK1/2、p38MAPK、JNKのリン酸化が抑制される可能性が示された。以上の結果より、アスタキサンチンはマクロファージ細胞において、MAP kinase経路を介してMMP活性ならびにスカベンジャー受容体発現を抑制することが示され、動脈硬化進展抑制に寄与する可能性が示唆された。
CVD膜とAFMを用いて潤滑液の存在状態を観察する試み

本研究の目的は、CVD膜とAFMを用いてハードディスク上の潤滑液の存在状態を観察する方法を確立することである。さらに潤滑液が耐磨耗性に及ぼすメカニズムを解明するとともに、耐摩耗性の優れた新しい潤滑液を提案することを目指す。具体的な観察方法として、(1)ハードディスクの表面にカーボン系のCVD膜を厚み2nm程度で成膜して潤滑液を固定し、その膜の上からAFMで観察する方法、(2)フッ素を混ぜたCVD膜をAFM針の表面に薄く成膜して、そのCVD膜と潤滑液との親和力の違いから(この場合は反発する)、AMFで潤滑液の位置を観察する方法、を試みた。前者の方法では、潤滑膜を加熱すると、ボンド(カーボン膜と強固に結合していてフレオンに浸しても溶出しない潤滑液分子)は単層膜が一面に広がるだけでなく、直径30nm程度の島に分散して存在し、その島は分子量が大きくなるほど顕著に大きくなること、潤滑液で浸けてもさらに付着しない、全面が潤滑剤で覆われた状態だと、摺動による耐摩耗性が優れること、モバイル(ボンドではない可動分子)は蒸発するためか観察できないこと、などがわかった。また、後者の方法では、前者と同様な島が観察されるが、モバイルとボンドとの差異が観察できないこと、などがわかった。
耕盤の存在に着目した圃場(二層地盤)走行性に関する基礎研究

1.貫入角度を90度(鉛直)から30度の範囲で15度間隔で変化でき、また、土層深さを任意に変化できる矩形板傾斜貫入試験装置を製作した。これにより、耕深、貫入角度による支持力、水平力の推移の状況を実測、把握した。なお、鉛直貫入につき、すべり線解法により支持力と耕深の関係を解析し、実測値の傾向を合理的に表すことが知られた。2.車輪走行部を一定速度で走行する台車とリニアベアリングを介して連結することにより、車輪の姿勢が傾斜することなく、接地圧の変動の少ない試験装置を開発した。また、車輪面の2箇所にT型センサ-を設置し、車輪走行に伴う法線、接線応力分布の推移を実測できる。3.十字を印刷した直径5mm、厚さ0.005mmのビニ-ル製マ-カを多数、アクリル壁と砂の間に設置することにより、すべり率が大きい場合にも土の変位を測定できる新な手法を開発した。4.この試験装置により、土層の厚さを変化して、走行試験を実施した。その結果、耕深にある牽引力、土中変位等の推移の状況が把握された。5.すべり率とともに土の変形が大になるが、これに伴って発達する誘導異方性を表現しえるように下負荷面モデルを拡張した。6.下負荷面モデルを導入して、弾塑性変形解析の有限要素プログラミングを行った。そのさい、車輪との接触面における境界条件を、ク-ロンの摩擦条件を満たして相互すべりが生じるように、改良した。また、接地荷重が一定となるように、制御計算を組み入れた。これにより、すべり沈下現象の理論的予測が可能となった。7.このプログラムにより、実験におけると同様の条件において、数値解析を行った。牽引力、車軸トルク、車輪面の法線・接線応力分布、沈下量、土の変位、ひずみ分布等の基本的力学量の解析結果は、実験結果の傾向を十分表現説明し得るものであった。耕盤を有する一般の圃場は,斉一半無限地盤とは異った力学的特性を有するが,そこでの農機走行性究明の基礎固めとして,先づ,土の深さを一連に変化できる室内土槽を製作し,油圧装置により,種々の角度で矩形板(底面は常に水平)を土表面に貴入する試験を実施した.そのさい,油圧プランジャーの先端に取り付けた鋼製の「L型」アームに貼付した歪ゲージにより,矩形板に作用する鉛直力および水平力の測定を行った.実測結果によれば,同一沈下量における鉛直力は,土層厚が薄いほど,また,傾斜角が大である(鉛直に近い)ほど,大であった.他方,水平力は,土層厚が薄いほど,大となるが,傾斜角は約60°付近で,最大値が見られる.本現象を理論的に解明するため,滑らかな弾塑性遷移を表現できる下負荷面モデルを導入し,弾塑性変形解析としての有限要素プログラミングを行った.なお,矩形板の底面と土との接触面にはクーロンの乾性摩擦が作用するとして境界条件の処理を行った.本プログラムにより,上記の実験と同じ条件に設定した貴入問題の解析,算定を行ったところ,実測値の全般的な傾向を説明しうる結果を得た.

さらに,車輪の走行性の理論的解明の第一段階として,剛性の円形車輪を鉛直に沈下させた後,所定のすべり率で,回転・走行する過程を有限要素法により解析した.本プログラムにおいても,下負荷面モデルを導入し,車輪表面と土の間にはクーロン摩擦を仮定している.本解析により,車輪回転時には,垂直応力の最大値は,車輪前方に生じ,これはすべり率が大であるほど,著しいことなど,従来の諸実測結果に見られる基本現象が示された.本研究において得られた成果を以下に列記する。1.土を弾塑性体とみなし、下負荷面モデル(橋口・上野,1977)を採用して、有限要素プログラムを開発した。2.耕盤が沈下特性に及ぼす影響を分析し、さらに車輪やクローラの推進力の発生過程を調べるために、土中に基礎部を斜め下方に沈下させる場合の荷重ー沈下問題を検討した。豊浦砂を用いて平面ひずみ状態で傾斜沈下実験を行い、これと同じ条件で有限要素解析を行って、両者を比較検討した。実験では、耕盤を剛性面と仮定し、土槽の深させ60、180、300mmと変化させ、水平方向に対して90、60、45度の傾きを与えて載荷板(低面は水平)を一定速度では貫入させて、鉛直力、水平力および沈下量を測定した。計算条件は,実験条件に合わせて貫入方向および土槽深さをそれぞれ変えて設定した。実験より荷重ー沈下曲線は土槽深さに大きく影響され、土槽が浅いほど接地圧が大きくなる結果を得た。解析によってもほぼ同様の傾向が示された。貫入角度と接地圧の関係を見ると実験結果、解析結果いずれも水平方向からの傾斜角が大きいほど接地圧は大きくなった。3.車輪を円形剛体となし、平面歪状態における走行現象の解析を行った。接触面における境界条件は、沈下量を一定とし、次に剛性車輪上の点の軌跡に基づいて節点に強制変位増分を与える。車輪に接する節点においてクーロンの摩擦条件によるチェックを行い、必要に応じて修正計算を行った。計算は最初に所定深さまで車輪を沈下させた後に転動させた。すべて率を070%まで変化させて計算を行った。本解析により車輪直下の応力分布が偏在する現象、あるいは、すべり率と推進力の関係等について定性的に説明しえた。定量的検討は現在高精度の実験を行っている最中であり、その結果を持って実施する予定である。本年度の研究成果を以下に列記する。1.現有の車輪走行性能試験装置は沈下量一定としていたが、農用車両は一般に接地圧一定で走行するとみなされ、これを実現し得るように、改良した。一定速度で走行する台車とリニアベアリングを介して連結されているので、車輪の姿勢が傾斜することなく、接地圧の変動も微小である。なお、この変動はL型センサ-により計測・把握される。また、車輪回転角による法線、接線応力分布の推移を把握するため、車輪面の180度異なる位置にT型センサ-を設置する構造に改良した。2.土の変位を実測するための透明アクリル壁に罫線を印刷したゴム膜を用いていたが、すべり率が大きい場合には土の変位が大でゴム膜は追随できなくなる。そこで、十字を印刷した直径5mm、厚さ0.005mmのビニ-ル製マ-カを多数、アクリル壁と砂の間に設置する新たな手法を開発した。3.この試験装置により、耕深に相当する土層の厚さを変化して、走行試験を実施した。その結果、耕深による牽引力、土中変位等の推移の状況が把握された。4.下負荷面モデルを導入して、弾塑性変形解析の有限要素プログラミングを行った。そのさい、車輪との接触面における境界条件を、ク-ロンの摩擦条件を満たす相互すべりが生じるように、改良した。また、接地荷重が一定となるように、制御計算を組み入れた。これにより、すべり沈下現象の理論的予測が可能となった。5.このプログラムにより、実験におけると同様の条件において、数値解析を行った。
細胞増殖因子、細胞外基質による骨髄間質細胞から心筋細胞への効率的分化誘導法の確立

1.細胞増殖因子、サイトカインによる心筋細胞分化誘導効率の検討2.細胞外基質による心筋細胞分化誘導効率の検討分化誘導前のCMG細胞を20%ウシ胎仔血清の存在下で培養し、5-azacytidine(3μM)で最終分化誘導を行った。ファイブロネクチン20γ/mlで30分間前処理した培養皿を用いたところ、4週の時点における心筋分化誘導効率は対照群と比較して若干増加したが有意差を認めなかった。なお、コラーゲン、ラミニン前処理の培養皿では有意な変化を認めなかった。1.細胞増殖因子などによる心筋細胞分化誘導効率の検討最終分化誘導前のCMG細胞を520%ウシ胎仔血清の存在下で培養し、心筋細胞への分化の有無を各細胞増殖因子などの添加後4週まで観察した。その結果、5、10ng/mlのTGF-β_1の単独添加後2週の時点において、RT-PCRレベルでNkx2.5/Csxおよびミオシン軽鎖-2v mRNAが弱く発現していた。ただし、心房Na利尿ペプチドmRNAの発現はなく、MF20(抗sarcomeric myosinモノクローナル抗体)による免疫染色では染まらず、細胞の自己拍動も認めなかった。BMP-2、ActivinA、FGF-1/2、IGF-1、LIF、CT-1、PDGF-BB、HGF、EGFの単独添加による心筋分化誘導能は認められなかった。今後は各細胞増殖因子などの併用投与あるいは5-azacytidineとの併用投与を行い、分化誘導能の相加/相乗効果について解析する予定である。2.細胞外基質による心筋細胞分化誘導効率の検討分化誘導前のCMG細胞を520%ウシ胎仔血清の存在下で培養し、5-azacytidine(3μM)で最終分化誘導を行った。なお、コラーゲン、ラミニン、N-カドヘリン前処理の培養皿では有意な変化を認めなかった。
強毒型MRSAが産生する心臓毒について

本研究において、開腹手術後にコレラ様の水様性下痢を起こした患者の下痢便から分離したMRSAから新しい病原因子を見出した。そのうち、2種のサイトトキシンについて完全精製し、その毒性について検討したこれらのトキシンは種々の培養細胞に中性脂肪の異常蓄積を起こし、最終的に細胞を死滅させた。このことはHL-サイトトキシンが中性脂肪代謝系の諸酵素を障害する可能性を示唆しており興味深い。また、MRSAのHL-サイトトキシンはマウスにおいて即時型致死活性を示した。心電図上は洞房結節ペースメーカー機能,房室結節伝導に対して抑制作用を示すことから、L型Ca^<++>チャネルに対して抑制作用をもちまた、心室内伝導も障害されたことから、Na^+チャネルにも抑制作用をもつことが示唆された。しかしながら、モルモット摘出乳頭筋を用いた実験において、これらの仮説を支持する実験成績は得られなかった。すなわち、HL-サイトトキシンは発生張力をむしろ増加させたし、Na^+電流の間接的指標である活動電位最大立ち上がり速度を低下させなかった。このことは、HL-サイトトキシン静注後すぐに発現した不整脈の原因として、他の要因も考慮しなければならないことを意味する。HL-サイトトキシンを灌流液に加えると、直後に著明な発生張力の増加と活動電位変化をきたし、この変化はpropranolol, prazosinというアドレナリン受容体遮断薬で減弱した。したがって、HL-サイトトキシンが乳頭筋標本に含まれる交感神経末端からノルアドレナリンを遊離させたものと考えられる。しかしながら、in vivoでの心電図では心拍数の減少、房室伝導の障害が観察された。この変化は、ノルアドレナリンの遊離によって起こると予想される反応とは逆の現象であり、HL-サイトトキシンの他の作用、例えば冠動脈攣縮作用などを介したものとも解釈される。近年、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)が院内感染菌として急増したことから、早急な対策が必要となり、MRSA感染症の背景因子、予防対策、症状、治療、予後などに関しては多くの優れた論文が報告されるようになった。しかしながら、今日までMRSAはすべての弱毒菌であるという考えが主流を占めていたため、その病原因子に関する研究はほとんどないのが現状である。ところで、我々は消化器系の手術後にMRSAの感染によってコレラ様の激しい水様性下痢をおこし死亡した患者の下痢便から分離したMRSAが、マウス等の小動物の心臓の拍動を停止させる強力な毒素を産生していることを発見し、その完全精製に成功した。精製された毒素は分子量約50.000で60°C10分間の加熱で失活する易熱性のものと、分子量約40.000で、80°C、30分間の加熱に対しても安定な耐熱性のものであったが、アミノ酸配列や動物化学的諸性状から両者はまったく異なる新しい蛋白質であった。この二つの毒素は互いに相乗的に毒性を高めあうなど、いくつかのユニークな作用メカニズムが解明された。特にマウス毒素を投与し、心拍停止に、いたるまでの詳細な心電図をとることに成功したので、今後の作用機構解析に役立てたい。そのうち、2種のサイトトキシンについて完全精製し、その毒性について検討した。これらのトキシンは種々の培養細胞に中性脂肪の異常蓄積を起こし、最終的に細胞を死滅させた。

また、MRSAのHL-サイトトキシンはマウスにおいて即時型致死活性を示した。心電図上は洞房結節ペースメーカー機能、房室結節伝導に対して抑制作用を示すことからL型Ca^<++>チャネルに対して抑制作用をもち、また、心室内伝導も障害されたことから、Na^+チャネルにも抑制作用をもつことが示唆された。しかしながら、モルモット摘出乳頭筋を用いた実験において、これらの仮説を指示する実験成績は得られなかった。すなわち、HL-サイトトキシンは発生張力をむしろ増加させたし、Na^+電流の間接的指標である活動電位最大立ち上がり速度を低下させなかった。このことはHL-サイトトキシン静注後すぐに発現した不整脈の原因として、他の要因も考慮しなければならないことを意味する。HL-サイトトキシンを灌流液に加えると、直後に著名な発生張力の増加と活動電位変化をきたし、この変化はpropranolol,prazosinというアドレナリン受容体遮断薬減弱した。したがって、HL-サイトトキシンが乳頭筋標本に含まれる交感神経末端からノルアドレナリンを遊離させたものと考えられる。しかしながら、in vivoでの心電図では心拍数の減少、房室伝導の障害が観察された。この変化は、ノルアドレナリンの遊離によって起こると予想される反応とは逆の現象であり、HL-サイトトキシンの他の作用、例えば冠動脈攣作用などを介したものとも解釈される。今後、MRSAサイトトキシンの神経伝達物質促進機構、および血管平滑筋に対する作用の解析なども必要と思われる。
16世紀スペインにおける重婚と移民

本年度は、(1)史料収集(2)データベース構築(3)論文執筆を行った(1)スペインの各地の文書館において未刊行史料の収集を行った。マドリッド市立文書館(Archivo de Villa)では、国王フェリペ二世への免税申請書の収集。シマンカス総文書館(Archivo General de Simancas)では、誘拐に関する裁判史料、牢獄建設に関する史料、そして兵士の逃亡に関する史料の収集。そしてマドリッド国立歴史文書館(Archivo Historico Nacional)では、教会関係部門の逃亡人(修道士など)に関する史料と異端審問所部門の重婚裁判史料の収集を行った。(2)これらの史料をもとにデータペースを構築した。(3)これらの情報をもとに、十六世紀スペインにおける夫婦の絆に関する論文執筆を始めた。十六世紀のスペインで、失踪した夫に置き去りにされた妻たちの多くは、新たに別の男と結婚し、新しい生活を始めた。一部の人々は重婚の罪で異端審問所に逮捕され、裁かれた。この重婚裁判を読み解くことにより、人々が結婚の絆をどのように理解し、どのように扱っていたのかを論じた。これまで、十六世紀のトリエント公会議が、十六、十七世紀スペインの民衆の振る舞い方に及ぼした影響はそれほど大きくなかったという学説が主流であったが、(1)と(2)の調査結果によると、トリエント公会議の影響は、結婚の絆を切るとき(つまり、重婚を犯すとき)に多大に受けていたことが明らかになった。十六世紀スペインの民衆が再婚をするためには、結婚障害がないことを証明すること、例えば、寡婦(寡夫)であること、あるいは未婚であることを証明する必要があった。これができない場合には、身元の偽造をして、寡婦(寡夫、あるいは未婚者)になりすまし、以前の伴侶との結婚の絆を切断して結婚障害をなくそうとしたのだった。トリエント公会議の影響の影響はまさにこの手続きに多大な影響を及ぼし、十六世紀前半、その過渡期、そして十六世紀後半においてその変化が見られた。
中等教育社会科(公民系)における地域教材の可能性-政治のフォークロアを求めて

本研究では勤務校の位置する備後地方に縁のある以下の人物について中・高校生の社会科授業(公民系)における教材化の可能性を解明しようとした。・窪田次郎:福山にて明治期初頭に「啓蒙所」「民会」を設立した医師・教育者・山本瀧之助:沼隈郡にて明治期後半から大正期に青年教育・青年団活動を推進・柴原浦子:尾道にて大正期に産婆として産児調節運動を行う・中井正一:尾道市立図書館長として戦後期に青年教育・社会教育活動を推進上記4名とも日本社会の変革期にあって,日常の生活課題に実践的に取り組んだばかりでなく,自身による文字記録も残している。したがって,彼らが実践を通してどのような社会(公共空間)を実現しようと構想していたかを探求することができる。それを生徒とともに検討する教材とする場合,どのような視座からの授業構成が可能かを検討してきた。方法としては,上記人物たちによる文献資料のレファレンスの再実行に加えて,教材化のためのテーマ設定を検討する前段階として,近年活発な様相を呈している公共哲学や応用倫理学の知見,日本近現代史や現代日本社会の課題に関する文献の渉猟に重きを置いた。この過程の中で,窪田と柴原については医療・衛生・生命をテーマに,山本と中井については中央と地方や新社会建設と青年をテーマに彼らが理想とした社会理念を抽出し,その理念を確認できる地域の日常生活に根ざした具体的活動場面を選定できるという結論に至った。さらに、教材化をすすめる際の課題として、以下の点が明らかになった。1)基本的な政治経済理念の学習や今日的な社会的論争問題の理解を,彼らの具体的提案・実践と関わらせながら,どの程度,どのように配置するかの検討。2)日常生活における政治を生徒たちに気づかせることを目標に,人物の全体像を理解する歴史学習ではなく,政治学習として設定したテーマで人物の提案・実践を切るとることの妥当性の検討。
ナノチューブ電子エミッタ型太陽エネルギー変換システムの可能性探究

本研究では,カーボンナノチューブ等のナノカーボンを電子エミッタとして用いた真空式太陽エネルギー変換デバイスの実現可能性を探った。太陽熱と太陽光とを併用した変換駆動方式を狙った変換デバイスである。2種類の加熱機構を有したスルーホール型電子放出デバイスを設計・作製し,電子放出特性の変化を観察した。加熱することで,電子放出特性が向上することがわかった。その他,デバイスの実現に向け,カーボンナノコイルの合成条件の最適化,カーボンナノニードルの形成,Siウェハの多孔加工,およびSi-ガラス接合に関するノウハウを蓄積できた。CO2排出量を削減し,地球温暖化を防止するためには,再生可能エネルギーのひとつである太陽エネルギーの積極的な利用が必要である。本研究では,カーボンナノチューブを電子エミッタとして用いた真空式太陽エネルギー変換デバイスの実現可能性を萌芽研究として探る。この変換デバイスは,太陽熱と太陽光とを併用した変換駆動方式を狙うものである。本研究期間においては,新規デバイス構造および機能発現の可能性探求を主目的としている。本研究の特色は,電子放出特性に優れたナノカーボンを用いること,研究代表者が考案した長寿命電子放出素子構造を用いること,新規熱光併用発電デバイスの可能性に挑戦することなどである。新規考案の長寿命電子放出素子は,多孔エミッタと多孔グリッドを有し,電子はその多孔をすり抜けてコレクタ(アノード)へ到達する構造を有する。そのため,スルーホール型電子放出デバイスと呼ぶ。初年度は,2種のスルーホール型電子放出デバイスを作製し,加熱した際に電子放出特性が変化するかどうかを確かめた。次年度では,デバイスの特性改善に努めた。本研究では,カーボンナノチューブを電子エミッタとして用いた真空式太陽エネルギー変換デバイスの実現可能性を萌芽研究として探ることとした。本研究の特色は,電子放出特性に優れたナノカーボンを用いること,新規熱光併用発電デバイスの可能性に挑戦することなどである。初年度は,間接加熱機構を有した単孔スルーホール型電子放出デバイスと直接加熱機構を有したデバイスの2種類を設計・作製し,加熱した際に電子放出特性が変化するかどうかを確かめた。一つはバーナーで加熱するタイプで,一つはエミッタに電熱ヒータを接触させたものである。次年度は,同デバイスに対し,加熱方法などを変更して電子放出効率の改善のためデバイス構造の一部変更を図ったが,残念ながら特性の改善にはつながらなかった。一方,次年度以降,カーボンナノチューブの代わりにカーボンナノコイルを利用することも念頭に入れ,CVD法におけるカーボンナノコイル合成の最適条件探索を進めた。最終年度では,Siの多孔質化に関する技術について検討した。その結果,リソグラフィ技術による加工よりも,マイクロブラスト技術を利用することで,比較的容易にSiウェハへの多孔処理ができることがわかった。既開発のスルーホール型電子放出素子では,イオンアブソーバが金属,エミッタ基板は通常のSiウエハであった。これでは集熱および光透過ができない。そこで,熱および光の影響を計測できるように,各要素電極など以下のようにすることを考えている。エミッタ電極:多孔処理Siウエハを用いるが,熱伝導性を確保するため,導電性カーボンをコーティングする。コレクタが対向しない面(裏面)にナノカーボンを配置する。エミッタ材:長期安定性がある多層カーボンナノチューブ(MWCNT)を用いる。

コレクタ:仕事関数の低いWO2塗布W基板電極を用いる。イオンアブソーバ:太陽光を透過させるため,ITO透明電極を用いる。シーズガス:空間電位と電極仕事関数を調整するため,セシウムガスを封入する。ガス圧を可変できるようにしておく。以上のような設計に対し,初年度は,間接加熱機構を有したスルーホール型電子放出デバイスと直接加熱機構を有したデバイスの2種類を設計・作製した。前者はバーナーで加熱するタイプで,後者はエミッタに電熱ヒータを接触させたものである。これらのデバイスにおいてカーボンナノチューブ電子放出素子を加熱すると電子放出効率が向上することがわかった。次年度は,同デバイスに対し,加熱方法などを変更して電子放出効率の改善のためデバイス構造の一部変更を図ったが,残念ながら特性の改善にはつながらなかった。一方,カーボンナノチューブの代わりにカーボンナノコイルを利用することも念頭に入れ,CVD法におけるカーボンナノコイル合成の最適条件探索を進めた。既開発のスルーホール型電子放出素子では,イオンアブソーバが金属,エミッタ基板は通常のSiウエハであった。これでは,集熱および光透過ができない。そこで,熱および光の影響を計測できるように,各要素電極など以下のようにすることを考えている。エミッタ電極:多孔処理Siウエハを用いるが,熱伝導性を確保するため,導電性カーボンをコーティングする。コレクタが対向しない面(裏面)にナノカーボンを配置する。エミッタ材:長期安定性がある多層カーボンナノチューブ(MWCNT)を用いる。集熱端子:効率的な光熱変換のため,CuO2黒色コーティングを施す。それぞれのデバイにおいて,加熱のありなしで電界電子放出特性に変化が生じるかどうかを確認した。その結果,前者は加熱のありなしで同特性に変化がなかったが,後者は加熱するほど,低いグリッド電圧でコレクタ電流が増加した。このことから,カーボンナノチューブ電子放出素子を加熱すると電子放出効率が向上することがわかった。改良した各電極・デバイスを設計・製作し,次の実験を進める。セシウムガスを封入したデバイスを作製する。同デバイスに対し,電子エミッタの寿命試験,加熱試験を行い,I-Vカーブを計測する。セシウム圧をパラメータとする。まず,加熱によって電子放出が認められた後,光照射を行い,電子放出特性の変化を把握する。
地域で生活する精神障害者とその家族のリカバリーを支える心理教育プログラムの開発

研究デザインは,縦断的介入による評価研究である。当事者6名に対してのIMRを90分/1回/週,5月翌年1月末まで計32回の実践を行い,IMRを通しての変化についてフォーカス・グループインタビューをIMR修了生11名に行った。その結果,【自分らしく生きていきたい】【周囲に合わせず自身のペースでいい】【失敗しても否定的な考えにならず肯定的な気持ちでいたい】【いつもリラックスした気持ちでいたい】【こころに余裕を持つ】のリカバリーの5カテゴリーが抽出された。また,統合失調症の当事者と暮らす家族8名のフォーカス・グループインタビューを当事者のリカバリーカテゴリーをもとにインタビューを行った。実際に当事者とふれあい交流を通しながら回復に向かうプロセスを共有することは,体験からさらに理解や考えを深めることで希望が持て,より当事者自身の可能性をより信じられるようになれ,家族自身が楽な気持ちが得られやすい。よって,本人・家族・専門家が共に取り組むリカバリー志向の心理教育は,本人と家族間に変化が生じる家族支援となると仮説を立て,精神疾患の発症は,家族においても大変傷つく体験があるため生活を共にする当事者とその家族のふれあい交流のある心理教育は,それぞれのリカバリーを支える家族支援として有効であると考える。本研究の目的は,暮らしを共にする当事者とその家族を対象とし,IMR(Illness Management and Recovery)とFPE(Family Psycho Education)を統合したリカバリー志向の心理社会的プログラムの介入により,単一家族の相補的,相乗的なリカバリーを支える心理教育プログラムモデルを構築する事である。対象者は,IMRに当施設に通所をしている統合失調症の当事者8名とFPEに家族10名である。なお,FPEには,当事者の家族4名が含まれている。各プログラムの実施頻度および回数について,IMRは,90分/1回/週,5月翌年1月末まで計35回実践した。またFPEは,3時間/1回/月,計6回を実践した。このほかに地域の家族会からの依頼で,当事者各々のリカバリー体験についての発表とリカバリー全国フォーラムにて,当事者・家族・スタッフからリカバリー体験について発表を行った。当事者自身にとって意味あるリカバリーゴールの達成を目指しながら生活するエンパワメントや入院に至らない再発防止の工夫,希望・目標への自身が求める生き方を主体的に追求するプロセスはリカバリー促進につながっていた。また家族は,生活困難の軽減や家族協力行動の変化,自由に使える時間の増加など負担感の軽減,ストレス緩和のニーズに貢献できていた。評価スケールは,当事者にリカバリーゴールに向けての取り組みシート,自己効力感尺度,生活満足度尺度等を実施前後計2回のアンケート調査を行った。同様に家族には,家族機能評価,自尊感情尺度,精神的・身体的健康状態尺度のアンケート調査を行った。また参加率(70%以上)の高かった家族5名と初めて参加したスタッフ3名にリカバリーの持つ意味やプログラム評価について半構造化面接にてデータ収集を行った。当事者,家族および新人スタッフに,IMRとFPEを通して評価スケールとリカバリーの持つ意味やプログラム評価について半構造化面接にてデータ収集を行ったが,量的・質的の2側面からの分析と統合したプログラムの検討はこれからである。また,途中でのドロップアウトが生じている。本研究の目的は,生活を共にする統合失調症とその家族を共に支援するリカバリー志向の心理教育により両者の変化とその有用性を明らかにすることである。統合失調症にIMR(Illness Management and Recovery),家族にFPE(Family Psycho Education)プログラムの実践から両者を共に支援する統合したリカバリー志向の心理教育の開発に向けて検討することである。IMRを統合失調症8名(脱落2名),90分/1回/週,5月翌年1月末まで計36回実践した。しかし,家族のリクルートがうまくいかず,今年度は新たに家族会に参加し家族支援のニーズを調査した。また,IMRに参加した新人スタッフに精神障害者のリカバリーについてインタビューを行った。当事者は,リカバリーゴールを目指した生活の取り組み,入院に至らない再発防止の工夫,希望・目標への求める生き方を主体的に追求するプロセスはリカバリー促進につながっていた。また家族は,生活困難や負担感の軽減,ストレス緩和等についてニーズが高かった。新人スタッフは,【リカバリーが共通言語になる】ことを実感し,【暮らしの中でできることを共に考える】ことをIMRの中でも日常の相談の中でも大切にし,【日常とIMRをつなげる】工夫をしていた。また,【希望を後押しする】ことを意識し,【目標や希望が蓄積される】ことを感じ,当事者の【変化を感じられる】実感を得ていた。これらの取り組みは,IMRの普及活動として第42回日本精神科看護学術集会,リカバリー全国フォーラム2017,日本精神障害者リハビリテーション学会第25回,リカバリー全国フォーラム地方版分科会(久留米,岡山,山梨)で研修セミナーと研修会を開催した。家族へのFPEの実践とインタビューおよび本人・新人スタッフの量的分析が途中である。