hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
時系列病理形態理解に基づく知的CAD

本研究では,速い時間変化を表わす画像と経過観察など遅い時間変化を表わす画像の両方を対象とし,高解像度時系列画像の閲覧・観察支援法の開発と自動領域抽出や定量的画像計測結果を与えることによる診断支援システムの開発を目標として画像撮像方法から画像処理まで一連の流れを重視して研究を進めた.期間中に具体的成果を上げるため,基礎的手法の開発や検討と同時に主として3つのシステム開発に取り組み次の成果を得た.1.速い時間変化画像の例:4次元心臓MRタギング法による心機能解析CAD(1)心・呼吸の同時同期法による呼吸下撮像法とそのための画像再構成法・データ補正法(k-t補間法)を開発し,その有効性を示した.(2)高解像度4次元画像解析のために,空間及び時間の4次元(x,y,z,t)に画像濃度(I)の1次元を加えた5次元空間内での曲面解析によりタグを強調・抽出する5次元濃度超曲面法を開発しその有効性を示した.(3)心疾患患者を含む複数被験者から約100例の高解像度胸部4次元MRデータセットを取得した.2.遅い時間変化画像の診断支援の例:ヒト胎児発達過程の観察支援(1)ヒト胎児標本の大規模データベースとその検索・表示システムを作成した.検索・表示システムでは異なる標本の時系列に沿った検索と表示が可能であり,時系列画像診断支援システムへの可能性が示された.(2)データベース構築にあたりディジタル画像表現法RBCTを提案し,領域抽出や画像表示における有効性を示した.3.研究成果の全体統合システムへの還元:CT像からの大動脈領域の抽出・評価システム(1)表記システムを統合システムPLUTOのプラグインとして実装して有効に機能することを確認した.(2)血管や石灰化の自動抽出と経過観察について,特定領域データベースのデモ画像6例において有効性を確認した.本研究では,速い時間変化を表わす画像と経過観察など遅い時間変化を表わす画像の両方を対象とし,高解像度時系列画像の閲覧・観察支援法の開発と自動領域抽出や定量的画像計測結果を与えることによる診断支援システムの開発を目標として画像撮像方法から画像処理まで一連の流れを重視して研究を進めた.期間中に具体的成果を上げるため,基礎的手法の開発や検討と同時に主として3つのシステム開発に取り組み次の成果を得た.1.速い時間変化画像の例:4次元心臓MRタギング法による心機能解析CAD(1)心・呼吸の同時同期法による呼吸下撮像法とそのための画像再構成法・データ補正法(k-t補間法)を開発し,その有効性を示した.(2)高解像度4次元画像解析のために,空間及び時間の4次元(x,y,z,t)に画像濃度(I)の1次元を加えた5次元空間内での曲面解析によりタグを強調・抽出する5次元濃度超曲面法を開発しその有効性を示した.(3)心疾患患者を含む複数被験者から約100例の高解像度胸部4次元MRデータセットを取得した.2.遅い時間変化画像の診断支援の例:ヒト胎児発達過程の観察支援(1)ヒト胎児標本の大規模データベースとその検索・表示システムを作成した.検索・表示システムでは異なる標本の時系列に沿った検索と表示が可能であり,時系列画像診断支援システムへの可能性が示された.(2)データベース構築にあたりディジタル画像表現法RBCTを提案し,領域抽出や画像表示における有効性を示した.3.研究成果の全体統合システムへの還元:CT像からの大動脈領域の抽出・評価システム(1)表記システムを統合システムPLUTOのプラグインとして実装して有効に機能することを確認した.(2)血管や石灰化の自動抽出と経過観察について,特定領域データベースのデモ画像6例において有効性を確認した.本年度は課題の採択より期間が短かかったため準備的期間と位置付けた.そのため,主として計算機環境(ハードウェア,ソフトウェア)の整備と,これまでに行なってきた具体的システム開発研究の継続により要素技術の検討を行なった.その結果,以下の成果を得た.1.計算機環境の整備に関連して時系列多次元データ(4次元データなど)を扱うためには,大量の計算機資源が必要である.これを低コストで実現するために,freeのPC cluster softwareであるSCoreを導入し,本研究に利用可能な環境を構築した.2.4次元画像取得に関連して正常被験者にて複数回の4次元高解像度胸部MRIデータを取得した.今後更なるデータの充実とともに,撮像法および処理方法の確立を検討してゆく.3.具体的システムの例(1)ヒト胎児の3次元時系列データベース:ヒト胎児の3次元時系列データベースを収集し,それを効率的に閲覧するための検索方法,表示方法などのインタフェイスについての検討と実装を行なった.この結果,開発システムの有用性が確認できた.また,胎児の成長過程に限らず,時系列的な変化の閲覧に対しての有用性も期待できた.(2)4次元心臓MRI像からの定量情報抽出システム:4次元心臓MRI像から心臓領域を抽出し,左室容積の変化などの有用な情報の抽出をおこなった.心臓領域抽出では,心基部や心尖部での特徴に応じて抽出手法を使い分けることが有用であった.また,乳頭筋や右室の抽出も試み,一定の成果を得た.(3)術中X線透視動画像に同期した3次元CT画像表示:3次元CT像とX線透視動画像の位置合わせを実現するための評価用オフラインシステムを試作した.また,同システムの位置合わせ

精度について,臨床データを用いた評価でその有効性を示した.3次元タギングMR像の取得:TrueFISP法を用いた高速3次元タグ画像撮像シーケンスを試作し,ボランティアによる撮像実験を行なった.息止め下,自由呼吸下,両方の状態のそれぞれで実験を行ない,時空間解像度をやや落とした状態での撮像に成功した.また,呼吸モニタ装置を用いた呼吸同期撮影を行なうために,MRI装置内で使用可能(MRI装置の影響を受けず,かつMRI装置に影響を及ぼさない)な呼吸モニタシステムを開発し,その初期検討を行った.これまでに,モニタシステムが画像に影響しないことの確認と2点計測結果からの心臓位置推定の初期検討を行なった.3次元タギングMR像の定量解析システム:これまでに開発してきた心臓領域抽出処理手法をベースに,タギング画像において心臓領域を抽出する手法の検討に着手した.タグの影響を受けない手法の開発と,タグを消去して従来の手法を適用するという2つのアプローチの試みている.ヒト胎児の3次元時系列データベース:15年度に構築したシステムの改良と,画像時系列による診断支援のための画像構造記述法について研究を進めた.臓器形状や臓器相互の関係が主として画像上での等値面形状と等値面間関係により記述されると考えられることから,3次元ディジタル画像からの等値面構造の抽出と提示に利用可能なRegion Based Contour Treeというデータ記述方式を開発し,その有用性を示した.ステントグラフト術支援システム:術中支援(術前CT像と術中透視動画像の位置合せ)について症例数を増やして精度評価を継続している.術前・術後の支援の基礎となる血管抽出については非常に細く且つコントラストが低い重要血管の抽出に取り組み,描出の可能性を示すことに成功した.高コントラスト3次元MRI法:昨年度開発した3次元タグ画像撮像シーケンスに改善を加え,2次元撮像でのみ可能であったTARD法(アーティファクト除去法)の適用を可能とした.また,患者の撮像に向けて,外部センサで記録した呼吸データを用いてレトロスペクティブに呼吸同期を行う手続きを確立し,最適な画質を得るための再構成手法とパラメータ調整について検討を行い,良好な結果が得られ始めている.心血管の抽出・認識と定量解析:多次元画像からの領域抽出(血管を主対象としたものと,位相構造の把握を主眼としたもの)のためのインターフェイスを試作した。また,評価班からの指摘に従い2次元時系列画像の定量解析にも取り組んだ.具体的には,冠動脈像の時空間位置合わせと合成(時空間パノラマ)・冠動脈像の濃度解析による心筋機能評価を行った.タグ画像解析については,タグ解析の前提となる画像位置あわせについて,タグコントラストに着目したタグ画像に特化した手法を考案し検討を行った.システム開発の継続と発展:ヒト胎児3次元時系列データベース閲覧システムについては,データ数の充実やシステムの高度化が順調に行えている.
流れの数値解析の高速化, 汎用化の研究

本研究では,流れの数値解析の高速化,汎用化を目的として,具体的には,以下の流れを対象として研究を進めた.1.物体のまわりの流れの粘性流解析2.羽根車の完全三次元流れ解析3.乱流の数値シミュレーション4.複雑な形状の管路要素の音響管特性の境界要素法解析1.については,円柱および球のまわりの遅い流れを対象としてSLOR法, SOR法のコードの高速化を検討した.2.については,パネル法を用いた非圧縮性および亜音速圧縮性のターボ機械羽根車内流れの直接解法コードとアクチュエータ・ダクト法によるターボ機械羽根車の流れの完全三次元逆問題の解析コードから成る.非圧縮流れ解析コードでは影響係数の計算についてベクトル化率を高め,圧縮性流れ解析コードでは非線形成の扱い方についてスペクトル法によるFFT法適用を試みて高速化を行っている.逆問題コードと合わせてSX-2ではあるが,ほぼ10分程度の計算時間で十分な精度の解が得られる様になった.3.については,最も力を注いだが, 420万の格子点を用いた差分解析を外部記憶を用いないで実行する工夫をし,ベクトル化率の向上と合わせて,従来の世界の最大規模の計算の1/10の速さで実行しうる様なコードを作成した.これにより,乱流の数値解析の汎用化の基礎が確立された.又,汎用化の一環としてpatched grid法の開発も試みた. 4.については, 2.の非圧縮性コードと同様の作業を波動方程式に対して実行した.又,粘性を考慮した基本解を求めて三次元解析の一般化を行った.本研究では,流れの数値解析の高速化,汎用化を目的として,具体的には,以下の流れを対象として研究を進めた.1.物体のまわりの流れの粘性流解析2.羽根車の完全三次元流れ解析3.乱流の数値シミュレーション4.複雑な形状の管路要素の音響管特性の境界要素法解析1.については,円柱および球のまわりの遅い流れを対象としてSLOR法, SOR法のコードの高速化を検討した.2.については,パネル法を用いた非圧縮性および亜音速圧縮性のターボ機械羽根車内流れの直接解法コードとアクチュエータ・ダクト法によるターボ機械羽根車の流れの完全三次元逆問題の解析コードから成る.非圧縮流れ解析コードでは影響係数の計算についてベクトル化率を高め,圧縮性流れ解析コードでは非線形成の扱い方についてスペクトル法によるFFT法適用を試みて高速化を行っている.逆問題コードと合わせてSX-2ではあるが,ほぼ10分程度の計算時間で十分な精度の解が得られる様になった.3.については,最も力を注いだが, 420万の格子点を用いた差分解析を外部記憶を用いないで実行する工夫をし,ベクトル化率の向上と合わせて,従来の世界の最大規模の計算の1/10の速さで実行しうる様なコードを作成した.これにより,乱流の数値解析の汎用化の基礎が確立された.又,汎用化の一環としてpatched grid法の開発も試みた. 4.については, 2.の非圧縮性コードと同様の作業を波動方程式に対して実行した.又,粘性を考慮した基本解を求めて三次元解析の一般化を行った.1.羽根車の完全三次元流れ解析前年度に完成したパネル法による遠心の羽根車の完全三次元流れ解析コードはSX-1機を利用するためにコードのベクトル化を行った。これにより計算速度は数倍高速化されたが十分な高速化にいたらなかった。その原因は、スカラプロセッサを利用するための高速化の目的に対して影響係数の計算の場合わけを用いていることがあり、ベクトル演算ではそれよりも演算方式を単純化して繰り返し演算によって高速化する方が得索であることがわかった。現在コードの一層の高速化を進めている。パネル法解析とは別に羽根車の完全三次元逆問題の計算コードをベクトル化する作業も行った。このコードは級数解法を用いているが、従来のACOS機では約3時間を要した計算が30倍程度高速化されて5分程度の計算時間になった。本解法は単純演算の多重ループになるのでベクトル化効果が大きいものと考えられ、従来不適当とされた解法の見直しが必要であることがわかった。2.乱流の数値シミュレーション乱流の数値シミュレーションコードを汎用化して任意形状流路へ適用可能とするためにシミュレーション精度向上の基本条件を研究した。このために壁領域の低レイノルズ数効果によるLESの不具合を除去すること、モデルの妥当性の検証等の研究を進めた。壁近傍のシミュレーションには直接シミュレーションを用い、人工粘性を導入したが、本来の分子粘性に比べて2桁程度小さくなければ致命的な精度低下を生ずることを確認し、高精度化の見通しを得た。またこのためには壁近傍での三次元不等間隔格子が不可欠であるので、その数値粘性の除去のための工夫を研究した。モデルの検証のためには一様等方乱れ場に特定波数の乱れエネルギを注入した場合の乱れの応答の数値シミュレーションを行って成果を得た。
全角運動量量子数の異なる4重項励起ハロゲン原子の生成

120気圧の希ガスに電子線を照射すると、3体衝突過程を通して希ガスエキシマーが生成する。ここに少量の多原子分子を混入させておくと、希ガスエキシマーが大きな電子的励起エネルギーを保有していることから、分子は容易に分解されて、分子を構成する原子を生成する。8気圧のHe、NeまたはArに、SF_6、CCl_4、CF_2Br_2、CF_3Iを0.1 Torr添加し電子線パルスを照射したところ、光学的禁制状態にある4重項励起ハロゲン原子が生成した。最も低い励起状態の4重項状態には、全角運動量量子数の異なる3つの状態(^4P_<5/2>、^4P_<3/2>、^4P_<1/2>)がある。測定したこれらの状態の生成強度比がボルツマン分布にしたがわないことから、高圧の条件下にもかかわらず、速やかに平衡にならないことがわかった。なお、生成強度比は状態縮重度の比に等しい値を示しており、それぞれの状態の数に等しく分配されていくことがわかる。実験で電子線パルスを利用して、生成した励起種強度の時間変化を測定した。Heの場合、励起He原子は電子線を照射してすぐにピーク強度に達し、四重項励起F原子およびCl原子はそれぞれ0.4μs、0.2μs後にピーク強度に達した。希ガスエキシマーが観測されなかったことから、励起He原子は速やかにハロゲン化合物により脱励起される。励起He原子によりイオン化されたハロゲン化合物は、電子と再結合し、中性解離過程を経て、四重項励起ハロゲン原子をゆっくりと生成すると考えられる。NeおよびArの場合、励起希ガス原子および励起ハロゲン原子の生成強度の時間変化はHeの場合と同様の傾向を示し、また希ガスエキシマーも観測された。測定された励起ハロゲン原子の強度がHeの場合よりも大きいことから、励起希ガス原子以外に希ガスエキシマーによっても生成している。
高次糖鎖機能を標的とした医薬品及び新バイオ素材の研究開発

1、セレクチンの真の糖鎖リガンドの探索、及びセレクチン・ブロッカーの分子設計。前年度(平10)にL-セレクチンの内在性リガンドとして同定して、6-スルホシアリルLe^×を化学合成する際に得られた6-スルホーデ-N-アセチルシアリルLe^×が、6-スルホシアリルLe^×よりも強いL-セレクチン結合性を示すことを発見した(Angew.Chem.Int.Ed.,38.,1131-1133,1999)。この画期的な発見により、ラクタム化シアル酸を含む新しいsLe^×分子種の存在が明らかになった(Proc.Natl.Acad.Sci.USA,96,1597-1602,1999)。現在、これらの新しい分子種の合成が進行している。一方、モノ及び多価硫酸化Le^×/Le^aを合成してL-セレクチンの結合阻害活性を比較検討した(J.Biol.Chem.,274,18213-18217,1999)。その結果、3'-スルホLe^a化合物に最も強い阻害作用を見出した。2.ハイブリッド型ポリシアロガングリオシド(コリン作動性ニューロンに特異的なα-シリーズガングリオシド)をモチーフにした脳神経疾患薬の開発研究。ガングリオシドGD1αをリード化合物として、シアル酸の化学修飾を行った。その結果、いずれの化合物も、天然型GDlαとほぼ同等のMAG(ミエリン結合性糖タンパク質)結合活性を示した(Carbohydr.Res.,316,1-5,1999)。この結果から、GalNAcのC-6位に結合するシアル酸は、硫酸基のような他の陰イオン性置換基に変換できることが強く示唆された。現在、この結果をもとに、新しい神経生理活性糖脂質の設計及び合成を行っている。1.セレクチンの真の糖鎖リガンドの探索6-スルホシアリルLe^xエピトープが、L-セレクチンの内在性リガンドの1つであることを、我々が精密合成した6-スルホシアリルLe^xガングリオシド(6糖性)を用いて、世界で初めて明らかにした。6-スルホシアリルLe^xを糖鎖抗原として得られたモノクローナル抗体G152は、リンパ節内の高内皮細静脈(HEV)の血管壁を特異的に染色し、6-スルホシアリルLe^xエピトープが、HEVに局在するL-セレクチンの内在性リガンドであることを分子レベルで解明した(J.Biol.Chem,273,11225-11233,1998)。この発見は、更にバリアント型6-スルホシアリルLe^xエピトープに関する研究に発展し、白血球交通の分子機構解明へと進んでいる。現在、これらの新しい分子種についても精密合成を行っている(Angew.Chem.Int.Ed,38,1999,in press)。2.セレクチン・ブロッカーの分子設計E-,P-,L-セレクチンとシアリルLe^xとの接着を強力に阻害(ブロック)する薬剤として、我々は既にGSC-150と呼ぶセレクチン・ブロッカーを見出している。この化合物は、アトピー性皮膚炎症などの治療薬として有望である(New Technology Japan,10,13,1998)。本年度は、このGSC-150及びその新しいミミックの効率的大量合成法について検討を行い、良好な結果を得た(Bioorg.Med.Chem.Lett.,8,2845-2848,1998)。

一方、スルファチドをリード化合物として種々のセレクチン・ブロッカーを設計・合成し(J.Carbohydr.Chem.,17,453-470,1998)、構造活性相関研究ならびに三次元立体構造にもとづく分子モデリングを行った(Chem.Pharm.Bull.,46,797-806,1998;Int.Immunol.,10,569-575,1998)。3.ウィルス感染の予防を目的とした医用材料及び新バイオ素材の開発リンゴ病を発症するパルボウィルスを、輸血用血液から選択的に除去する目的で、種々のグロボシド糖鎖を固相化し、新しいウィルス除去システムの開発に成功した。1.セレクチンの真の糖鎖リガンドの探索、及びセレクチン・ブロッカーの分子設計。前年度(平10)にL-セレクチンの内在性リガンドとして同定した6-スルホシアリルLe^Xを化学合成する際に得られた6-スルホーデ-N-アセチルシアリルLe^Xが、6-スルホシアリルLe^Xよりも強いL-セレクチン結合活性を示すことを発見した(Angew.Chem.Int.Ed.,38,1131-113,1999)。この画期的な発見により白血球交通の新たな分子機構の存在が予測され、細胞の粗酵素を用いた実験により、ラクタム化シアル酸を含む新しいsLe^X分子種の存在が明らかになった。(Proc.Natl.Acad.Sci.USA,96,1597-1602,1999)。現在これらの新しい分子種の合成が進行している。一方,モノ及び多価硫酸化Le^X/Le^aを合成してL-セレクチンの結合阻害活性を比較検討した(J.Biol.Chem.,274,18213-18217,1999)。その結果、3'-スルホLe^a化合物に最も強い阻害作用を見出した。2.ハイブリッド型ポリシアRガングリオシド(コリン作動性ニューロン1:特異的なα-シリーズガングリオシド)をモチーフにした脳神経疾患薬の開発研究。ガングリオシドGD1αをリード化合物として、シアル酸の化学修飾を行った。その結果、いずれの化合物も、天然性GD1αとほぼ同等のMAG(ミエリン結合性糖タンパク質)結合活性を示した(Carbo-hydr.Res.,316,1-5,1999)。この結果から、GalNAcのC-6位に結合するシアル酸は、硫酸基のような他の陰イオン性置換基に変換できることが強く示唆された。現在、この結果をもとに、新しい神経生理活性糖脂質の検討及び合成を行っている。
介護保険施設における看護・介護職の協働を推進する協働実践自己評価尺度の開発と検証

看護職・介護職ともに、日常の人間関係がケアの提供のあり方を左右するという気付きがあることなどが明らかとなった。こうした背景をもとに、協働実践自己評価尺度は「互いの職種の違いに気づき、わかる」「互いの得意・不得意をわかり、認める」「施設の方針や風土に制限されることなく、自由な意見を表明しあえる関係がある」「互いの職種に関する法制度・通知を熟知したうえで、より質の高いケアの提供に資する議論できる関係がある」とまとめられた。平成25年度は、研究実施計画に沿って、介護療養型医療施設3ヶ所を対象とした調査を行った。研究対象者は、1施設あたり、看護職2名、介護職2名、管理者1名であった。その結果の概要として、介護職は、患者の生活を支えることに重点を置いており、いつもと違う入所者の様子に気が付くことができ、介護職はそれを看護職に報告している実態が明らかとなった。一方で、単独で判断の付かないことを看護職に相談しているが、看護職との日常の人間関係によっては相談を控えることがある。また、看護職から難しいことを言われたり頼まれることや、排泄ケアに一切携わらない看護職がいることに不満を感じていた。次に、看護職は、様々なケアの最終責任が自らにあると感じており、様々な指示や提案を介護職にしていたが、介護職にあまり指示や提案をしない人もいた。両職種に、日常の人間関係がケアの提供の在り方を左右するという気づきがあること明らかとなった。なお、本研究結果は平成26年度中に看護系学会で発表する予定である。介護老人福祉施設を対象とした調査は調整の段階にある。平成24年度は、先行研究および文献の検討、看護職・介護職・管理者を対象とした調査とその分析をもとに、介護療養型医療施設における看護職と介護職の協働の実態を明らかとした。具体的には、介護老人保健施設を対象とした調査結果でも示唆されたように、看護とは何か、介護とは何か、さらに看護と介護の異同が確固たるものとされていないこと等を要素として、介護職に曖昧さを、両職種に苦悩を感じさせていることが明らかとなった。また、その実態をもとに、介護療養型医療施設における看護・介護職の協働の類型が明らかとなりつつある。なお、本成果は平成25年度平成26年度に看護系学会等で発表予定である。また、介護老人保健施設を対象とした調査において、介護職は薬の管理を看護師が単独で実施するほうが職務満足度は高かったこと、その一方で、看護職は薬の管理を介護職が単独で実施するほうが職務満足度は高かったことが明らかとなった。日本において、介護保険施設内に薬剤師が常勤で配置されていることは少なく、薬の管理は主に看護職が担ってきた。薬の管理に関しては、看護職も介護職も他の職種に任せたいという意思があるものと思われる。つまり、薬の管理は、他の職種(例えば薬剤師など)が担ったほうが職務満足度を高める要素であることが示唆された。これは看護職と介護職を対象とした調査としては新しい知見である。なお、本成果は、第25回国際看護師協会4年毎大会で発表する。先行研究において、看護職と介護職とが協働する際の問題点、両者の意見の相違、両者の役割や専門性の意識の違いは徐々に明らかになりつつある。しかし、同じ研究者が介護保険施設3施設(介護老人保健施設、介護療養型医療施設、介護老人福祉施設)のうち、施設の種別ごとに看護職と介護職の協働の実態を明らかにしようと取り組んだ研究はみあたらない。これまでに、筆者らは介護保険施設3施設のうち、介護老人保健施設を対象とした研究に取り組み、介護老人保健施設における看護職と介護職の協働を明らかにした。本年度は、次の段階として、介護療養型医療施設の看護職と介護職の協働を明確化することを目的として研究に取り組んだ。介護療養型医療施設1施設あたり看護職2名、介護職2名、管理者1名を対象とし、3施設15名にインタビューを行ったデータを、質的帰納的に内容分析した。その結果、両職種に、日常の人間関係がケアの提供の在り方を左右するという気づきがあること等が明らかとなった。人間関係に関する苦悩の存在は、介護老人保健施設を対象とした筆者らの研究でも明らかとされていた。施設の種別、施設が持つ目的が異なっても、人員配置と実質的なケア内容が似ていることから、同様の結果となったことが示唆された。これらの結果を、看護系学会で発表した。これまでに、先行研究および文献の検討、看護職・介護職・管理者を対象とした調査とその分析をもとに、まず介護療養型医療施設における看護職と介護職の協働の実態を明らかとした。

両職種に、日常の人間関係がケアの提供の在り方を左右するという気づきがあること明らかとなった。また、介護老人保健施設を対象とした調査において、介護職は薬の管理を看護師が単独で実施するほうが職務満足度は高かったこと、その一方で、看護職は薬の管理を介護職が単独で実施するほうが職務満足度は高かったことが明らかとなった。日本において、介護保険施設内に薬剤師が常勤で配置されていることは少なく、薬の管理は主に看護職が担ってきた。薬の管理に関しては、看護職も介護職も他の職種に任せたいという意思があるものと思われる。つまり、薬の管理は、他の職種(例えば薬剤師など)が担ったほうが職務満足度を高める要素であることが示唆された。これは看護職と介護職を対象とした調査としては新しい知見である。上記の成果をもとに、協働実践自己評価尺度の開発に着手し、「互いの職種の違いをわかり、認める」「互いの得意・不得意なことをわかり、認める」等の尺度が検討された。看護職・介護職ともに、日常の人間関係がケアの提供のあり方を左右するという気付きがあることなどが明らかとなった。こうした背景をもとに、協働実践自己評価尺度は「互いの職種の違いに気づき、わかる」「互いの得意・不得意をわかり、認める」「施設の方針や風土に制限されることなく、自由な意見を表明しあえる関係がある」「互いの職種に関する法制度・通知を熟知したうえで、より質の高いケアの提供に資する議論できる関係がある」とまとめられた。平成26年度は、研究成果を学会で発表し情報発信できた点、次年度は最終年度となるため、その準備として、調査に関する倫理的配慮を目的として筆者らの所属する団体の倫理審査委員会で承認を得た点から、おおむね順調に進展していると判断した。精神看護学老年看護学社会福祉学平成27年度は本研究課題の最終年度であるため、介護保険施設における看護職と介護職の実態に関する調査(インタビュー調査と質問紙調査)を行い、協働実践自己評価尺度を開発し、学会等で情報発信を行う。平成25年度は国際看護師協会4年毎大会における国際的な情報発信と交流を実現できた点、介護療養型医療施設を対象とした調査において一定の成果を得た点、介護老人福祉施設における調査の調整ができた点に鑑み、おおむね順調に進展していると評価した。研究実施計画の通り、平成24年度は介護療養型医療施設を研究対象の中心に取り上げ、対象施設の看護・介護職の協働の実態等を明らかとした点から、おおむね順調に進展しているものと判断する。研究費の効率的な執行に努めた結果、次年度使用額が生じたものである。1.看護・介護職の協働の実態調査を継続して行う。1)インタビュー調査介護老人福祉施設から3施設を抽出して調査を実施する。調査内容等は、介護療養型医療施設と同様に実施する。2)質問紙調査介護療養型医療施設・介護老人福祉施設における看護職と介護職の協働パターンの適用可能性の検証及び協働パターンと職務満足度との相関の検証を目的として実施する。2.介護保険施設における看護職と介護職の協働実践自己評価尺度を構成する項目を研究代表者が中心となって検討する。介護老人福祉施設における看護・介護職の協働に関する実態調査を、以下のとおり行う。1.インタビュー調査介護老人福祉施設から無作為抽出により3施設を抽出して調査を実施する。1施設あたり、2人の看護職、2人の介護職、1人の管理者に対し、半構造化面接調査を行う。調査内容は、先行研究・文献検討により得られた基礎資料をもとに協働の実態に迫る内容とする。
C型インフルエンザウイルス感染症の診断法の確立

C型インフルエンザウイルス感染症の迅速診断に用いる単クローン抗体の作成とリアルタイムPCR法の確立を行った。小児の臨床検体を用いてリアルタイムPCR法とMDCK細胞による分離法とを比較したところ、感度は100%、特異度98.5%、陽性適中率66.7%、陰性適中率100%だった。細胞培養陽性の検体と細胞培養陰性の検体では平均遺伝子コピー数に有意な違いを認め、リアルタイムPCR法がウイルス量の少ない検体でのC型インフルエンザの診断に有用であることが示された。本研究では、A型、B型と同時にC型インフルエンザウイルスの検出が出来る迅速診断法の確立を目指しており、検出に必要な単クローン抗体の作成と、迅速診断法の評価に用いるreal-time PCRによる検出法を確立することを目的としている。本年度は免疫原であるC/山形/15/2004株を大量に殖やし、マウスに免疫して単クローン抗体の作成を行った。現在、HEに対する抗体7個とMに対する抗体2個、NPに対する抗体1個のハイブリドーマを得てクローニング中である。さらに本年度は、特異性の高いTaqMan法を選択してreal-time PCR法の確立を目指した。C型インフルエンザウイルスには抗原性の異なる5つの抗原グループがあるが、そのどれもを検出できるプライマーとプローブを設定するために、まずC/山形/15/2004株を含めて5つのグループの代表的な株について7本の遺伝子分節(PB1,PB2,P3,HE,NP,M,NS)すべての塩基配列を決定した。その中でNP遺伝子分節を選び、5つのグループで保存されている領域にプライマーとプローブを設定した。さらに、単クローン抗体を作成する親株C/山形/15/2004のNP遺伝子領域をクローニングして、定量に必要な標準DNAの作成を行った。これらを用いて検出を試みたところ、1000コピー/mlまでの検出を確認した。22年度には実際の検体からの検出を行い、その検出感度を明らかにする。C型インフルエンザウイルスのNP遺伝子分節にプライマーとTaqManプローブを設定したリアルタイムPCR法を作成した。これを用いて、2010年1月から8月までに呼吸器感染症の小児から採取した鼻咽腔拭い液1203検体について、C型インフルエンザウイルスの核酸検出を行った。この結果、核酸検出陽性は51検体、同じ検体を用いて行った細胞培養法によるC型インフルエンザウイルス分離陽性は34検体だった。ウイルス分離陽性で核酸検出陰性の検体はなかった。ウイルス分離陰性の17検体のC型インフルエンザウイルス遺伝子のコピー数は462コピー/mlから3.5×10^6コピー/mlだった。このうち11検体は40000コピー/ml以下だった。ウイルス量の少ない検体の場合、ウイルス分離に比べてリアルタイムPCRによる検出法が優れていることが明らかになった。さらに、C型インフルエンザと同時期に流行することの多いヒトメタニューモウイルスについて、リアルタイムPCR法による核酸検出を同じ検体を用いて行った。この結果、C型インフルエンザウイルスとヒトメタニューモウイルスが同時に細胞培養法で陽性になった検体はなかったが、ヒトメタニューモウイルスが分離または核酸検出で陽性になった検体のうち7検体でC型インフルエンザウイルスの核酸検出が陽性になった。また、パラインフルエンザ1型が分離された検体のうち5検体でもC型インフルエンザウイルスが分離かつ核酸検出陽性になっており、同時期に流行する小児の呼吸器感染症ウイルスの同定にリアルタイムPCR法が有効であることが示された。C型インフルエンザウイルスのNP遺伝子分節にプライマーとTaqManプローブを設定したリアルタイムPCR法の評価を小児の臨床検体を用いて行った。MDCK細胞による分離法と比較したところ、感度は100%、特異度98.5%、陽性適中率66.7%、陰性適中率100%だった。細胞培養陽性の検体の平均遺伝子コピー数は3.97×10^8コピー/ml、細胞培養陰性の検体では2.18×10^6コピー/mlで、コピー数に有意な違いを認めた。リアルタイムPCR陽性で細胞培養陰性の検体の88%が10^7コピー/mlよりも少ないことから、本研究で確立したリアルタイムPCR法が、ウイルス量の少ない検体でのC型インフルエンザの診断に有用であることが示された。リアルタイムPCR陽性で細胞培養陰性の検体が本当に陽性であるかどうかを確かめるために、同じ臨床検体を用いてMDCK細胞よりも感度の良い発育鶏卵羊膜腔での感染性ウイルス粒子数の測定を行った。細胞培養陽性の検体の平均感染性粒子数は5.43×10^5EID_<50>/ml、細胞培養陰性の検体は3.67×10^2EID_<50>/mlだった。10^5コピー/mlよりも少ない検体では発育鶏卵での増殖も認めなかった。

以上の結果から、臨床検体中のC型インフルエンザの遺伝子コピー数が10^7コピー/ml以上有れば細胞培養での分離ができる十分な感染性ウイルスがあり、10^5/mlよりも少なければ分離できるだけの感染性ウイルスはなく、10^5から10^7/mlの範囲はその中間の感染性ウイルス量になることが判明した。この結果から、コピー数をもとに感染性粒子の数を推測することが可能となり、リアルタイムPCRでC型インフルエンザの診断を行う際の病原ウイルスかどうかの判定や重症度の推測に寄与するものと期待される。
スピンナノクラスターハイブリッド材料の創製と超広帯域電磁波吸収の発現

本研究では、高飽和磁化を有する鉄基スピンナノクラスターを構成要素とし、ナノ粒子の三次元自己組織化を積極的に利活用したナノ組織制御技術の構築を通して、サブkHzからGHz帯域までの超広帯域にわたり電磁波吸収を可能とするこれまでにない新たなスピンナノクラスターハイブリッド材料の構築を目指した。化学的手法と物理的手法の組み合わせにより、バルク値に匹敵する高飽和磁化純Feナノ粒子、および、Fe-Co合金ナノ粒子の合成に成功し、独自に構築した共凝集法を用いて、酸化鉄ナノ粒子とのハイブリッド材料の作製に成功した。これまで合成を行ってきた純鉄ナノ粒子は粒径10nm程度かつ粒径ばらつき20%以下の均一粒径であるものの、飽和磁化はバルク値(220emu/g)に比べ2030%程度小さかった。これは、純鉄ナノ粒子が短距離秩序の結晶性を有する極微細の結晶粒であることに由来する。本年度、水素ガスを用いた熱処理を行うことで、長距離秩序の結晶性を有するbcc-純鉄相の実現を試みた。独自に見出した鉄ペンタカルボニルとオレイルアミンの反応前駆体を原材料とし、180200°Cに加熱した溶媒中に反応前駆体を注入することで純鉄ナノ粒子の合成を行った。その後、得られた純鉄ナノ粒子に対し、適切な流量で水素ガスを流した反応炉中で最適な反応温度、および、反応時間で熱処理を行った。磁気測定の結果、得られたナノ粒子は210emu/g程度の飽和磁化を有することが分かった。また、興味深いことに、電子顕微鏡観察から得られた粒子は粒子間の凝集が全く無いことが分かった。軽元素分析から、水素ガス熱処理後に得られた粒子においても炭素、水素、窒素を10wt.%前後含んでいることが分かっており、粒子凝集の抑制は粒子表面に残存するオレイルアミンによるものと考えられる。さらに、X線回折結果より、純鉄のbcc構造起因の回折線が少なくとも3本観測されており、長距離秩序の結晶性を有することが分かった。以上の結果より、得られた純鉄ナノ粒子はbcc-純鉄相であることが結論付けられる。以上の結果は、本研究において具現化するスピンナノクラスターハイブリッド材料の動作原理となる内部磁場不均一性の増強につながり、今後、酸化鉄をはじめとする飽和磁化の比較的小さいナノ粒子材料とのハイブリッド化を通して更なる高機能・高特性化につながることが期待される。今年度、低周波帯域における損失を発現する機構として(i)磁化反転損失、(ii)うず電流損失、(iii)磁気共鳴損失の4つの因子を考慮し、半定量的な理論的検討を行った。電気抵抗値はバルク金属より少なくとも12桁程度大きく、また、着目している周波数帯域が低周波であるため、(ii)うず電流損失は極めて小さい。また、(iii)磁気共鳴損失を低周波帯域で発現させるためには地磁気以下の極小さい内部磁場が材料内部で必要であることが分かり、本研究におけるハイブリッド材料中において極低磁場の存在は否定できないものの可能性は小さいと考えられる。(i)磁化反転損失として、純鉄ナノ粒子あるいは酸化鉄ナノ粒子の場合の結晶磁気異方性エネルギー、および、観測される低周波ブロッキング周波数と特性緩和周波数を仮定し、球状ナノ粒子の体積から粒径を見積もると、1214nmとなることが分かった。マグネタイトを主相とする酸化鉄ナノ粒子について、異なる二種類の前駆体、鉄ペンタカルボニル、あるいは、鉄オレエートを用いて合成を試みた。鉄オレエート前駆体では、マグネタイト相に加え、ウスタイト相も混在していることが分かった。鉄ペンタカルボニル前駆体では、平均粒径8nmのマグネタイト単相ナノ粒子を得ることが出来た。前年度までに合成法を見出した純鉄ナノ粒子と共凝集法を用いて混合し、マグネタイト:純鉄の体積割合が9:1となるハイブリッド材料を作製した。その結果、10Hz10kHzの低周波帯域において磁気損失がほとんどないことが分かった。これは(i)磁化反転損失がナノ粒子の粒径やハイブリッド材料における混合比率に敏感であることを示唆していることが考えられる。粒径のばらつきが大きいものの、純鉄ナノ粒子と同程度の大きさの酸化鉄ナノ粒子の合成に成功しており、純鉄/酸化鉄ハイブリッド化した集合体における磁化率の低周波特性に関する知見が得られ始めてきた。また、低周波帯域における損失には磁化反転機構が重要な役割を果たしていることが分かってきた。これらの知見をもとに、次年度以降、低周波帯域における損失機構の理解の更なる深化につなげる。スピンナノクラスターハイブリッド材料における低周波損失を実現するため、飽和磁化の高いナノ粒子材料候補のひとつとして鉄コバルト合金に着目し、そのナノ粒子生成過程と改良合成法の構築を新たに行った。これまでの鉄コバルト合金ナノ粒子の合成法では、未反応鉄原料の存在によりナノ粒子合金組成にずれを引き起こし、飽和磁化がバルク値に達することが困難であった。本年度、反応溶液内に残存する反応前駆体の量をFTIRによって定量化する手法を用いて鉄原料とコバルト原料の前駆体の熱分解量を評価することで,混合前駆体の熱分解過程を明らかにするとともに,明らかとなった熱分解過程が粒子の化学組成の均一性に与える影響に関して考察を行った。EDX分析の結果から、鉄ペンタカルボニルとジコバルトオクタカルボニルの混合前駆体を熱分解することによって生じる鉄コバルト合金ナノ粒子は非常に均一な化学組成を有していることが明らかとなった。

混合前駆体の熱分解時に鉄およびコバルトを含む反応カルボニルを経由することが優れた組成均一性を有する鉄コバルト合金ナノ粒子を実現するための鍵となっていたと考えられる。この均一な化学組成が低温熱処理による鉄コバルト合金ナノ粒子の高飽和磁化化をもたらし、最大で232emu/gが得られた。一方、スピンナノクラスターハイブリッド材料との比較試料として、ハイブリッド材料と同程度のミクロンサイズの純鉄粉末の低周波帯域における磁気損失(tanδ)を評価した。その結果、tanδは0.01以下と非常に小さいことが分かった。前年度までのハイブリッド材料の結果を踏まえると、ミクロンサイズの粒子凝集集合体内の組織不均一性が磁気損失を増大させる可能性が考えられる。本研究では、高飽和磁化を有する鉄基スピンナノクラスターを構成要素とし、ナノ粒子の三次元自己組織化を積極的に利活用したナノ組織制御技術の構築を通して、サブkHzからGHz帯域までの超広帯域にわたり電磁波吸収を可能とするこれまでにない新たなスピンナノクラスターハイブリッド材料の構築を目指した。化学的手法と物理的手法の組み合わせにより、バルク値に匹敵する高飽和磁化純Feナノ粒子、および、Fe-Co合金ナノ粒子の合成に成功し、独自に構築した共凝集法を用いて、酸化鉄ナノ粒子とのハイブリッド材料の作製に成功した。超広帯域電磁波吸収の動作原理に不可欠となる内部磁場不均一性を積極的に誘導するための高飽和磁化純鉄ナノ粒子の合成に成功している。この結果は、次年度以降の飽和磁化の小さいナノ粒子材料とのハイブリッド化において重要な知見と位置付けられるため。低周波帯域における磁気損失機構の解明を目指して、磁化反転機構を探る端緒となる結晶磁気異方性エネルギーと体積の積で表される異方性エネルギーに着目し、純鉄ナノ粒子/酸化鉄ナノ粒子ハイブリッド材料における有効異方性エネルギーを系統的に変化させた試料を共凝集法を用いて作製し、その低周波磁気特性を評価する。一方、ハイブリッド材料の共凝集サイズを定量評価し、共凝集サイズと異方性エネルギー、および低周波磁気特性との相関を明らかにすることで低周波磁気損失の増大に繋がる材料および物理指針を得る。28年度が最終年度であるため、記入しない。磁性ナノ材料共凝集法を用いて、これまでに合成した純鉄ナノ粒子と、同じ程度の粒径を有する酸化鉄ナノ粒子とをハイブリッド化し、集合体としての静的磁気特性ならびに低周波・高周波磁界に対する動的応答特性を評価し、磁気損失に関する知見を得る。当初予定していたFe-Coナノ粒子と同程度の飽和磁化の値を純鉄ナノ粒子で実現で出来たため、ハイブリッド材料の作製と磁気的評価に注力することが可能となり、動作機構の更なる解明と高特性化が期待される。今年度、実験に用いる原材料や高純度ガス類、試薬類などの消耗品類の消費量について必要最小限に留め、効率的に試料作製や試料評価等を行うことで消耗品費を節約できた。このため、次年度使用額が発生している。今年度、実験に用いる原材料や高純度ガス類、試薬類などの消耗品類の消費量について必要最小限に留め、効率的に試料作製等を行うことで消耗品費を節約できた。
レコンビナントSERA抗原によるマラリアワクチンの開発

SERA(serine-repeat antigen)蛋白質(111kDa)は熱帯熱マラリア(Plasmodium falciparum)において同定された主要抗原の一つであり、有望なワクチン候補と考えられている。本研究においては、レコンビナントSERA蛋白質を利用したマラリアワクチンの開発を目指して、熱帯熱マラリア原虫(Plasmodium falciparum)由来の蛋白質(SERA蛋白質)を大腸菌を用いて発現させ、精製した蛋白質を動物に免疫して得られた抗血清のマラリア原虫に対する影響を調べた。使用したレコンビナント蛋白質は、人工遺伝子を合成DNAによって構築することによって大腸菌において発現した、SERA蛋白質(989残基)のN末端側の領域(SE47';17番目から382番目までの366アミノ酸残基)及び、中央付近のシステインプロテアーゼ相同配列を含む領域(SE50A;568番目から802番目までの235アミノ酸残基)である。これらを精製し、マウス及びラットから抗血清を調製した得られた抗血清によって、in vitro培養の熱帯熱マラリア原虫の増殖阻害実験を行った。その結果、抗SE47'抗体は抗SE50A抗体に比べて、強いマラリア増殖の阻害効果を有していた。また、SE47'蛋白質を可溶化した状態は、不溶化した場合に比べ、強力な阻害効果を持つ抗血清が得られた。さらに、フロイントアジュバンド(FCA)によってこの阻害効果は大きな影響を受け、FCA非存在下で作製した抗SE47'抗体はFCA存在下で作製したものに比べ、はるかに強い阻害効果を示した。以上の結果は大腸菌を用いたSE47'蛋白質が、マラリアワクチンの候補として極めて有望である事を示唆するとともに、マラリア原虫の増殖を阻害する抗体を誘導するためには、その免疫の方法、特に蛋白質の状態とアジュバントの選択が重要であることを示唆するものである。
ハイブリッド連続繊維緊張材および埋め込み緊張補強技術の開発

本研究では,ハイブリッド連続繊維緊張材の各種引張性能(剛性,強度,および靭性)を実験的に検討し,安価なピアノ線と玄武岩繊維複合材(BFRP)の組み合わせにより引張性能を総合的に向上できることを実験的に明確化した。また,埋め込み・接着材にエポキシ樹脂を,かぶり補強材にポリマーセメントを用いることで,より大きな付着強さが得られることを明らかにした。そして,この成果を基に,FRP緊張補強技術による補強効果を定量的に示し,簡易算定法を確立することにより,本補強技術の補強性能を明確化した。近年の既存インフラ施設の老朽化や地震防災に関する認識の高まりに伴い,維持・修繕および補強・改造に伴う負担が急激に増加してきている。本研究では,炭素繊維をはじめとする連続繊維よりなる緊張材をコンクリート構造物の表面に掘った深さ数センチの溝に埋め込むことにより,死荷重に対する大きな補強効果にも期待できる埋め込み緊張補強技術の構築を目的としている.平成21年度は,まず,低価格の玄武岩(バサルト)繊維複合材(BFRP)や従来の炭素繊維複合材(CFRP)の静的な引張特性を検討したうえで,これらを緊張補強材として用いた場合の補強効果を実験的に検討し,埋め込み緊張補強により飛躍的に大きな補強効果が得られることや,導入緊張力の増減により補強効果や想定される破壊モードをある程度制御できること,埋め込み材および埋め込み材の剥離を防止するための定着材料に適した材料を用いることで緊張補強材の付着強さが向上することなどの研究成果が得られている.また,低価格だが引張弾性率がやや低いBFRPに低価格のピアノ線を埋め込むことにより引張弾性率が高度化され,さらに大きな補強効果が得られる可能性が明確に示された.さらに,埋め込むピアノ線の増減により引張弾性率をうまく制御できることも示唆された。以上の検討により,低価格で高性能な緊張補強材の開発および開発技術の構築を着実に進めるとともに,緊張工程の確立や軽量で取り扱いが簡便な緊張装置の開発を進め,開発技術の実用化の促進を図った.近年の既存インフラ施設の老朽化や地震防災に関する認識の高まりに伴い,維持・修繕および補強・改造に伴う負担が急激に増加してきている.本研究では,炭素繊維をはじめとする連続繊維よりなる緊張材をコンクリート構造物の表面に掘った深さ数センチの溝に埋め込むことにより,死荷重に対する大きな補強効果にも期待できる埋め込み緊張補強技術の構築を目的としている.平成22年度は,前年度までに構築したハイブリッドFRP材料の物性や付着強さに関する研究をより詳細な実験により検討し,想定した物性が得られることを実験的に明らかにするとともに,適切な量のピアノ線を混入することで,通常のFRP材料を用いた場合よりコンクリートに対する付着強さが飛躍的に高まることを明らかにした.また,ハイブリッドFRP材料の引張疲労試験を系統的に行い,高伸度FRP材料に高強度FRP材料を積層することで,高伸度FRP材料の疲労耐久性が大きく向上されることを明らかにした.さらに,新たにFRP材料を緊張状態でコンクリートに接着できる緊張装置を製作したうえで,緊張・補強材の緊張接着時に接着端部に集中するせん断応力に対する省力化・固定方法を実験的に検討した.その結果,端部のせん断応力を大幅に低減されることを実験的に示し,実用緊張レベルをさらに高めることができた.以上の検討により,低価格で高性能な緊張補強材の開発および開発技術の構築を着実に進めるとともに,緊張工程の確立や軽量で取り扱いが簡便な緊張装置の開発を進め,開発技術の実用化の促進を図った.
高温マグマプロセス解明に向けたジルコンPCMR年代測定法の開発

2018年度は本研究課題で開発を目指すジルコンPCMR年代測定法について分析技術面での評価を行った。まずレーザーアブレーションタンデム四重極型ICP質量分析法と年代既知標準ジルコンを用いて230Th測定における質量スペクトル干渉の除去を試みた。問題となる干渉は相対的に高強度となる232Thイオンからのテーリングと主成分元素由来のジルコニウム酸化物イオンであるが、四重極質量分離部を2回通過することで232Thテーリングの影響はほぼ完全に除去(10のー12乗以下の影響)できることがわかった。またジルコニウム酸化物イオンの干渉についても2つの質量分離部の中間地点にヘリウムガスを少量流すことで完全に除去することに成功した。この手法を用いて208Pb/232Th、206Pb/238Uの測定精度・確度の評価を行ったところ、確度については1%程度と十分な結果が得られた。一方で、精度に関しては10%以上の誤差が避けられず、これはレーザーアブレーションサンプリング法の感度をボトルネックとする計数統計的な誤差が主因であると結論づけた。そのため、天然試料の分析では計数誤差を低減するために鉱物のバルク分解による湿式測定法の開発が必要となる。今年度は、湿式分析に必要となる標準溶液作成のための前準備としてU-TEVA樹脂を用いたイオンクロマトグラフィーによる元素分離予備実験を行った。この結果、十分な回収率と元素分離能を達成できることが判明した。研究2年目となる2019年度は同位体スパイクを用いて市販の標準溶液の同位体・元素比価付けを行うとともにジルコンのバルク分解法を立ち上げ、天然試料の分析を行う予定である。当初の研究計画では2018年度中に試料の分析手法を確立する予定であったが、質量分析における干渉の問題を解決するために予想以上に時間を必要としてしまった。これは既存の手法による干渉除去とは全く異なるアプローチを模索したためである。しかし、時間はかかったものの干渉の除去はほぼ完全に達成でき、従来法よりも正確な質量分析を行う態勢は確立できた。代表者は2019年度より東京大学地震研究所に異動したが、前所属組織である学習院大学の設備は継続して使用可能であるため計画に大きな変更は必要ない。2019年度は前年度の反省点を踏まえて湿式分析法の立ち上げと並行して天然試料の収集や前処理も進めていく。また、鉱物のバルク分解法については東京工業大学の横山哲也教授の研究室へ見学に伺い、ノウハウの習得を進めていく。天然試料の収集に関しては、株式会社京都フィッション・トラック社の檀原徹氏に協力して頂き北海道洞爺火山灰試料についても入手予定である。
アルミニウムのガス・メタル・アーク溶接法に関する基礎的研究

現在、アルミニウムの溶接には、アルゴンガス・メタル・アーク溶接法が広く用いられている。しかし、溶接金属に気孔が生じ易く、深い溶け込みが得難く、非熱処理型アルミニウム合金では溶接金属の軟化が問題となっている。そこで、本研究では、それら問題点を改善する目的で、アークの集中性を良くする窒素ガスをアルゴンシールドガス中に混合し、アルゴン-窒素混合ガス・メタル・アーク溶接法の可能性の評価を試みた。すなわち、アルゴン-窒素混合ガス雰囲気中で純アルミニウム及び市販の溶接用5083Al-Mg合金をGMA溶接し、溶接金属の外観、溶け込み形状、気孔の発生状態、窒素含有量、組織、機械的性質等に及ぼす溶接条件並びに雰囲気等の影響について系統的に調べた。その結果、純アルミニウムを用いた実験では、Arシールドガス中への適当量のN_2ガスの添加は、気孔数の減少、溶け込みの増加等をもたらし、溶接金属の軟化防止が期待できた。また、Al電極線へのZn及びMgの少量添加が気孔数をさらに減少させる効果を持つことが明らかになった。さらに、Al-Mg合金5083板に対して5183Al合金電極線を用いた実験でも同等以上の効果が得られた。すなわち、アルゴンシールドガス中への窒素ガスの適当量の混合は、気孔が無く、溶け込みが深く、ビード外観の良好な溶接金属をもたらした。また、5083Al合金母材は主に加工硬化によって強化されているため、溶接による軟化が特に著しいが、雰囲気から窒素が吸収されると溶接金属にはAlN相が現れ硬度低下を防ぐ効果があることがわかった。さらに、溶接金属の引張試験の結果、上述のAlN相分散強化によって、降状応力及び引張強さを母材程度に保てることが明らかになった。しかし、伸びは母材に比べて低下すること分かり、今後の課題として残された。著者らはこれまでに、溶接雰囲気調整装置を用いて種々の混合ガス雰囲気下で、純アルミニウム板を溶接し、アルミニウム溶接金属の気孔生成等に及ぼす雰囲気の影響について系統的な研究を行ってきた。その結果、アルゴン雰囲気ガスの一部を窒素ガスに置き換えたアルミニウムのArーN_2ガス・メタル・ア-ク溶接法の有効性を示唆する知見を得ている。例えば、アルゴンシ-ルドガス中への適当量の窒素ガスの添加は、気孔数の減少、溶け込みの増加等をもたらし、溶接金属の軟化防止が期待される。また、同溶接法においてアルミニウム電極線への亜鉛の添加が溶接金属の気孔数を減少させる効果を持つことが示唆されている。そこで本研究では、さらにアルミニウムのArーN_2ガス・メタル・ア-ク溶接法に対する基礎的資料を得る目的で、ArーN_2混合ガスをシ-ルドガスとして純アルミニウム及びアルミニウムー亜鉛合金電極線を用いて純アルミニウム板を溶接し、溶接金属のビ-ド外観、気孔数、溶け込み深さ、窒素量、組織、硬度及び引張特性等に及ぼす溶接条件、シ-ルドガス組成並びに電極線への亜鉛添加の影響について系統的に調べた。その結果、アルミニウムのガス・メタル・ア-ク溶接に際してアルゴンシ-ルドガス中への窒素ガスの適当量の混合は、溶接金属の気孔数の減少、溶け込み深さの増大並びに良好なビ-ド外観をもたらし、アルミニウム電極線中への亜鉛の添加はさらに気孔数を減少させた。また、AlNの分散及び亜鉛の固溶は溶接金属の硬度低下を防ぐ効果があった。しかし、溶接金属の引張強さは母材以上であったが、伸びは窒素ガス混合量及び亜鉛添加量が多い場合母材より低くなった。