hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
歯および顎堤欠損部分の形態的回復が咀嚼機能に及ぼす効果

現在,ナソヘキサグラフに付属する解析ソフトを使用して下顎運動の分析を行っている.分析対象として予定していた運動パラメータを変更し,咀嚼開始から最初の50サイクルについて,左右側の咀嚼使用率,各サイクルの咬合相/開口相/閉口相時間,各サイクルで咀嚼終末位に至る切歯のアプローチ角等(いずれも10サイクルごとの平均値)を分析パラメータとした.被験者は下顎にKennedy II級の欠損を,上顎には天然歯またはそれに準じた(ブリッジ以外には欠損がないなど)歯列を有する患者である.なお,全身的な運動障害はない.実験用義歯については金属床義歯に限定せず,レジン床義歯による治療用義歯装着者も含めている.これらの被験者の欠損側と非欠損側についての咀嚼運動路の違い,ならびに部分床義歯による補綴処置前後での変化を調べている.現在のところ5名のデータ採得を終えた.現在までの知見としては以下の項目があげられる.1)すべての被験食品について,術前よりも術後の方が咀嚼サイクルの垂直的・水平的な幅が小さかった.2)非欠損側での岨噂において,術前よりも術後の方が咀嚼周期が短かった.3)術後の咀嚼周期の減少は,閉口相または開口相のいずれかの減少によるもので,咬合相時間には術前との差を認めなかった.以上より,顎堤欠損部分の形態的回復は咀嚼サイクルの改善に有用と考えられる.標本数が少ないため,今後被験者をさらに増やし分析する予定である.研究目的に従い,顎運動計測装置であるナソヘキサグラフを用いて天然有歯顎被験者の咀嚼時下顎運動の計測を行ったが,現有設備のデータレコーダが故障しており,修理不能であることが判明したため,分析対象となる咀嚼運動パラメータを変更し,ナソヘキサグラフ付属の解析ソフトを用いて研究を進めている.パラメータ修正の主な理由は,この解析ソフトでは本研究に必要な咀嚼運動路パラメータを抽出・解析できない点である.従って,本研究に於ける分析対象パラメータの抽出を可能とするような,ナソヘキサグラフ用解析ソフトの開発も検討中であるが,ソフト開発には多くの時間を要すると考えられる.また,下顎臼歯部に遊離端欠損を有する患者については,治療の都合上,レジン床による治療義歯装着時点でのデータも分析対象に入れ,現在被験者3名でデータ採得を終了した.当初,実験群として下顎遊離端欠損患者と,対照群として年齢・性別を同質とした天然有歯顎者を設定していたが,咬合分類・咬合様式に関しても同質であることが要件として加味されるべきである.しかしこの条件を満たす患者が限られていることから対象被験者を変更し,実験群を下顎片側性臼歯部欠損を有するものに限定して,欠損側と非欠損側について咀嚼運動路の分析を進めることに重点を置いている.一方,実験義歯の形態的な違いが咀嚼運動路に及ぼす影響(平成15年度研究計画分)を調査するに当たり,義歯形態の違いが義歯の動揺に及ぼす影響を加味したいと考え,粘膜面に圧センサを組み込み,かつ通常使用が可能な義歯の試作を行っている.現在,ナソヘキサグラフに付属する解析ソフトを使用して下顎運動の分析を行っている.分析対象として予定していた運動パラメータを変更し,咀嚼開始から最初の50サイクルについて,左右側の咀嚼使用率,各サイクルの咬合相/開口相/閉口相時間,各サイクルで咀嚼終末位に至る切歯のアプローチ角等(いずれも10サイクルごとの平均値)を分析パラメータとした.被験者は下顎にKennedy II級の欠損を,上顎には天然歯またはそれに準じた(ブリッジ以外には欠損がないなど)歯列を有する患者である.なお,全身的な運動障害はない.実験用義歯については金属床義歯に限定せず,レジン床義歯による治療用義歯装着者も含めている.これらの被験者の欠損側と非欠損側についての咀嚼運動路の違い,ならびに部分床義歯による補綴処置前後での変化を調べている.現在のところ5名のデータ採得を終えた.現在までの知見としては以下の項目があげられる.1)すべての被験食品について,術前よりも術後の方が咀嚼サイクルの垂直的・水平的な幅が小さかった.2)非欠損側での岨噂において,術前よりも術後の方が咀嚼周期が短かった.3)術後の咀嚼周期の減少は,閉口相または開口相のいずれかの減少によるもので,咬合相時間には術前との差を認めなかった.以上より,顎堤欠損部分の形態的回復は咀嚼サイクルの改善に有用と考えられる.標本数が少ないため,今後被験者をさらに増やし分析する予定である.
成長ホルモンのエリスロポエチン分泌刺激効果に関する実験的ならびに臨床的研究

実験的研究ソマトスタチン(SMS)によって内因性GH分泌を抑制したラットを用いて、ヒトGH(hGH)の投与がエリスロポエチン(EPO)ならびにlGF-1の分泌に及ぼす影響について検討した。10-11週齢のWistar系雄ラットを用い、SMS誘導体octreotideを12時間毎に皮下投与し、その後に浸透圧ポンプを用いて、hGHを48時間持続皮下投与した。ラットは、GH投与開始前(0),3,6,12,24,48時間後および無処置群の7群に分けて、断頭屠殺し全採血した。血漿GH、lGF-1,EPOは特異的なRlAによって測定した。血漿ラットGHはSMS投与により有意に抑制された、血漿hGHはhGH持続皮下投与開始後上昇し、6時間後高値を示した。血漿lGF-1は12時間後より有意に増加し、48時間後に頂値を示した。血漿EPOはhGH投与開始後3時間より上昇し、48時間後に有意に上昇した。腎のlGF-1含量は12時間後に上昇した。腎のEPO含量は12から48時間後に低下した。肝のlGF-1含量は24時間後に上昇した。肝のEPO含量は48時間後に上昇した。腎の器官培養においても、EPOの分泌はhGHにより抑制された。以上より、ラットにおいてhGHの投与は、腎よりむしろ肝のEPO産生を直接促進することが示唆された。臨床的研究慢性腎不全症例に対し、hGHを7日間持続皮下投与し、血中EPO値ならびに網状赤血球数、ヘモグロビンの上昇について検討した。hGH投与開始後、EPOは上昇し、網状赤血球の上昇を伴った。EPOの上昇は3日間投与群よりも有意に高値であった。以上の成績は、hGHの長期間投与は、貧血改善に有用である可能性を示唆する。
地球科学と考古学を応用した環境教育の原理と効果に関する研究

地球科学(特に地質学)と考古学の野外観察の環境教育への応用について検討し、その教育効果と意義について検証した。地球科学と考古学の野外観察では、人間と環境の関わり方を時間の流れの中で「見て」理解でき、それが参加者に未来の人間と環境を考える機会を与えるという点で大きな意義があることが指摘された。また、その気づきは、観察時の素朴な感動と結びついて参加者の意識に深く根付いていくのではないかと推察された。本研究では、従来、環境教育ではほとんど顧みられなかった地球科学と考古学、特にこれらの見どころを中心とした野外観察の環境教育への応用とその効果の研究を目的とする。北部九州は、地球科学的に多様性に富んだ地域であり、中国大陸と朝鮮半島に近いことから多くの遺跡が所在する地域でもある。そのため、地球科学的見どころと考古学的見どころがひとつの地域に立地している地域が多く存在する。たとえば、北九州市小倉南区に所在する間島では、縄文時代の泥炭層と中生代の花崗岩類、古生代の変成岩類、および古墳群を一周数百メートルの島で同時に観察することができる。このような見どころを巡るジオトレイルを設計し、見学会を実施して環境教育における効果を検討した。上で述べた間島では、昨年度までにジオトレイルとしての形が作られ(間島ジオトレイル)、見学会を実施してその環境教育における効果と原理について一定度の検証を行うことができた。また、北九州市八幡西区黒崎地域で設定した黒崎ジオトレイルにおける同様の検証と併せて、以下のような示唆を得た。地球科学と考古学を応用したジオトレイルでは、参加者は、(1)人間と自然の関わりの変遷を考えることができる、(2)現代の問題を考えるきっかけを得ることができる、(3)未来の環境を想像することができる、(4)楽しみながら自然に(1)(3)を獲得することができる。環境教育において、環境がどのように変化してきたのか、これからどのように変化していくのかといった、時間概念を含む環境の理解は不可欠な視点であると考えられる。環境問題にどのように対応すべきかを考える力を持つためには、未来の環境の予測的理解が必要だからである。この点において、ジナトレイルは、環境教育に資する効果を有していると考えることができる。本研究は、従来、環境教育では手段としてほとんど顧みられなかった地球科学と考古学、特にこれら領域の見どころを中心とした野外観察の環境教育への応用とその原理、効果の研究を目的としている。現在までに数カ所のジオトレイルを設計し、効果を検討してきたが、今年度は、新たに北九州市小倉北区藍島の地質・史跡を巡るジオトレイルと福岡県豊前町と築上町の境界に位置する求菩提山(くぼてさん)を巡るジオトレイルを設計した。昨年度までの研究により、地球科学と考古学は未来の環境の予測的理解を促す点において、環境教育における効果が示唆されている。藍島のジオトレイルも同様の効果が期待されるが、求菩提山のジオトレイルは、新たに「環境倫理について思い至る効果」を想定して設計した。求菩提山は溶岩と火砕岩からなる急峻で、見るものを圧倒する山容をもつ山で、56世紀から山岳信仰の山として知られ、12世紀の始め頃から幕末まで九州を代表する修験道の山であった。現在は当時の建物の跡とともに、豊かな自然が残されている。環境倫理は、環境問題を考える際に、避けて通れない問題である。人間中心主義と人間非中心主義が対立的に議論されていたのは記憶に新しいが、自然の価値の考え方についても、両者の間で異なり、「人間が利用するという観点からの価値」、「人間の利用から離れた、畏敬や驚嘆の対象としての価値」、「自然そのものの存在価値」などの考え方がある。種々の議論がある領域であるが、このような自然の価値について考える機会は、日常生活の中ではほとんどないと思われる。求菩提山ジオトレイルでは、山や森林の神秘性から自然が畏敬や驚嘆の対象となることに気づくことができる。このようなタイプの自然の価値に気づくことは、人間と自然の関わり方に関する色々な捉え方を考える端緒となり、さらに環境倫理を考えるきっかけになるのではないかと考えている。環境教育において、環境倫理はもっとも重要なテーマの一つである。今年度は昨年度から引き続いて、環境倫理について考えるきっかけとなる野外観察の設計とその可能性について実験的な観察会をもとに検討した。フィールドとしたのは福岡県の求菩提山で、かつて修験道の山として知られた山である。この山の自然と修験道場の遺構が作る景観には、多くの人が畏敬の念とともに高い価値を直感的に感じることができる。環境問題を解決するにあたって、自然への価値について「手段的な価値」から「内在的な価値」への転換が生じることが基礎的な問題となるという指摘があるが、求菩提山の景観に内在的価値を感じる体験は、この問題をさらに深く考えるきっかけになることが示唆された。最終年度である今年度は、地球科学と考古学領域の野外観察が環境教育に寄与するメカニズムと意義について検討・整理した。

その結果、以下のようにまとめることができた。地球科学と考古学の野外観察によって、参加者は現代が歴史の一断面であることに気づくことができる。この気づきが、参加者が現代の自然と人間の関わり方の問題を改めて考える端緒となり、さらに未来の環境についても考えなければいけないという気づきに導く。この思考の深まりの過程において、自然と人間の関係を考えるとともに、未来を考える力を参加者に与える点で環境教育に寄与すると考えられる。また、これらの領域の野外観察は、しばしば参加者に深い感動を与えることがあり、その際に得られた気づきはその感動と結びついて参加者の心の深くに残る可能性が指摘され、この点が地球科学と考古学の野外観察による環境教育のアドバンテージであると考えられる。今年度までに、4地域のジオトレイルを設計し環境教育における効果を検討した。その結果、「未来の環境の予測的理解を助ける」、「環境倫理を考える端緒となる」などの効果があることが示唆された。これらのことから、研究は概ね順調に進展していると考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、今年度までの研究で示唆されたジオトレイルの環境教育における効果の検証を充実させていきたい。その際、検証ために実施する見学会において環境教育の効果を検証する方法が課題であり、客観的な検証方法の開発が必要になろうと考えている。また、ジオトレイルを用いた環境教育をより広範に利用できるようにするために「ジオパーク構想」を練っているが、今後は、より具体的に考えていきたいと考えている。
ハロゲン化鉛ペロブスカイトにおけるラシュバ効果と磁気光学特性の解明

画期的な新規太陽電池材料として注目されているハロゲン化金属ペロブスカイトは、高い欠陥耐性を有する高品質半導体である。さらに、重い鉛を含有することにより従来の半導体材料にはない強いスピン-軌道相互作用を有し、巨大なラシュバ効果が報告されている。ラシュバ効果は、ユニークな磁気光学現象をもたらし、革新的なスピン生成・制御・検出を実現するキーテクノロジーとして注目されている。本研究では、磁場下における時間分解発光分光およびカー回転分光によってスピンに依存した光学特性やスピン緩和ダイナミクスを明らかにすることで、ハロゲン化鉛ペロブスカイトを舞台とした新しい光物性・スピン物性の研究展開を提案する。
過剰なNa^+流入による神経細死の機構

膜電位依存性Na^+チャンネルの活性化剤であるベラトリジンはNGF除去による上頸神経節細胞の細胞死を抑制することを見いだしたが、この効果はNa^+イオンの細胞への流入によるものであった。一方、Na^+イオンが過剰に流入すると神経細胞死を誘発し、その効果は神経細胞の成熟に伴って増強された。本報告では過剰なNa^+イオンの流入による神経細胞死の機構とその発達について詳細に調べた。上頸神経節細胞を、0.1-40μMベラトリジン(VERA)で10-15時間処理すると、用量依存的に毒性を示し、40μMでは約80%の細胞が死滅した。VERA作用の特異性が保たれる範囲即ち、テトロドトキシンで抑制抑制される範囲で実験する為、その濃度を10μM以下に抑えた。この濃度では蛍光イメージング法によると、細胞外のCa2^+もNa^+も流入するため、VERAの毒性がCa2^+の流入によるのかNa^+の流入によるのかを調べた。低Ca2^+濃度ではVERAの毒性は保たれているのに反し、低Na^+濃度ではその作用は完全に失われた。この為、毒性はNa^+の流入により、かつ適当な流入は細胞死を抑制することから、過剰に流入される為に起こると考えられる。過剰なNa^+イオンの流入による細胞死のメカニズムとしては細胞体だ縮むこと、ビスベンザミドで染色するとアポトーシスに特徴的な染色体の凝縮か起こることから、アポトーシスであろうと考えた。更に、細胞外液のK^+濃度が100mM以上では、VERA毒性は突起のみにとどまり、細胞体の収縮は起こらなかった。これらの結果から、過剰なNa^+流入がRVD(Regulatory Volume Decrease)を経て、上頸神経節細胞のアポトーシスを誘発したと推定した。この事実はグルタミン酸毒性などの作用を考える際に重要な情報となると思われる(投稿中)。
海水魚類の種分化過程における生殖隔離の進化に生理・生態・行動からせまる

生物の集団間に,生理・生態・行動の違いなどの要因にもとづく生殖隔離が成立することにより,新種が誕生する.この種分化過程で,どの要因がどれくらい生殖隔離に寄与するか?それらの要因を進化させるものはなにか?こうした問いを追究する研究が様々な生物群で行われ,生物学の重要課題である「種はいかにして分化するか」に対する一定の回答を提示してきた.しかし,海水魚を対象とした研究は極めて少ない.本研究は,種分化の途上にある海水魚「キツネメバル」と「タヌキメバル」の生理・生態・行動的差異を分析し,両種の交配を何がどの程度妨げているか明らかにする.また,それらの隔離要因が進化した背景を遺伝解析もまじえて推測する.生物の集団間に,生理・生態・行動の違いなどの要因にもとづく生殖隔離が成立することにより,新種が誕生する.この種分化過程で,どの要因がどれくらい生殖隔離に寄与するか?それらの要因を進化させるものはなにか?こうした問いを追究する研究が様々な生物群で行われ,生物学の重要課題である「種はいかにして分化するか」に対する一定の回答を提示してきた.しかし,海水魚を対象とした研究は極めて少ない.本研究は,種分化の途上にある海水魚「キツネメバル」と「タヌキメバル」の生理・生態・行動的差異を分析し,両種の交配を何がどの程度妨げているか明らかにする.また,それらの隔離要因が進化した背景を遺伝解析もまじえて推測する.
前脳・中脳形成決定因子XsalFの作用機序

本研究では初期胚、特に神経系のパターン形成の分子機構を解明するため、Znフィンガー型転写因子およびそれらの関連遺伝子ネットワークの前脳・中脳発生における役割について、アフリカツメガエルを用いて研究を行った。XSa1Fは中枢神経系の吻側領域の決定因子であることを以前に証明したが、本研究ではさらにXSa1Fに拮抗するZnフィンガー型転写因子としてXTsh3を同定し、カエル胚(尾芽胚)の尾側中枢神経系に特異的に発現し、同部位の発生を促進することを見いだした。微量注入法により、XTsh3を外胚葉に強制発現すると神経系を尾側化し、前脳の発生を抑制した。逆にXTsh3-MOによる外胚葉での機能阻害では、前脳の拡大を誘導した。細胞内シグナル解析により、XTsh3はWnt/beta-catenin系を促進することが明らかとなった。XTsh3はbeta-cateninおよびTcf3と結合し、Wntシグナルによる核内転写の強化因子として働くことを証明した。そのことと一致して、中内胚葉でのXTsh3-MOによる機能阻害では、原腸胚での背側軸形成が強く抑制され、胚全体の腹側化が観察された。既に報告していたXSa1FによるWntシグナルに対する反応性の低下に加え、今回の研究ではTsh3が反対の活性を持ち、機能的な拮抗因子として働くことが判明し、XSa1F-Tsh3という2つのZnフィンガー型転写因子によって、細胞のWntシグナルへの反応性が正負に制御される機構が初期胚の軸形成に決定的な役割を果たすことが明らかとなった。本研究では中枢神経系の前後軸のパターン形成の分子機構を解明するため、Znフィンガー型転写因子XsalFおよびその関連遺伝子ネットワークの前脳・中脳発生における役割について、研究を行ってきた。XsalFは両生類の中枢神経系の吻側の領域決定因子であるが、一方、ショウジョウバエのホモローグであるSalはハエの頭部のセグメントの決定因子である。一方、カエルでのXsalF機能阻害は吻側の神経組織を欠落させ、その代わりにより尾側の神経領域が異所性に形成する。ハエではSalの変異体は頭部のセグメントが胸部のセグメントの性格を有するようになる。この点から我々はTsh(T-shirt)遺伝子に注目した。Tshはハエにおいて、XsalFとは反対に、尾側のセグメントのアイデンティティーを決定し、Sal-Tshのセットは頭部・胸部の境界決定に重要な役割を果たしていると考えられる。マウスなどでの解析から脊椎動物でもTshホモローグが複数存在していることが示唆されているが、Salとの関係はもちろん、その初期胚での役割も不明であった。我々はアフリカツメガエルでのTshホモローグを完全長で単離し、吻尾軸形成での発現パターンを詳細に検討した。すると、Tshの2つホモローグがカエル胚(尾芽胚)の尾側中枢神経系に特異的に発現し、頭部中枢神経系組織に発現するXsalFと対照的であった。微量注入法により、TshとXsalFの上流・下流制御関係について詳細に解析したところ、互いにその遺伝子発現を抑制しあうことが明らかになった。Tshの発生過程での生物学的役割を詳細に解明するために必要である、ドミナントネガティブ体を作成することにも成功した。本研究では中枢神経系の前後軸のパターン形成の分子機構を解明するため、Znフィンガー型転写因子XsalFおよびその関連遺伝子ネットワークの前脳・中脳発生における役割について、アフリカツメガエルを用いて研究を行ってきた。XsalFは中枢神経系の吻側領域の決定因子であることをこれまでに証明したが、今年度さらにXSalFに拮抗するZnフィンガー型転写因子としてXTsh3を同定し、カエル胚(尾芽胚)の尾側中枢神経系に特異的に発現し、同部位の発生を促進することを見いだした。

逆にXTsh3-MOによる外胚葉での機能阻害では、前脳の拡大を誘導した。細胞内シグナル解析により、XTsh3はWnt/beta-catenin系を促進することが明らかとなった。XTsh3はbeta-cateninおよびTcf3と結合し、Wntシグナルによる核内転写の強化因子として働くことを証明した。そのことと一致して、XTsh3-MOによる中内胚葉での機能阻害では、原腸胚での背側軸形成が強く抑制され、腹側化の表現系を見た。XSalFはWntシグナルに対する反応性を低下させることで胚パターン形成を行うことを既に報告したが、XSalF-Tsh3という2つのZnフィンガー型転写因子によって、細胞のWntシグナルへの反応性が正負に制御される機構が初期胚の軸形成に決定的な役割を果たすことが明らかとなった。
プロトン移動制御に基づく水酸基の活性化触媒系の構築

触媒反応は、分子を取り扱うための最も基礎となる技術である。新しい触媒機構の発見および解明は、次世代の触媒開発に欠くことができない。本研究の初年度では、Lewis酸触媒と弱塩基の組み合わせによるプロトン移動機構に基づく水酸基活性化過程を経て、1,2-ジオールを官能基ならびに立体選択的に活性化する触媒分子を発見した。すなはち、銅をはじめとする数種類の金属イオンが、1,2-ジオールを活性化することを発見した。そして、本反応を基本型として、フェニルビスオキサゾリン-銅(II)錯体がジオールを化学触媒による光学分割の例としては最も高い水準の立体選択性で活性化する方法を確立した(J.Am.Chem.Soc.125,2052-2053(2003).)。本年度は、その詳細な反応機構解析結果に基づき、合成的見地から意義深い、不斉非対称化反応へと応用展開した。その結果、分子の対象性を利用して極めて効率的に不斉4級炭素を構築することに成功した。化学触媒による不斉非対称モノアシル化を経る不斉4級炭素構築は初めての例である。さらに、基本概念に基づき、触媒的アシル化のみに留まらず、これまで強い塩基を必要として、複数の工程を必要とする、ジオールのモノアルキル化を、弱塩基存在下で、一段階で達成することに成功した。本研究では、Lewis酸触媒と弱塩基の組み合わせによるプロトン移動機構に基づく水酸基活性化過程を経て、1,2-ジオールを官能基ならびに立体選択的に活性化する触媒分子を発見した。具体的には、銅をはじめとする数種類の金属イオンが、1,2-ジオールを活性化することを示した。そして、本反応を基本型として、フェニルビスオキサゾリン-銅(II)錯体がジオールを高い立体選択性で活性化することを見出した。とりわけ、dl-ハイドロベンゾインのモノベンゾイル化による光学分割においては、一方のエナンチオマーがもう一方のエナンチオマーよりも645倍以上速く反応することを発見した。これは、化学触媒による光学分割の例としては最も高い水準の値である。そして、その立体識別がジオールと銅(II)イオンとの錯形成に基づくのではなく、アシル化の段階での速度論的に支配されることを示した。このようにして、新たに開発した方法を部分的に保護したmyo-イノシトール類の不斉モノベンゾイル化へ応用する研究へと展開した。
光学シースルー型複合現実感空間におけるフォトリアリティスティック表現に関する研究

今年度は、研究計画にあげていた内容を前年度での知見を基に、光学シースルー型複合現実感ディスプレイに3次元CG表示機構の実装を行い。検証システムを構築した。この検証システムでは、従来より研究してきた光学シースルー型複合現実感ディスプレイのCG表示部を設備備品として計上している映像投影装置と光学部品からなる3次元表示機構を構築し、利用者からは実物体とCGによる仮想物体の双方が複合現実空間として3次元的かつリアルな空間として観察できるようにできている。CGの表示には裸眼立体表示可能な液晶ディスプレイを採用し、このディスプレイが3次元結像出来る距離を考慮して、観察者までの距離と同じになるような位置に複合現実空間が出来るようにハーフミラーを介した光学系を用いた。また、このハーフミラーを用い、実物体への動的照明を同一光軸上にあわせるために用いている。こうすることで、動的パターン照明の照射パターンを観察者から見たときと同じ位置関係とすることが可能となり、複合現実空間での隠蔽関係の表現が正しく行えた。CG、実物体に対して動的な陰の生成と、照明効果の生成に関しては、シャドウマップ等手法を用い、実時間で、相互作用のある陰、および照明効果を生成することに成功した。つまり、暗室下において生成される複合現実空間中では、照明や、陰の制御を光源の位置や色などと言った属性情報を考慮して人工的に再現できることを意味している。これらの効果のため、従来前後関係の判別が難しかった複合現実空間が、より自然に知覚できる環境として生成することが可能となった。本研究では実時間で実物体と距離感の一致したCGの3次元表示と、CG表示のリアリティを高めるため、実物体との干渉を考慮した実時間陰影表現の実現を目指す。本年度は、以下に挙げる項目を実施した.1.実物体と仮想物体から得られる3次元情報から相互陰影表現を実現する。実時間3次元計測により得られた実物体の表面形状から隠蔽関係を考慮したCGの描画と,2次元パターン照明による実物体の視覚的な隠蔽表現ができる.また光源方向からの光の分布と,陰の部分の生成を行うことで,仮想物体・実物体の相互に陰影がついた表現を実現するための基礎的なアルゴリズムを構築した.2.実時間フォトリアリティスティックCG生成に関して上記項目で,光線条件を反映した相互陰影の付いたCGを生成するためにshadow cast法を採用した.この手法は,陰の計算に関して近似的な計算を行うことで実時間で物体相互に起きる陰を生成することができる.近似的な計算から,陰の精度に影響が及ぶ恐れがあったが,陰生成時の分解能を高い値にすることで,見掛けの矛盾などは生じない結果を得た.3.机上型MRシステムへの実装に向けた検討本システムを机上に展開するための検討を行うため,プロトタイプシステムを構築し,ユーザインタフェース部分の実現に向けた機能の開発に着手した.今年度は、研究計画にあげていた内容を前年度での知見を基に、光学シースルー型複合現実感ディスプレイに3次元CG表示機構の実装を行い。
脂質代謝と肝樹状細胞を組合せた自己免疫性肝炎の早期診断法の開発

自己免疫性肝炎(autoimmune hepatitis: AIH)は、50代以降の女性に多く発症する慢性肝炎であると共に、近年、男性患者や重症患者の増加がみられるようになってきた。そのため、AIHの発症・病態進展要因には性差だけでなく複合的な因子が考えられる。そこで、我々は昨年度マウスに卵巣摘出術(ovariectomy; OVX)を行い、低エストロゲン状態がAIH肝障害とDCへ与える影響について検討を行った。その結果、OVXによりAIH肝障害は有意に増悪し、肝障害時の標的臓器である肝では、siglec-H+PDCA-1+B220+形質細胞様樹状細胞(plasamacytoid dendritic cells; pDC)の減少傾向、I-A+F4/80+通常型樹状細胞(conventional dendritic cells; cDCs)の有意な増加を認めたことを報告した。そこで、今年度も昨年に引き続き低エストロゲン状態で変化の見られたDC分画機能とDCによる刺激が影響するT細胞分画・機能について検討を行った。その結果、OVXしたマウスのAIH肝障害時の肝DCはTNF-αおよびIL-12産生量が増加した一方、IL-10産生減弱を認めた。また、肝臓のT細胞については、CD4+T細胞、CD8+T細胞共にOVXによりCD69発現が増強し、AIH肝障害時にはより加速した。さらに、血中のIFN-γ、TNF-α、およびIL-4産生量も増加した。以上のことから、AIH肝障害は低エストロゲン状態で増悪し、その免疫学的機序として1)pDCの減少と機能的減弱、2)cDCの増加とTNF-αによる直接的肝細胞障害の増強、3)活性化T細胞の増加による肝障害の増強が推察された。2年目にあたる今年度は、低エストロゲン状態によるAIH肝障害増悪時のDCの機能的変化、ならびにDCの刺激によりeffector細胞として機能するT細胞の性状の2点について検討し、研究実績の概要通り一定の成果を得た。当初計画では、肝DCの脂質関連細胞死の分子生物学的解析を行う予定であったが取り掛かることができなかった。しかし、今年度の研究結果により低エストロゲン状態では肝pDCの減少よりもcDCの増加と活性化が顕著であった。このことから、脂質関連細胞死よりも脂質による活性化シグナルを検討する必要性が出てきたことが考えられた。そこで、共同研究者と相談し、脂質関連の細胞死と活性化シグナルを並行して行うことを計画している。また、低エストロゲン状態におけるAIH肝障害のDC分画、機能解析がおおむね終了しているため、上記実験と共に他の脂質代謝異常マウスのDC分画解析、並びに脂質関連細胞死および脂質関連活性化シグナルについて分子生物学的解析を行い、さらなる研究推進を図る。今後は、低エストロゲン状態でのDCにおける脂質関連細胞死について分子生物学的解析を行い、AIH肝障害との相関性について追究する。また、今年の成果から導き出された結果から脂質関連活性化シグナル解析を行うこととなった点が当初計画との変更点であるが、この点が明らになることでAIHの複合的発症要因が解明される可能性が高まることが考えられる。さらに、エストロゲン非依存性の脂質代謝異常マウスについては、先天的代謝異常マウスに比して高コレステロール飼料食餌マウスの方がDCへの影響が大きいことが予備研究で明らかとなったため、後者を用いてAIH肝障害への影響をDC解析により明らかにしていく。低エストロゲン状態におけるAIH肝障害とDCとの関連性については一定の成果を得たため、今後共同研究者と相談し論文化を進めていく。また、連携研究者と研究推進計画を話合い、より効率化を図り推進していく。自己免疫性肝炎(autoimmune hepatitis: AIH)は、中年以降の女性に好発する慢性でかつ進行性の肝障害である。しかし、近年では男性患者の増加や重症化など女性だけではない発症・病態進展要因も出てきている。また、我々は今までに、AIHマウスモデルを用いて、1)肝障害は、肝臓の形質細胞様樹状細胞(plasmacytoid dendritic cells; pDC)の消失と活性化した骨髄系樹状細胞(conventional dendritic cells; cDC)の炎症性サイトカイン産生を誘導して起こること、2)これら動態変化はエストロゲンを介したシグナル伝達により抑制・増悪することを明らかにしてきた。そこで、エストロゲン低下でも誘導される状態であり、男女共通する脂質代謝異常と肝DCとの免疫寛容破綻への直接的影響を解明することを目的として、今年度は、低エストロゲン状態がAIH肝障害とDCへ与える影響について検討を行った。その結果、卵巣摘出(ovariectomy; OVX)によりAIH肝障害は有意に増悪した。DC分画解析では、AIH肝障害時に標的臓器である肝臓ではCD103+cDC、siglec-H+PDCA-1+B220+pDCが減少し、OVXによりその変化は加速した。更に、I-A+F4/80+cDCがOVXにより増加し、AIH肝障害との相関を認めた。さらに、先天的脂質代謝異常マウスの肝臓内DC分画解析において、CD103+cDCの半減およびI-A+F4/80+cDCの微増を認めた。しかし、siglec-H+PDCA-1+B220+pDCには変化を認めなかった。

直接関連性は明らかとなっていないものの、低エストロゲン状態と脂質代謝異常において肝臓内DCの類似変化がみられた。当該年度は、OVXによる低エストロゲン状態がAIH肝障害並びにDCに与える影響および脂質異常マウスの肝樹状細胞へ与える影響の2点について検討し、研究実績の概要通り一定の成果を得た。当初計画では、OVXによる血中脂質濃度変化および肝組織の脂肪変性について検討する予定であったが、行うことが出来なかった。しかし、血中脂質濃度については、すでに血清サンプルはそろっている状態であるため、測定を残すのみである。一方、肝組織の脂肪変性については、これから組織のサンプリングをする予定であるものの、学科内病理学研究者の協力の下に充分行える状況にある。次年度も継続して行う予定であったOVXマウスのフローサイトメトリーによるDC分画解析がおおむね終了しているため、残した実験と共に他の脂質代謝異常マウスのDC分画解析、並びに脂質関連細胞死に関する分子生物学的解析の計画・始動を行い、さらなる研究推進を図る。自己免疫性肝炎(autoimmune hepatitis: AIH)は、50代以降の女性に多く発症する慢性肝炎であると共に、近年、男性患者や重症患者の増加がみられるようになってきた。そのため、AIHの発症・病態進展要因には性差だけでなく複合的な因子が考えられる。そこで、我々は昨年度マウスに卵巣摘出術(ovariectomy; OVX)を行い、低エストロゲン状態がAIH肝障害とDCへ与える影響について検討を行った。その結果、OVXによりAIH肝障害は有意に増悪し、肝障害時の標的臓器である肝では、siglec-H+PDCA-1+B220+形質細胞様樹状細胞(plasamacytoid dendritic cells; pDC)の減少傾向、I-A+F4/80+通常型樹状細胞(conventional dendritic cells; cDCs)の有意な増加を認めたことを報告した。そこで、今年度も昨年に引き続き低エストロゲン状態で変化の見られたDC分画機能とDCによる刺激が影響するT細胞分画・機能について検討を行った。その結果、OVXしたマウスのAIH肝障害時の肝DCはTNF-αおよびIL-12産生量が増加した一方、IL-10産生減弱を認めた。また、肝臓のT細胞については、CD4+T細胞、CD8+T細胞共にOVXによりCD69発現が増強し、AIH肝障害時にはより加速した。さらに、血中のIFN-γ、TNF-α、およびIL-4産生量も増加した。以上のことから、AIH肝障害は低エストロゲン状態で増悪し、その免疫学的機序として1)pDCの減少と機能的減弱、2)cDCの増加とTNF-αによる直接的肝細胞障害の増強、3)活性化T細胞の増加による肝障害の増強が推察された。2年目にあたる今年度は、低エストロゲン状態によるAIH肝障害増悪時のDCの機能的変化、ならびにDCの刺激によりeffector細胞として機能するT細胞の性状の2点について検討し、研究実績の概要通り一定の成果を得た。当初計画では、肝DCの脂質関連細胞死の分子生物学的解析を行う予定であったが取り掛かることができなかった。しかし、今年度の研究結果により低エストロゲン状態では肝pDCの減少よりもcDCの増加と活性化が顕著であった。
イギリス・ルネサンス演劇における都市の表象のポストコロニアル理論による分析

当該研究は、ポストコロニアル理論を援用しながら、イギリス・ルネサンス演劇における都市の表象をさまざまな角度から分析することを目標にしていた。この研究の課題は二つあった。第一に、イギリス・ルネサンス演劇においてヴェニスなどのイタリア諸都市が表象される場合に、それぞれの演劇テクストに置いて提示されている都市内部の葛藤・対立を直接当時のロンドンの問題に翻訳して解釈することによって、それぞれの対立・葛藤をローカルな次元に封じ込めてしまうのではなく、一見しただけでは都市内部の国内の問題に見えるものの背後にうかがえる近代世界システム成立期の国民国家間の対立・交渉というトランス・ナショナルな次元に開いて解釈することである。第二に、このようにイギリス・ルネサンス演劇のテクスト中に見出されるローカルとトランス・ナショナルの絡み合いや地政学的な歪みを、現代の日本が置かれている地政学的状況においてどのように受容できるのか、また共振させることが可能なのかを考察することである。これら二つの課題に基づいて、当該研究では、具体的に、17世紀のイングランド対スペインの対立・交渉を参照しながら、シェイクスピアの『オセロ-』と『ヴェニスの商人』やトマス・ミドルトンの演劇の分析を行った。『オセロ-』に潜在するイングランドの対スペイン意識の分析や日本における『オセロ-』の受容の報告は、南アフリカで行われた国際学会、"Shakespeare-Postcoloniality-Johannesburg1996"のセミナーにおいて発表した。また、『ヴェニスの商人』におけるヴェニスの地政学的な歪みの分析と日本における『ヴェニスの商人』の受容の可能性の考察は1996年度日本シェイクスピア学会のセミナーにおいて発表した後、ポストコロニアル文学論の論文集『差異と同一化』に寄稿した。
ウェーハスケール光導波路結合型ダイナミックニューラルネットワークシステム

本研究課題において我々はニューロン回路を製作したLSIを光導波路で相互接続することでニューラルネットワークにおいて重要な要素である千にも及ぶ多数のニューロン相互結合(シナプス結合)を実現し、連想や認識といった人間の持つ柔らかな情報処理のできるニューラルネットワークの試作を目指している。そのためこのシステムを実現するためにシステムの中核となる光導波路結合技術の開発1と光導波路結合システムに搭載する光ニューロン情報処理回路2の試作を進めた。1光導波路結合技術の開発発光素子としてVCSELをニューロン回路を形成した3次元LSIの上に搭載するためのビームリード技術を開発した。VCSELを搭載したLSIと受光素子を形成したLSIを光導波路基板上に集積化し、動作を確認した。その結果、5段以上の受光素子でチップ間の光通信ができることを実証した。2光ニューロン情報処理回路の試作上述の技術を用いてニューラルネットワークで情報処理を行うためのVCSEL駆動回路、光受信回路を搭載した記憶回路の設計、試作を行った。この回路評価の結果、30nA程度の光電流で光受信回路の良好な動作と、メモリー回路の正常な動作を確認した。さらに連想や認識といった人間の持つ柔らかな情報処理のできるシステムを実現するためのデジタル回路によるアプローチとして動的にシステムの回路構成を変更できるリコンフィギャラブル処理回路を設計、試作した。この回路では状態を保存するための大容量のメモリを内蔵しており、さらにロジックブロック間を8ビットの内部バスで接続、ロジックブロック間の高速のデータ転送を実現した。この回路の評価として画像を入力し、回路ブロックを再構成することで小さな回路規模でもエッジ抽出などのいくつかの画像処理が実現できることを確認した。本研究課題において我々はニューロン回路を製作したLSIを光導波路を用いて相互接続することでニューラルネットワークにおいて重要な要素である千にも及ぶ多数のニューロン相互結合(シナプス結合)を実現、連想や認識といった人間の持つ柔らかな情報処理のできるニューラルネットワークの試作を目指している。本年は本計画の初年度であり、まずこのシステムの中核となる光導波路結合回路技術の研究を進めた。我々のシステムでは光導波路基板と呼ばれる光導波路を形成した基板上にニューロン作製したLSIをフリップチップボンディングする。Si-LSIでは受光素子を形成することはできるが、発光素子を形成することができないために発光素子は別途作製してLSI上にボンディングする。本計画準備段階においてシステム外部より光信号を光導波路に入射、この光信号をLSI上の受光素子で電気信号に変換出力できることを確認していた。そのため本年度はとりわけ発光素子搭載技術の研究を中心に行なった。年度当初に150μmの大きさにLEDを加工してIn/Auバンプを用いてLSIに搭載、LSI側より電力を供給、LED全体が均一に発光することを確認した。さらにこのLSIを光導波路基板にフリップチップボンディングしてこの発光素子からの光信号を別途ボンディングした受光LSIから電気出力として得ることに成功した。これらの一連の研究から得られた発光素子搭載技術を用いて現在レーザーダイオードを加工、LSIへ搭載、光基板へのフリップチップボンディングする実験を進めている。本年度はこのようなシステムを実現するためにシステムの中核となる光導波路結合技術の開発(1)と光導波路結合システムに搭載する光ニューロン結合のための記憶回路(2)の試作を進めた。(1)光導波路結合技術の開発(2)光ニューロン結合のための記憶回路の試作以上のように光通信がチップ間で可能なことを確認したが、この技術を用いたニューラルネットワークのためのVCSEL駆動回路、光受信回路を搭載した記憶回路を設計、試作した。

この回路評価の結果、30nA程度の光電流で光受信回路の良好な動作と、メモリー回路の正常な動作を確認した。現在、次年度に向けて、試作した記憶回路を光導波路基板上に搭載する工程を行っている。これによって別チップに形成した回路間における相互光通信を実現する。本研究課題において、我々は、ニューロン回路を搭載したLSIチップを光導波路で相互接続することによって、ニューラルネットワークにおいて重要な要素である1000以上にも及ぶ多数のニューロンの相互結合(シナプス結合)の可能性を示すとともに、この技術を用いて連想や認識といった人間のもっている柔らかな情報処理機能を取り入れた新しいニューラルネットワークの試作を目指している。昨年度は、ニューラルネットワークシステムの中核となる光導波路結合技術の開発と、光導波路結合マルチチップ・モジュール・システムに搭載する光ニューロン結合のための記憶回路の試作を進めた。本年度はこのようなシステム実現のために、リコンフィギャラブル回路やニューロン回路など、回路技術を中心に検討を行なった。連想や認識といった人間のもつ柔らかな情報処理機能を実現するための回路として、動的にシステムの回路構成を変更できる新しいリコンフィギャラブル回路を提案し、テストチップを試作した。この回路は状態を保存するための大容量のメモリを内蔵している。試作したテストチップでは、ロジックブロック間を8ビットの内部バスで接続することによってブロック間の高速のデータ転送を実現している。この回路の評価として画像を入力し、回路ブロックを再構成することで小さな回路規模でもエッジ抽出などのいくつかの画像処理が実現できることを確認した。現在いくつかの回路上の改善点が見つかり、再設計終えて、試作を進めている。ニューロン回路に関しては、アナログ的なアプローチを導入することにより、回路規模の拡大を抑えることに主眼をおいた。そのため、まず、アナログニューロン回路の基本であるスイッチドキャパシタを用いた差動増幅器の検討を行なった。通常のスイッチドキャパシタ回路にさらに1つのキャパシタと2つのゲートを追加することによって消費電力を抑えるとともに、スループットも上げることなく十分に動作する回路を提案し、この回路を用いたアナログニューロン回路を試作している。
光線力学的療法における癌細胞死滅メカニズムの解明

光感受性物質であるPpIXに光照射を行うと、照射光強度および照射時間依存的に一重項酸素(1O2)が生成するとともに、スーパーオキシドアニオンラジカルおよび・CHnも生成する事を明らかにした。・CHnはPpIXが1O2の酸化作用を受けて生成する事が推察された。ALA共存下で内因的PpIXを蓄積した細胞に光照射を行うと、ヒドロキシルラジカルが生成する事が明らかとなった。以上より光照射時における腫瘍組織死滅に係る活性酸素種として一重項酸素が主原因では無い可能性が示唆された。光感受性物質を介して発生する一重項酸素が光線力学的療法において腫瘍組織の死滅に最も重要な役割を担っている事が示唆されている。しかし、一重項酸素を直接定量する手段は少なく、そのメカニズムは不明である。本研究では光線力学的療法において発生する一重項酸素およびその他の活性酸素種を、各活性種に対するスピントラップ剤をそれぞれ用いて、ESRスピントラッピング法により、光感受性物質の一つであるプロトポルフィリンIX(PpIX)を光照射して発生する一重項酸素およびその他の活性酸素種の同定と定量を行う。さらにガン細胞を用いた各活性種の定量を行い、光照射で発生するフリーラジカルの影響を勘案してガン細胞死滅メカニズムの解明に迫ることを目的としている。平成25年度は各活性種の消去剤を用いて一重項酸素およびその他の活性種が発生するメカニズムについて検討を行うことで、光照射時における癌細胞死滅に係る活性酸素種として一重項酸素が主原因ではない可能性を示唆した。また、ヘム生合成過程で生成されるPpIXの前駆体である5-アミノレブリン酸(ALA)共存下で細胞培養して内因性PpIXが細胞内に蓄積したガン細胞および正常細胞を用いて、光照射時に細胞周囲に発生する活性酸素種の定量を行い、内因性PpIXの蓄積されたガン細胞からヒドロキシルラジカルが多く生成される事から、ALA共存下で培養する事により細胞の特性が変化していることを示唆した。本研究では光線力学的療法において発生する一重項酸素およびその他の活性酸素種を、各活性種に対するスピントラップ剤をそれぞれ用いて、ESRスピントラッピング法により、光感受性物質の一つであるプロトポルフィリンIX(PpIX)を光照射して発生する一重項酸素およびその他の活性酸素種の同定および定量を行う。さらに、癌細胞を用いた各活性種の定量と化学発光法による発生位置の可視化を行うことで、光照射で発生するフリーラジカルの影響を勘案して癌細胞死滅メカニズムの解明にせまる。平成24年度は、PpIXへの光照射で発生する一重項酸素とその他の活性酸素種(ヒドロキシルラジカル、スーパーオキシドアニオンラジカル、過酸化ラジカル)に関する基礎的データの収集を行った。一重項酸素の定量には、TEMPOLをラジカル定量の標準物質として用いて、PpIXにスピントラップ剤共存下で光照射を行い、本系における一重項酸素定量に最適なスピントラップ剤を決定するとともに、PpIX濃度、光照射時間、および光照射強度と一重項酸素発生量との関係を求めた。その他の活性酸素種は、DMPOをスピントラップ剤として用い、同様の条件下でESR測定を行うことで評価した。本研究では光線力学的療法において発生する一重項酸素およびその他の活性酸素種を、各活性種に対するスピントラッピング剤をそれぞれ用いて、ESRスピントラッピング法により光感受性物質の一つであるプロトポルフィリンIX(PpIX)を光り照射して発生する一重項酸素およびその他の活性酸素種の同定と定量を尾こなす。さらにガン細胞を用いた各活性種の定量を行い、光照射で発生するフリーラジカルの影響を勘案してガン細胞死滅のメカニズムの解明に迫る事を目的としている。平成26年度は、ヘム生合成過程で生成されるPpIXの前駆体である5-アミノレブリン酸(ALA)で培養した細胞を用いて内因性PpIXを細胞に蓄積させ、光照射時に生成する活性酸素の定量を行うことで、光照射が細胞に対して及ぼす影響について検討を行った。その結果、ALA共存下で培養した細胞に外部からスピントラップ剤を添加して光照射を行うことで、細胞周辺に生成する活性酸素種を測定すると、ガン細胞および正常細胞いずれにおいてもヒドロキシラジカル由来のスピンアダクト(DMPO-OH)を観測したものの、一重項酸素由来のスピンアダクトは観測されなかった。また、生成したDMPO-OH濃度はガン細胞の方が正常細胞より有意に高かった。

以上よりALA共存下での細胞培養が細胞の性質を変化させ、正常細胞よりガン細胞の方がより顕著である事が示唆された。医歯薬学昨年度は当初予定していた消去剤では活性酸素消去能が不足しており、研究がやや遅れていたが、生体内に存在する成分を消去剤として使用する事で早期にこの問題を解決することができ、交付申請時の昨年度の研究計画を順調に進めることができた。当該年度に予定していた研究計画の中でin vitroでの実験開始時期が予定より遅くなったものの、本研究はおおむね順調に進展している。活性酸素種の特定および定量についてはおおむね順調に研究を進めることができたが、活性酸素の消去剤存在下での定量を行うにあたり、当初予定していた消去剤では消去能が不足しており、新たな活性酸素消去剤の探索を必要としているため、予定よりやや遅れている。本年度は、昨年度に引き続きALAで培養した細胞を用いて、光照射時に生成する活性酸素の定量を行うことで、光照射が細胞周囲に及ぼす影響について検討するとともに、細胞内の活性酸素種の同定および定量に着手する。昨年度に引き続き、新たな活性酸素消去剤の探索を行うとともに、市販の一重項酸素検出蛍光プローブとPpIXを種々の組成で混合してDMPO存在下でPpIX濃度および光照射時間と一重項酸素発生量との関係を求めてESR測定結果と比較検討することで、ESRスピントラッピング法を用いた定量方法の有効性を評価するとともに、ガン細胞を用いたin vitroでの活性酸素種の検出および定量実験に着手する。in vitroでの実験開始時期が当初の予定より遅れたため、物品費に関して次年度への繰り越しが発生した。また、論文執筆が遅れているため校閲費および学会誌投稿料に次年度への繰り越しが発生した。平成26年度に主にin vitroでの実験を行うとともに論文執筆および投稿を行うため、昨年度の未使用額も平成26年度に使用する。活性酸素の消去剤存在下での定量を行うにあたり、当初の予定よりやや遅れており、一重項酸素検出蛍光プローブを用いた実験に着手できていないためこの実験に関する研究費が未使用である。平成25年度に活性酸素の消去剤存在下でのESR実験および一重項酸素検出蛍光プローブを用いた実験も行うため、未使用額も平成25年度に使用する。
セラミックスの微構造と高速衝撃特性

本研究はセラミックスの衝撃圧縮下の弾-塑性転移、相転移と微構造を含むキャラクタリゼーションとの相関を明らかにし、セラミックスの動的強度、相転移と状態方程式を詳しく調べると共に、耐衝撃材料としての可能性を探ること、さらに、新しい物質の探査と物質プロセス法を探ることも目的としている。その結果、立方晶および正方晶ZrO_2では弾-塑性転移や相転移、高圧相の状態方程式の情報が得られ、出発原料の結晶構造、結晶性と降伏特性、相転移の相関が明かとなった。正方晶ジルコニアの微細な階段状構造や大きなスポール強度など異常な衝撃圧縮挙動が見い出された。Si_3N_4ではユゴニオ弾性限界の測定から衝撃圧縮下の強度に対する粒径制御やウィスカ-の添加の効果を明かにし、静的強度との相関が議論された。また、AINの100GPaまでの高い圧力領域のユゴニオ圧縮曲線とVISAR法による結晶粒径の異なるAINの粒子速度履歴の計測を行い、相転移点と高圧相の状態方程式を確定すると共に、相転移点に対する結晶粒径の効果が明かとなった。さらに、平面鏡法によってB_4C多結晶とAl_2O_3単結晶で不均一な自由表面運動が観察され、衝撃圧縮下のクラックによる降伏メカニズムを直接示唆するを重要な結果が得られた。また、LiF,ZnS,ZnSeのユゴリオ曲線の計測によって、LiFでは異方性のおおきな弾性限界が、ZnS,ZnSeではこれまで報告のないものを含む2つの相転移点が見い出すなどの成果が得られた。一方、固体中衝撃波の計測法では、レーザー速度干渉法(VISAR)の製作を進め、鉄の衝撃波の干渉紋ビ-ト信号の計測に成功した。また、強力な単色光源に用いるためのロングパルスYAG変調レーザを製作した。今後、ユゴニオの測定や光物性計測に応用していく計画である。近年、粒形制御型や複合構造型など微構造を制御した高性能セラミックスが開発され、輸送機械や宇宙航空工学などの分野で使われ始めようとしているが、これら高性能セラミックスの高速動的強度や耐高速衝撃破壊の研究はほとんど行われていない。本研究は精密な衝撃計測実験を行い、微構造制御型セラミックスの衝撃圧縮特性を明かにし、その耐衝撃材料としての可能性を探ろうとするものである。平成6年度は主に傾斜鏡法によるユゴニオの計測によって、Y_2O_3添加立方晶および正方晶ZrO_2、粒径制御型およびSiCウィスカ-添加型Si_3N_4、純粋A1N、純粋B_4Cについて衝撃圧縮挙動を調べた。その結果、立方晶および正方晶ZrO_2は弾-塑性転移や相転移、高圧相の状態方程式の情報が得られ、結晶性と降伏特性、相転移の相関が明かとなった。また、回収試料の微視的観察によって正方晶-単斜晶の相転移を見い出し、正方晶ジルコニアの異常な衝撃圧縮挙動との関係が議論された。Si_3N_4ユゴニオ弾性限界から衝撃圧縮下の強度に対する粒径制御やウィスカ-の添加の効果を明かにし、静的強度との相関が議論された。AINでは弾性限界と相転移点が得られ、相転移への結晶粒径の依存性が示唆された。B_4Cでは不均一な自由表面運動が観察され、クラックによる降伏を示唆する結果が得られた。これらの成果は、現在、6報の論文として掲載または掲載決定済みである。一方、レーザー速度干渉法(VISAR)の製作を進め、本年度中に鉄の衝撃波の干渉紋ビ-ト信号の計測に成功した。

来年度からシステムとして完成させ、セラミックスの計測に応用する計画である。本研究はセラミックスの衝撃圧縮下の弾-塑性転移、相転移と微構造を含むキャラクタリゼーションとの相関を明らかにし、セラミックスの動的強度、相転移と状態方程式を詳しく調べると共に、耐衝撃材料としての可能性を探ること、さらに、新しい物質の探査と物質プロセス法を探ることも目的としている。実験は熊大の火薬衝撃銃と東北大金研の二段式軽ガス銃(共同利用研究)を用いて、Al_2O_3単結晶、多結晶、AIN多結晶、B_4C多結晶、さらに、LiF単結晶、ZnS、ZnSe多結晶などについてユゴニオ圧縮曲線の計測や回収実験を行った。平成7年度は平面鏡法によってB_4C多結晶とAl_2O_3単結晶で不均一な自由表面運動が観察され、衝撃圧縮下のクラックによる降伏メカニズムを直接示唆する重要な結果が得られた。AINの100GPaまでの高い圧力領域のユゴニオ圧縮曲線を計測し、相転移点を確定すると共に高圧相の詳しい状態方程式が得られた。さらに、サンディア国立研究所との共同研究によって、VISAR法による結晶粒径の異なるAINの粒子速度履歴の計測を行い、相転移点に対する結晶粒径の効果が明かとなった。また、LiF,ZnS,ZnSeのユゴニオ曲線の計測によって、LiFでは異方性の大きな弾性限界が、ZnS、ZnSeではこれまで報告のないものを含む2つの相転移点が見い出すなどの成果が得られた。一方、レーザー速度干渉法(VISAR)の製作を進め、本年度中に鉄の衝撃波の干渉紋ビ-ト信号の計測と解析に成功した。また、強力な単色光源に用いるためのロングパルスYAG変調レーザを製作した。今後、セラミックスのユゴニオ計測や光物性計測に応用していく計画である。