hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
動画像情報に基づいた敵意検出システム

本研究の目的は、リモートセンシングを用いた感情のサポートシステム(ESSS)の構築である。ESSSは、リモートセンシング技術によって、会話の中での人間の意思決定を支援する技術的解決法である。ESSSの開発は、リモートセンシング技術、データ分析アルゴリズム、精神的心理学モデルの設計に関する研究を組み合わせたものとなる。本年度の研究実績は3つに分けられる。1)微小表情の検出及び分析アルゴリズムの開発2)マルチセンサキャプチャシステムの開発3)感情誘導に基づく広範囲なデータ収集の実験本実験データは、今後の特徴追跡アルゴリズムの評価及び、精神的心理学モデルへのより深い理解に使用される。1)微小表情の検出及び分析アルゴリズム微小表情は、隠された感情の手がかりとして重要な情報である。従って、本研究ではまず、微小表情の検出と分析技術の開発から始めた。提案手法は、高速度カメラからの映像信号を、3次元勾配方向のヒストグラムに基づいて処理する。この研究成果は、IEICE電子情報通信学会論文誌Dにて公表された。2)マルチセンサキャプチャシステムキャプチャシステムは、感情分析のためのマルチセンサ・データを取得する主要機材である。同期精度を向上、システムの単純化、マルチセンサ・データ操作のソフトウェアライブラリを大幅に改善するなどの変更を行った。この研究成果は、ICPR2013のMPRSSワークショップ及びICP2012にて公表された。3)マルチセンサ・データベース提案キャプチャシステムにより、広範囲における多センサ・多文化データベースを確立した。我々は、100人以上の個人に対して、4種類の心理学的シナリオにおける多センサデータを、本提案システムを用いて記録した。これらのデータは、研究者に向けて無償公開する予定である。本研究の目的は、リモートセンシングを用いた敵意検出の新しい手法を確立することである。提案手法は4種類の分析(微表情、顔温度、眼球の動き、ボディ・ランゲージ)を一つのシステムに統合する。本年度の成果は次の3つに分けられる。1.キャプチャシステム:キャプチャシステムの目的は、映像、音声、温度、圧力データを高い同期精度で同時に記録することである。記録した情報は、敵意検出と感情識別アルゴリズムの学習データとして利用される。本システムは、機械的には6台のPCと3つの光源、固定された複数のセンサを格納したポータブルシステムである。電気的には全てのセンサをそれぞれのホストコンピュータとメインコンピュータに同時に接続する専用回路である。プログラムとしては、それぞれのセンサを制御するインタフェースと、全てのセンサを一度に制御可能なメインプログラムからなる。2.マルチセンサ・データベースの構築:上記のように、データベースは自動的な感情識別を実現するために必要不可欠である。自由に利用可能なマルチモーダル感情データベースは未だ無いため、我々は独自のキャプチャシステムを構築しデータを収集する方法を確立した。今年度は15カ国38名の被験者による多文化データベースを構築した。このデータベースは近い将来に一般公開される。我々はこデータベースを用いて主に(1)アルゴリズムの比較、(2)Human-Computer Interaction、(3)Human to Human Interactionについて調査を行う。3.データ分析:被験者の感情状態の評価は、その感情状態に対する生理学的変化についての精神心理学的モデルに基づいて行う。様々なトラッキングと計測アルゴリズムにより、生理学的変化の自動計測を試みた。主要なアルゴリズムは、頭部と肩の追跡、微表情の検出と分析、肌温度変化、眼球運動追跡である。これらは今後、1つの完全な生理学的変化分析ワークフローへ統合される。本年度は、本研究を遂行する上で基礎となる部分に取り組んだ。マルチセンサ・キャプチャシステムは、様々な精神心理学的なモデル間の関係を追求するのに適した他に類を見ないマルチモーダルデータを提供する。本キャプチャシステムは、初期の計画と比べて大幅に拡張された。

圧力センサ、モーションキャプチャシステム、高解像度カメラなどが追加され、全てのセンサが意図や感情の分析に有効な補足情報や真値の自動抽出などを取得する。本キャプチャシステムを用いて、4種類のデータ収集実験を行った。その結果得られたデータは、人間の感情状態を推定する豊富な手がかりを与え、本研究のアプローチの有効性を示した。今後は、我々のマルチセンサ・キャプチャシステムの収集したデータに基づき、感情分析のための最終的なアルゴリズム・フレームワークを構築することに集中する。このフレームワークは主に以下の3ステップから成る。1.)生理学的変化の計測、2.)時系列情報を統合して重要なパターンを抽出、3.)抽出したパターンを特定の感情に分類。これらのステップにより、精神心理学的モデルの選択、マルチセンサ・キャプチャシステムの構築、キャプチャデータに対するタグ付けを効率化するソフトウェアの開発、データ分析のための柔軟なアルゴリズム・フレームワークの提供など研究課題を遂行する。
クロロフィル及びポルフィリン金属錯体の分離システムの構築とその構造相関

構造異性体を含む側鎖置換基の異なるポルフィリン化合物を分離し,その分離システムを物理的パラメーターを基に構築した.用いたポルフィリン化合物はアルキルポルフィリン4種,エステルポルフィリン8種である.得られた結果は次の如くである.1)ポルフィリンの第一還元波と分極率(α)との間には負の相関性があることを明らかにした.第一還元電位はEtioI型(対称構造)のポルフィリンはEtioIII型より約10mV負に移行する.これはEtioI型は対称構造をとり,対称性に欠けるEtioIII型に比べるとポルフィリン環内の電子密度が増加し,還元電位が負に移行することを明らかにした。2)ポルフィリン化合物の非水溶媒系(エチレングリコール-ベンゼン系,エチレングリコール-ジクロロメタン系,エチレングリコール-ヘキサン系)による液-液抽出分離を行い,分配比(log D)と溶媒の誘電率の関係を検討した.その相関は置換基の疎水官能基に支配されることを明らかにした.3)ポルフィリン化合物の分子分極率を算出するため,ベンゼン溶媒における誘電率を測定した.その結果エステルポルフィリンではビニル基,エチル基,アルコール基の順に極性が強くなることを明らかにした.以上のようなポルフィリン側鎖置換基の極性の違いを反映した分離法の構築を行った。
妊娠時胎盤絨毛細胞の浸潤による子宮ラセン動脈の破壊と再構築機序の細胞生物学的解析

ヒト正常妊娠初期の人工妊娠中絶時、正常妊娠末期の帝王切開分娩時および妊娠中毒症合併妊娠の帝王切開分娩時に胎盤床脱落膜組織をcurettageにて採取し、胎盤床血管およびその周囲へのextravillous trophoblastの浸潤を形態学的に検討し、妊娠810週では既に子宮筋層内にもtrophoblastが浸潤していることを明らかにした。また、妊娠末期胎盤床でも同様にtrophoblastの浸潤が見られたが、妊娠中毒症合併妊娠では浸潤の程度が弱い傾向が見られた。さらに、trophoblastの浸潤能に関連するとされるmatrix metaloproteinases(MMPs)の発現につき検討しところ、collagen type Iおよびtype IIIに基質特異性を有するMMP-1がtrophoblastに局在を示したが、特にtrophoblastic cell columnに強い染色性を示し、脱落膜層、子宮筋層へと浸潤するに伴って染色性が低下する傾向が見られた。また、ヒト絨毛癌由来細胞株であるBeWo細胞の培養系においてもMMP-1が発現しており、培養上清中へMMP-1を分泌することが確認された。BeWo細胞からのMMP-1分泌は低酸素(5%O2)条件下の方が20%酸素濃度条件下に比較して亢進していた。つぎに、血小板凝集の抑制や血管平滑筋の弛緩を介して血流維持に寄与している一酸化窒素合成酵素(NO synthase ; NOS)の子宮内組織における発現を検討した。eNOS, iNOS発現は、免疫染色法では羊膜、絨毛膜、脱落膜、胎盤に検出されたが、Western blot法では主に胎盤にのみ検出された。胎盤のeNOS, iNOSのmRNA発現および蛋白発現は陣痛の有無により有意の変化を認めなかった。本研究では、まず、ヒト正常妊娠初期の人工妊娠中絶時、正常妊娠末期の帝王切開分娩時および妊娠中毒症合併妊娠の帝王切開分娩時に胎盤床脱落膜組織をcurettageにて採取し、胎盤床血管およびその周囲へのextravillous trophoblastの浸潤を形態学的に検討した。妊娠810週では既に子宮筋層内にもtrophoblastの浸潤が認められた。妊娠末期胎盤床でも同様にtrophoblastの浸潤が見られたが、妊娠中毒症合併妊娠では浸潤の程度が少ない傾向が見られた。これらの成績は従来の報告と一致するものであった。以上の知見に基づき、今後は、このBeWo細胞培養系を用いてMMP-1分泌に及ぼす各種サイトカインや酸素濃度、一酸化窒素などの影響を検討する予定である。妊娠中毒症や子宮内胎児発育遅延とtrophoblast浸潤の関係を明らかにするため、さらに臨床資料を集積し、検討する予定である。
近世漢文学史の再構築-前・中期における朱子学者の文学を視野に入れて-

「研究実施計画」に記した、研究の目的(2)「近世前・中期漢文学と俗文学との比較研究」の成果として、(3)「山口素堂と江戸の儒者をめぐって」(「連歌俳諧研究」106号平16・2)を発表した。山口素堂は、芭蕉の漢文学に関するブレイン的な存在の人物であり、従来、素堂が幕府儒官の人見竹洞と交誼があり、芭蕉が素堂を介して当代の漢文学を吸収していた、と俳諧研究側から指摘されていたに過ぎなかった。本稿では、当時の幕府儒官の漢詩文集を網羅的に調査して、素堂が人見竹洞のみならず、広範囲にわたって当時の幕府儒官たちと交流を重ねていたこと、また竹洞も連歌や俳諧を愛好する風があったことなどを明らかにし、もって元禄期における漢文学と蕉風俳諧との交錯の様を解明した。また研究の目的(3)「従来の漢文学史の再検討」の成果として、(1)「亀井南冥・昭陽・暘州資料探訪」(「西日本文化」391号平15・5)を発表した。『平成13年度より、日本近世漢文学の資料発掘のため、長崎県立長崎図書館が蔵する未整理古典籍(総数約2万冊)の調査を実施したが、これらの内、長崎五島の医者で、代々が福岡藩儒の亀井家に古文辞学を学んだ、頴原家の旧蔵典籍のなかに、亀井南冥・昭暘・暘州の著述や遺墨が多数存在する。亀井家の著述は写本で伝えられ、流布範囲も限られており、例えば慶応大学斯道文庫にまとまって所蔵される。頴原旧蔵の資料は、これに次ぐ質・量をもつと思われ、今後これらを精査して近世中期以降の古文辞学の状況を明らかにすべき点を主張したのが本稿である。また同図書館所蔵の未整理古典籍調査の成果として、同図書館の前身であった「長崎文庫」、あるいは伊勢宮神社(現長崎市)旧蔵の「伊勢宮文庫」の詳細な目録を初めて公開したのが、(2)「「長崎文庫」創設始末」(「九大日文」3号平15・10)、(5)「長崎県立長崎図書館所蔵「伊勢宮文庫」目録」(「文献探求42号平16・3)である。なお、今年度は「近世前期漢学者の「文学」研究」と題する博士論文まとめ、平成16年1月に受理された。これは、近時に公刊する方向を模索している。「研究実施計画」に記した、研究の目的(1)「近世前期・中期朱子学者の伝記及び思想研究」の成果として、(1)「福岡藩儒竹田春庵と朝鮮通信使」(「語文研究」93号平成14・6)、(4)「水戸祇園寺蔵『野節文章』大概(三)」(「文献探究」41号平成15・3)を発表した。(1)では、これまで九州大学附属図書館・福岡県立図書館に分けて保管されてきた福岡藩儒の家・竹田家伝来の資料「竹田文庫」を初めて網羅的に精査し、焦点を竹田家初代・竹田春庵が携わった正徳度における朝鮮通信使応接関連の資料に絞って、新出の通信使資料を提示するとともに、通信使来朝をめぐって福岡で展開された文学上の交流、それが中央の文壇の動向といかに連動しているかを解明した。(4)では、焦点を林家門人の筆頭・人見竹洞と水戸藩に招聘された帰化僧・東皐心越との文事を介した交際に絞り、心越開山の祇園寺に伝来する竹洞の心越宛書簡・詩作を註釈するという作業を通して、江戸詩壇における活況の実状を明らかにした。また研究の目的(3)「従来の漢文学史の再検討」の成果として、(2)「荻生徂徠『〓園随筆』の反響」(「文献探究」40号平成14・8)、(5)『長崎県立長崎図書館蔵善本・稀書展解説』(若木太一氏と共編長崎大学環境科学部・長崎県立長崎図書館平成14・10)を発表公開した。本目的では朱子学以外の儒学流派の文学活動を視野にいれるために、(2)では、殆ど著述が残らない京都の古学派・荒川景元の新出資料『荒川景元答問』、なかでも江戸の古文辞学派・荻生徂徠の著述『〓園随筆』を批判する記事を紹介分析した。(5)は、長崎図書館所蔵の従来未公開の古典籍約二万冊を精査し、善本を市民に公開することを目的としたが、これらのうち近世前期における京都の山崎闇斎を祖とする崎門派に関する新出資料を多く報告した。(2)(5)によって従来の漢文学史の欠を補い、新たな研究視野の基盤を構築しえたと考える。本稿では、当時の幕府儒官の漢詩文集を網羅的に調査して、素堂が人見竹

洞のみならず、広範囲にわたって当時の幕府儒官たちと交流を重ねていたこと、また竹洞も連歌や俳諧を愛好する風があったことなどを明らかにし、もって元禄期における漢文学と蕉風俳諧との交錯の様を解明した。また研究の目的(3)「従来の漢文学史の再検討」の成果として、(1)「亀井南冥・昭陽・暘州資料探訪」(「西日本文化」391号平15・5)を発表した。『平成13年度より、日本近世漢文学の資料発掘のため、長崎県立長崎図書館が蔵する未整理古典籍(総数約2万冊)の調査を実施したが、これらの内、長崎五島の医者で、代々が福岡藩儒の亀井家に古文辞学を学んだ、頴原家の旧蔵典籍のなかに、亀井南冥・昭暘・暘州の著述や遺墨が多数存在する。亀井家の著述は写本で伝えられ、流布範囲も限られており、例えば慶応大学斯道文庫にまとまって所蔵される。頴原旧蔵の資料は、これに次ぐ質・量をもつと思われ、今後これらを精査して近世中期以降の古文辞学の状況を明らかにすべき点を主張したのが本稿である。また同図書館所蔵の未整理古典籍調査の成果として、同図書館の前身であった「長崎文庫」、あるいは伊勢宮神社(現長崎市)旧蔵の「伊勢宮文庫」の詳細な目録を初めて公開したのが、(2)「「長崎文庫」創設始末」(「九大日文」3号平15・10)、(5)「長崎県立長崎図書館所蔵「伊勢宮文庫」目録」(「文献探求42号平16・3)である。なお、今年度は「近世前期漢学者の「文学」研究」と題する博士論文まとめ、平成16年1月に受理された。これは、近時に公刊する方向を模索している。
界面制御による硝化細菌の固定化手法の開発と水処理プロセスへの応用

本研究では界面化学的なアプローチから迅速かつ簡便な付着固定化手法の開発を目的とする。これまでに,(1)産業廃棄物であるスラグ繊維(FS)に注目し,FSが優れた微生物担体として機能することを示し,(2)FSを用いた新規固定化法を提案し高速硝化リアクターを開発した。本年度は,以下の3点を中心に研究を進めた;(1)細胞表面の電気特性に注目し,培養条件や細胞外ポリマーが及ぼす影響の検証,(2)本固定化技術を硫酸還元細菌(SRB)に適用し,廃水中の重金属イオンを硫化物沈殿として回収する方法の提案,(3)FS担体を用いた表面科学的方法による細菌の付着・脱着制御法の実験的検討。1)新しい電気泳動理論による細菌表面特性の解析細菌細胞の電気泳動を測定し,新しい電気泳動理論(柔らかい粒子理論)による解析を行った。特に,細胞増殖期が表面電荷密度と柔らかさに与える影響と,細胞外ポリマー(EPS)が電気泳動に及ぼす影響および固体表面への付着性に及ぼす影響を検討した。これらの成果は論文誌に掲載が決定した。2)SRB固定化リアクターによる低濃度重金属廃水処理技術の開発FSにSRBを付着固定化したリアクターを作成し,6mg/L濃度のカドミウム廃水の連続処理試験を行った。約1ヶ月の運転において安定にCdが除去され,排水中のCd^<2+>イオンをCdSとして回収した。最終的に単位FS当たり約27mg/gの品位でCdを濃縮回収することに成功した。3)スラグウールを付着担体とする細菌の付着・脱着制御FS充填カラムにE. coliを付着させ,弱アルカリのリンス液を通じて可逆的に細胞を脱離した。これはアルカリになるにつれFSとE. coli間の相互作用が強い斥力になるためである。また繰返しの付着・脱着が可能であることも実証した。
末梢血単核球の発現プロファイルと肝病態

肝炎肝組織は多くのリンパ球浸潤を伴っており、様々な免疫担当細胞の浸潤が肝蔵で認められる。これらが末梢血リンパ球の遺伝子発現変化として現れている可能性がある。本研究では末梢血液細胞の遺伝子発現の肝病態を反映する指標としての可能性を検討した。まず、25例の健常例と88例のC型慢性肝炎症例の末梢血液の遺伝子発現プロファイルを解析した。健常例とC型慢性肝炎症例の末梢血液の遺伝子発現は大きく異なっており、階層クラスター解析やSupport vector machineを用いた教師付学習法に於いて100%の分類が可能であった。C型慢性肝炎症例の末梢血液では蛋白翻訳、インターフェロン、アポトーシスシグナルの活性化を認め健常者と大きく異なった免疫状態を呈することが明らかとなった。次に、32例のC型肝硬変症例と30例のC型肝硬変肝癌合併症例の末梢血単核球(PBMC)の遺伝子発現を解析した。両群の遺伝子発現も大きく異なっており、肝癌合併症例では、抗原提示、ユビキチンプロテアソーム系、細胞周期、ストレス応答に関わる遺伝子群の発現亢進が認められた。また12例の外科的切除肝癌組織より癌部および非癌部浸潤リンパ球をレーザーキャプチャーマイクロダイセクションにて選択的に回収し遺伝子発現を解析すると、肝癌浸潤リンパ球の遺伝子発現は非癌部浸潤リンパ球に比べ、抗原提示、ユビキチンプロテアソーム系など末梢血液で発現亢進した同様の遺伝子群が発現亢進しており、癌局所の浸潤リンパ球の遺伝子発現情報が末梢血の遺伝子発現変化として反映されることが明らかとなった。以上より末梢血液の遺伝子発現情報により肝局所の免疫状態、病態を解析できる可能性が示唆され、肝病態の診断、治療効果判定に応用できる可能性が示唆された。C型慢性肝炎が持続すると肝の線維化が進行し,肝硬変状態に至り,やがて肝癌を発症する。肝炎の進行状態をPBMCの遺伝子発現変化から診断できればIFN療法の適応や治療の指針を決定する上で極めて重要な情報となる。また肝癌の診断も既存の腫瘍マーカー(α-フェトプロテインやPIVKA-II)では十分といえず,PBMCの遺伝子発現プロファイルにより肝癌の発生を診断できれば,臨床上極めて有用な検査となり得る。これまでにC型慢性肝炎13例と健常者6例のPBMCの遺伝子発現プロファイルを解析し,興味深いことにC型慢性肝炎症例と健常者では遺伝子発現パターンの明瞭な違いが認められた(Journal of Infectious disease,2006)。このような結果を踏まえて,平成19年度は多数症例を用いてC型慢性肝炎症例のPBMCを行った。C型慢性肝炎症例60例の解析では,肝組織進行度にしたがって,PBMCの遺伝子発現は異なっており,組織学的進行度に伴って変化する遺伝子も同定可能であった。今後,多数例の症例を用いて,同定された遺伝子発現により肝組織学的進行度を診断できるか否かについて検証する。またC型慢性肝炎例に対して行われたIFN療法の治療効果との関連性につき検討する。これまでにC型慢性肝炎13例と健常者6例のPBMCの遺伝子発現プロファイルを解析し、興味深いことにC型慢性肝炎症例と健常者では遺伝子発現パターンの明瞭な違いが認められた(Journal of Infectious disease, 2006)。このような結果を踏まえて、IFN+Rib療法を受けた85例のCH-C症例を対象とし、末梢血液の遺伝子発現プロファイルを解析した。さらにIFN療法の治療成績との関連を解析した。IFN療法前の末梢血液からPAXgene Blood RNA Kitを用いてRNAを分離した。

解析にはAffymetrix GeneChip (HG-U133 Plus2.0 Array)を用いた。治療前・末梢血液の遺伝子発現は、大きく2群に群別され、IFN誘導遺伝子が高発現している群にはIFN反応例が、IFN誘導遺伝子が低発現している群にはIFN不応例が含まれた。パスウェイ比較ではIFN反応例でアポトーシス、酸化的リン酸化の亢進が認められた。一方、肝組織においても、治療前・肝組織の遺伝子発現プロファイルは大きく2群に群別されたが、IFN誘導遺伝子が高発現している群にはIFN不応例が、低発現している群にはIFN反応例が含まれた。このように末梢血液と肝組織の遺伝子発現は異なっており、両者を組み合わせることにより有効な治療予測が可能と考えられた。
マカクザル半側空間無視モデルを用いた空間および身体の認知機構の解明

半側空間無視とは脳損傷と反対側の空間の感覚刺激(視覚、聴覚、体性感覚)に対する反応が欠如・低下する現象のことを指す。これは感覚障害(同名半盲など)や運動障害(片麻痺など)によっては説明できない認知的障害である。本研究は半側空間無視の動物モデルを確立することを最大の目標とする。マカクザルの頭頂連合野と前頭連合野とを繋ぐ神経線維である上縦束(SLF)を切断することで無視症状を引き起こすことを目指した。この術式の確立のために上縦束を切断の手術を行った。手術終了後に行動観察を行った。動物モデルは術後1日後には回復した。顕著な運動麻痺などは起こっていないことから、手術は運動機能そのものへの直接的な影響はないことが推測される。また、刺激が一つである場合にはそれを目で追い、顔を向けることができることを確認した。このことは視野欠損及び眼球運動系の障害がないことを示している。ところが刺激を左右同時に提示したときには損傷と同側の刺激を常に選ぶ。つまり、無視症状に伴う「消去」の現象が見られることを確認した。また、目立たないように損傷側に刺激を提示した場合にはそれを無視した。つまり、空間無視の症状が見られた。また、損傷対側の身体に触れられても反応しない、といった身体無視の症状も見られた。以上のことから、半側空間無視の動物モデルを確立することに成功したと考えられる。また、行動評価法のひとつとして、ビデオクリップを観察中の実験動物の眼球運動を計測して、視覚的顕著性(saliency)の計算論的モデルを応用することによって、無視症状の行動評価を行うための実験系を確立した。これまでに第一次視覚野を損傷させたマカクザル盲視モデルでこの方法を応用して有用性を確認した。[目的]半側空間無視とは脳損傷と反対側の空間の感覚刺激(視覚、聴覚、体性感覚)に対する反応が欠如・低下する現象のことを指す。昨今の知見から、半側空間無視は脳の局所的な障害というよりは、頭頂-側頭連合野と前頭連合野とのあいだでの情報伝達の機能不全であると考えられるようになってきた。[結果1:術式の確立]マカクザルの頭頂連合野と前頭連合野とを繋ぐ神経線維である上縦束(SLF)を切断することで無視症状を引き起こすことを目指した。この術式の確立のためにこれまでに二つの半球で上縦束を切断の手術を行った。Inferiorparietal lobuleおよびintraparietal sulcus(IPS)のventral bankを吸引除去して、その下にある上縦束を含む白質を露出させた。この白質を吸引除去して、側脳室までたどり着くのを目印として損傷を作成した。手術終了後に還流固定を行い、組織切片を作成して損傷部位の同定を行った。その結果、意図した通りに上縦束に相当する部分の白質が切除されていることを確認した。[結果2:行動評価法の確立]ビデオクリップを観察中の実験動物の眼球運動を計測して、視覚的顕著性(saliency)の計算論的モデルを応用することによって、無視症状の行動評価を行う。これまでに第一次視覚野を損傷させたマカクザル盲視モデルでこの方法を応用して、この行動評価法を確立し、有用性を確認した。
体位変換および経皮的電気刺激による簡易かつ効果的な仙骨部褥瘡予防法の検討

本研究では、患者の生体運動機能の維持や回復を基盤とした仙骨部の褥瘡予防援助への方策を考えることを目的とした。被験者に(健常者)褥瘡予防のため仙骨部の血流の促進を狙って、上肢の肩関節、下肢の股関節および足関節の自動、他動運動刺激を行い、同時に仙骨部皮膚血流量の測定を運動前、中、後に継続して行った。その結果、足関節の運動刺激によって仙骨部皮膚血流の促進をみとめその効果が最も持続されることが明らかとなった。本研究では、患者の生体運動機能の維持や回復を基盤とした褥瘡予防援助への方策を考えることを目的とした。本研究の基礎的研究において、仙骨部の軟部組織萎縮の有無による動脈分布の特徴と比較に関しての研究をExperimental Biology 2007と日本褥瘡学会誌において発表した。まず基礎実験は、臥位における体動時の仙骨部体圧とその皮膚血流量の変化を調べるため、健常成人を対象に以下の方法で行った。被験者には、ベッドのマットレス上に仰臥位および30度側臥位になり、頭部(頸部)、上肢、下肢(股関節)、膝関節、足関節の自動、他動運動を行ってもらった。各条件の運動時における体動の動画を記録し、仙骨部の皮膚血流、体圧も測定した。仙骨部の皮膚血流量の測定にはレーザードップラー血流計を、仙骨部の体圧測定には体圧分布測定システムBIGMAT(ニッタ(株))を用いた。記録した動画、測定した体圧、血流値を同時に解析するために、これらの計測機器は、デジタル動画・波形、実時間同期収録装置(The Teraview,ギガテックス社)との同期を試みた。結果、これらの計測機器とThe Teraviewとの同期が可能となり、同時収録されたデータを分析することができた。収録データの分析により、仙骨部皮膚血流量には、他動運動より自動運動が血流量の増加に影響を及ぼしていたが、体動の中でも足関節の運動に関しては、他動運動の方が仙骨部皮膚血流量の増加に寄与する可能性が示唆された。これらは、仙骨部皮膚血流量を増加させ、自力での運動が困難な対象者への褥瘡予防援助を行う上で有用と考えられる。今後は、関節の他動運動の角度と仙骨部の皮膚血流量との関係を検討し、再度実験を重ねる必要がある。さらに、運動の効果とその運動が血圧などの循環動態に与える影響の有無を確認する予定である。本研究では、患者の生体運動機能の維持や回復を基盤とした褥瘡予防のための方策を考えることを目的としている。今年度は、平成19年度の実験の条件をさらに検討し、仙骨部領域の筋や皮下組織等の軟組織および仙骨部の皮膚血流を増加させる自動運動および他動運動の影響と効果を確認することを目的とした。褥瘡の発生現況を把握するために、本学の篤志献体にみられる褥瘡の保有状況を調査した。褥瘡は、依然として仙骨部に最も多く、褥瘡対策診療報酬改訂後も褥瘡保有率の減少、保有部位等の状況変化の傾向はあるものの全体的には有意差を認めるほど褥瘡は減少しておらず学会で報告している。また、四肢の関節運動が仙骨部皮膚血流量に与える影響を検討する実験を行った。被験者は健常者7名。側臥位にて肩関節(屈・伸)、足関節(底・背屈)の自他動運動の条件を変え実施した。その結果、仙骨部皮膚血流量は安静時を100%とすると自動運動の場合、肩関節においては、運動時104±2.6(101109)%、運動後103±3.8(100111)%と増加し持続する傾向を示した。足関節運動では、肩関節の場合には劣るものの運動時105±3.9(101112)%、運動後104±2.9(100108)%と同様の傾向を示した。他動運動においても、肩関節では運動時103±4.8(97109)%、運動後、102±1.9(100108)%、足関節では、運動時100±1.7(98103)%、運動後103±3.1(99108)%と血流量が増加・維持する傾向を示した。これらの結果から、肩関節あるいは、足関節の自他動運動は、身体機能の維持のみならず、褥瘡の好発部位である仙骨部皮膚血流量の増加に貢献する可能性が示唆された。これらの運動が仙骨部褥瘡予防の対策としての運動が意義のあるものと考えられる。本研究は、患者の生体運動機能の維持や回復を基盤とした仙骨部褥瘡予防援助を考えることを目標とした。

特に寝たきり患者など自動運動が困難な患者の廃用症候群の予防援助を考えるため、仙骨部領域の筋や皮下組織等の軟組織血流を反映する仙骨部皮膚血流量に足関節の自動運動および他動運動が与える影響を確認することを目的とした。今年度は、平成20年度の実験の条件を検討し一部改良して行った。四肢の関節運動が仙骨部皮膚血流量に与える影響を検討する実験を行った。側臥位にて肩関節(屈・伸)、足関節(底・背屈)の自他動運動をそれぞれ実施した。その結果、仙骨部皮膚血流量は自動運動の場合、肩関節および足関節運動においても、運動時増加し傾向を示した。他動運動においても、肩関節および足関節において、自動運動には劣るが血流量が増加・維持する傾向を先行報告している。今年度はその運動の速度に条件を持たせ『可能な限り早く』および『一定の速度』とし、それぞれ肩関節、足関節の運動を行った。被験者は健常者7名。この結果、『可能な限り早く』の条件下での仙骨部皮膚血流量は、肩関節の自動運動時に最も増加がみられた。前年度の傾向と同様に肩関節運動は足関節運動よりも仙骨部皮膚血流量の増加がみられなかった。『一定の速度』の条件下においては、足関節自動運動で最も仙骨部皮膚血流量が増加した。興味深いことに足関節他動運動においては、仙骨部皮膚血流量が運動時には増加せず運動後に増加がみられ、肩関節自動運動と同程度血流量が増加し血流量が持続する傾向を示した.これらの結果から、肩足関節、とくに足関節の他動運動が、臥床患者の仙骨部皮膚血流量を増加あるいは維持するために寄与することが示唆されたと考える。
フミトレモンジンB関連化合物の合成とその生物活性

1.FumitremorginBの生合成類似合成-tryptamineより収率よく得られる1,2-Prenyl tryptamine earbamate(【1!】)を還元後、増感酸化、酸転位によりβ-carboline体(【2!】)が得られること、(【1!】)を直接NBS-【CCl_4】と反応させるとprenyl基を有するβ-carboline(【3!】)が得られることを明かにし新しいβ-carboline閉環法を見出した。Cyclo-L-Pro-L-Trpにこの方法を適用してfumitremorginB(FTB)の母核を合成することはできなかった。しかしL-Trp-OHCとisovaleraldehydeとのPicfet-Spenglir反応を【CH_2】【CL_2】-【CF_3】COOHで行うことにより1,3-cis-β-carbolineを主生成物として光学純度よく合成した。Z-L-Pro-Clを用いてdipeptideとし脱保護するとFTBの母核である5環性化合物(4)を収率よく得ることができた。更にL-,D-TrpとProを組合せることにより可能な4種の立体異性体を合成した。一方L-Trpより環状異性体を経由する方法で6-meO-Trp-OMeを合成し上述の方法によりMeO基を有する母核(5)を合成することができた。【4!】および【5!】をisopentyl化して得られる12-epi体をDDQ酸化するとdehydro体(【6!】,【7!】)が、更にNBS-含水DMEとの反応によりepitetrahydro fumitremorgin(【8!】)およびそのdemethoxy体を含成することができた。2.Trypto quivaline類の合成-D-およびL-Trp-OBnより酸化的二重閉環法を用いる生合成類似合成により(+)-tryptoquivaline,(+)-tryptoquivalineGおよび(-)-tryptoquivalineLを合成した。3.合成品の中枢神経作用の検定-上記で合成した化合物の内21種についてマウスを用いて中枢神経作用、異常行動を観察した。FTBの有する作用の発現には最低5環性の母核構造(【4!】,【5!】)が必要であり、Meo基のない化合物でも作用が一部認められることが明かになった。昨年度に引続きフミトレモルジンB関連化合物の合成と合成品の中枢神経作用の検定を行い次の成果を得た。1.フミトレモルジン関連化合物の合成(1)6-メトキシトリプトファンよりエピテトラヒドロフミトレモルジンBの合成。L-Trpより環状異性体を経由する反応で合成した6-MeO-Trp-OMe(【1!】)を用い昨年デメトキシ体でルートを確立した方法で【2!】,【3!】,【4!】を経由してデヒドロ体【5!】を合成した。次でこのデヒドロ体の水酸化反応をデメトキシ体を用いて種々反応条件を検討し、NBS-DME(含水)の条件でグリコール【6!】が得られることを明かにした。

この条件を【5!】に適用すると【8!】ではなく臭素が導入された【7!】が得られるが接触還元によりエピテトラヒドロフミトレモルジンB(8)に導くことができた。(2)フミトレモルジンB合成へのアプローチ-L-Trp-OMeとβ-フェルルチオイソバレラルデヒドとのPictetなSpenglir反応を行い、次で上記反応を用し、さらに脱フェニルチオ化することにより【9!】,【10!】,【11!】の合成にまで到達している。2.中枢神経作用の検討-昨年度・本年度合成した8種の5環性化合物をマウスを用いて検定し、いづれもFTBによりみられる異常行動のいくつかがみとめられ5環性構造の重要性が明かになった。
ナノバブルをプラットホームとするハイブリッド分離システムの開発

疎水性ナノ細孔が水溶液中でナノバブルを安定に保持できることを利用して,気相空間を含む複数の分離場を組み込んだハイブリッド固定相をもつHPLCを開発し,表面気泡変調液体クロマトグラフィー(SBMLC)と名づけた。細孔内への気相の導入により,固定相として機能する水/疎水性材料界面と疎水性材料自身とが分割される。ナノバブルはその体積を圧力によって変えることができるので,水/疎水性材料界面の面積を圧力によって制御することができ,分離選択性を変換することができる。さらにSBMLCにより,これまでに成し得なかった逆相系分離における疎水性材料自身と水/疎水性材料界面の寄与の定量的評価を初めて達成した。本研究は,疎水性ナノ細孔をもつ多孔質材料が気相(ナノバブル)を安定に保持できることを利用して,複数の界面液相水と気相空間からなる分離場,すなわちナノバブルをプラットホームとするハイブリッド固定相を創製し,界面水の状態およびハイブリッド固定相自体の構造を圧力と温度によって制御する新しい液体クロマトグラフィーシステムを開発することを目的とする。本年度は,ハイブリッド固定相の最適な形成法を検討し,ついでその分離機構と分離効率の調査およびナノバブルサイズ制御法の検討を行った。ジクロロメタンを満たしたカラムを所定の温度および時間で加熱乾燥処理した後に,純水を通液してカラム内全水相体積を測定した。また,加圧により細孔内を水で満たしたカラムについても同様にカラム内全水相体積を測定し,両者の差より,カラム内に形成した気体固定相体積を求めた結果,70 °Cで2時間の加熱乾燥を行うと,充填剤細孔内に気相が形成し,しかも安定に維持できることが明らかになった。気相形成後のカラムにおける種々の有機化合物の保持係数を測定したところ,気相を含まないときに比べて気液分配係数が大きい化合物ほど保持係数の値が大きくなることがわかった。また,気相形成後のカラムにかかる圧力を変化させることで,気相体積と固液界面水の量を制御でき,分離選択性を大きく変化させうることが明らかになった。次に,気相形成後のカラムについて揮発性化合物の理論段高さと線流速の関係を調べたところ,流速の増大とともに理論段数が大きくなり,化合物の分離効率を損なうことなく高速分離が可能であることが明らかになった。これは,気体固定相中の物質の拡散係数が非常に大きいことによると考えられる。以上の結果から,ハイブリッド固定相HPLCシステムは従来のHPLCとは異なる新たな分離選択性を有し,高速分離が可能な新規分離法として有用であることが明らかとなった。本研究は,疎水性多孔質材料がナノバブルを安定に保持できることを利用して,疎水性材料自体と固液界面水に加えて,気相空間からなるハイブリッド固定相を創製し,このハイブリッド固定相の構造を圧力と温度によって制御する新しい液体クロマトグラフィーを開発することを目的としている。本年度は固定相を構成するそれぞれの相あるいは界面の溶質保持への寄与を測定し,その分離機構を解明することを主な目標とした。昨年度開発したナノバブル固定化法を用いてC18化学結合型シリカを充填したカラム内に気相を固定化した。このカラムについてバルク水体積を測定し,次いで水で満たしたC18化学結合型シリカカラムについての測定により得た気相およびC18結合相への入り込みが無視できる親水性小分子のバルク水/界面水間の分配係数(Kiw)からハイブリッド固定相カラムにおける疎水性固液界面水量を測定した。次に,固定化された気相体積を測定し,バルク水/気相間における分配係数(Kg)をヘンリー定数から推算した。最後に,バルク水/C18化学結合相間の分配係数(Kc)を実測される各化合物の保持体積から求めた。得られたKc値は,水/1ーオクタノール間の分配係数(Pow)とよく一致しており,求めた各分配係数の値は妥当であることが示された。種々の有機化合物のKiw,Kg,Kcを比較したところ,逆相系分離システムにおいては界面水への保持の寄与が最も大きいことがわかった。この結果から,気相の固定化は界面水量を減少させること,またその気相体積を圧力によって制御し,これにより分離選択性を劇的に変換できることが明らかになった。これらの結果に基づいてこの分離法を表面気泡変調液体クロマトグラフィーと命名した。このほか,C18シリカ粒子の外表面にイオン性界面活性剤を担持させることにより多流路拡散を抑制し,分離効率を高めることができることを明らかにした。本研究は,疎水性ナノ空間に気相を固定化し,気体を分離場のプラットホームとする新しいハイブリッド分離システムを構築することを目的としており,昨年度までにハイブリッド固定相と水溶液移動相で構成される表面気泡変調液体クロマトグラフィー(SBMLC)を開発した。これにより,ハイブリッド固定相のうち,水/疎水性物質界面がイオンや親水性官能基を持つ有機化合物の保持に最も大きく寄与していることが明らかになった。本年度は,疎水性物質表面における水の構造と性質に関する情報を得ることを目的として,水/疎水物質界面におけるアラニルプロリン(Ala-Pro)のシス-トランス異性化反応の速度論的解析を,独自に開発した温度ジャンプHPLCと動的オンカラム反応HPLCを用いて行った。

その結果,アルキル結合型シリカやポリスチレン樹脂と水の界面におけるAla-Proの異性化反応速度はバルク水相中よりも大きいこと,またそれは活性化エンタルピーの減少によるものであることが明らかになった。またバルク水中ではシス体とトランス体がほぼ同じ割合で存在するのに対して,界面においてはシス体の割合が大きいことが分かった。量子力学計算により2つの異性体の最安定構造を推定したところ,シス体は双極子モーメントが小さい構造をとることが示された。これらの結果から,疎水性物質表面におかれた水はバルク水に比べて低極性であることが示唆された。ハイブリッド固定相中の気相の溶質保持への寄与は小さいことが予想されたが,実際にSBMLCによりこのことが明らかになった。そこで気体ではなく超臨界流体を固定化することを目指して,二酸化炭素の飽和水溶液をアルキル結合型シリカカラムに通液し,各種溶質の保持体積を調べた。その結果,カラムを二酸化炭素が超臨界状態となる温度と圧力に設定することによって,超臨界二酸化炭素を疎水性細孔内に固定化することに成功した。疎水性ナノ細孔が水溶液中でナノバブルを安定に保持できることを利用して,気相空間を含む複数の分離場を組み込んだハイブリッド固定相をもつHPLCを開発し,表面気泡変調液体クロマトグラフィー(SBMLC)と名づけた。細孔内への気相の導入により,固定相として機能する水/疎水性材料界面と疎水性材料自身とが分割される。ナノバブルはその体積を圧力によって変えることができるので,水/疎水性材料界面の面積を圧力によって制御することができ,分離選択性を変換することができる。さらにSBMLCにより,これまでに成し得なかった逆相系分離における疎水性材料自身と水/疎水性材料界面の寄与の定量的評価を初めて達成した。ナノバブルを疎水性多孔質材料に固定化したハイブリッド固定相を再現性良くつくり出すことに成功し,圧力によりナノバブルの体積を制御し,それによって分離選択性を大きく変えることができる表面気泡変調液体クロマトグラフィー(surface-bubble-modulated liquid chromatography, SBMLC)と名付けた新しいHPLCを開発した。この方法を用いて,バルク水/疎水性固液界面水間およびバルク水/C18結合相間の溶質の分配係数を測定することに初めて成功し,水溶液中の有機化合物の分離及び濃縮捕集に汎用的に用いられている逆相分離系における分離機構を解明することができた。ただし,バルク水/気相間の気液分配係数はヘンリー定数(文献値)からの推算値であり,高圧下のナノ細孔中の気相への分配がこれと同じとみなしてよいかどうかは明らかでない。疎水性基材の厚さの異なる種々の多孔質材料について検討し,この問題を明らかにする必要があるが,当初の目標は達成することができたといえる。27年度が最終年度であるため、記入しない。分析化学ナノバブルを固定相として用いる表面気泡変調液体クロマトグラフィー(SBMLC)の開発に成功し,その有用性を示すことができた。今後はSBMLCの固定相として最も大きな寄与を示す疎水性界面水の状態解析をDSCなどの熱分析法及びIRなどの分光法を用いて行うとともに,SBMLCの環境分析への応用を展開する。また,疎水性ナノ細孔内の気相の圧力は通常の気体よりも数十倍大きいことがこれまでの研究で明らかになった。
肥満解消のためのクリティカルパスの作成と妥当性の検証

本研究では、医療の標準化(全体の効率の評価と改善をおこなう試み)の手段であるクリティカルパスを減量指導に応用し、減量プログラムの時系列的記述化および標準化を目指した。研究期間を通して、クリティカルパスの作成と修正を繰り返したが、第3者による個別減量介入の実施を可能とするためには、より詳細な指導内容の記述が必要であることが分かり、この点を解決することが今後の課題である。肥満の解消がさまざまな健康利益をもたらすことはよく知られている。肥満解消のための原理はエネルギー収支を負に傾けることであり、理論的には容易に理解できるものである。しかしながら、医療従事者あるいは健康支援者の指導によって、肥満者を確実に減量させることができるかというと、必ずしも十分な成果を挙げられていないのが実状である。その理由の1つとして、肥満者に対してどのようなタイミングでどのような指導をすればよいのか、という時系列的視点に立ったプログラムが整備されていないことが挙げられる。近年、医療現場においては、クリティカルパス(critical path)を用いた医療の標準化(全体の効率の評価と改善をおこなう試み)が進んでいる。本研究では、この手法を減量指導に応用し、肥満解消のためのクリティカルパスを作成することで、減量プログラムの時系列的記述化および標準化を目指す。平成20年度においては、過去の経験に基づき、肥満解消のためのクリティカルパス(Version 1)を作成した。現在、そのクリティカルパスを用いながら、個別減量介入を進めつつ、より完成度の高いクリティカルパス(Version 2)の作成を目指している。しかしながら、作成したクリティカルパスを用いて、第3者による個別減量介入の実施を可能とするためには、より詳細な指導内容の記述が必要であり、平成21年度においては、ここの点を充実させることが課題となる。本研究では、この手法を減量指導に応用し、肥満解消のためのクリティカルパスを作成することで、減量プログラムの時系列的記述化および標準化を目指した。平成20年度においては、過去の経験に基づき、肥満解消のためのクリティカルパスを作成した。その過程で、作成したクリティカルパスを用いて、第3者による個別減量介入の実施を可能とするためには、より詳細な指導内容の記述が必要であることが判明した。そこで、平成21年度においては、この点を充実させるべく、個別対応型減量介入を繰り返しながら、クリティカルパスの修正をおこなった。今後は、減量プログラムの記述化・標準化をさらに進め、客観性・再現性を高め、第3者機関が追試可能な、統一プロトコルの作成につなげていきたい。
高齢者食の開発に関する基礎的研究

ゲル試料について、口中に取り込む際の一口量が2mlよりも5mlの方が、嚥下回数への物性の影響が大であることが示された。プレーンヨーグルトに寒天A(通常の寒天)、寒天B(分子量を低下させた寒天、攪拌など変形させることで流動性が生じる)、ゼラチンの3種類のゲル化剤を添加したヨーグルトゲルでは、寒天Aヨーグルトゲルが有意に飲み込みやすく、嚥下時筋活動量も小さいことがわかった。ヨーグルトゲルへの砂糖添加の影響においては、砂糖添加試料の方が無添加試料よりも有意に風味が良いと評価されたが、嚥下時筋活動は砂糖添加の有無よりも、ゲルの硬さの影響の方が大であることが示された。分子量を変えた寒天とゼラチンを用いたゲル試料について、口中に取り込む際の一口量(2ml、5ml)を変え、嚥下終了までの嚥下回数について検討した。一口量5mlの方が2mlよりも、嚥下終了までの嚥下回数への物性の影響は大となった。そこで、以後、官能評価、嚥下時筋活動の測定時の一口量を、5mlと設定することとした。物性を把握した市販プレーンヨーグルトに、寒天A(通常の寒天)、寒天B(分子量を低下させた寒天、攪拌など変形させることで流動性が生じる)、ゼラチン(アルカリ処理)の3種類のゲル化剤を用い、摂食機能回復のリハビリテーションの第1段階である嚥下開始食として用いられる硬さ1×10^3N/m^2、および移行食として用いられることが多い卵豆腐程度の硬さ5×10^3N/m^2に揃えたヨーグルトゲルを調製し、試料とした。いずれの硬さにおいても、寒天Aを添加したヨーグルトゲルは他のゲル化剤で調製したヨーグルトゲルよりも、付着エネルギー、凝集性ともに小さいものとなった。一方、寒天Bヨーグルトゲルの付着エネルギーは大きく、ゼラチンヨーグルトゲルの凝集性は大きいものとなった。破断測定の結果、寒天Bおよびゼラチンヨーグルトゲルのみかけの応力は、変形量の増加とともに顕著に増大した。また、動的粘弾性のひずみ依存性の測定結果より、ゼラチンヨーグルトゲルのトルク(回転に要する力)は、変形量の増大とともに顕著に大きくなることがわかった。若年者による食べやすさの官能評価の結果、いずれの硬さにおいても寒天Aヨーグルトゲルのべたつき感が少ないと評価され、硬さ5×10^3N/m^2のヨーグルトゲルにおいて、寒天Aヨーグルトゲル食塊が有意に口中から喉へ移動しやすいと評価された。若年者による嚥下時筋活動の測定結果、5×10^3N/m^2のヨーグルトゲルにおいて、寒天Aヨーグルトゲルの嚥下時筋活動量は有意に小さく、一方、ゼラチンヨーグルトゲルの筋活動量は大きい傾向を示した。本年度は、昨年度に引き続き、3種類の異なるゲル化剤、すなわち寒天A(通常の寒天)、寒天B(分子量を低下させた寒天、攪拌など変形させることで流動性が生じる)、ゼラチン(アルカリ処理)により調製されたヨーグルトゲルを健常な高齢者により、食べやすさを評価してもらった。若年者で寒天Bヨーグルトゲルが口中で有意にべたつくと評価されたが、高齢者ではゼラチンヨーグルトゲルが有意にべたつくと評価された。また、若年者、高齢者ともに、寒天Aヨーグルトゲルが有意に食べやすいと評価された。そこで、寒天Aを用い、硬さ1×10_3N/m_2および5×10_3N/m_2に揃えたヨーグルトゲルの食べやすさ、嚥下時筋活動におよぼす風味(甘さ)の影響を検討した。テクスチャー特性の測定結果、硬さ5×10_3N/m_2の試料において、砂糖添加したヨーグルトゲル試料の付着エネルギーが砂糖無添加試料よりも有意に小さいことが示された。破断測定の結果、みかけの破断応力、破断ひずみは、いずれの硬さの試料においても砂糖添加の影響は認められなかった。動的粘弾性の測定結果、線形領域における動的粘弾性への砂糖添加の影響は認められなかったが、硬さ5×10_3N/m_2試料のひずみ量400%における砂糖添加試料の貯蔵弾性率G'は砂糖無添加試料よりも、有意に大きいことが認められた。食べやすさの官能評価を若年者により行ったところ、いずれの硬さの試料においても、砂糖添加試料の方が砂糖無添加試料よりも有意に風味が良いと評価されたが、口中におけるまとまりやすさ、食塊の口腔から咽頭への移動しやすさにおいて有意差は認められなかった。
マイクロ・ナノ加工技術と炭化技術の融合によるパイロポリマー超微細構造創製

昨年度に得られた以下の項目に関する成果に基づき、機能デバイスへの展開と特性確立のための物性の理解を深めるべく研究を推進した。1)有機原材料および炭化プロセスに関する検討と知見の確立2)パイロポリマーに関する基礎特性評価3)有機微細構造の形成技術に関する検討と技術の確立機能デバイスとしてカーボン材料のガス吸着性を活かしたガスセンサや炭素電極が用いられている電気化学の分野における機能電極を取り上げ、パイロポリマーの応用について検討を進めた。ガス(NO_2)センサについては、初年度の基礎特性評価で得られた知見と手法を用いて材料の改良を試みることにより、特性評価を行い、その成果は電気学会論文誌に投稿し4月号への掲載が決定している(パイロポリマーの電気特性におけるNO2ガス吸着効果・中圭介、橋新附、玉置純、小西聡・電気学会論文誌・Vol.127,No.4(掲載決定))。電気化学分野応用に関しては、三次元微細メッシュ構造を有した流路構造の実現に成功し、電気化I学センサとしての有効性を確認した。三次元メッシュ有機構造を炭化し、その後にポストプロセスとしてSU-8の流体構造の形成を可能とした点は、今後のμTAS分野への応用展開が期待できる成果といえる。パイロポリマー超微細構造創製のナノ加工技術による展開としてナノストライブ電極構造のS/N比向上への寄与を実証した。また物性に関する研究では、ヨウ素ドーピングによる炭化処埋温度と半導体特性との関係を明らかにし、ヨウ素ドーピングが脱水素化に寄与することの可能性を確認するなど、当該分野の基礎的な埋解を深めることにも取り組んだ。以上の成果は、国際会議で3件の論文採択・発表に至っており、学術論文として随時発表予定である。今年度は、パイロポリマー超微細構造実現手法の確立に関する研究を推進した。具体的には有機原材料および炭化プロセスに関する検討と知見の確立、パイロポリマーに関する基礎特性評価、有機微細構造の形成技術に関する検討と技術の確立、炭化処理による構造の収縮効果の検証に取り組んだ。MEMS分野の有機材料として多用されているポリパラキシリレン(通称パリレン)、紫外線感光レジスト、電子線描画用レジスト、ポリイミド等の有機薄膜に対して、各種炭化条件下でパイロポリマー薄膜を形成し、炭化に関する基本事項(原材料、温度、雰囲気等)について評価、比較検討を行った。MEMS技術との整合性の観点から炭化処理温度は1000度以下とした。ヨウ素ドーピングによる炭化処理温度の低温化に取り組んでいるが、コークスなどでみられる効果はまだみられておらず継続検討中である。基礎特性評価については、特に電気特性について基礎評価を行い、半導体的な特性が得られた。また原材料によって半導体特性の型が異なることなどの結果も得られた。これらの結果は、さらに検証する必要はあるが、今後機能創製に生かせるものとして期待している。さらに、原材料を予め微細加工するマイクロ・ナノ加工技術に関する検討に取り組み、ガス(NO_2)センサとしての可能性評価や冷陰極子用の針構造の皮膜としての評価などを進め、次年度への足掛かりとした。パイロポリマーは、カーボン材料が有するガス吸着材料として特徴をもっており、マイクロガスセンサの吸着材料としても有望である。また、半導体特性の評価結果からもキャリア密度が大きいという評価結果が得られており、二電極構造による冷陰極子としての特性に関する基礎評価においてもその特徴を確認することができた。次年度はこれらの成果をもとに機能創製に取り組んでいきたい。
使用環境を考慮した木材利用のための揮発性成分の迅速評価法

1.木材から発生する揮発性有機化合物(VOC)及び有機酸の迅速測定法の開発これまでに建材メーカーや施工業者が適切な建材を簡易かつ迅速に選定するための測定法を確立しGCとTGにより2時間程度で建材中のVOC評価が行えることを報告してきた。本研究では測定法のさらなる精度向上を目指した。その結果、木材1gを20mLバイアルに密閉し、110°C1時間保持後の気体を直接GC測定することで、木材から発生する揮発性有機化合物の測定が行えることがわかった。ICを用いた有機酸の迅速評価法についても純水に浸漬し超音波処理後遠心分離・ろ過によって可能であることがわかった。さらに現在各種機能水の適用を検討中である。2.木材の種類、産地、部位を考慮し、温度・湿度を中心とした使用環境の影響の検討木材の種類、産地、部位によってVOC成分・発生量及び水抽出分は異なり、輸入木材ではVOC発生量が多く、水抽出分が酸性であることが明らかとなった。一般にセルロース含有量が多い木材はGC測定においてTVOC値が高いこともわかった。木材の前処理として塩の水溶液や各種機能水の蒸気と接触させた場合、揮発性有機化合に対する吸着特性の制御の可能性が得られた。3.木材(廃材)を原料とする木炭等のVOCに対する吸着剤としての利用通常室内の存在する、VOC12種及び木材・木炭・木質系エコマテリアルであるウッドセラミックス(WC)について検討した。吸着後試料のTG測定結果と合わせ、これまでの測定法が木材、木炭等の悪臭物質や香気性物質に対する吸着特性評価として有効であることがわかった。また木炭及びWCでは悪臭物質や香気性物質に対する吸着特性が原料である木材に依存することが明らかとなった。また木材同様木炭、WCにおいても前処理として塩の水溶液や各種機能水の蒸気と接触させた場合、揮発性有機化合に対する吸着特性を制御できる可能性が示唆された。ホルムアルデヒド放散量の少ない建材として木材が見直されているが、木材抽出成分の沸点は200°C以下のものが多いことから全体としてのVOC放散量は少なくないことが予想される。また木質系収蔵庫では使用される米スギから揮発する酸性物質が文化財に影響を与えるなど解明すべき点も多く残されている。これまでに建材メーカーや施工業者が適切な建材を簡易かつ迅速に選定するための測定法を確立しGCとTGにより2時間程度で建材中のVOC評価が行えることを報告してきた。本研究では測定法のさらなる精度向上を目指し、木材保存時の湿度が測定値に与える影響を検討し、次に木材の種類・産地・部位によって、VOC発生量と水抽出成分がどのように異なるかを分析化学的に検討した。さらに室内空気汚染対策として、室内で発生する悪臭物質や芳香剤と木材及びエコマテリアルとして期待される新素材である木材製活性炭、ウッドセラミックスとの相互作用を検討した。木材製の活性炭,複合材料であるウッドセラミックスについての基礎検討も行った。その結果調湿条件によって木材のTG結果が異なり、75%調湿試料では初期熱分解成分であるセルロースや高温で分解するリグニン、低温で分解するグルコマンナンの分解開始温度も高温側にシフトすることがわかった。木材の種類・産地・部位によってVOC成分、発生量及び水抽出分は異なった。輸入木材ではVOC発生量が多く、水抽出分が酸性であることが明らかとなった。一般に木曽産の木材はTVOC値が高い傾向にあり、セルロースの含有量が多く分解開始温度も高い。