hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
SMES用超伝導コイル導体の電磁力による力学的挙動の解析に関する研究

超伝導コイルの実用における問題点のひとつである電磁力による導体の変形を予測・評価するために力学モデルを提案して解析を行ってきた。試験用SMES(ESK)の要素コイルの通電時の電磁力変形の測定結果について,この力学モデルを適用し考察を行ってきたが,これまでに定性的には説明が可能となったが定量的には不明な点もあった。その原因のひとつとして,昨年度まで検討していた力学モデルではコイルの曲線部分の変形を直線的に変形する単純伸びとしたモデルであったことが考えられる。そこで,今年度は,この部分の変形に曲りはりの変形の影響を考慮して,単純伸びのモデル(従来のモデル)での変形と比較をした。一般に曲りはりに力が加わって変形するとき,直線状のはりに力が加わって変形するよりも変形量が大きくなる。曲りはりの変形量は,はりの曲率と断面積の形状に依存する。対象としたコイルにこの関係を適用して,曲りはりとしての変形の影響を考えた場合,単純伸びのモデルと比較して約8倍変形しやすいという解析結果となった。以上の結果から単純伸びの力学モデルの曲りはりにおける等価縦弾性係数を算出して材料の縦弾性係数と比較検討した。昨年度までの研究結果で,解析結果のパラメータから縦弾性係数を算出し,実際の材料の縦弾性係数を比較したところ場所によって1/21/8となっていた。今年度,新たに検討した曲りはりの変形の影響を考慮すると実際の縦弾性係数に近い値となった。小規模SMES用変形D型トロイダルコイルの要素コイルについて,ヒステリシス特性を示すヒステリシスモデルと簡易モデルの線形モデルについて検討した。力学モデルは変形D型トロイダルコイルの直線部引張材の通電時の変形量について,直線部引張材,コイル導体の横方向の変形量,縦方向の導体張力を要素とし構成されている。これらの要素のコンプライアンスとコイル導体部と支持板との隙間をパラメータとし,測定結果と合うようなパラメータの組み合わせについて解析を行った。線形モデルについてはパラメータを変化させ解析結果と測定結果を比較し,適切な範囲について求めた。これらのパラメータからヤング率を算出し実際の材料のヤング率を比較したところ場所によって1/21/8となっている。また,力学モデルから換算した隙間の大きさはコイル導体の大きさと比較してみて妥当な値であると考えられる。ヒステリシスモデルについては,力学モデルの解析結果が測定値に合うためには横方向の要素のヒステリシス特性に対して,曲線部からの張力の要素に大きなヒステリシス特性を持つことが分かった。以上の結果から,この力学モデルによって対象とするコイルの直線部引張材の変形について定性的な評価を行えることは確認できたが,定量的にはまだ検討の余地が残っている。これは実際のコイルは曲線で構成されている部分も力学モデルにおいては直線でしか表せないことが原因のひとつと考えられる。
シリコン微小すべり案内機構の接触・摩擦特性評価

シリコンの異方性エッチングを用いると微細な規則形状を容易に得ることができる.シリコンはぜい性材料ではあるものの機械的特性に優れるため,微小しゅう動機構等への応用が考えられる.しかし,寸法の微小化に伴ってすべり接触部における表面吸着力が大きくなり,ひいては摩擦力の影響が無視できなくなるため,その低減・制御が必要となっている.そこで本研究では,表面の吸着力特性を実験的に明らかにするとともに,表面に微細規則形状(テクスチャ)を作成することで摩擦係数を低減すること等を検討した.シリコン表面の濡れ性や雰囲気を変えながら表面吸着力の特性を評価した結果,真空環境下では大気環境下よりも表面吸着力が小さくなるとともに,測定される吸着力のばらつきも減少する傾向があることがわかった.吸着力の主な原因は二面間に介在する水分子が架橋(メニスカス)を形成しているためと考えられ,表面の濡れ性を減少させることで表面吸着力を減少させることができることがわかった.また,異方性エッチングによってテクスチャを作成する方法を検討し,その設計指針を明らかにした.基板面方位を適宜選択し,ライン・アンド・スペースのマスクパターンを施してエッチングすることで,対称および非対称V溝が平行して並ぶテクスチャを作成することができる.これをすべり面に適用したとき,接触面圧が小さい場合に見られる動摩擦係数の上昇が大幅に抑制できることがわかった.この効果はテクスチャ面同士,またはテクスチャ面-平面の組合わせによっても同様に得られた.摩擦係数低減の理由は,テクスチャによって真実接触面積が減少したためと考えられる.さらに,テクスチャ面とヤング率の低い材料を組合せたとき,しゅう動方向によって摩擦に変化(方向性)を付与できることがわかった.シリコンの異方性エッチングを用いると微細な規則形状を容易に得ることができる.シリコンはぜい性材料ではあるものの機械的特性に優れるため,微小しゅう動機構等への応用が考えられる.しかし,寸法の微小化に伴ってすべり接触部における表面吸着力が大きくなり,ひいては摩擦力の影響が無視できなくなるため,その低減・制御が必要となっている.そこで本研究では,表面の吸着力特性を実験的に明らかにするとともに,表面に微細規則形状(テクスチャ)を作成することで摩擦係数を低減すること等を検討した.シリコン表面の濡れ性や雰囲気を変えながら表面吸着力の特性を評価した結果,真空環境下では大気環境下よりも表面吸着力が小さくなるとともに,測定される吸着力のばらつきも減少する傾向があることがわかった.吸着力の主な原因は二面間に介在する水分子が架橋(メニスカス)を形成しているためと考えられ,表面の濡れ性を減少させることで表面吸着力を減少させることができることがわかった.また,異方性エッチングによってテクスチャを作成する方法を検討し,その設計指針を明らかにした.基板面方位を適宜選択し,ライン・アンド・スペースのマスクパターンを施してエッチングすることで,対称および非対称V溝が平行して並ぶテクスチャを作成することができる.これをすべり面に適用したとき,接触面圧が小さい場合に見られる動摩擦係数の上昇が大幅に抑制できることがわかった.この効果はテクスチャ面同士,またはテクスチャ面-平面の組合わせによっても同様に得られた.摩擦係数低減の理由は,テクスチャによって真実接触面積が減少したためと考えられる.さらに,テクスチャ面とヤング率の低い材料を組合せたとき,しゅう動方向によって摩擦に変化(方向性)を付与できることがわかった.シリコンを用いたマイクロすべり機構の接触・摩擦特性評価として以下の研究を進めた.(1)表面吸着力の測定2面間に作用する表面吸着力は微小物体の間の摩擦力に大きな影響を及ぼす.そこで,傾けて設置したシリコンウェハ上にシリコンチップを置き,ウェハ面の放線方向に振動を加えたときに滑り出すときの加速度条件からシリコン表面間に作用する表面吸着力を調べた.その結果,吸着力はみかけの接触面積に正比例せず,その0.68乗に比例することを明らかにした.さらに,しゅう動に伴う帯電によっても吸着力が大きくなり,例えば308μNの吸着力が616μNにもなることを明らかにした.(2)微小摩擦力の測定原子間力顕微鏡を転用した摩擦力顕微鏡により,シリコン基本面方位の摩擦力測定を行った.(100),(110)および(111)面のチップを準備し,これらとAFMチップとの間の摩擦力分布を測定した.わずかながらこれら面方位による特性の違いが見られた.今後,法線力等の条件を変えた実験を行う.また,これと別に微小摩擦力測定装置の開発を行った.(3)真実接触面積の測定みかけの接触面積を種々変えた微小接触部の電気抵抗を測定することで真実接触面積の推定を試みた.接触部にはそれぞれ,便宜上,金をコーティングしたシリコンを用いた.みかけの接触面積が140μm^2以下では接触抵抗が大きくなる傾向が見られたが,逆に接触面積が大きい場合は安定した接触抵抗が得られた.これを応用してラップ仕上げ面や梨地のシリコン表面同士の真実接触面積の推定を今後進める.シリコンを用いたマイクロすべり機構の接触・摩擦特性評価として以下の研究を進めた.(1)雰囲気が表面吸着力に及ぼす影響従来行ってきた大気中での表面吸着力測定を真空容器内で行うことで,雰囲気が及ぼす影響を調べた.従来と同じく,傾けて設置したシリコンウェハにチップを置いて振動を加え,これが滑り落ちる時の加速度条件から表面吸着力を求めた.

見かけの接触面積を0.03-6mm^2の範囲で変えたチップ(酸化膜付き)を準備するとともに,窒化膜付きのチップ,およびフッ酸処理で酸化膜を除去したチップも準備した.実験の結果,まず,大気中では見かけの接触面積の1.2乗に比例した表面吸着力が,真空中では見かけの接触面積に正確に比例し,常に大気圧下の場合に比べて小さくなることがわかった.また,表面が酸化膜に覆われている場合に比べ,酸化膜無しのチップの吸着力が半分程度まで小さく,さらに窒化膜付きのチップではさらにその半分程度まで小さくなることがわかり,微小機構設計への指針を明らかにした.(2)テクスチャの作成と摩擦方向性の付与シリコンの異方性エッチングを利用して表面に周期性のある規則形状(テクスチャ)を作成し,摩擦特性の評価を行った.まず,ミラー指数(1.16 1.16 1)の基板上に幅3μmピッチ3μmのマスクを設けてエッチングを行い,最大深さ0.3μmの非対称鋸歯状断面を作成した.面圧を調整しながら往復しゅう動に伴う摩擦特性を調べるための3軸力測定システムを製作し(最小分解能1.2mN),微小面圧下での摩擦係数の測定を行ったところ,微小面圧時に問題となる摩擦係数の増大をテクスチャにより大幅に抑制することができることがわかった.さらにこれとポリプロピレンのような柔らかい材料と組み合わせることで,方向によって摩擦係数を2倍程度違えることが可能なことがわかった.
重度要介護者の在宅療養を継続するための家族介護者に対する健康支援法の開発

縦断調査の結果、女性介護者は、介護をすることでストレスが増したり、睡眠時間が減少し、それらが睡眠の質の低下を介して、6年後の生活習慣病の集積へとつながっていた。そのため、女性介護者に対するストレス緩和や睡眠時間の確保のための支援が必要と考えられた。また、睡眠時間が減少したり、ストレスが増して疲れがとれないことは、女性介護者の6年後の精神的健康の悪化へもつながっていた。男性介護者は、介護をすることで肯定的解釈や放棄諦めといったコーピングをつかいにくくなり、そのことが6年後の抑うつ性へとつながっていた。そのため、男性介護者に対するこれらのコーピングを取り入れる支援が必要と考えられた。本研究は、家族介護者に対する科学的根拠に基づいた健康支援法を開発することを目的としている。具体的には、我々が2005年から2007年に実施した「主介護者の健康支援システム構築に関する研究」の追跡調査を行い、介護が生活習慣病の発症率やカテコールアミンなどのストレス関連物質に及ぼす影響とその過程を検討する。平成22年度は、当初の予定通り、大学の倫理委員会から研究の承認を得るとともに、追跡調査の準備を行った。追跡調査の準備の内容は、訪問調査物品の購入、対象募集のちらしの作成、質問票の作成、訪問調査について説明した音声入りスライドの作成(CD-ROM)、「調査実施マニュアル(調査実施手順書)」の作成、調査員への調査トレーニングを実施した。「調査実施マニュアル」は、(1)訪問調査までの事前準備内容、(2)訪問調査の手順、(3)訪問調査終了後の手順、(4)検査委託会社への検体引渡しの方法、(5)データ入力方法、(6)研究協力者への検査結果等の報告方法、(7)同意取り消し時の対応方法、資料として(8)採血時の注意事項と対応を含み、前回調査の研究代表者等の研究協力者から意見をきき何度も再検討した。調査員へのトレーニングは「調査実施マニュアル」に沿って実施し、特に訪問調査の手順の部分はビデオカメラに録画した適切な見本をみながらトレーニングを実施するようにした。本研究は、採尿、採血を行う調査であるため研究協力者にとって心理的・身体的負担がかかる。このように、本年度、調査の準備を詳細に行ったため、来年度は調査を簡便かつ安全に実施できると考える。現在は、予備調査を実施中である。平成23年度は昨年作成した「調査実施マニュアル(調査実施手順書)」に沿って訪問調査を実施した。訪問調査は、研究の申込者に対し、電話にて訪問日時を決め、調査前日に再度電話で訪問の確認を行い、訪問時に同意を確認のうえ調査を実施した。これらのどの時点でも調査を中止することができるようにした。調査は臨床経験3年以上の看護師が実施し、調査前には調査トレーニングを行った。調査内容は、生活習慣病などに関する血液検査、カテコールアミン3分画(アドレナリン、ノルアドレナリン、ドーパミン)に関する尿検査、血圧やウエスト周囲測定、介護者の生活習慣や健康管理に関する質問紙調査、食物摂取頻度調査などである。調査後は、検査結果および栄養調査の結果について、対象の健康管理に役立ててもらうために返却している。また、調査結果はそのつどデータ入力を行い、すでにデータベースの作成にも着手している。平成24年2月末現在、介護者36名、非介護者61名、計97名の訪問調査を終了している。引き続き平成24年度も、今年度と同様の訪問調査を実施していく予定である。平成25年度は、平成25年3月に終了した調査データのデータベースを作成するとともに、前回のベースライン調査結果も用い、介護が生活習慣病を発症させるメカニズムや尿中ストレス関連物質を上昇させるメカニズム等について分析を行った。研究成果の一部である「在宅女性介護者における6年後の脂質に関する変化」について、介護者群は対照群と比較して、HDLコレステロール値の平均変化量が少ない傾向がみられ、介護者群と対照群では脂質に関する変化が異なると考えられたことや生活習慣の項目に関しては両群で変化がみられなかったが、乳類の摂取量が二次調査時点で増加していた者の割合は対照群と比較して介護者群で多く、脂質の変化に関係している可能性が考えられたことを学会で発表した。「在宅介護者における6年後の健康関連QOLの変化」についても、以下の内容を学会で発表した。

男性介護者群においてSF-8の下位尺度である全体的健康感と日常役割機能(精神)と心の健康の得点変化は、男性対照群とは有意な差がみられた。また、精神的サマリースコアにおいても、男性介護者群と男性対照群とは有意な差がみられた。その他の下位尺度は男性介護者群と男性対照群において有意差はみられなかった。男性介護者群と男性対照群とで違いがみられた下位尺度のうち全体的健康感は男性介護者群において上昇している者の割合が多いが、その他は低下している者の割合が多かった。よって男性介護者は介護を継続することにより精神的なQOLが低下するものの全体的健康感は高く、精神の低下について自覚していない可能性が示唆された。今後も分析を続け、家族介護者に対する健康支援法を開発していく予定である。本研究は、家族介護者に対する科学的根拠に基づいた健康支援法を開発することを目的としている。具体的には、我々が2005年から2007年に実施した「主介護者の健康支援システム構築に関する研究」の追跡調査を行い、介護が生活習慣病の発症率やカテコールアミンなどのストレス関連物質に及ぼす影響とその過程を検討する。平成23、24年度は「調査実施マニュアル(調査実施手順書)」に沿って訪問調査を実施した。訪問調査は、研究の申込者に対し、電話にて訪問日時を決め、調査前日に再度電話で訪問の確認を行い、訪問時に同意を確認のうえ調査を実施した。これらのどの時点でも調査を中止することができるようにした。調査は臨床経験3年以上の看護師が実施し、調査前には調査トレーニングを行った。調査内容は、生活習慣病などに関する血液検査、カテコールアミン3分画(アドレナリン、ノルアドレナリン、ドーパミン)に関する尿検査、血圧やウエスト周囲測定、介護者の生活習慣や健康管理に関する質問紙調査、食物摂取頻度調査などである。調査後は、検査結果および栄養調査の結果について、対象の健康管理に役立ててもらうために返却している。平成24年度までに、介護者約40名(男性17名、女性23名)、非介護者約96名(男性39名、女性57名)の追跡調査を実施し、平成25年3月に調査を終了した。平成25年度は、本調査のデータベースを作成するとともに、前回のベースライン調査結果も用い、介護が生活習慣病を発症させるメカニズムや尿中ストレス関連物質を上昇させるメカニズムについて分析を行う予定である。昨年度は大学の倫理委員会から研究の承認を得るとともに、追跡調査の準備として「調査実施マニュアル」等を作成した。本年度は、研究計画通りに追跡調査を実施しており、本研究は順調に進展していると考える。25年度が最終年度であるため、記入しない。平成23、24年度は追跡調査を実施し、当初の予定通り平成25年3月に調査を終了した。研究計画通りであり、本研究は順調に進展していると考える。研究計画通り、平成24年度も引き続き追跡調査を実施していく。平成25年度は結果の解析を行い、研究目的である介護が生活習慣病を発症させるメカニズムや尿中ストレス関連物質を上昇させるメカニズムについて検討する。
シイタケの木材分解能力に与える環境ストレスの影響評価

本研究では、シイタケをモデルケースとして、環境ストレスが分解者の分解能力に与える影響を明らかにすることを目的としている。本年度は以下の4項目を遂行した。1)昨年度の室内培養実験の結果から、一時的な高温、湛水、乾燥の環境ストレスは、いずれもシイタケの呼吸活性を有意に低下させるが、シイタケバイオマスの減少を生じさせるのは高温ストレスのみであることが明らかになった。これは環境ストレスのシイタケへの影響を示したものとして意味がある。2)昨年度の室内培養実験により、均質な基質を用いた実験を組む必要性が示されたため、木粉を用いた培養方法を確立した。次に、この培養条件に基づいてシイタケを56日間培養し1週ごとに行った呼吸測定から、シイタケの増殖を確認することができた。同時にサンプリングした木粉内のシイタケバイオマスとの関係については、今後得られるシイタケバイオマスとの比較から明らかにする。3)野外での培養実験により、コナラ原木にシイタケを植え付けたものの呼吸速度と、サンプリングした木粉内のシイタケのバイオマスを得た。これにより、シイタケバイオマスは、2年間で10-6から10-1 mg/mgまで増加し、温度とともに呼吸速度の変動を説明する要因となった。また2018年10月の台風による海塩の供給直後に呼吸速度の大幅な減少がみられたことから、海塩の沈着を新たな環境ストレスとして考慮する必要があると考えられた。4)野外における自動測定装置に加え、室内での集中的な測定に自動測定装置を導入した。約2週間の測定中に、表面から水を添加する実験を行い応答を調べた。どちらの測定も並行して手動による測定を行っている。詳しい解析については今年度に行う予定である。今年度に行った木粉を用いた室内培養実験のシイタケバイオマスの推定が、機器の故障により遅れていることと、自動測定によって得られたデータの解析が進んでいないため。次年度は、本年度の進捗の遅れを修正し、これまでに得られたデータを用いて、室内、野外における実験や測定から、環境ストレスがシイタケの呼吸活性やバイオマスに与える影響を明らかにする。当初の計画では、シイタケによる木材の分解モデルを構築することを最終目標として掲げていたが、野外におけるシイタケの培養が不調なため、反復間の変動がかなり大きく代表値を得ることが難しいことが明らかになっている。この問題の克服のために、クロロホルム燻蒸法やエルゴステロール定量といった、シイタケ以外の微生物や菌類を含むバイオマス推定を行う必要がある。本研究では、シイタケをモデルケースとして、環境ストレスが分解者の分解能力に与える影響を明らかにするための実験を行っている。本年度の計画として予定していた、1)定量PCR法を用いたシイタケの定量手法の確立と、2)木材片を用いた室内培養実験を完了した。1)については、人為的にシイタケ菌体の含有率を変化させたサンプルからDNAを抽出し、定量PCRを行って、既知のDNA濃度に対するCT値のキャリブレーションを得た。特に、樹木に含まれるPCRの阻害物質の希釈のため、DNA抽出方法や希釈倍率の検討を行い、未知試料の定量を可能にした。2)については、木材片を用いた室内培養実験を行い、シイタケ菌体の増殖に伴う呼吸速度の変化を明らかにした。また、培養した木材片に高温、乾燥、湛水条件の処理を行い、シイタケ菌体バイオマスと呼吸速度の環境ストレスへの応答を明らかにした。一方で、木材片を用いた室内培養実験では、シイタケの木材中の蔓延が不均質なため、シイタケ菌体バイオマスの代表値を得るのが難しいことも明らかになった。これについては、次年度で木粉を用いた室内培養実験を行うことで、より精度高く評価することを目指す。次年度に計画していた3)シイタケホダ木を用いた野外栽培実験を開始し、自動測定装置を稼働させて呼吸速度の連続観測と定期サンプリングも前倒しで行っている。自動測定装置を用いた枯死木呼吸への環境ストレス影響については、これまでに得たデータをもとに論文を書き進めることで、野外実験のための知見を得ることができた。本年度の計画として予定していた1)定量PCR法を用いたシイタケの定量手法の確立と、2)木材片を用いた室内培養実験を完了したうえに、次年度の計画として予定していた3)シイタケホダ木を用いた野外栽培実験を開始し、自動測定装置を稼働させて呼吸速度の連続観測と定期サンプリングを前倒しで行っているためである。

これにより、シイタケバイオマスは、2年間で10-6から10-1 mg/mgまで増加し、温度とともに呼吸速度の変動を説明する要因となった。また2018年10月の台風による海塩の供給直後に呼吸速度の大幅な減少がみられたことから、海塩の沈着を新たな環境ストレスとして考慮する必要があると考えられた。4)野外における自動測定装置に加え、室内での集中的な測定に自動測定装置を導入した。約2週間の測定中に、表面から水を添加する実験を行い応答を調べた。どちらの測定も並行して手動による測定を行っている。詳しい解析については今年度に行う予定である。今年度に行った木粉を用いた室内培養実験のシイタケバイオマスの推定が、機器の故障により遅れていることと、自動測定によって得られたデータの解析が進んでいないため。木材片を用いた室内培養実験において得られた知見より、より少量のサンプルを用いた実験を組むことが良いと判断されたため、木粉を用いた室内培養実験を行い、より精度高く、シイタケ菌体バイオマスと呼吸速度の関係や、環境ストレスの影響を明らかにする。また、自動測定装置によって得られたデータの解析から、野外での環境ストレス影響を明らかにする。次年度は、本年度の進捗の遅れを修正し、これまでに得られたデータを用いて、室内、野外における実験や測定から、環境ストレスがシイタケの呼吸活性やバイオマスに与える影響を明らかにする。当初の計画では、シイタケによる木材の分解モデルを構築することを最終目標として掲げていたが、野外におけるシイタケの培養が不調なため、反復間の変動がかなり大きく代表値を得ることが難しいことが明らかになっている。この問題の克服のために、クロロホルム燻蒸法やエルゴステロール定量といった、シイタケ以外の微生物や菌類を含むバイオマス推定を行う必要がある。当該年度では、自動測定装置を5台稼働させる予定であったが、設計などに時間がかかり、3台しか稼働していない。次年度では、次年度使用額を用いて、残りの2台を稼働させる予定である。
機械エネルギー場を利用した反応制御とその応用

セラミックス同士の摩擦面を機械的エネルギー場と考え、摩擦面における反応生成物をX線光電子分光法XPSを用いて解析するとともに、生成物の潤滑膜としての応用性を検討した。化学的に安定なセラミックスであっても、摩擦によりその表面が化学的に活性化し、雰囲気の気体分子と反応することを見出した。とくに、フロンHFC-134aと反応すると表面に金属フッ化物が生成することをXPSによる分析で検出した。この軟質な生成物が摩擦係数と摩耗速度を低下させ、潤滑効果を示すことが明かになった。反応生成物はセラミックスの種類に強く依存し、イオン結合性セラミックスの場合は金属フッ化物が、共有結合性セラミックスの場合は有機フッ素化合物も生成することがわかった。潤滑効果は金属フッ化物の方が良好であった。摩擦面での反応は摩擦条件すなわち摩擦速度および荷重に依存し、条件が厳しくなるほど生成量が増加するため潤滑性も向上した。しかし、反応が過剰になると化学摩耗のため摩耗速度が上昇した。すなわち、最適な条件があることを見出した。反応気体の分子構造と反応性との関係を検討した結果、フッ化炭素に水素を含有する化合物が高い反応性を示すことを明らかにした。また、セラミックスの組み合わせによる反応性と潤滑特性との関係を検討し、ディスクとボールに最適な組み合わせがあることを見出した。以上、摩擦面における活性の特異性を利用し、化学的には比較的安定なセラミックスとフロンとの反応を起すことができた。さらに、表面反応の生成物をXPSで解析することにより反応機構を解析した。さらに、生成物が潤滑性を示すと共にその構造が潤滑性と密接に関係していることを明らかにした。この成果は新しい気体潤滑法や硬質セラミックスの研磨法など新分野への応用が期待される。本研究では弾性流体潤滑(clasto-hydrodynamic lubrication,EHL)における接触場をマイクロリアクターとして利用し、各種の特殊反応を解析するとともに潤滑場における特殊反応を見出す。接触場反応試験装置を作成し、1GPaを越える高圧下における高圧反応を捉えることを目的とした。回転するサファイアの円盤(赤外光に透明)と独立して回転する軸受け鋼製の円筒の間にせん断場を形成できる接触場反応試験装置を作成した。この装置により、せん断下の潤滑油の濃度変化や反応を顕微FTIRで、その場観察することができるようになった。機械エネルギー場を利用した反応としては、マロン酸の脱カルボキシル反応およびフェノールフタレイン・チモールフタレインのC-O切断に伴う構造変化反応を検討した。マロン酸の脱カルボキシル反応はポリフェニルエーテル(5P4E)に分散して行ったが、接触場反応試験装置でせん断をかけると、安定した油膜が形成されず、固体接触が起こってしまい、反応を検討することが出来なかった。フェノールフタレインおよびチモールフタレインの反応では、ポリαオレフィンおよびポリブテンに分散したものを試料油として使用した。これらでは、安定な油膜が形成され、潤滑油およびフェノールフタレインおよびチモールフタレイン由来のピークをその場観察することができた。せん断下において、静止時のスペクトルより添加物の濃度の減少が見られたが、これは添加物が接触場内に入らなかったためと思われる。このとき反応生成物に由来すると思われる新たなピークの発生は見られなかった。今後、安定した油膜を形成する基油を使用し、溶解性の良い試薬を使用した高圧反応について検討する必要がある。本研究では、摩擦面でトライボ化学反応を積極的に行うことにより、自己修復・潤滑性の膜形成および潤滑制御を目的とした。とくに、摩擦面で発生する高圧の効果、摩擦材料と潤滑剤のトライボケミカル反応に着目した。

反応の解析には顕微赤外分光装置(micro FT-IR)および顕微X線光電子分光装置(micro XPS)を用いた。弾性流体潤滑条件下でヘルツ接触部と呼ぶ領域の面積は約200μm、油膜厚はサブμmであり、最大圧力は1GPaである。このヘルツ域を微少反応器とし、またこの反応生成物を検出するため、ヘルツ域を形成する試験機をmicro FT-IRに組み込んだ。試料油にはアクリル酸エステルを用いた。ヘルツ域において白色の固体生成物が確認され、またその収量は摩擦面での滑り率、反応時間とともに増加した。FT-IRスペクトルより、アクリル酸エステル分子内の二重結合のピークがまっていることが確認できた。これらの結果より、試料油分子が高圧場で二重結合を開裂、そしてポリマー化することが明らかになった。このポリマーは摩擦面の直接接触をぎ潤滑性の被膜になる。一方セラミックス同士の摩擦(ボールオンディスク摩擦)において、フッ化炭素系気体雰囲気下、摩擦荷重(3200N)、気体の導入圧力(5.3×10^3Pa)等を変えて摩擦し、その直後大気曝露なしにmicro XPSによる表面分析を行った。試片にはAl_2O_3、ZrO_2、雰囲気ガスには代替フロン134aを用いた。XPSスペクトルから摩擦痕内でのみフッ素のピークが観測できた。これは詳細な調査により金属フッ化物およびフッ素を含む重合物であることを確認した。また、これらの生成物により摩擦係数が低下した。この反応膜は摩耗しても再び生成物が膜として形成され、自己修復潤滑膜として応用できるものと考えられる。セラミックス同士の摩擦面を機械的エネルギー場と考え、摩擦面における反応生成物をX線光電子分光法XPSを用いて解析するとともに、生成物の潤滑膜としての応用性を検討した。化学的に安定なセラミックスであっても、摩擦によりその表面が化学的に活性化し、雰囲気の気体分子と反応することを見出した。とくに、フロンHFC-134aと反応すると表面に金属フッ化物が生成するごとをXPSによる分析で検出した。この軟質な生成物が摩擦係数と摩耗速度を低下させ、潤滑効果を示すことが明かになった。反応生成物はセラミツクスの種類に強く依存し、イオン結合性セラミックスの場合は金属フッ化物が、共有結合性セラミックスの場合は有機フッ素化合物も生成することがわかった。潤滑効果は金属フッ化物の方が良好であった摩擦面での反応は摩擦条件すなわち摩擦速度および荷重に依存し、条件が厳しくなるほど生成量が増加するため潤滑性も向上した。しかし、反応が過剰になると化学摩耗のため摩耗速度が上昇した。すなわち、最適な条件があることを見出した。反応気体の分子構造と反応性との関係を検討した結果、フッ化炭素に水素を含有する化合物が高い反応性を示すことを明らかにした。また、セラミックスの組み合わせによる反応性と潤滑特性との関係を検討し、ディスクとボールに最適な組み合わせがあることを見出した。以上、摩擦面における活性の特異性を利用し、化学的には比較的安定なセラミックスとフロンとの反応を起すことができた。
石炭燃焼MHD発電方式における電気的非一様性の制御及び強い相互作用の研究

1.本年度は実用上より重要と思われるダイアゴナル型発電機内の電気的非一様性について検討した。代表的発電機として米ソ協力により運転され多大の成果が得られたが非一様性の検討は手つかずのままになっているU25BMHD発電実験装置について検討を加える。電極近傍の非線型特性を考慮した等価回路法を用いて解析することにより電極電流、電極間電位差の非一様性を再現することができた。実験では電極間電位差の分布が測定されており、非一様性のピッチ、その大きさ共に数値解析結果と実験結果はよく一致していることが分った。この結果、U25B装置で見い出された電気的非一様性は電極近傍アーク通電による非線型性によってもたらされたものと推定できる。2.次に電磁界と流体との強い相互作用に関する研究であるが、次期開発ステップである熱入力100MW級電気出力10MW級のMHD発電機について多面的に検討している。(1).入口温度乱れの影響MHD発電機内には種々の乱れが誘起されており、それらの乱れがMHD発電機の動作特性に与える影響を時間依存ナビエストークス方程式、マックスウェル方程式、オームの式を一次元近似した方程式を解くことにより検討した。その結果、超音速ダイアゴナル型発電機ではショックが発生する可能性のあることが分った。(2).ファラデー型発電機における少数負荷短絡事故の検討ファラデー型発電機において多数の負荷のうち少数の負荷が短絡事故を起こした場合、大電流が流れ大事故となる可能性がある。本年度はまず、電子技術総合研究所のETL-Mark【VII】装置をガラーキン有限要素法を用いて2次元的に解析し実験結果と比較した。小型発電機においても短絡事故により正常時の約9.4倍の電流が流れることが分った。これらの結果は電磁界と流体との2次元的相互作用を考慮していないモデルを用いて得られた。
顎関節の発生過程にみられるアポトーシスの電子顕微鏡的研究

顎関節の発生に関する従来の研究は、主としてH-E染色標本のみの観察による所見であったが、筆者は、パラフィンおよびセロイジン連続切片に、H-E染色、アザン染色、ビルショウスキーの鍍銀染色、ボディアンの銀染色などを施して、顎関節の発生過程の微細構造を観察した。その結果、正常な顎関節の発生過程における、関節円板や関節包に対する神経線維の分布状態やメッケル軟骨と関節円板の線維性結合組織による連絡などを明らかにすることができた。後者の所見は、顎関節が完成した後の耳小骨と関節円板との線維性連絡および顎関節症に際して起こる耳症状を説明するうえで重要な知見であった。また、顎関節の正常発生においては、下関節腔は胎生12週、上関節腔は胎生14週に出現することが確認できた。顎関節の上・下関節腔は、所定の位置における組織間隙の拡大として出現するが、これがなぜ起こるかは明らかにされていない。関節腔の形成は、顎関節以外の一般の体部の関節においても複雑で、多くの因子が関与する可能性が示唆されている。たとえば、(1)細胞の壊死、(2)細胞間のグリコサミノグリカンの蓄積、(3)毛細血管の発育、(4)関節運動などである。今回、上記の各因子のうち、とくに(1)細胞の壊死については、壊死(necrosis)ではなくprogrammed cell deathすなわちアポトーシス(apoptosis)であるとの観点から種々の標本を作製して観察を行ったが、残念ながらその証拠を認めることができなかった。しかし、さらに標本を増やして観察することが求められる。一方、その他の因子、たとえば(2)細胞間のグリコサミノグリカンの蓄積や(3)毛細血管の発育については、関節腔の形成に対して大きく関与していることを示唆する所見が多く得られた。
原子内包フラーレンを基本要素としたナノ構造素子の開発

本研究は,原子内包フラーレンを人為的な操作が可能な原子(基本要素)とみなし,これを周囲の環境変化によって自己組織的に配列させることが同時に機能発現となる,新たな分子素子の創造を目指した.本年度は,原子内包フラーレン群が自己組織化および構造変化するための条件を,系をモデル化して分子動力学計算を行うことによって探索した.第一段階として,原子内包フラーレンを最小のフラーレンであるC20に単純化して,これをモデル化した.C20同士の第一原理分子軌道計算によるエネルギー変化では,C20の方向の組み合わせによって明らかな違いが現れたため,方向を考慮したポテンシャルを設定した.Cu基板とC20のエネルギー変化では,方向による違いは小さかったため,方向は考慮しないこととした.作成したポテンシャルを用いて,Cu基板上のC20の挙動を,C20の回転を考慮する分子動力学計算を行い,原子間ポテンシャルおよび回転の考慮と系の挙動の関係を調べた.この結果,フラーレンの異方性を考慮する場合としない場合とでは,C20の配列に違いが現れることがわかった.一方,ナノ構造素子としては,基板のバリエーションによってパターン形成と動的な構造変化が起こる可能性を明らかにすることも重要である.このため,MgO基板上の金属原子の挙動を,基板と金属原子間のポテンシャルを設定し,分子動力学計算を行った.第一原理バンド計算を用いて系のエネルギー変化を算出し,ポテンシャルを構築する方法を確立した.このモデル計算の結果,得られた挙動は,酸化物基板による表面原子のパターン形成の可能性を示していた.本研究は,原子内包フラーレンを人為的な操作が可能な原子(基本要素)とみなし,これを周囲の環境変化によって自己組織的に配列させることが同時に機能発現となる,新たな分子素子の創造を目指す.このために,1)原子内包フラーレンの電荷・電子状聾を,分子軌道計算を用いて系統的に明らかにし,2)原子内包フラーレン群が自己組織化および構造変化するための条件を,分子動力学計算を用いて探り,さらに最終的には,3)具体的な分子素子を提案し,その実現性・可能性を確かめることを目的とする.原子内包フラーレンの安定構造および電子状態を,分子軌道計算を用いて系統的に明らかにした.1)原子内包フラーレンについての半経験的分子軌道計算の実行フラーレンに13個の種々の原子を内包させた場合の安定構造と電子状態を計算した.これらの内包フラーレンを複数個並べた場合についても安定構造と電子状態を計算した.2)素子基本要素の特性の系稀的な把握1)の結果をもとに,原子内包フラーレンを「原子」と考えた場合の「周期律表」の試作を試みた.3)自己組織的な結合の可能性のある原子内包フラーレンの組み合わせの探索特徴的な安定構造と電子状態をもつ原子内包フラーレンに着目して,フラーレン間の配列・結合にバリエーションを持つ組み合わせを探索した.本研究は,原子内包フラーレンを人為的な操作が可能な原子(基本要素)とみなし,これを周囲の環境変化によって自己組織的に配列させることが同時に機能発現となる,新たな分子素子の創造を目指す.このために,1)原子内包フラーレンの電荷・電子状態を,分子軌道計算を用いて系統的に明らかにし,2)原子内包フラーレン群が自己組織化および構造変化するための条件を,分子動力学計算を用いて探り,さらに最終的には,3)具体的な分子素子を提案し,その実現性・可能性を確かめることを目的とする.本年度は,2)の,原子内包フラーレン群の自己組織化・構造変化の挙動を明らかにすることを目的として,単純化した分子動力学計算を行った.第一段階として,フラーレン1つを1原子とみなして分子動力学計算を行う.原子間ポテンシャルの設定により仮想的に「原子」を作り,種々の原子からなる系の挙動を明らかにした.原子間ポテンシャルは,クラスターを用いた分子軌道計算によるエネルギーの変化をもとに設定した.Cu基板上の「原子」の挙動を「ぬれ」として捉え,設定した原子間ポテンシャルとぬれ挙動の関係を明らかにした.分子素子としては,「パターン形成」と「動的な構造変化」が起こるかが重要である.本研究で設定した原子ポテンシャルにおいては,ぬれ拡がり,結晶化,合金化などの挙動が起こる可能性を明らかにした.本研究は,原子内包フラーレンを人為的な操作が可能な原子(基本要素)とみなし,これを周囲の環境変化によって自己組織的に配列させることが同時に機能発現となる,新たな分子素子の創造を目指した.本年度は,原子内包フラーレン群が自己組織化および構造変化するための条件を,系をモデル化して分子動力学計算を行うことによって探索した.第一段階として,原子内包フラーレンを最小のフラーレンであるC20に単純化して,これをモデル化した.C20同士の第一原理分子軌道計算によるエネルギー変化では,C20の方向の組み合わせによって明らかな違いが現れたため,方向を考慮したポテンシャルを設定した.Cu基板とC20のエネルギー変化では,方向による違いは小さかったため,方向は考慮しないこととした.作成したポテンシャルを用いて,Cu基板上のC20の挙動を,C20の回転を考慮する分子動力学計算を行い,原子間ポテンシャルおよび回転の考慮と系の挙動の関係を調べた.この結果,フラーレンの異方性を考慮する場合としない場合とでは,C20の配列に違いが現れることがわかった.一方,ナノ構造素子としては,基板のバリエーションによってパターン形成と動的な構造変化が起こる可能性を明らかにすることも重要である.このため,MgO基板上の金属原子の挙動を,基板と金属原子間のポテンシャルを設定し,分子動力学計算を行った.第一原理バンド計算を用いて系のエネルギー変化を算出し,ポテンシャルを構築する方法を確立した.
エルトリエーション細胞分画法を用いた白血病および類縁疾患に代謝的諸特性の研究

本研究では新しい細胞分画法である遠心エルトリエーション法を白血病その他の血液細胞の分画に応用し、得られた細胞亜集集団についてその代謝特性を解析し、細胞集団の不均質性に関する知見を深めると同時にその臨床的な意義を求明することを目的としている。第1年度には本分画法の分画特性について基礎的検討を加えると同時に、得られた成績を我々が従来から採用してきた静置沈澱分画法でのそれと対比した。第2年度にはそれらの基礎的知見にもとずき白血病細胞や巨赤芽球性貧血骨髄細胞について細胞代謝と薬剤感受性、抗腫瘍剤の細胞内代謝の一端を検討した。得られた成績を要約すると、1.本分画法は血液細胞についてみる限り細胞サイズに応じており、再現性に優れ、細胞の傷害度も少なく、比較的短時間で反復操作が可能であり、1回の運転で1×【10^8】細胞の処理が可能である。細胞の回収率が静置沈澱法に比し劣るが改善の余地がある。白血病細胞集団についてみると細胞サイズと増殖状態とはよく対応し、分画後フラクションの集合により14群とすれば非増殖細胞と増殖細胞として検討することが可能と考えられた。正常ないし赤芽球過形成骨髄細胞を用いると、リンパ球優位、顆粒球優位、赤芽球の幼若細胞優位の集団が得られた。2.急性白血病細胞の薬剤感受性をシトシンアラビノシド、メソトレキセートを用いて検討するとDNA合成前駆物質のとりこみは広い薬剤濃度範囲で大型の増殖細胞集団で一貫した有意の強い抑制が観察された。3.白血病細胞および巨赤芽球性貧血骨髄細胞についてMTXのポリグルタメート生成能を検討した。リンパ性白血病でポリグルタメート生成は高く、大型細胞で細胞内のとりこみ量が高いが、ポリグルタミル化MTXの生成率は亜群間に差がみられなかった。巨赤芽球性貧血でも同様に大型細胞の転換活性は小型細胞と同程であった。
頭頚部癌の頸部リンパ節転移におけるAP-1遺伝子群の役割および機能解析

頭頸部癌は,ここ数十年予後の改善は乏しい.大きな原因の一つとして,頭頸部癌が高頻度に転移病変を有し,その制御が困難なため治療成績が改善しないことがあげられる.申請者は同所性頭頸部癌モデルを用いて,頭頸部癌の頸部リンパ節転移関連候補遺伝子としてAP-1遺伝子群を同定し,さらに,FosL1が細胞増殖能,遊走能および頸部リンパ節転移能を促進することを明らかにした.本研究の目的はFosL1およびAP-1遺伝子群により発現を制御され,浸潤能,遊走能,頸部リンパ節転移能の変化に直接関与する因子を網羅的解析手法により探索し,臨床検体と比較検討することで,頭頸部癌の新たな診断法や治療標的を同定することである.頭頸部癌は,ここ数十年予後の改善は乏しい.大きな原因の一つとして,頭頸部癌が高頻度に転移病変を有し,その制御が困難なため治療成績が改善しないことがあげられる.申請者は同所性頭頸部癌モデルを用いて,頭頸部癌の頸部リンパ節転移関連候補遺伝子としてAP-1遺伝子群を同定し,さらに,FosL1が細胞増殖能,遊走能および頸部リンパ節転移能を促進することを明らかにした.本研究の目的はFosL1およびAP-1遺伝子群により発現を制御され,浸潤能,遊走能,頸部リンパ節転移能の変化に直接関与する因子を網羅的解析手法により探索し,臨床検体と比較検討することで,頭頸部癌の新たな診断法や治療標的を同定することである.
ディジタル信号処理におけるニューラルネットワーク応用の研究

適応等化技術は、送信されたディジタル信号が伝送路で歪みを受け、判定が困難になった信号を受信側でフィルタによって等化し、正しく受信する技術である。最近、非線形システムにおけるニューラルネットワークに基づいたフィルタの研究が盛んである。本研究では、適応等化におけるニューラルネットワーク応用の研究を行った。(1)複素数値信号を対象とする複素システムにおいて符号間干渉と非線形歪みがある場合に、複素.リカレントニューラルネットワーク(RNN)を利用した等化器の一設計方法を提案した計算機シミュレーションを行い,提案する方法の有効性を示した。(2)判定帰還型等化器(DFE)は信号間千渉に有効なので、フィードバックに放射状基底関数(RBF)を利用し、従来の方法と比較して、提案した方法の有効性を証明した。(3)M-QAMにおける自己組織化マップを利用した、ニューラル判定器を提案した。自己組織化マップ(Self-Organizing Map:SOM)とは、Kohonenによって提案された回路モデルであり、その最大の特徴は、生体の有する位相保持マッピングをモデル化した点にある。提案したアルゴリズムは初期化、勝利ユニットの導出および勝利ユニットと周辺のユニットの更新によって構成される。SOMニューラル判定器とRecursive Least-Squares(RLS)アルゴリズムを結合して周波数選択性フェージングの補償法として有効であることを示した。さらに直交周波数分割多重(OFDM)システムにおけるSOMに基づいた非線形ひずみの補償法を提案した。非線形増幅器により生ずる非線形ひずみが、OFDM方式を実現するうえで大きな障害になっているため、OFDMの受信側でニューラルネットワークに基づく補償法を用いることによって、性能向上やバッテリー損耗が低減することが期待される。提案した、SOM補償法はsolid-state power amplifier(SSPA)に対して有効であることを示した。
新稲作技術の採用・伝播過程と経済インパクトに関する実証研究 : インドネシアの事例

本研究では、インドネシアで収集したデータを用い、近年、世界各地で広まりつつあるSystem of Rice Intensification(SRI)と呼ばれる新しい稲作技術の採用規定要因と家計へのインパクトを実証的に分析した。その結果、SRIは圃場単位辺りの稲収量を有意に増やすが、家計所得そのものへの貢献はほとんどないこと、また、SRIは家族労働力が少ない場合や、リスク回避的・不確実性回避的である家計の間で採用されにくいことが明らかになった。本研究では、近年、世界各地で広まりつつあるSystem of Rice Intensification(SRI)と呼ばれる新しい稲作技術について、インドネシアを事例に、(1)その技術採用・伝播過程を、行動経済学や開発経済学の見地から実証的に分析するとともに、(2)それが採用農家に与える経済的インパクトを厳密な計量手法を用いて評価し、政策形成の指針を作成することを目指す。今年度は以前収集した一時点のデータを用い、SRI採用の規定要因とその経済的インパクトを分析した。分析方法としては傾向スコアマッチングと呼ばれる手法を用いた。傾向スコアマッチングでは、採用決定因とインパクトを統一的な枠組みで検証できる利点があるが、例えば農家の危険回避度や学習効果など目に見えない要素がSRI採用に影響を与えている場合、インパクトを歪みなく測定できないという欠点がある。そこで、簡単な経済実験を行い、危険回避度の変数を作成し、また学習効果(情報ネットワーク)についても農業技術アドバイザーの利用可能性を代理変数とし、それらをモデルの中に明示的に取り込んでいる。その結果、SRI採用を促進する要因として、灌漑用水へのアクセスの容易さ、世帯内労働力の豊富さ、SRIを採用した経験のある農業アドバイザーを近隣の情報ネットワーク内に有している、リスク愛好的などがあることが判明した。また、SRI採用により、単位当たり稲作収量や稲作所得は非採用時と比べて40%以上増加するが、同時に農業労働投入量が増えるため、稲作以外の非農業労働収入を有意に減らす。その結果、家計総所得には有意な差をもたらさないということが判明した。これらをワーキングペーパーにまとめ、コーネル大学で開催されたワークショップで発表した。今年度は、現在手持ちのデータに加え、かつてデータ収集した家計と同一農家900世帯を追跡調査し、データをパネル化した。家計調査業務は、以前の調査を共同実施したローカル・カウンターパート(現地総括者1名と調査補助員4名)に委託した。収集データは現在クリーニング中であり、このパネルデータを用いて今後、既存研究ではあまり焦点の当てられてこなかった農業技術採用行動の時間的な変化を定量的に把握していく予定である。今年度は家計データ収集以外に、昨年度執筆した論文の改訂に時間を費やした。論文ではSRI採用の規定要因とその経済的インパクトを傾向スコアマッチングと呼ばれる手法を用いて分析している。その結果、SRI採用により、単位当たり稲作収量や稲作所得は非採用時と比べて70%以上増加するが、同時に農業労働投入量が増えるため、稲作以外の非農業労働収入を有意に減らすことが判明した。これらをコーネル大学で開催されたワークショップやワシントンDCの開発フォーラムで発表した。研究の結果、(1) SRI採用により、単位当たり稲作収量や稲作所得は非採用時と比べて60%以上有意に増加するが、同時に農業労働投入時間が増えるため、稲作以外の非農業労働収入を減らす、(2)稲作所得上昇と非農業所得減少により効果が相殺され、家計総所得はSRIを採用している農家と採用していない農家では統計的に有意な差がなくなる、(3)家庭内労働需要が増えることで、子どもが学校に通えず、農業の手伝いを強いられることが懸念されたが、そうした負の影響は見当たらない、ことが判明した。また、SRIの採用規定要因に関する分析からは、灌漑用水へのアクセスがよく、家族労働力が豊富な場合、SRI採用が促され、さらに近隣の農業アドバイザーがSRIを実践している場合には、採用の中断も起こりにくいというネットワーク効果の存在が明らかになった。他方、家計がリスク回避的である場合にはSRIが採用されにくく、また、家計が不確実性回避的であると、SRIコンポネントのうち特に周辺農家との水配分協力が必須で、コーディネーションの失敗の可能性が高い間断冠水を採用しにくいことが明らかになった。

本研究の成果はEast Asian Economic Associationなど4つの学会・会議で発表されたほか、2本の論文が海外学術誌に投稿中である。3カ年計画のうち、初年度は手持ちのデータで論文を執筆、2年目は新たなデータを収集し、そのクリーニングと簡単な分析を行い、3年目でパネルデータを用いた成果を公表していく予定であったが、この計画通り、研究は順調に進行している。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、昨年度集めたデータの分析に本格的に入り、論文を執筆していく。また、現在修正中の論文については、随時、学会発表を行ったり、ジャーナルに投稿し、公刊することを目指す。
確率過程から離散観測された時系列データにおける統計的推測手法の構築

本研究では、確率過程から離散観測されたような時系列データを用いた現象のモデル化に焦点を当てる。通常、モデル時間スケールという要素を恣意的に決定することにより、モデルの推定が行われる。本研究では、モデル時間スケールの任意性にデータ駆動的に対処するため、パラメータと複数のモデル時間スケールを同時に推定可能とする方法を提案し、得られた推定量の性質についても言及する。また、現象のモデル化のためには、複数の候補となるモデルの中からどのようにしてよいモデルを選択するのかという点がもう一つの問題として挙げられる。そこで、本研究で対象とするデータから想定されるモデルに対して有用なモデル評価基準の導出を行う。
思春期前のフタル酸エステル曝露が第二次性徴発来へ及ぼす影響の解明

本研究は、思春期前の尿中フタル酸エステル類曝露が、その後の第二次性徴発来に与える影響を明らかにすることを目的とした。平成30年度は、昨年度に引き続き7歳児より朝一番尿の回収および調査票を用いて12歳の第二次性徴の情報を回収した。7歳児の尿は1118名にキットを送付し、774名より回収(回収率69.2%)、12歳児の尿は348名に発送、質問票は1326名に発送し、それぞれ312名(89.7%)、713名(53.8%)より回収した。これまでに第二次性徴の質問票の返送があった男児1305名のうち、陰毛が生え始めていたのは322名(24.7%)、声変り認められるのは304名(23.3%)、女児1222名のうち陰毛が生え始めていたのは668名(54.7%)、胸の膨みがみられるのは935名(76.5%)であった。平成28年度は、7歳および12歳になる児各569名、447名に尿採取を依頼しそのうち478名(回収率84%)、387名(87%)の尿を回収した。回収した尿中のフタル酸エステル類代謝物5化合物(MBzP,MEHP,MEOHP,MEHHP,MiNP)についてLC/MS/MSを用いた分析初期条件検討を実施した。各化合物の標準物質およびサロゲート物質からアセトニトリルで希釈した混合標準溶液およびサロゲート標準混合溶液を調整し検量線用標準溶液を9段階の濃度で作成した。検量線用標準溶液5ng/mL1uLをLC/MS/MSに導入し各化合物の定量イオン/確認イオンを設定した。分析カラムはBEHC18(1.7um 2.1x100mm)、RTGカラムはBEHC18(1.7um 2.1x50mm)を用い、流速0.35mL/分、カラム温度40°Cでグラジエント条件を検討した。カラム圧が高く、MiNPがカラムに保持されていない可能性が考えられ、50°C、0.25mL/分でグラジエントおよび初期条件を再設定したところ圧は改善したがMiNP保持は改善しなかった。今後はカラムを変更し再検討を行う。尿の回収および第二次性徴に関する質問票の回収については概ね計画通りに進んでいる。翌年度以降も尿の回収を引き続き実施すれば研究期間内に必要なサンプルサイズを満たす予定である。尿中のフタル酸エステル代謝物の測定に関して、測定に用いるLC/MS/MSの導入時期が平成28年12月となり、機器を用いた条件検討の開始が当初の計画より遅れたため、「やや遅れている」と評価した。平成29年度は、昨年度に引き続き7歳児より朝一番尿の回収および調査票を用いて12歳の第二次性徴の情報を回収した。尿中のフタル酸エステル代謝物の測定に関して、分析条件の初期条件検討に時間を要し、今年度も精度管理などの条件検討が引き続き必要であるため「やや遅れている」と評価した。引き続き7歳および12歳の尿の回収、および第二次性徴に関する質問票の発送・回収を他の研究メンバーと協力して行う。尿中フタル酸エステル類代謝物の機器分析に関しては、カラムを変更し、MiNPおよびその他の対象化合物の各クロマトのピークの感度が良好に検出されるよう引き続き初期条件の検討を行う。その後、得られた各クロマトグラムから検量線を作成する。標準物質のピーク面積をサロゲート物質のピーク面積で割って得られる比をY、分析した検量線用標準溶液に含まれる標準物質の濃度をサロゲート物質の濃度で割って得られる比をXとし、重み付けなしで、最小二乗法により回帰式及び寄与率(r2)を計算し0.995以上であることを確認後、尿検体を用いた前処理を実施する。

前処理法は既に確立された方法を用いるが必要があれば一部改変する。12歳の第二次性徴に関する質問票のデータおよび7歳の尿がある1500名の尿中のフタル酸エステル類代謝物濃度の測定を行い、12歳までの第二次性徴発来との関連を解析する。具体的には、小学校6年間の身長・体重から発育曲線を作成し、身長のスパートを評価し第二次性徴発来の指標とする。またTanner分類を元に、男児は陰毛の発毛および声変わり、女児は乳房の発育、陰毛の発毛、および初経の開始を第二次性徴発来の有無をアウトカムとし、尿中代謝物濃度との関連を重回帰分析およびロジスティック回帰分析を用いて明らかにする。引き続き、尿中フタル酸エステル類代謝物の機器分析条件検討を行い、今年度は児の尿を用いた一斉分析を開始する。第二次性徴に関する質問票のデータおよび7歳の尿がある1500名の尿中のフタル酸エステル類代謝物濃度の測定値を用いて、12歳までの第二次性徴発来との関連を解析する。分析機器の導入が遅れ、分析条件検討のスタートが12月からとなり、前処理に使用する試薬などの消耗品の購入を翌年度に持ち越すこととしたため。分析試薬など分析業務に関する備品購入が次年度も必要であるため次年度使用額が生じた。平成30年度に予定している分析検体数がおおいため、移動相や標準溶液、溶媒などの調整に必要な試薬を購入する予定である。分析試薬、器具などの購入、尿および調査票発送・回収に伴う費用への使用を計画している。