hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
胃食道逆流症による咳嗽機序：食道粘膜のTRPV1発現と神経原性炎症の関与

胃食道逆流症(GERD)による咳嗽患者37人およびGERD咳なし患者5人において食道粘膜生検を施行し、GERD咳患者においてはラベプラゾール20mgおよびイトプリド150mgを4週間投与した。治療前GERD咳患者の食道粘膜のTRPV1mRNAは,GERD咳なし患者と比べ有意に高発現していた。GERD治療後、咳VAS、咳関連QOL質問票(JLCQ)、GERD問診票(FSSG)は有意に改善し、咳VAS改善率とFSSG改善率との間に有意な正の相関を認めた。治療反応非良好群に比し反応良好群において血漿サブスタンスP濃度低下率と喀痰好中球%低下率は有意に大きく、両変化率との間に有意な相関を認めた。咳の機序には不明な点が多い.原因や病態とは無関係な非特異的鎮咳を目的とする中枢性鎮咳薬は副作用も多く,また慢性咳嗽患者において無効のことが多い.従って咳嗽のメカニズムを解明し,末梢性にピンポイントに作用するような治療薬を開発することは極めて重要である. GERDによる慢性咳嗽患者の食道粘膜組織においてTRPV1の関与,神経原性炎症の存在を調べる。本研究の研究計画書は正式に学内の倫理委員会に承認され、現在症例集積中である。現在までに3例のGERD咳患者が本研究にエントリーされ、食道粘膜生検を実施している。うち1例は胃癌が検出されたため脱落例となった。2例の食道粘膜は明らかな食道炎所見なく非びらん性であった。食道粘膜組織を採取し、後のTRPV1発現評価のため凍結保存している。また、同対象者より喀痰上清や血漿のSPの濃度測定を行い、検出および評価可能であることを確認している。今後、症例数を増やして検討を進めていく。咳の機序には不明な点が多い。原因や病態とは無関係な非特異的鎮咳を目的とする中枢性鎮咳剤は副作用も多く、また慢性咳嗽患者において無効のことが多い。従って咳嗽のメカニズムを解明し、末梢性にピンポイントに作用するような治療薬を開発することは極めて重要である。本研究は近年増加している胃食道逆流症(GERD)による慢性咳嗽患者の食道粘膜組織における侵害受容器TRPV1の関与、神経原性炎症の存在を調べる。本研究は学内の倫理委員会の承認を受け、現在症例集積中である。現在までに対象群21例(目標30例)、対照群3例(目標20例)がエントリーされている。コントロールが3名のため対象群との比較はできないが、対象群において、GERD治療(PPI+消化管運動改善薬)後、咳のvisual analogue score (VAS)(49.2mm→29.1mm, p=0.0013),レスター咳問診票(4.4→11.2, p=0.0019)と有意な改善を認め、GERD問診票であるFスケール総スコア(15.4→11.2, p=0.056),酸逆流スコア(8.36→5.14, p=0.019)もそれぞれ、改善傾向、有意な改善を示した。神経原性炎症の指標であるサブスタンスP(SP)やCGRPについては、喀痰SP濃度は治療前咳VASと正の相関傾向(r=0.39, p=0.09)を認め、血液中のCGRP濃度は治療前レスター総スコア(r=-0.48, p=0.049)、症状スコア(r=-0.54, p=0.04)と有意な負の相関を認めた。しかしながら治療前後で喀痰SP濃度、喀痰CGRP濃度、血液SP濃度、喀痰CGRP濃度に有意な変化は認めなかった。今後、食道粘膜生検組織のTRPV1の免疫染色像やmRNAの定量結果との関連を検討する。咳を有するGERD患者は呼吸器および消化器内科外来に受診するため消化器内科医の協力が必要である。現在、双方の連携が円滑に図られており、対象者のエントリーは順調に増えている。GERDによる咳嗽機序の一つに,逆流により下部食道の迷走神経が刺激され,迷走神経反射を介した気道の咳受容体感受性亢進が想定されている.咳感受性亢進に伴いサブスタンスP(SP)などの神経ペプチドの関与が考えられるが不明な点が多い.組織学的検討はまだ未検討だが、GERDによる咳嗽とSPの関与を検討した.8週間以上持続する咳嗽があり,胸部X線写真で異常がなく,問診上GERDを疑わせる患者27名(52.9歳,男11名)を対象に、ラベプラゾール20mgとイトプリド150mgを4週間投与した.GERD治療前後で咳visual analog scale(VAS), FSSG(GERD問診票),誘発喀痰,肺機能,カプサイシン咳感受性検査を施行した.咳VAS改善率が50%以上をResponder群(n=16),それ未満をNon-responder群(n=11)に分類した.GERD

治療後,咳VAS(p<0.0001), FSSG(p<0.0003)の有意な改善を認めた. Responder群において咳VASの改善率は酸逆流スコアの改善度と有意な正の相関(r=0.45, p=0.03)を認め,咳感受性は有意に改善した(p-0.04).Responder群はNon-responder群に比べ治療前の咳感受性が有意に亢進し(p=0.03),喀痰SP濃度が高い傾向にあった.GERDによる咳嗽機序に咳感受性の亢進とSPが関与している可能性が示唆される.今後は食道粘膜組織のタキキニン(SPやCGRP)陽性神経線維やTRPV1の発現を検討し臨床症状との関連について検討する予定である。研究協力者が平成28年度に変更になったため、新たな協力者との引き継ぎに時間を要したこと、および、対象者の登録は順調にすすんでいるが、コントロール患者(GERDあり咳なし)が大学病院の特性上、未治療のGERD患者が少なく、エントリーが困難な状況であった。そこで、関連施設の医師に研究協力を依頼し、コントロール患者数を増やす見通しがついた。研究実施場所(検体採取場所)での検体処理や搬送の調整などの時間を要した。胃食道逆流症(GERD)に伴う慢性咳嗽は欧米だけでなく本邦でも明らかに増加しており治療に難渋する症例も多い。近年、GERD患者の食道粘膜で侵害受容器であるTRPV1の発現増強が報告されている。食道への酸暴露がTRPV1を活性化し、GERD症状を惹起する機序が想定されるが、GERDによる慢性咳嗽患者の食道粘膜における神経原性炎症の存在や,TRPV1発現と咳嗽との関係については不明である。本研究の目的は本病態におけるTRPV1および神経原性炎症の関与を検討し、治療標的分子としての可能性を探る。GERDによる咳嗽患者37人およびGERD咳なし患者5人において食道粘膜生検を施行し、GERD咳患者においてはラベプラゾール20mgおよびイトプリド150mgを4週間投与した。治療前GERD咳患者の食道粘膜のTRPV1mRNAは,GERD咳なし患者と比べ有意に高発現していた。GERD治療後、咳VAS、咳関連QOL質問票(JLCQ)、GERD問診票(FSSG)は有意に改善し、咳VAS改善率とFSSG改善率との間に有意な正の相関を認めた。治療反応非良好群に比し反応良好群において血漿サブスタンスP濃度低下率と喀痰好中球%低下率は有意に大きく、両変化率との間に有意な相関を認めた。本研究の結論として、GERD治療による鎮咳効果は好中球性炎症および神経原性炎症の改善による可能性が示唆される。TRPV1はmRNAレベルにおいて、GERD咳なし群に比し、GERD咳あり群で有意な発現を認めるが、今後はさらに免疫染色やウェスタンブロットなど蛋白レベルでの発現や、喀痰や血漿SP濃度、症状スコアなど臨床指標との関連などの検討を行っていく。胃食道逆流症(GERD)による咳嗽患者37人およびGERD咳なし患者5人において食道粘膜生検を施行し、GERD咳患者においてはラベプラゾール20mgおよびイトプリド150mgを4週間投与した。咳を有するGERD患者は呼吸器および消化器内科外来に受診するため消化器内科医の協力が必要である。倫理委員会への書類作成、承認および消化器内科医との打ち合わせなどにやや時間を要したが、現在、双方の連携が円滑に図られており、対象者のエントリーも順調に増えつつある。食道粘膜組織におけるTRPV1の発現をタンパク質および遺伝子レベルで評価する。
位相変調型近赤外時間分解計測法の脳機能解明への応用

生体組織に対する高い透過性を有する近赤外光を用いて脳活動の変動に伴う血流変動を検出し、それによる画像化を行なった。この時、空間分解能を持たせるため、光子の飛行時間を計測する手法を用い、ここでは、半導体レーザー光に強度変調をかけ、その位相シフトを検出する方法の基礎的研究と、散乱系における光の挙動を理解するため光拡散方程式の検討も合わせて行なった。その結果、光拡散方程式の解は散乱項と吸収項に完全に分離されることが確認でき、散乱系での吸収定量の道を開いた。次に光拡散方程式の解を生体組織に応用し、種々の条件下で吸収係数の絶対値を求めた。これにより、脳活動の上昇に伴う血流変動の絶対値を求め得ると結論した。これより変調分光法の有用性を示すことができた。脳が営む多彩な神経活動は酸素消費の増大を伴う。従って、この酸素消費の増大を決流変動でとらえることができれば、脳神経系の活動の局所変動をマッピングし得る。本研究は生体透過性の高い近赤外光を用いて、マルチチャンネル計測システムを開発して、人の高次脳機能の光計測法の確率を目指したものである。以下に本年度の研究成果をまとめる。(1)位相変調法の基礎的研究を行なった。光拡散方程式の解を検討した。(2)近赤外イメージング法の最初として、最大5チャンネルの同時記録システムを作製することができた。(3)思考負荷により、人頭部における局所脳機能の時間的・空間的変動を連続的にモニターした。(4)男性と女性による性差と右利き、左利き差が明確に優位半球の差で区別できた。(5)PETとの同時測定により、脳機能計測の基礎である活性化と血流増加との間に個人差があり、高次脳機能解析の複雑さを立証した。(6)定量的近赤外分光法の基本現象を解明でき、将来の光CTの可能性を示した。
幼児に対する動的傷害解析と傷害低減システムの開発

幼児に発生するさまざまな障害の発生要因と防止法を研究対象としている.その代表的なものとしてチャイルドシート(CRS)の制御方式と,幼児に対する過度なゆすぶりによる脳の損傷評価を主として数値シミュレーションを用いて行い多くの知見を得た。その結果CRSに着座した幼児人体の損傷部位に着目してその障害値を全般的に提言する方法としてCRSを固定するファーネスをアクティブに制御する方法を開発し,その有効性を示した.揺すぶりに対してはダミーの揺動実験を元にした加振入力をFEMモデルとして構築した幼児頭部に入力することで揺すぶりと障害発生の関連性を明らかにすることができた.研究代表者らは3歳児多体人体モデルと有限要素法人体モデルを用いてチャイルドシートの安全性向上を図っている.その具体的方法として前面衝突時にチャイルドシートのハーネスの長さを調節する事で過大な加速度が幼児の頭部に掛かるのを緩和する制御方法を考案し,数値シミュレーションによって検証を行った.24年度の主たる成果は実際の前面衝突時を想定した入力に対する制御モデルを想定しシミュレーションを行った結果,頭部傷害値を50%低減できる事を示した.一方幼児の虐待防止に関連し,特に脳への重篤な傷害を及ぼすと考えられる揺すぶられ症状群に着目した研究課題に対する取り組みにおいても顕著な成果を得ている.24年度の主たる成果は,頭蓋と脳の相対変位が観測可能な幼児頭蓋モデルと加振機を用いて行った実験結果に加えて,縫合と大泉門を含む頭蓋骨と左右大脳,小脳,脳幹からなる脳および脳脊髄液,膜類,架橋静脈などを含む高精度の有限要素モデルを構築し,衝撃入力に対する応答解析を実施した.その結果脳は頭蓋に対して回転相対運動が誘起され周波数応答特性を有する事,さらにその共振時と思われる2.5から3.0Hzの入力時架橋静脈の破断が発生する可能性が高いなど実際の事例を裏付ける多くの知見が得られた.幼児に発生するさまざまな障害の発生要因と防止法を研究対象としている.その代表的なものとしてチャイルドシート(CRS)の制御方式と,幼児に対する過度なゆすぶりによる脳の損傷評価を主として数値シミュレーションを用いて行い多くの知見を得た。その結果CRSに着座した幼児人体の損傷部位に着目してその障害値を全般的に提言する方法としてCRSを固定するファーネスをアクティブに制御する方法を開発し,その有効性を示した.揺すぶりに対してはダミーの揺動実験を元にした加振入力をFEMモデルとして構築した幼児頭部に入力することで揺すぶりと障害発生の関連性を明らかにすることができた.衝突時に拘束装置をアクティブ制御する機構を有するチャイルドシートの開発では,シミュレーションモデルを用いた衝突シミュレーション試験を行い,幼児の保護性能向上の可能性を明らかにした.また,衝突時にハーネスの長さを調整することで衝撃を抑制する制御系を設計する際,制御系は衝突時に観測可能な値を用いて設計する必要がある.しかしながら実用上人体の各部位加速度等を測ることができないため,チャイルドシート及び幼児の数値モデルを作成し状態推定を行う.さらに,研究者らが既に確立した最適化技術を用いて制御パラメータの最適化を行い,衝突シミュレーションを実行しその有効性を検証した.揺さぶられっ子症候群が幼児頭部に及ぼす影響については,先行研究においてあらかじめ構築した標準成人男性頭部有限要素モデルからFFD法を用いて形状変換することで対象年齢における頭部形状の特徴を有する対象年齢頭部有限要素モデルを作成した.このモデルを用いて振動が脳に与える影響をシミュレーションにより解明し,揺さぶり振動によって発生した脳の傷害を再現することができ,同時に脳の傷害発生メカニズムを詳細に検証することが可能となった.次に,6ヶ月乳幼児を模擬したダミーであるCRABI6-Moダミーと加振機を用い,揺さぶり振動の再現実験を行うことで幼児に与える振動を測定した.幼児頭部有限要素モデルを用い,実験結果より得られた加速度を与えたシミュレーションを行うことにより,揺さぶり振動が幼児頭部に及ぼす影響について検証を行った.この幼児虐待シミュレーション技術の確立によって,傷害発生原因の推定が可能となり,幼児虐待の防止に繋げることが可能となった.研究代表者らは過去に開発した3歳児有限要素人体モデルを用いてエアバッグを有するチャイルドシートの最適化を行い,前面衝突においてチャイルドシートの安全性能向上の可能性を確認した.本研究課題では新たなチャイルドシートの安全性を向上させる手法として,ハーネスを制御する機構を有するチャイルドシートの開発を行うことを目的としている.具体的には,チャイルドシートのハーネスの長さを調節する機構のモデル化.衝突時にハーネスをアクティブに制御する機能を有するチャイルドシートモデルの構築.さらに衝突時にハーネスの長さを調整することで衝撃を抑制する制御系の設計などがある.23年度の主たる成果は,まずチャイルドシート及び幼児の数値モデルを作成し状態推定を行った.それにより,観測可能な値を用いて各部位の加速度を算出し傷害危険性を低減する制御系を設計することが可能となった.さらに研究者らが既に確立した最適化技術を用いて制御パラメータの最適化を行い,衝突シミュレーションを実行しその有効性を検証した.一方幼児の虐待に着目し虐待の中でも,脳へ傷害を及ぼす揺さぶられっ子症候群に着目した研究課題に対しては,23年度は揺さぶり振動が幼児の脳へ与える影響を検証するため,まず幼児ダミーと加振機を用いて揺さぶり再現の実験を行った.この実験により虐待行為などが行われた際に,外観挙動として乳幼児の挙動を明らかにすることができた.

さらに頭蓋と脳の相対変位が観測可能な幼児頭蓋モデルを用い同様の加振実験を行う事で頭蓋内部の振る舞いを明らかにすることができた.大規模シミュレーションの必要性が高く計算機の能力によって研究の進展が若干左右される面もあるが連続稼動などで対応している.実験は外部機関とも連携し実施中である.シミュレーション,実験共におおむね順調に進展している.当初立案した研究課題に対しおおむね順調に進展している.25年度が最終年度でありチャイルドシートに関しては制御機構を有するプロトタイプの実現を目指す.揺すぶられ症状群の解明は有限要素モデルの高信頼化をベースに実際の揺すぶり状態の完全な再現を大規模シミュレーションで行い現象の明示化と防止方法の提案まで進展させる.当初立案した研究課題に対しおおむね順調に進展している.今後の推進方策で重点を置くのは制御機構を有するチャイルドシートの制御系内部パラメータの同定と衝突シミュレーションによる検証.揺さぶられっ子症状群の解明に関しては加振実験の精緻化と可視化と,有限要素法を用いた大規模シミュレーションの実行である.加振実験で用いる各種センサー,収録用デバイス,データ処理用パソコンなどの実験機材.学会での成果発表時の旅費.その他大規模シミュレーションに関わる謝金費用.加振実験で用いる各種センサー,収録用デバイス,データ処理用のパソコンなど実験機材費.学会での成果発表時の旅費.図書,文献類の入手費用
静電誘導電圧が原因で起こる電子機器の誤動作防止の研究

マイクロエレクトロニクス化により,放電・静電気が原因で起こる電子機器の故障や誤動作の問題が無視できない大きな問題となる。パソコン等の金属筐体内の電子部品は5 V以下の電圧で故障や誤動作が起こり、人体は歩行動作等で10 kVに帯電する。しかし人体等の帯電した物体の移動と電子機器の金属筐体および筐体内に生じる誘導電圧の関係は明らかにされていない。本研究では帯電した物体が金属筐体から遠ざかるとき,二つの金属筐体および筐体内に生じる誘導電圧を明らかにした。本研究成果は,予見可能な電子機器の故障や誤動作を防止できる信頼性の高い電子機器の設計に役立つだけでなく,電子機器の試験法として役立つと思われる。帯電した人体や椅子がパソコンなどの電子機器から遠ざかると、電子機器には想像を超える大きな誘導電圧が発生し、電子機器の誤動作や故障を引き起こす可能性が高い。本研究では、予見可能な電子機器の障害や災害を防止するための電子機器の設計に指針を与え、新しい試験法を提案し、国際社会へ貢献することを目的として、一年目の研究では、以下の通りに同じ大きさの対向面積を持つ浮遊電位の金属筐体に生じる誘導電圧を測定と計算の両面から研究を行った。本研究では、帯電物体と対向する金属筐体の前面の面積を一定とし、帯電物体が遠ざかったときに奥行きの異なる浮遊電位の金属筐体に生じる誘導電圧を測定と計算の両面から明らかにすることを目的として次の通り実施した。金属筐体に生じる誘導電圧の測定には、静電気の分野で一般に用いられる非接触型の電位測定器を用いた。本研究では、A4サイズのノートパソコンを模擬した金属筐体からデータサーバ程度の大きさを模擬した金属筐体までとした。帯電物体と対向する金属筐体の前面の面積を一定の大きさとし、金属筐体の奥行きを変えて誘導電圧の研究を行った。金属筐体に生じる誘導電圧の計算は、申請者がこれまでの研究で検討を行ってきた複数の静電容量で構成されるキャパシタンスモデルと、金属筐体に生じる電荷量を用いてq=cv則から明らかにした。本研究の結果、帯電物体がA4サイズのノートパソコンを模擬した浮遊電位の金属筐体から遠ざかるときに金属筐体に生じる誘導電圧は、帯電物体が金属筐体に近づくときに生じる誘導電圧よりも約ー4倍大きくなることを明らかにした。さらに浮遊電位の金属筐体に生じる誘導電圧は、金属筐体の奥行きが減少するにつれて大きくなり、電子機器の誤動作や故障を起こす原因になるほど大きな誘導電圧が発生することを明らかにした。本研究で得られた実験結果は、計算結果とほぼ同様の傾向を得ることができた。一年目の研究は、当初の計画以上に実施できた。人体等は,10 kVかそれ以上の電圧に帯電することがある。例えば帯電物体がノートパソコン程度の大きさの金属筐体から遠ざかると,浮遊電位の金属筐体には帯電物体の約ー4倍の誘導電圧が発生することもある。金属筐体の傍に接地導体があると,帯電物体の移動により誘導帯電する金属筐体との間で放電が起こり,電子機器の誤動作を引き起こす可能性もある。オフィス等の室内では,複数の電子機器を使用することが多く,室内を移動する人体等が原因で,複数の電子機器の金属筐体に誘導電圧が発生している。しかし複数の電子機器の金属筐体の近くを帯電した人体等が移動したとき,複数の金属筐体にはどの程度の誘導電圧が生じるか明らかにされていない。本研究では二つの金属筐体(デスクトップ型パソコン程度の大きさを想定)の近くを帯電した人体等を模擬した帯電物体が移動したとき,二つの金属筐体に生じる誘導電圧を明らかにすることを目的として,主として実験研究を行った。本研究の結果,次のことを明らかにした。二つの金属筐体間の距離が1 cmのとき,帯電物体が各金属筐体の前を移動すると,各金属筐体に生じる誘導電圧の大きさは,帯電物体の電圧の約ー2.2倍になる。二つの金属筐体間の距離が1 cmのとき,帯電物体(ー700 V)が移動すると,各金属筐体の誘導電圧が最大になるときの静電エネルギーは0.039 mJになる。二つの金属筐体間の距離が増加するにつれて,各金属筐体に生じる誘導電圧のモードが遷移する。各金属筐体の静電エネルギーは,二つの金属筐体間の距離を増加させると,その距離が1 cmのときと比べて1/2以下になる。本研究成果は,帯電物体が移動したとき,浮遊電位の二つの金属筐体が原因で起こる静電気問題を明らかにするだけでなく,電子機器の誤動作や故障の防止に役立つ機器設計の基礎として役立つと思われる。研究計画通り、順調に進展している。静電気は複写機等に利用されているが、電子機器の故障や誤動作の原因になる。人体等はエアコンを使用した室内を移動すると10キロボルト程度の電圧に帯電し、電子機器の電子部品は510ボルト以下の電圧で故障や誤動作を起こす。帯電した人体等が電子機器の金属筐体の前面開口部の前を移動すると、静電誘導が原因で金属筐体内には相当大きな誘導電圧が発生する可能性がある。金属筐体内に生じる誘導電圧を測定するために計測器のケーブルを繋ぐと、金属筐体内の電界分布を乱してしまう。本研究では、金属筐体内に生じる誘導電圧を明らかにするため、高電圧の分野で電圧測定に用いられる二つの球電極からなる球ギャップと電磁波センサを用いて金属筐体内に生じる誘導電圧を測定した。オフィス等の室内では、パソコンやプリンター等の複数の電子機器を使用している。

例えば人体等の帯電物体が二つの電子機器の金属筐体の近くを移動したとき、各金属筐体内には誘導電圧が発生する。二つの金属筐体内に生じる誘導電圧は、各金属筐体の配置を変えると、その大きさが変わることがある。この種の電子機器の金属筐体のレイアウトの研究は、金属筐体内に生じる誘導電圧を低減にも役立つ。本研究では、人体等の帯電物体が二つの電子機器の金属筐体の前面開口部の前を移動したとき、各金属筐体内に生じる誘導電圧の検討を行った。本研究の結果、次のことを明らかにした。(1)帯電物体が二つの金属筐体の前面開口部の前を通過したとき、各金属筐体内に生じる誘導電圧は、二つの金属筐体間の距離には依存しない。(2)帯電物体が金属筐体の前面開口部の前から遠ざかったときに筐体内に生じる誘導電圧は、帯電物体が金属筐体の前を通過したときに筐体内に生じる誘導電圧とは逆極性で1.12倍の大きさになる。本研究成果は、金属筐体内に生じる誘導電圧が原因で起こる電子機器の故障や誤動作の防止に役立つといえる。マイクロエレクトロニクス化により,放電・静電気が原因で起こる電子機器の故障や誤動作の問題が無視できない大きな問題となる。パソコン等の金属筐体内の電子部品は5 V以下の電圧で故障や誤動作が起こり、人体は歩行動作等で10 kVに帯電する。しかし人体等の帯電した物体の移動と電子機器の金属筐体および筐体内に生じる誘導電圧の関係は明らかにされていない。本研究では帯電した物体が金属筐体から遠ざかるとき,二つの金属筐体および筐体内に生じる誘導電圧を明らかにした。本研究成果は,予見可能な電子機器の故障や誤動作を防止できる信頼性の高い電子機器の設計に役立つだけでなく,電子機器の試験法として役立つと思われる。【平成28年度の研究計画・方法】『二つの金属筐体から帯電した物体を遠ざけたときに生じる誘導電圧の測定と計算』本研究は、これまでの基礎的研究とは次のように異なる。同じ大きさの金属筐体を二つ用意し、帯電した物体が二つの金属筐体から遠ざかったとき、各金属筐体に生じる誘導電圧を実験と計算の両面から明らかにすることを目的として実施する。オフィス内には複数の電子機器があり、本研究ではそのような状況を想定している。このようにして申請者がこれまでに実施してきた研究をさらに発展させている。実験では、同じ大きさの浮遊電位の金属筐体を近づけて配置し、金属筐体間の距離を1センチメートル程度から1メートル程度まで離したとき、各金属筐体に生じる誘導電圧を以下の通り研究する。二つの金属筐体に生じる誘導電圧は、二台の非接触型の電位測定器を用いて測定を行う。二つの金属筐体を近づけて配置することで、帯電した物体を含めた近接する物体の影響を考慮して、各金属筐体に生じる誘導電圧を計算する。このように本研究の成果は、近接する物体の影響も考慮しており、学術的にも意義が大きい。【平成29年度の研究計画・方法】『二つの金属筐体内に生じる誘導電圧の測定と計算』本研究では、前年度の研究をさらに発展させた応用研究として、帯電した物体を遠ざけたとき、二つの金属筐体内にそれぞれ配置した二つの導体間に生じる誘導電圧を明らかにする。二つの金属筐体内に生じる誘導電圧の測定には、本研究の特色・独創的な点の一つといえる球ギャップと電磁波センサ(非接触型の誘導電圧測定法)を用いる。
神経膠腫と髄膜腫の悪性化におけるCDKN2A-ARF遺伝子失活の意義の解析

(1)ヌードマウス造腫瘍性を有しARF, CDKN2Aがホモ欠失(HD)しているp53野生型glioma細胞U87とp53変異型glioma細胞U251へ、その活性がDoxycycline(DOX)の存在によって抑制されるtraps-activator(TA)発現ベクターと、TAにより発現が制御されるARF, CDKN2A発現ベクターを順次導入し、培地からDOXを除去すると外来性のARF及びCDKN2Aが発現するクローンを得た。これらのクローンをDOX内服下のヌードマウスの皮下に移植して腫瘍を形成させた後、DOX内服の有無で目的遺伝子発現のON/OFF調節可能な系を樹立して遺伝子発現がglioma細胞へ及ぼす影響を解析した。その結果、ARF発現後、U87細胞において有意にin vivoでの腫瘍増大が抑制された。一方で、U251では増殖抑制作用は見られなかった。CDKN2A発現により両細胞とも腫瘍の増大抑制が見られた。これによりARF欠失p53野生型glioma細胞の増殖はARFを機能させれば抑制できることが直接的に示された。従って、ARF失活がp53野生型gliomaの発生に関与している可能性が強く考えられた。p14^<ARF>(以下ARF)はMDM2と結合し分解を促進させてp53の安定化と蓄積を来す作用を持つ。p53野生型神経膠芽腫の大部分でARF欠失が見られることから、ARF不活化がp53野生型gliomaの発生や進展に重要な役割を果たしていることが示唆される。そこで、本年度はin vivoでglioma細胞にARFをinducibleに発現できるシステムを樹立しARF発現がglioma細胞の増殖を抑えるかどうかを解析した。また、ARFと同じ遺伝子座にあるCDKN2A(p16)を発現させた場合との差異も検討し以下の結果を得た。(1)ヌードマウス造腫瘍性を有しARF, p16がホモ欠失(HD)している、p53野生型glioma細胞U87とp53変異型のglioma細胞U251へ、その活性がDoxycycline(DOX)の存在によって抑制されるtrans-activator(TA)発現ベクターと、TAにより発現が制御されるARF, p16発現ベクターを順次導入し培地からDOXを除去すると外来性のARF及びp16が発現するクローンを得た。これらのクローンをDOX内服下のnude miceの皮下に移植して腫瘍を形成させた後、DOX内服の有無で目的遺伝子発現のON/OFF調節可能な系を樹立して遺伝子発現がglioma細胞へ及ぼす影響を解析した。(2)ARF発現後、U87細胞において有意にin vivoでの腫瘍増大が抑制された。CDKN2A(p16)発現により両細胞とも腫瘍の増大抑制が見られた。本実験によりARF欠失p53野生型glioma細胞の増殖はARFを機能させれば抑制できることが直接的に示された。従って、ARFがp53野生型gliomaの発生に関与している可能性が強く考えられた。現在、この系を用いARFがgliomaの増殖を抑える際の様式、分子機構につき詳細な解析を行っている。(1)ヌードマウス造腫瘍性を有しARF, CDKN2Aがホモ欠失(HD)しているp53野生型glioma細胞U87とp53変異型のglioma細胞U251へ、その活性がDoxycycline(DOX)の存在によって抑制されるtrans-activator(TA)発現ベクターと、TAにより発現が制御されるARF, CDKN2A発現ベクターを順次導入し、培地からDOXを除去すると外来性のARF及びCDKN2Aが発現するクローンを得た。これによりARF欠失

p53野生型glioma細胞の増殖はARFを機能させれば抑制できることが直接的に示された。従って、ARF失活がp53野生型gliomaの発生に関与している可能性が強く考えられた。(2)ARF遺伝子発現についてウエスタンブロット法、RT-PCR法を用いて解析したところ悪性髄膜腫で有意に高頻度でARF遺伝子発現が消失していた。次に、ARF遺伝子のDNAレベルでの異常について調べたところ、ARF遺伝子発現が消失している腫瘍は全例で、ARF遺伝子が隣接しているCDKN2Aとともにホモ欠失していた。従って、染色体9p21のCDKN2A-ARF遺伝子座一カ所の欠失でARF-P53 pathwayとCDKN2A-RB pathwayの両方が同時に機能不全となり腫瘍細胞がさらに悪性化するものと考えられた。
大学単位制度の研究

本研究では、大学単位制度のあり方を模索するために、制度論的な枠組みを設定しながら個々の大学における実際の運用の実態を分析した。とりわけ大学設置基準の大綱化に伴うカリキュラム改革等について調査した結果、得られた知見の代表的なものを挙げれば、次のようになる。(1)国公私立の各大学ともカリキュラム改革に意欲的に取り組んでおり、大綱化の一つの柱である単位計算方法の弾力化にも対応した改善・見直しが多くみられる。(2)授業形態別の1単位の単位計算方法については、従来のそれを変更する大学が多くみられ、しかもそれは演習、実験・実習等に著しい。多くの場合、演習を講義と同じように扱おうとしている。(3)卒業必要総単位数は、これまで最低基準の124単位を上回る大学が多かったが、その見直しを図りできるだけ基準に近づけようとする努力がみられる。(4)授業科目区分を大幅に変更する大学が多いが、それぞれの科目区分に配分される単位数については、一般教養的科目には少なく専門教育的科目もしくは専門基礎科目に多く振り分ける傾向が強い。(5)授業以外で新たに単位認定を予定している大学は未だ少くないが、学生のフィールドワークや見学あるいはボランティア活動などを単位化しようとする動きが出てきた。(6)関連して、学期制に関してはセメスター制を導入しようとする動きが急である。また、1コマの授業時間も統一されていないが、100分を90分に変更する大学や、90分を60分、70分にするところもある。(7)弾力化に伴う現実の予想される問題点も多いが、中でも単位互換や既修得単位の認定の際の混乱を示した。
超原子価ハロゲンの酸化的カップリング法を基軸とする求電子的トリフルオロメチル化法

トリフルオロメチル化やトリフルオロメチルスルニル化反応を,試薬開発という切り口で挑む。初年度である平成24年度では,超原子価ヨウ素型トリフルオロメチル化試薬を合成系内で発生させる手法の開発を検討したが,平成25年度では,それらの知見を活かし,取り扱いのよういな超原子価ヨウ素構造を持つ求電子型的不斉トリフルオロメチル(CF_3)化試薬の開発を検討した。標的試薬構造として,安定で且つ反応性の高い超原子価ヨウ素型トリフルオロメチル化試薬であるTogni試薬に,予め不斉発現機能を組み込んだ不斉CF_3化試薬を設計した。本試薬の合成をするにあたり,不斉CF_3化試薬自身の不斉点をいかに構築するかが課題となった。そこで当研究室ですでに開発に成功しているケトン類に対する求核的不斉トリフルオロメチル化反応に着目し,それを応用することとした。種々検討の末,シンコナアルカロイド触媒を用いることにより,高立体選択的に不斉CF_3化試薬のテンプレートとなる光学活性トリフルオロメチルアルコールを合成することに成功した。得られた化合物を用い,酸化反応など3段階の分子変換を経て目的の不斉CF_3化試薬を合成することに成功した。一方,トリフルオロメチルスルホニル化反応に関しては,医農薬品候補化合物合成の担い手になるにも関わらず,その手法は極めて少ない。トリフルオロメチルスルホニル基のビニル位への導入法に関して,酸化的カップリングを軸に種々検討したが,目的物の単離には至らなかった。しかしながら,分子内のフェノール性水酸基を予めトリフルオロメチルスルホニル化,近接するビニル位を臭素化した化合物に対し,塩基処理を行うとthia-Fries転位によってビニル位の臭素が外れ,トリフルオロメチルスルホニル化されることを見出した。ビニルトリフルオロメタンスルホニル化合物は,臭素をリチオ化し,転位反応により合成し,この研究は論文化した。不斉求電子的トリフルオロメチル化試薬となりうる光学活性な超原子価ヨウ素トリフルオロメチル化合物を合成したが,不斉反応への展開溺未検討であり,論文化には至っていない。最終年度後半にて研究展開を期待していたが,当該外国人研究担当者が急遽母国へ帰国することとなり,研究身分を辞職した。そのため,当該研究テーマを学生が引き継ぎ検討している。本申請課題研究はその研究担当者が母国へ帰国したため,完成しなかった。現在,当該研究室の学生が,研究を引き継ぎ,研究を継続している。超原子価ハロゲン化合物に対して,市販されているトリフルオロメチル化源を加え,酸化的に反応系内で活性なトリフルオロメチル種(求電子型,あるいはラジカル型)を発生させるトリフルオロメチル化を試みた。ハロゲンの中でも活性の高い状態の臭素から合成する超原子価ブロマン化合物の合成に取りかかった。まず,ジフルオロブロマンに対して強力な求核的トリフルオロメチル化試薬として知られるトリメチルシリルトリフルオロメタン(Me_3SiCF_3)を作用させて,単離することなく芳香族化合物1,2-ジメトキシベンゼンとの反応を行ったが,複雑な混合物を与えるのみであった。そこで,比較的取り組みやすいヨウ素を用いて行うこととした。初めにMe_3SiCF_3,フルオロホルムやヨードトリフルオロメタンのように求核的なトリフルオロメチル化試薬を用いて反応を試みたが,目的の生成物は得られなかった。しかしながら喜ばしいことに,トリフルオロメチルスルフィン酸ナトリウム(NaSO_2CF_3)をトリフルオロメチル化試薬として,[ビス(トリフルオロアセトキシ)ヨード]ベンゼン(PIFA)存在下で行ったところ,反応が5分で終了し目的生成物を60%収率で与えた。次にNaSO_2CF_3とPIFAの量を最適化したところ,2.0当量のNaSO_2CF_3とPIFAを用いた時,最もよい収率が得られた。また,溶媒をトリフルオロエタノールやアセトニトリルに変えて反応を行ったが,収率がわずかに低下し,塩化メチレン中では39%の収率でしか得られなかった。最適化した条件で,基質一般性の検討を行った。様々な芳香族化合物との反応を調べた結果,一般的に中程度の収率で,目的物を得ることができた。

得られた化合物を用い,酸化反応など3段階の分子変換を経て目的の不斉CF_3化試薬を合成することに成功した。一方,トリフルオロメチルスルホニル化反応に関しては,医農薬品候補化合物合成の担い手になるにも関わらず,その手法は極めて少ない。トリフルオロメチルスルホニル基のビニル位への導入法に関して,酸化的カップリングを軸に種々検討したが,目的物の単離には至らなかった。しかしながら,分子内のフェノール性水酸基を予めトリフルオロメチルスルホニル化,近接するビニル位を臭素化した化合物に対し,塩基処理を行うとthia-Fries転位によってビニル位の臭素が外れ,トリフルオロメチルスルホニル化されることを見出した。本年度は設計した新規求電子的トリフルオロメチル化試薬の合成,単離を目標に種々検討を行ってきた。単離を行うアプローチは今後さらなる検討が必要であるものの,系内で超原子価ヨウ素型トリフルオロメチル化試薬を発生させる手法には成功しており,初年度としてはおおむね順調である。ビニルトリフルオロメタンスルホニル化合物は,臭素をリチオ化し,転位反応により合成し,この研究は論文化した。不斉求電子的トリフルオロメチル化試薬となりうる光学活性な超原子価ヨウ素トリフルオロメチル化合物を合成したが,不斉反応への展開溺未検討であり,論文化には至っていない。最終年度後半にて研究展開を期待していたが,当該外国人研究担当者が急遽母国へ帰国することとなり,研究身分を辞職した。そのため,当該研究テーマを学生が引き継ぎ検討している。用いる試薬や反応条件等,さらに精査を行い,比較的安定な超原子価ハロゲン型トリフルオロメチル化試薬の合成を目指す。系内で調製する手法に関しては他のトリフルオロメチル源であるCF31やルパート試薬等,様々な条件に対応し得る手法を確立し,次のステップである不斉トリフルオロメチル化に備える予定である。本申請課題研究はその研究担当者が母国へ帰国したため,完成しなかった。現在,当該研究室の学生が,研究を引き継ぎ,研究を継続している。
視覚認識における運動幾何的不変量の研究

11年度の研究より、見る位置や姿勢などによらずに、対象物の動作や運動を識別することが可能な動的特徴に関する不変量(時空間不変量)が存在することが明らかになった。そこで本年度は、この時空間不変量を用いることにより、任意の視点から撮影したビデオ動画像中から特定の動作や運動を検索する方法について研究を行なった。まず、動画像中の特徴点の運動から求めた時空間不変量をもとに不変量曲線を計算し、この不変量曲線の一致度を見ることにより、視点の違いによらずに運動の同一性を識別する方法を示した。実際に特定の動作や運動を任意視点の連続画像中から抜き出す動作運動検索システムを作成し、時空間不変量を用いた運動検索の有効性を調べた。人間のジェスチャの検索実験や機械的な運動の検索実験を行なった結果、短時間の運動を識別することは難しいが、長時間の運動であれば時空間不変量中に十分な特徴が存在するため、視点の違いによらずに安定に検索が行なえることが明らかになった。しかし時空間不変量をもとに動作や運動の検索を行なう場合には、不変量を計算する時に時間軸方向のサンプリングの同期を取らなければならないという新たな問題が生ずることが明らかになった。そこで、微分幾何学的に定義される新たな時空間不変量を導出し、これにより動作運動検索時の時間軸サンプリングの同期問題が回避可能であることを示した。今後、提案した時空間不変量による運動識別法を医療福祉分野に応用することにより、患者の動作や行動をもとに病状を判定する方法や、視点に依存しない手話の自動認識法などの開発を行なって行く。本年度は、対象物の持つ運動を見る位置や姿勢などによらず識別可能にする運動幾何的不変量が如何なる場合に存在するかを、変換群の存在条件をもとに調べた。まず、空間軸に時間軸を加えた時空間を考え、これを画像に投影してできる時空間との間での時空間投影の性質を調べた。この結果、空間軸の投影法として透視投影を考えた場合には、時空間投影が群れを成さないこと、また空間軸の投影法として弱透視投影を仮定した場合には時空間投影がアフィン変換群を成すことがわかり、弱透視投影時にはアフィン不変量が存在することが明らかになった。以上の結果をもとに時空間投影のもとで不変となる時空間不変量を、拡張された時空間におけるアフィン不変量として導出した。実際にはメトロノーム振り子や時計の針の運動などを様々な視点から撮影し不変量を計算した。この結果、同じ運動では視点によらず不変量が一致し、異なる運動では異なる不変量が観測され、時空間不変量により対象物の持つ運動が視点によらず認識可能であることが確認できた。また数式処理ソフトを使った解析により、画面ノイズが加わった場合の時空間不変量の安定性を調べた。この結果、得られた時空間不変量は十分に安定であり、異なる運動を識別する能力があることが確認できた。現在までに導出した時空間不変量は平面運動の識別に限定されているため、来年度はこれを3次元運動に関する時空間不変量に拡張し、さらにこれを応用したビデオ動画像検索法などの開発を目指す。
食品製造業と地域農業連携による地域内資源有効活用型循環システム構築条件と意義

本研究は、地域資源の二重循環システムが、関連農家に対し(1)そのマーケティング・生産資材仕入・資金供給機能によって多くの市場選択枝を供与し、私的大規模製造業者の圧力を制限して比較的高価格を提示したこと、(2)効果的な資源管理方策であり、高い技術的支援を可能にしていること、(3)低コスト化と高所得獲得に寄与したこと、などを明らかにした。そして、地域酪農部門の活性化策として、このシステム構築が重要であることを指摘した。本年度は次の4点について分析し研究成果を出した。これは次年度以降の調査研究の基礎データをなし、本研究遂行上の重要な意義を持つ。第1に、わが国の食品製造業の展開過程を統計的に整理しその特徴を検討した。(1)全製造業における食品工業の地位(事業所数、従業者数、出荷額)、(2)製造業の業種別出荷額の推移、(3)食品工業の業種別出荷額の推移、(4)食品工業の部門別出荷額の推移、(5)食品工業の部門別構造、(6)食品工業の中小企業(従業者数300人未満)比率の推移、(7)食品工業の品目別原材料費比率の推移、(8)食品工業の品目別資本装備率の推移と特徴、(9)都道府県別産業別製造品出荷額の推移と特徴、(10)製造業の産業別使用総資本事業利益率の変動係数の推移、(11)食品工業の業種別使用総資本事業利益率の変動係数の推移及び(12)食品産業の倒産状況、(13)原料の輸入依存度の推移、(14)食品工業の業種別主要経営指標(収益性、生産性、安定性、成長性)、(15)食品工業の収益動向(増収率、売上高経常利益率、経常増益率)、(16)有形固定資産投資額の推移、(17)食品工業の企業数、従業者数、付加価値、労働生産性、1企業当り従業者数、1企業当り付加価値額の国際比較、(18)食品工業の物価指数、(19)食品工業の広告費等の分析を通して、戦後におけるわが国の食品製造業の展開過程を整理した。第2に、加工食品品目別ハーフィンダール指数と累積生産集中度の分析によって、多様な食品製造業の市場構造を分析し競争構造を検討した。第3に、加工食品の消費構造の変化を検討した。(1)食品工業の業種別輸出入の推移、(2)加工食品の品目別輸入量の推移、(3)加工食品の輸入依存度の推移、(4)加工食品の品目別購入先の推移をみてその特徴を分析した。第4に、九州で100年以上続く清酒製造業、焼酎製造業、麺製造業、野菜漬物製造業などの食品製造業の分布概況調査を行った。本年度は、伝統的な食品製造業の持続的な条件と今日の厳しい市場条件への対応戦略を検討した。その場合、基礎素材部門、素材関連部門、直接加工部門に分類し、その代表事例を類型的に実証的に検討した。その具体的な内容は次の通りである。1.平成21年度に実施した調査に基づき、九州地方の基礎素材部門、素材関連部門、直接加工部門の代表事例を類型的に選定し、実態調査を行った。予備調査は地方自治体、当該製造部門の各組合等を対象に、合同調査を行った。終了後、本調査のための調査票を各部門別に作成した。その後行った本調査で得られたオリジナルな資料の分析を統計処理によって行った。その結果を研究会を組織して、報告し検討した。その後、その補充調査を行ったが、その調査は基礎素材部門、素材関連部門、直接加工部門別に行った。2.本年度は伝統的な食品製造業の持続的な条件と今日の厳しい市場条件への対応戦略を検討した。特に、各食品製造業がとるべき、近年の(1)製品政策、(2)価格政策、(3)宣伝政策、(4)販売チャネル政策などについて実証的に分析した。3.調査中、現地などでも適宜打合せを行い、それまでの調査で把握された実態情報の共有化と分析方法とその視点について再度検討を行うことを目的に研究打合せを行った。今年度は、引続き、直接加工部門における食品製造業と地域農業との連携システムを実証的に分析し、地域経済に果たす多面的役割とその展開条件を検討した。アジア地域の研究関連事例も積極的に研究対象として取り上げ実証的研究を進め、地場食品製造業の展開条件を分析した。
自己治癒における改変機構の解明と次世代自己治癒セラミックスの創製

生命体の主な構造用部材である“緻密骨"が持つ改変期を含む自己治癒機能を次世代航空機エンジンの静翼等の候補材である酸化物系セラミックス基複合材に発現し、その信頼性を抜本的に改善することが本研究の目的である。本研究ではセラミックスのき裂治癒機構の解明およびき裂治癒による強度回復モデルの提案を行った。提案式は実験値と良く一致することから、本モデルは様々な酸化誘起型自己治癒セラミックスにおいて使用温度におけるき裂治癒速度予測に極めて有用である。また、本モデルは治癒エージェントの酸化特性やミクロ組織等の材料特性を含むことから、次世代自己治癒セラミックスの設計指針を構築する上で極めて有用である。本研究では、セラミックスの改変期を含む自己治癒の強化機構の解明及びそれによる強度回復機構のモデル化を試みる。これにより、完全な強度回復に必要な“改変期を含む自己治癒"の提案と、次世代自己治癒セラミックス設計指針の構築を目指す。特にH25年度は、H24年度に確立した、き裂治癒部の直接観察・分析手法を用い、炎症期・修復期・改変期の直接観察による強度回復機構の解明及びモデル化を試みた。具体的には、強度回復挙動の調査、自己治癒挙動の直接観察、有限要素法による強度回復シミレーションを行った。この様に、治癒温度及び時間に伴うき裂治癒物質の構造・組成・力学特性の変化を直接観察することで、自己き裂治癒:炎症期・修復期・改変期による強度回復機構を解明及びモデル化を試みる。得られた結果を参考にし、最終年度に行う「完全な強度回復に必要な“改変期を含む自己治癒"の提案と、それを実現する次世代自己治癒セラミックス設計指針の構築」を目指す。生命体の主な構造用部材である緻密骨が持つ改変期を含む自己治癒機能を次世代航空機エンジンの静翼等の候補材である酸化物系セラミックス基複合材に発現し、その信頼性を抜本的に改善することが本研究の目的である。本年度は、人体の緻密骨におけるき裂治癒;反応期、修復期及び改変期に類似した機能を持つ可能性を有する、アルミナ/炭化ケイ素複合材の改変期を含む自己治癒の強化機構の解明を試みた。具体的には、H24年度計画に従い、1300°C及び1時間の熱処理により予き裂を完全に治癒した試料のき裂治癒部に対し、独)物質・材料研究機構,微細構造解析プラットホームの共用設備である微細組織三次元マルチスケール解析装置(SMF-1000)を使用し、構造・組成・界面構造・結晶方位解析等を行った。加えて、高温その場観察顕微鏡を用い、炭化ケイ素の酸化によるき裂治癒挙動の観察を行った。その場観察の結果、約1130°Cにおいて酸化物は融解することが確認された。これはSiCの酸化が大きな発熱を伴うことが要因である(反応期)。更に、EDS定量分析の結果、き裂治癒部の組成はSi : Al : O =40: 8 : 52の組成であった。従って、酸化物の融解は、大きな発熱に加え、SiO2と母相であるAl2O3との局所的な反応により融点が1700°Cから1587°Cまで低下した結果である。この様な液相の生成はき裂面間の空隙の完全な充填に大きく寄与すると考えられる(修復期)。また、装置中のTEMを用いた観察の結果、き裂治癒部はシリカにAlが固溶した急冷組織であるAlminosilicateであった。過飽和固溶体の生成により治癒部は室温において十分な強度を発現すると結論づけられる(改変期)。この様な治癒反応の素反応および治癒部の組成解析は、次世代自己治癒材料の設計に大きく寄与するものと期待できる。生命体の主な構造用部材である“緻密骨"が持つ改変期を含む自己治癒機能を次世代航空機エンジンの静動翼等の候補材である酸化物系セラミックス基複合材に発現し,その信頼性を抜本的に改善することが本研究の目的である.本研究ではアルミナ/SiC複合材の炎症期・修復期・改変期を通した自己き裂治癒機構を解明・モデル化することを第一の目標とし,H25年度およびH26年度において,機構解明に必要な分析技術の確立および機構解明に成功した.これに基づきH27年度はこれら治癒機能を最大化するための革新的な設計指針提案および確立を目指し,モデル材を作製し,設計指針の妥当性の検証を行なった.これら成果は現在,特許準備中であるため非公開としているが,提案した新規自己治癒セラミックスは従来材にくらべ最大で数万倍ものき裂完治速度の高速化に成功した.

材料工学アルミナ/炭化ケイ素複合材の自己治癒による強度回復挙動に及ぼす治癒部の構造・組成変化の影響を直行型SEM/FIBを用いて解析を行った。得られた接合過程における治癒部の構造および炭化ケイ素の酸化反応速度を参考に、強度回復速度の理論モデルを提案した。これらモデルを用いることで、任意のき裂長さ、治癒温度、治癒時間、酸素分圧、炭化ケイ素複合量・サイズ等を用いることによって、き裂治癒による強度回復速度およびき裂完治速度を倍半の精度で予測可能となった。更に、ジェットエンジン(CF6)の形状を取り込んだ簡易的なバーチャルジェットエンジンを作製し、タービン部各段静動翼における、温度・酸素分圧を予測した。これらを組み合わせることで、タービン翼として使用する際の最適な自己治癒材料の材料設計が可能となった。また、強度回復モデルの精度向上のため、直行型SEM/FIBで得られた治癒部の三次元イメージをベースとして有限要素解析による強度予測を行っている。これについては、手法は確立済みであるが、現在進行中であるため、当初の計画はおおむね順調に進展していると評価される。H24年度は,改変期を含む自己き裂治癒の解明に最も重要な,き裂治癒部の直接観察・分析手法の確立を試みた.微細組織三次元マルチスケール解析装置(SMF-1000)を用い,FIB-SEMによる酸化物による治癒面間充填の3D-SEM像,炭化ケイ素の酸化により生成した治癒物質により,き裂面間は完全に充填されていることが確認された.また,同装置に装備されるTEM/EDSを用いた酸化物の組成の解析と高温その場観察装置の併用により,治癒物質による充填や高強度な治癒部の生成には母材であるアルミナと二酸化ケイ素の反応がきわめて重要であることを確認した.これら反応は,緻密骨の自己き裂治癒における反応期,修復期および改変期に対応する,複数の素反応に分類されることが明らかとなった.この成果は最終年度に実施予定である次世代自己治癒セラミックス設計指針の構築に対し,極めて有意義なものである.従って,H24年度の研究目的はおおむね達成できたと考えられる.一方で,自己治癒の対象としている,ビッカース硬度計で導入した予き裂は,熱処理による引張り残留応力の開放により,き裂面間の幅が減少するため,申請時の予想よりも狭く,60nm程度であった.このため,申請書に記載したFE-SEMを用いたEDSやEBSDは勿論のこと,微細組織三次元マルチスケール解析装置(SMF-1000)を用い分析であっても,治癒物質の詳細な構造および治癒部/母材間の界面構造の同定は困難であった.従って,更に高い分解能を有し,界面構造解析を得意とする原子識別電子顕微鏡を用いた分析を行うために,FIBによる観察用試料を作製した.現在まで、セラミックスによる自己治癒は非酸化物である炭化ケイ素の高温酸化のみが注目されてきた。しかしながら、申請者が予測したように、緻密コツにおける自己治癒と同様に反応期:高温酸化、修復期:母相との反応による局所融解(血液の役割)および凝固(仮骨)、更には改変期:アモルファスから結晶への相変化、を通してき裂は完治されることが明らかとなった。従って、今後は現在のように酸化高活性の非酸化物を探索するのみでなく、非酸化物と母相との組み合わせや、第三元素の添加を自己治癒材料設計に取り入れることを目指す。