hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高温超伝導体の応用機器設計へ向けた先進電磁界解析技術の開発

第2段階として,磁場の3次元分布の可視化・アニメーション化プログラムを開発するため,磁気微分方程式の初期値問題を解くプログラムを開発する.また,磁気遮蔽メカニズムを調べるための一助として,解析結果の可視化プログラムも開発する.現在までに,第1段階は既に終了し,核融合科学研究所・LHD数値解析サーバ上で遮蔽電流密度用並列分散処理シミュレーション・コードが開発済みである.また,第2段階も終了し,開発された磁力線可視化プログラムは走査型永久磁石法によるクラック同定に応用され,磁場と遮蔽電流密度の時間発展をアニメーション化することに成功している.当初の計画では,高速多重極法による遮蔽電流密度シミュレーション・コードの開発を予定していたが,同法よりも汎用性の高い階層行列法をシミュレーション・コードに実装する手法を,昨年度,開発した.加えて,クラック付きHTS薄膜内遮蔽電流密度解析では,拘束条件付き連立1次方程式の求解が律速段階となっていた.この問題を解決するため,本年度,QR分解に基づく変数低減法を開発した.その結果,クラック付きHTS薄膜内遮蔽電流密度解析に要するCPU時間は著しく減少し,さらなる高速化を実現した.この意味では,本研究は当初計画と比べて飛躍的に進展したと言える.ペレット入射は磁場閉じ込め核融合炉への有効な燃料供給法である.近年,リニアモーター駆動によるペレット射出方式が提唱されている.同方式では,真空チューブ中に敷設した永久磁石のレール上で高温超伝導(HTS)薄膜を用いた超小型磁気浮上列車をリニア電磁加速している.今後,同方式を超伝導リニア加速(SLA)方式と呼ぶ.SLA方式の加速性能はHTS薄膜中を流れる遮蔽電流密度解析を行うことによって評価できる.本年度の研究目的は,遮蔽電流密度解析の応用としてSLA方式の実現可能性を数値的に検証することである.SLA方式では,ペレット容器を加速するためにHTS薄膜が用いられる.電磁石の生成磁場中をペレット容器が運動すると,HTS薄膜に遮蔽電流密度が流れる.この遮蔽電流密度と印加磁場との相互作用のためにペレット容器は加速される.遮蔽電流密度の時間変化とペレット容器の運動はそれぞれ遮蔽電流密度方程式とNewtonの運動方程式によって記述される.本研究では,遮蔽電流密度方程式を離散化するために,有限要素法(FEM)と等価回路法(ECM)を適用した.その結果,何れの離散化法を用いた場合も,連立常微分方程式が得られた.この連立常微分方程式の初期値問題はRunge-Kutta法によって容易に解くことができる.FEM/ECMシミュレーションを用いてペレット容器の速度変化を調べることにより,SLA方式の加速性能を調べた.その結果,SLA方式で単一の電磁石を用いた場合でも,ペレット容器は10 ms以内に150 m/sまで加速されることが判明した.クラックを含む高温超伝導(HTS)膜の遮蔽電流解析に現れる線形方程式を解くための高性能法を提案した.離散化により,遮蔽電流解析は線形方程式に帰着する.しかし,クラックの存在は線形方程式ソルバーの収束特性に多大な影響を及ぼす.収束特性を改善する目的で著者は変数低減法を提案した.同法を実装すると,収束特性はクラックの影響をほぼ受けない.他方,外部磁場中を運動するペレット容器の一部であるHTS膜中の遮蔽電流密度を解析するための数値コードを開発した.
安定的かつ耐戦略的なマッチング・メカニズム設計問題の分析

本研究では、安定性および耐戦略性の観点から、マッチング・メカニズム設計問題について考察した。まず、1対1マッチングと呼ばれるクラスの問題において、片側のプレイヤーの選好集合が制限されている環境を考察し、安定的かつ耐戦略的なメカニズムが存在するための必要十分条件を与えた。次に、多対1マッチング問題で、安定マッチングが一意的に存在するための必要十分条件について考察した。本研究では、片側のプレイヤーの選考プロファイルについての条件と、定員ベクトルについての条件という2つのタイプの必要十分条件を提示した。マッチング・メカニズム設計問題において中心的役割を果たしてきたのは、「安定性」と「耐戦略性」と呼ばれる性質である。しかし、メカニズムのドメインとしてあらゆる選好プロファイルが含まれる場合、これら2つを同時に満たすようなメカニズムは設計不可能であることが知られている。これを受けて本研究では次の2つの研究を行った:(1)ドメインとしてあらゆる選好プロファイルを考えることは、必ずしも現実的ではないかもしれない。では、各プレイヤーの選好集合がどのようなものであれば、安定性と耐戦略性の2つの性質を満たすメカニズムが存在するのであろうか。これを知るために、1対1マッチングと呼ばれるクラスの問題(結婚問題)において、片側のプレイヤー(結婚問題に即して言えば、男性または女性の一方)の選好集合が制限されている環境を考察した。No-Detour Conditionという、選好が制限されている側のプレイヤーたちの選好集合についての条件を提示し、これが所望のメカニズムが存在するための必要十分条件であることを示した。(2)Sonmez (1996, Econ. Design)は、多対1マッチング問題(大学入学者選抜問題)で、各大学の選好にseparabilityという性質を仮定したとき、各大学の持つ定員が一定数以上であれば、どのような選好組に対しても安定マッチングが一意的であり、また(唯一の)安定メカニズムが耐戦略的であることを示した。これを受けて本研究では、多対1マッチング問題で、安定マッチングが一意的であるための必要十分条件について考察した。本研究では、大学側の選好に感応性という仮定をおいた伝統的なモデルを考察し、2つのタイプの必要十分条件を提示した。1つ目は、大学側(または学生側)のプレイヤーの選好組についての条件であり、2つ目は、大学の定員ベクトルについての条件である。本研究は、種々の資源配分メカニズムのなかでも、理論的観点及び現実社会における実用上の観点の双方において、近年急速に重要性を増している、マッチング・メカニズムの設計問題に関する研究を行うものである。マッチング・メカニズムの設計に際して本質的役割を担ってきた概念に、メカニズムの「安定性」及び「耐戦略性」の2つがあるが、あらゆるマッチング問題を網羅したドメインでは、これらの2つを同時に満たすメカニズムの設計は不可能である事が知られている。しかし、マッチング問題全体ではなく、それよりも小さなドメインを考えれば、上述の2条件を満たすメカニズムを設計することができるかもしれない。そのために、本研究では、安定性と耐戦略性を満たすメカニズムが存在するドメインの必要十分条件を与えることを目的としている。本年度に行った研究内容および、結果は次の通りである。(1)1対1マッチングと呼ばれるクラスの問題において、安定的かつ耐戦略的なメカニズムが存在する必要十分条件の条件を求めた論文を改定し、国際的な学術雑誌へ投稿した;(2)多対1マッチングというクラスの問題において、acyclicityという条件が、安定マッチングが一意的に定まるための十分条件であることを示した。また、これらの論文を、国際学会や国内ワークショップで発表した。具体的には、上記の(1)の結果を、2012年7月にクイーンズランド大学で開催されたThe 12th SAET conferenceにおいて、(2)の結果を、2013年3月に慶應大学で開催されたワークショップ(TCER-JWEN)において発表した。本研究において明らかにしたいことは、多対1マッチングと呼ばれるクラスの問題において、次の疑問に解答を与えることである。(1)メカニズムのドメインを制限することによって、安定的かつ耐戦略的なメカニズムが存在するようにすることはできるだろうか?;(2)もし可能ならば、ドメインにどのような条件を課せばいいのか?その条件は、安定的かつ耐戦略的なメカニズムが存在するための必要条件か、十分条件か、あるいは必要十分条件なのか?;(3)もし(1)の問題を肯定的に解決できるならば、そこで保証された安定的かつ耐戦略的なメカニズムは具体的にどのような形をしている(どのような関数として表される)のだろうか?上記の疑問(1)は肯定的に解決されるので、多対1マッチング問題において安定的かつ耐戦略的なメカニズムが存在するための必要十分条件を与えることが本研究でなすべき課題となる。これまでの研究において、1対1マッチングと呼ばれる、多対1マッチングのサブクラスの問題では、上記の3点に完全な解答を与えることができた。そこで提示されたNo Detour Conditionというドメインの条件に修正を加える事で、多対1マッチング問題において所望の条件を得たい。

もちろん修正の仕方は様々なものが考えられるが、これまでに得られた条件は、必要条件であることは分かっている。ゆえに、残された期間でなすべきことは、十分性を証明するだけである。証明のテクニックなどは、1対1マッチング問題おいて使用したものが応用可能であるので、残された期間で目的を達成することは可能であると考えている。これまでの研究は順調に推移している。これまでの蓄積をもとに残された課題を遂行することができると考えている。数学的に証明していく以外の方法はないので、特別な手段を用意することはできない。しかし、研究課題の解決の補助手段として、次のことを考えている。(1)研究に行き詰まった際にはコンピュータ・シミュレーションを活用する;(2)そもそも行き詰まる可能性を低下させるために、積極的に関連分野の一流の研究者たちと交流する。研究が行き詰まった場合には、コンピュータ・シミュレーションを用い、多くの例を作る。これらをもとに帰納的に解決するための足がかりとすることがその狙いである。また、これまで同様、関連分野の優れた研究者と積極的に交流をする。情報交換をすることで研究の効率性を上げ、研究が行き詰まる可能性を下げることができる。それだけでなく、仮に今後行き詰まるようなことになったとしても、得られた助言により、それを解決できる可能性を高めることができる。初年度に支出を予定していたもののうち、(1)コンピュータの購入費用と(2)1回の海外研究出張費用が次年度に回されることになった。その理由は、それぞれ次の通りである。(1)コンピュータ・シミュレーションは、研究が行き詰まった際に用いると想定している。初年度はそのような事態は生じなかったので、購入は控えた。今年度にそうした手段を用いる場合には、改めて購入する。(2)3月に海外の大学を研究訪問する予定であった。しかし、訪問する予定であった相手の都合もあり延期することになった。改めて7月にお会いすることになっている。
おいしさと記憶の相互作用による脳内食行動調節機構の解明

おいしさと記憶による食行動の調節機構を明らかにするために、味覚嫌悪学習における記憶の成立と嗜好性の変化を個別に分析し、その神経メカニズムを調べることを目的とした。行動学的実験において、新規に実験装置を開発し、実験動物(ラット)の飲み口への接近を検出することで記憶の成立を定量的に解析する方法を確立した。また、飲み口へのリックを検出することで摂取行動のパターンを分析し、嗜好性の変化を明らかにする方法を確立した。これらの方法に基いて、行動薬理学的実験を行い、扁桃体基底外側核が味覚嫌悪学習における記憶の成立と嗜好性の変化の両方の機能において非常に重要な役割を果たしていることを明らかにした。味覚嫌悪学習における記憶の成立と嗜好性の変化を別々に評価するための行動学的実験とそれらの神経メカニズムを調べる実験を並行して行った。行動学的実験では動物が実験箱の穴に鼻を突っ込むと動物の口腔内にカニューレを介して溶液注入がなされる装置を作製した。しかし、溶液注入時の動物が大きく動き回るために味覚性反応を調べるのが難しいことが分かった。そこで、溶液を動物が自発的に摂取できるように、実験箱の一つの側面に穴を空け、小型の出窓を取り付けた。出窓の側面に赤外線を利用した通過センサーを取り付けた。出窓の奥にタッチセンサーを接続したスパウト(飲み口)を設置した。この装置ではラットが出窓に鼻を突っ込み、溶液を摂取する行動を通過センサーとタッチセンサーの反応から解析することができる。記憶の強さはスパウトへの接近行動に反映され、嗜好性はリック行動に反映される。味覚嫌悪学習が成立し嗜好性が低下すると、リックパターンと通過センサーのカットパターンが変化することが分かった。これらの結果から、研究課題に適した装置を作製することができたといえる。神経メカニズムに関する研究として扁桃体基底外側核への入力経路を調べた。逆行性トレーサーを注入することで扁桃体基底外側核へ入力するニューロンの分布を調べ、それらのニューロンのうち条件刺激によって活性化するものを免疫組織化学的手法によって調べた。その結果、当初予想していた島皮質や脳内報酬系からの入力は多く観察されなかった。一方で、内側前頭前皮質と視床室傍核から扁桃体基底外側核へ強い投射が存在することが分かった。そしてその標識細胞の中に条件刺激によって活性化したものがあった。内側前頭前皮質は島皮質から、視床室傍核は脳内報酬系の側坐核から投射を受けることから、扁桃体基底外側核は島皮質と脳内報酬系から間接的な入力を受けることが示唆された。食行動は身体的健康と精神的安定の維持に必須である。食行動の制御には脳が重要な役割を担う。しかし,その脳内メカニズムについては未解明の部分が多く、様々な課題が残されている。食行動に影響を与える要因として、食べ物のおいしさと記憶があげられる。食べ物のおいしさと記憶が食行動にどのように影響を及ぼすかについて、その調節機構を明らかにしようとする試みが数多くなされている。しかし、全容はいまだ明らかにされていない。「おいしい菓子の名前を覚える」「まずい料理屋には行かない」といったことを我々は容易に行うことができる。このことから、おいしさと記憶は密接な関係にあると推察される。そこで本研究では,おいしさと記憶の相互作用による食行動調節の脳内メカニズムを解明することを目標とする。本年度の具体的な達成目標としては、脳機能を解析するための行動実験課題を改良することとした。これは従来の実験手続きでは食行動における「おいしさ」と「記憶」を区別して捉えることが難しかったためである。そこで、独自の実験装置を開発することとした。具体的には、ラットの摂取行動を複数の指標によって客観的に捉えられるように、通過センサなどを備えた装置を開発した。この装置では、摂取時の動物の身体反応を動画記録することも可能である。今後この装置を用いて、味覚嫌悪学習を獲得した動物が条件刺激に対して示す行動を解析する。来年度以降の計画では扁桃体を研究対象の一つとしているが、おいしさを生み出す味覚の情報が扁桃体への入力する経路は明らかにされていない。そこで、神経回路標識法と免疫組織化学的手法を用いて、味覚情報がどこから扁桃体の入力経路を調べた。その結果、結合腕傍核から扁桃体基底外側核へと情報伝達がなされることを示唆する知見が得られた。今後データを追加して本研究の理論的背景を強化する予定である。平成24、25年度において、実験動物(ラット)の味溶液摂取(リック)と味溶液へのアプローチ行動を同時に記録するための実験装置を作製し、記録・分析方法を確立した。そこで、平成26年度前半では、味覚嫌悪学習の獲得前後での行動の変化を詳細に調べた。動物は嫌悪を獲得した味

溶液に対してアプローチしながらも、摂取しない状況を高い頻度で示すことが分かった。この状況は、喉の渇きによる接近要因と、獲得された記憶による回避要因がコンフリクト(葛藤)に陥ることで生じると考えられた。味覚嫌悪学習の成立後に条件刺激のみを呈示するテストを繰り返すと、記憶の消去によって摂取量が経日的に増えていく。しかしその差は僅かであり、有意な変化の検出は容易ではない。そこで、コンフリクトの表出時間や回数を計測すると、顕著な経日的変化がみられた。このため、コンフリクトは記憶の強さを示す高感度の指標であるといえる。一方、リック行動に関しては、高嗜好性味溶液に対してバースト(間隔が0.2秒以下の高頻度リック)が多くみられることが知られている。本研究において、このバーストの変化は摂取量の変化に比べて明確な変化を示した。このことから、バーストによって条件刺激に対する嫌悪の強さを表すことができると考えられる。平成26年度の後半では上述のコンフリクトとバーストを指標として、扁桃体基底外側核が味覚嫌悪学習による嗜好性(おいしさ)の変化と記憶の成立のどちらに関与しているかを調べた。具体的には、扁桃体基底外側核に神経活動を一時的に停止させる作用のある薬物を注入し、コンフリクトとバーストに及ぼす影響を調べた。薬物を注入された動物では、コンフリクトが有意に減少し、バーストの表出時間が有意に増加した。これらの結果から、扁桃体基底外側核は、味覚嫌悪学習における嗜好性の変化と記憶の成立の両方に重要な役割を果たしていることが示唆された。行動神経科学行動実験パラダイムの確立については23年度中に終了する予定であったが、24年度においても継続して行った。この点で当初の計画より若干遅れているといえる。しかしこれはより確実に精度の高いデータを得るために装置や手法を工夫したためであり、研究課題の遂行のために極めて重要であったといえる。また、既に行動学的実験は遂行しており、作製した装置において動物がどのような行動パターンを示すかについては、基礎的なデータは得られている。したがって、当初の計画より時間的な遅れは生じたものの、研究成果としての内容としては大きく進展したと考えている。神経メカニズムに関する研究については、扁桃体基底外側核の関与を調べる研究が想定よりも大きく進展した。計画立案時に作成した作業仮説では島皮質や脳内報酬系から直接扁桃体基底外側核への入力が存在すると予想していた。しかし実際には、内側前頭前皮質や視床室傍核からの投射の方が強いという結果が得られた。したがって、当初予想していたものとは異なるメカニズムが存在することが示唆された。予想していなかった結果であったため、作業仮説の見直しが必要になった状況である。しかしこれはネガティブな状況ではなく、味覚嫌悪学習の神経メカニズムをより詳細に解明するために重要な知見が得られたと考えられる。現在までに明らかになった内側前頭前皮質および視床室傍核から扁桃体基底外側核への入力経路が味覚嫌悪学習の記憶の成立と嗜好性の変化にどのように関与しているのか、という研究テーマに今後取り組むべきである。
高機能強磁性ナノ結晶集合体の電気化学的創製およびその集合体形成メカニズムの解析

本研究ではナノ結晶集合体の形成機構およびそれに影響を与える諸因子の解明,さらに集合状態と微少領域における機能特性の相関性を解明することを目的に,機能特性が極めて構造敏感なことが従来の申請者の検討により確認されている,無電解Co系垂直磁気異方性薄膜(二次元ナノ結晶集合体)を中心に検討を行った.まず組成が極めて単純かつ常温での形成が可能な無電解CoNiP浴系を開発した.この系においてはpH値により膜の磁気特性が大きく変化し,最適点では保磁力2500Oeという高い機能特性を示すものが得られることが確認された.またin situ STM解析を行った結果,10nm径程度のナノ結晶が集合し数十nm径程度の粒子群を形成しながら成長していることが明らかとなった.一方無電解析出薄膜においては従来微細構造変化は浴中の金属イオンの錯体形成状態によるとされていたが,in situ UV-Vis解析により浴中の錯状態を検討したところ膜微細構造との相関性は認められず,基板表面でのadatom拡散状態等が膜微細構造形成を支配していることが示された.次に,微少領域における機能特性の解析について磁気力顕微鏡(MFM)を用いて詳細な解析を行った.この検討には,特異な磁化状態の形成がこれまでの申請者の検討で確認されている,無電解析出複合薄膜(CoNiReP/CoB系およびCoNiReP/CoNiP系)を用いた.まず各薄膜に同一磁界強度で微少磁化領域形成を行い,その状態をMFM観察した結果,複合型薄膜は単層薄膜より強く磁化されると共に,磁化転移領域の磁界勾配も急峻となるのが認められた.ここで両複合型媒体においても微少磁化状態に差異がみられたため,これらについて更に磁化強度を変化させて系統的検討を行ったところ,微少磁化モードは下層部の保磁力(Hc_<(u)>)値の影響を強く受けることが明らかとなった.このような磁化転移状態は申請者のグループを始めとした内外の研究グループにより予想されていたが,今回初めて直接的に確認されると共に,その定量的評価がnmオーダーで可能となった.本研究ではナノ結晶集合体の形成機構およびそれに影響を与える諸因子の解明,さらに集合状態と微少領域における機能特性の相関性を解明することを目的に,機能特性が極めて構造敏感なことが従来の申請者の検討により確認されている,無電解Co系垂直磁気異方性薄膜(二次元ナノ結晶集合体)を中心に検討を行った.まず組成が極めて単純かつ常温での形成が可能な無電解CoNiP浴系を開発した.この系においてはpH値により膜の磁気特性が大きく変化し,最適点では保磁力2500Oeという高い機能特性を示すものが得られることが確認された.またin situ STM解析を行った結果,10nm径程度のナノ結晶が集合し数十nm径程度の粒子群を形成しながら成長していることが明らかとなった.一方無電解析出薄膜においては従来微細構造変化は浴中の金属イオンの錯体形成状態によるとされていたが,in situ UV-Vis解析により浴中の錯状態を検討したところ膜微細構造との相関性は認められず,基板表面でのadatom拡散状態等が膜微細構造形成を支配していることが示された.次に,微少領域における機能特性の解析について磁気力顕微鏡(MFM)を用いて詳細な解析を行った.この検討には,特異な磁化状態の形成がこれまでの申請者の検討で確認されている,無電解析出複合薄膜(CoNiReP/CoB系およびCoNiReP/CoNiP系)を用いた.まず各薄膜に同一磁界強度で微少磁化領域形成を行い,その状態をMFM観察した結果,複合型薄膜は単層薄膜より強く磁化されると共に,磁化転移領域の磁界勾配も急峻となるのが認められた.ここで両複合型媒体においても微少磁化状態に差異がみられたため,これらについて更に磁化強度を変化させて系統的検討を行ったところ,微少磁化モードは下層部の保磁力(Hc_<(u)>)値の影響を強く受けることが明らかとなった.このような磁化転移状態は申請者のグループを始めとした内外の研究グループにより予想されていたが,今回初めて直接的に確認されると共に,その定量的評価がnmオーダーで可能となった.
微視的トンネル理論

微視的、非経験的に求めた探針・表面系の電子状態の解析理論の開発と数値シミュレーションを基本として、個々の原子スケールでのトンネル現象を理論的に解明した。各分担者の4年間の研究実績の概要は以下の通りである。山口(静大工)は、第一原理に基づく非経験的計算により、シリコン表面に吸着したフラーレン分子や有機分子の電子状態を求め、これら吸着系を構成する個々の原子のトンネル物性についての知見を得た。吉森(岡山理大)は、共鳴トンネル効果による準安定励起ヘリウム原子ビームの金属表面における1重項3重項遷移、脱励起遷移、とくに価数揺動状態の形成の可能性について考察した。塚田(東大理)は、強電界・強電流下の非平衡系に適用できる第一原理リカ-ジョン・伝達行列法の発展・拡充を行い、種々の表面・探針系への応用を行った。また、固体表面の原子を引き抜いたり、移動させたり、供給したりする原子制御の基礎的メカニズムについての知見を得た。北原(東工大理)は、エヴァネッセント光によるスピン制御について考察し、励起状能からの光の自然放出によりスピン状態を変化させることができることを示した。馬越(姫工大理)は、共鳴トンネル模型が、走査トンネル顕微鏡、走査トンネル分光の物理的基礎を理解する上で有用な模型であることを示した。小林(お茶大理)は、不純物の遮蔽クーロンポテンシャルを用いた計算により、有効質量近似で表面の波動関数を解き、半導体表面下のバルクの不純物の走査トンネル顕微鏡像について理論的に調べ、実験で観測されているフリーデル振動の起源を明かにした。山口(静大工)は、第一原理に基づく非経験的計算により、Si(001)2×1、Si(111)7×7表面上に吸着したC^<60>、C^<70>などのフラーレン分子の電子状態を求め、フラーレンを構成する個々の原子のトンネル物性についての知見を得た。いくつかの系についての結果はSTM像をよく再現するので、第一原理からの計算の有用性が確かめられた。吉森(岡山理大)は、トンネル物性における多体効果を取り上げ、とくに、非磁性金属表面での磁性不純物の近藤効果が走査トンネル分光STSで観測できるかについて考察した。塚田(東大理)は、強電界・強電流表面系に適用できる局所密度汎関数法の開発を行い、STMによる原子素過程の機構について研究した。この方法により、STMの摂動論を越える取り扱いができることはもとより、表面-探針間の原子移動など、探針による表面の局所化学変化について研究することができる。さらに、電界電子放射や電気化学過程など、さまざまな問題に応用できると期待される。北原(東工大理)は、表面上に原子が吸着して引き起こされた表面ストレスによる変形の公式を得て、いわゆるStoneyの公式を一般化した。島(姫路工大)は、第一原理計算に基づいて、STM電流およびクーロンブロッケード現象を定性的かつ定量的に理解することを試みた。小林(東大理)は、層状の遷移金属ダイカルコゲナイド表面のSTM像を理論的に調べるために、MoS_2、MoSe_2表面についてバンド計算やSTM像の計算を行い、さらに、MoS_2基板上に成長したMoSe_2表面で観測されているモアレ像について議論した。馬越(阪大基礎工)は、電流の一般式を共鳴トンネル模型に適用し、トンネル電流と微分コンダクタンスを与える、摂動によらない一般的表式を導いた。山口(静大工)は、第一原理に基づく非経験的計算により、シリコン表面上に吸着したフラーレン分子の電子状態を求め、フラーレンを構成する個々の原子のトンネル物性についての知見を得て、第一原理からの計算の有用性を確かめた。また、シリコン表面上のフタロシアニン、グラファイト上の液晶分子など有機分子の電子状態計算も開始した。

吉森(岡山理大)は、遷移金属表面上の一酸化炭素吸着分子による、金属表面電子状態のいわゆるフリーデル振動が、走査トンネル分光で観測できる可能性を示した。塚田(東大理)は、強電界、強電流下の非平衡系に適用できる、第一原理からの電子状態理論を開発した。走査トンネル顕微鏡の探針によって、固体表面上の原子を望みの位置から引き抜いたり、移動させたり、供給したりすることを念頭において、この理論を探針・金属表面系に適用した。具体的には、探針・表面の両電極としてジェリウム金属をとり、その中間に置いた金属原子に働く力と電荷分布を計算した。北原(東工大理)は、トンネル電子源が近接して量子相関をもつとき、化学ポテンシャルの差によって電子流が流れるという熱力学的取り扱いの有効性について議論した。また、開孔系の近接磁場の理論を、誘電率の異なる物質、さらに、金属板を含む系に拡張することを試みた。馬越(阪大基礎工)は、トンネル電流と微分コンダクタンスについて、摂動によらない一般的表式を得た。この表式を簡単な系に適用し、実験条件によっては、表面状態が走査トンネル分光の観測にかからない場合があることを示した。島(姫路工大)は、探針・表面間のトンネル電流、および、クーロンブロッケード現象を理解するために、電流が流れている非平衡定常過程を量子論的立場から記述した。山口(静大工)は、第一原理に基づく非経験的計算により、シリコン表面に吸着したフラーレン分子や有機分子の電子状態を求め、これら吸着系を構成する個々の原子のトンネル物性についての知見を得た。得られた電荷密度の空間分布は走査トンネル顕微鏡(STM)像をよく再現するので、第一原理計算の有用性が確かめられた。吉森(岡山理大)は、金属表面に吸着した有機分子の走査トンネル分光理論の定式化を、ベンゼンを例として試み、金吸着シリコン表面のSTMによる短距離秩序形成のメカニズムの簡単な模型を得た。鈴木(東大理)は、スピンボゾン模型に指数演算子の分解の方法を用いて、スピンとボゾンの状態をミクロに取り扱い、スピン磁化の時間発展を計算し、ボゾン系が熱浴の働きをする様子を議論した。塚田(東大理)は、リカ-ジョン・伝達行列法の発展・拡充を行い、種々の表面・探針系への応用を行った。たとえば、Na表面間のNa原子に働く力の、バイアス電圧および表面間の距離による変化の様子を明らかにし、正電極表面付近と負電極表面近傍の振る舞いの違いを、原子上の電子分布の特徴から説明した。また、Al深針Si表面系のトンネル障壁の微視的形状やバリスティック領域への移り変わりの様相を明らかにした。馬越(姫路工大)は、前年度得たトンネル電流の一般式をより使い易い形にして、2重トンネル障壁のクーロンブロッケード現象に適用し、間の粒子が小さい極限での振る舞いを調べた。微視的、非経験的に求めた探針・表面系の電子状態の解析理論の開発と数値シミュレーションを基本として、個々の原子スケールでのトンネル現象を理論的に解明した。各分担者の今年度の研究実績の概要は以下の通りである。山口(静大工)は、第一原理に基づく非経験的計算により、シリコン表面に吸着した有機分子の電子状態を求め、これら吸着系を構成する個々の原子のトンネル物性についての知見を得た。吉森(岡山理大)は、共鳴トンネル効果による準安定励起
携帯コンテンツのライフサイクル管理と知的財産活用に関する研究

iモードを対象に,ケータイコンテンツ市場の成長を時系列的に分析し,先行者利益の特色を明らかした.コンテンツ市場における模倣障壁は,ライフサイクル管理を徹底した知的財産マネジメントにある.その行動は, iモードのプラットフォームの上で,プロバイダー等が独自の組織ネットワークを築いている関係性,疎結合の関係性である.この研究から,疎結合の関係性をもつコンテンツ・マネジメントが有効であることが解明できた.iモードを対象に,ケータイコンテンツ市場の成長を時系列的に分析し,先行者利益の特色を明らかした.コンテンツ市場における模倣障壁は,ライフサイクル管理を徹底した知的財産マネジメントにある.その行動は, iモードのプラットフォームの上で,プロバイダー等が独自の組織ネットワークを築いている関係性,疎結合の関係性である.この研究から,疎結合の関係性をもつコンテンツ・マネジメントが有効であることが解明できた.本研究は、拡大が続くiモードなど携帯コンテンツにおける知的財産マネジメントの実態と課題を明らかにし、コンテンツビジネス振興の制度設計などに寄与することを目的としている.このため、平成19年度の研究では、iモード・コンテンツを分析の対象とし、そのサービス開始以降の経年的なコンテンツ情報をデータベースとして作成した.このデータベースからコンテンツの変遷と広がりを分析し、コンテンツの生存率と市場への先駆者利益の実態を明らかにした.この先駆者利益の分析では、音楽・ゲームのコンテンツ分野では必ずしも有意性が見いだせず、生活情報コンテンツの分野で市場の支持が続いていることが明らかになった.また、代表的なコンテンツプロバイダーを対象に、コンテンツの生成から消滅までのライフサイクルをいかに管理しているかについてインタビュー調査を行った.とくにプロバイダー企業A社でのライフサイクル管理では、音楽、ゲームのコンテンツの入れ替わりが激しく、生活情報のコンテンツでは息の長いライフサイクルが確認できた.そのライフサイクルを規定する要因は、マーケットの成長要因、経営管理コスト要因、コンテンツ保有者との関係性要因が強く関連しているとみられる.着うたフルなど成長が著しいコンテンツ分野では、音楽コンテンツにおける著作権管理メカニズムが有効に寄与しているが、ゲームコンテンツ分野のようなコンテンツ開発者、保有者、プロバイダーなどの間での権利調整やライセンシングにかかる管理コストの要因からライフサイクルに大きく影響している分野もある.このコンテンツのライセンシングの問題点と課題の深堀は、知的財産マネジメントの大きな課題でもあるので、この作業は20年度においても継続して行う.(本成果は20年度に重点的に発表する予定である。)本研究は、iモードを対象に、ケータイコンテンツのライフサイクル管理とそこにおける知的財産マネジメントの活用を分析することを目的とした期間2年間の研究である。まず、ケータイコンテンツ市場の成長とカテゴリーの変遷をもとに、ケータイコンテンツ市場への多様な事業参入の分析から先行者利益が確保されていることが実証的に明らかになった。そのコンテンツ競争市場における模倣障壁は、人気コンテンツ・ランキング上位にあるコンテンツについてのライフサイクル管理による専有可能性を有効に活用していることが確認できた。この専有可能性が機能するケータイコンテンツ市場は、コンテンツ・カテゴリーの多様化を促すケータイ・キャリアの事業戦略に依存している。キャリアとコンテンツ・プロバイダーとの関係は、垂直的な分業関係ではなく、iモードのプラットフォームのうえで、プロバイダー等が独自の組織ネットワークを築いている関係性から成り立っている。その関係性は、疎結合の関係性であり、K.E.ウェイクらのルース・カップリングな性格をもっているものと考えられる。疎結合とは,緩やかに連結されているシステムで,バラバラな価値観をもった個人や独自の文化をもったサブシステムが利己的共生のような関係で結びついているものである。この疎結合の関係性をもつビジネスモデルを確立するために、コンテンツ・プロバイダーは、さまざまなコンテンツに関連した戦略的提携行動を繰り返している。なかでもケータイコンテンツを囲い込むためのバンドル化・ブリッジ化を行うための、ケータイコンテンツ市場における戦略的提携行動とライセンシング活動を頻繁に行っている。そのため、多くのプロバイダーの間で知的財産マネジメントの専業組織を子会社化して展開していることが分析できた。この研究から、疎結合の関係性をもつコンテンツ・ビジネスの育成が有効であると考えられる。
イメージングプレートを用いたIVR時の空間線量及び被ばく線量評価法の確立

1.大線量下で使用されたIPを市販読み取り装置で簡便に読み取ることのできる2つの方法、セロハン法とアニール法を開発し、測定上限を通常の読取り法より56桁大線量側に延ばすことを可能にした。本法により、X線に対して、BAS-TRのダイナミックレンジの上限は100Gy程度、直線性は10Gyあたりまであることを明らかにした。2.IPの線質特性及び方向特性についての検討を行った。IVR術技で使用される管電圧60120kVの間でX線装置によっては1333%の感度差が認められ、正確な線量評価を行うには、術技中の平均管電圧を求めることが必要であった。方向特性については、-90°,+90°を除いて±75°までは、いずれの管電圧でも入射角度による有意差は認められなかった。3.臨床例での患者入射皮膚線量(entrance skin dose, ESD)測定を行った。IPを挿み込むコルセットを作製し、患者の身体に沿わせることで体側でのgeometric errorを最小限にした。同時にガラス線量計(GD-302M)による測定を行い、両者の値の比較検討を行った。同位置でのIPとガラス線量計によるESD線量評価値は、広いレンジにわたり良い相関を示していたが、ガラス線量計では長軸方向からの入射放射線に対し低エネルギーになるほどレスポンスが低下する特性をもつため、ほぼすべての箇所でガラス線量計による評価値の方が低い値を示した。4.金属フィルターをつけたIPを用いることで、散乱線のエネルギー情報を必要とせず空間線量の算出が可能であり、IVR室内の任意の箇所又は期間での散乱X線による空間線量測定を簡便に行えることを示した。2種類のIP ; BAS-MS、BAS-TRにX線を照射してBAS-1000により通常の方法で読み取ったとき、測定上限値はそれぞれ100μGy、600μGy程度である。しかし、これらは、読取り装置の出力回路の制限によるもので、IPの物性としての上限を意味するものではない。そこで、出力回路で制限されないようにPSL(Photo-Stimulated Luminescence)発光を制御する2つの方法、色セロハンシートを用いる方法とアニーリング処理を施す方法を開発した。その結果、BAS-MSとBAS-TRのダイナミックレンジの上限はそれぞれ10Gy、100Gy程度であり、BAS-TRでは、直線性があるのは10Gyあたりまでであることが明らかになり、IVR術時の線量評価に対応できることがわかった。フェーデイングの評価については、X線照射後の経過時間と温度とを変数とするフェーデイング関数を新たに作成し、これより求めた最適条件でアニーリングを行うことによりフェーデイングの影響を最小限にした。BAS-TRを用いて、照射後100°Cで70時間アニーリングした後に通常の測定方法で読み取った結果、PSL密度とX線吸収線量との間に10Gy以上まで良好な直線関係が得られた。セロハン法とアニール法との組合せにより、被ばく後短時間で線量を知ることができ、積算型線量計としてフェーデイングの影響を最小限にした評価を行うことができる。IVR(Interventional Radiology)術時における患者皮膚被ばく線量のイメージングプレート(IP)による評価方法の開発を目的とし、IP(BAS-TR)の診断領域X線に対するエネルギー依存性について調べた。

日本品質保証機構にてX線(実効エネルギー30、40,60,80,120keV)の基準照射を行い、PSL(Photo-stimulated luminescence)レスポンスを測定したところ、IPを構成する元素のK電子吸収によると考えられる感度の上昇が5060keV付近に認められた。臨床で施術に用いられているX線発生装置では、IVRに用いられる管電圧60120kV(実効エネルギー32.744.7keV)で、感度差は13%であることがわかった。reference線量計を用いて各管電圧ごとのdose-PSL response相関を作成することにより、術時の平均管電圧から正確な線量評価を算出することができる。水ファントムを患者胴体にみたて、IPシート(38.1x50.8cm)を背側に巻き付け、管電圧60120kVで、実際のIVR施術を模擬して透視と撮影とを行い、入射皮膚線量マッピングを試みた。同時に、エネルギー補償フィルタ付ガラス線量計をIPシート裏面に5cm間隔で8×6列のグリッド状に48個配置し、値を比較した。その結果両者の値は良い相関を示していた。IPによるマッピング法はエネルギー依存性について考慮が必要であるとしても、ダイナミックレンジが100μGy100Gyと非常に広く、また、ガラス線量計のような小さな線量計では複数個配置してもpeak skin dose領域の特定はできないため、hot spotsを逃してしまう恐れがあるが、IPではこの領域が明示されるため、最も被ばく線量の高く、確定的影響が発現する恐れのある部位の特定が可能である。昨年度までにイメージングプレート(imaging plate,IP,BAS-TR)を用いて、血管造影術(interventional radiology;IVR)施行時における患者入射皮膚線量(entrance skin dose,ESD)マッピング法を確立した。今年度は、本法により病院での臨床例におけるESD測定を行った。IPを挿み込むコルセットをあらたに作製し、患者の身体に沿わせることで体側でのgeometric errorを最小限にし、realisticな線量評価を試みた。同時にガラス線量計による測定を行った。肝動脈塞栓術例での測定において、同位置でのIPとガラス線量計(1カ所に5チップ並べて配置)による線量評価値を比較したところ、両者は良い相関を示していたが、IPによる評価値の方が大きい箇所が多く、最大線量値を示した箇所では、IPで1,099.081,602.81mGy、ガラス線量計では990.291,029.60mGyと評価され、その差は35%以上あった。診断用x線の低エネルギー領域でもIPでは方向依存性がないこと、ガラス線量計では長軸方向からの入射x線を過小評価することを明らかにした。両者の評価値の差はこの特性の違いが原因と考えられ、IPにより正確なESD測定が可能であることを示した。また、IP(BAS-MS)を用いて、IVRを頻繁に施行している心カテーテル室での散乱エックス線の空間線量測定を行った。IPは曝射期間終了後にアニーリング処理を施すことにより積算型検出器として使用することができる。厚さの異なる3種類の金属フィルター(アルミニウム、銅、カドミウム)を用いて、実効エネルギー30120keVのエックス線に対するIPの応答を調べた。3種類の金属フィルターそれぞれへのIPの感度に、重みを乗じて加えることにより線量当量当たりの感度がエネルギーに依存しないフラットレスポンスを作成した。これにより散乱線のエネルギー情報を必要とせず空間線量の算出が可能になった。心カテーテル室内の数箇所における空間線量を算出し、本法がIVR室での散乱線の空間線量の測定法として実用的に有用であることを示した。
核エネルギー及びそれに伴う物質からみた未来準平衡社会の研究

未来準核平衡社会の研究の第一歩として、この社会の原子炉等核燃料施設(最終貯蔵施設等も含む)における核燃料物資や放射性廃棄物の分布を調べている。今回は最初の取り組みとして、現在実用化が確実視されている核分裂炉だけを考え、核融合炉は試用できないような状況について研究した。原子炉としてのそれぞれ2種類の高速炉と熱中性子炉に関して研究した。燃料サイクルは、連続的に天然ウランを炉心に装荷し、核分裂生成物取り除くことにした。アクチノイドは炉心に入れたままで外には取り出さないことにした。このためまず必要なアクチノイドの核データの整備をおこなった。既成のデータセットも利用したが、未来準核平衡社会の解析のためにはかなりの数の核種に対するデータが不足しており、これらを実験データと核理論を用いて求めた。次にこれらの核データを用いて群定数を作成した。最後にこれらの群定数と我々の開発した準平衡核システム計算用コードを用いて、未来核平衡社会における核種の存在量や原子炉の成立性等に関して研究をおこなった。これらの研究の結果、(1)中性子スペムクトルがソフトで、絶対値が大きい程、より思い超ウラン元素の割合が増加する。(2)熱中性子炉のスペクトルでは平衡状態を達成できない。(3)いずけのスペクトルでも^<239>Puが全核分裂数の半分以上を担っている。他に熱中性子炉では^<241>Puや^<245>cmの寄与が、高速炉では^<238>Uや^<240>Puのしきい核分裂の寄与が大きい。(4)アクチノイドの放射能の量は熱中性子炉の方が高速炉より大きい。といったことがわかった。多くの近似や仮定を使っての解析であったが、有用な知見が得られた。今後、解析の精度を上げるとともに、未来準核平衡社会の研究をより広い分野に亘って展開していく予定である。
新規不斉タンデム型炭素-炭素結合形成反応の開発と利用

有用有機化合物の効率的、かつ選択的構築においては立体化学を含めその炭素骨格をいかに制御して造るかが大きな課題となる。本研究はこのテーマに取り組み、炭素一炭素結合形成反応を伴う多成分複合系の連続反応の構築、すなわち新規不斉タンデム型反応系の開発を目的とし遂行したもので、その研究結果として具体的には下記の成果と多くの有用な知見を得た。炭素-炭素結合形成反応としてよく知られたWitting型反応とMichael反応の組み合わせによる独自で新規なタンデム型の反応系を設計構築した。まず不斉誘起子として2種のビナフチル系誘導体の機能を検討し、その結果を基にタンデム反応系に適用可能な基質合成を行なった。次いで、合成基質につき予試験的に不斉Michael反応を検討したところ100%に近い立体(エナンチオ)選択性で高収率で反応が進行することが確認された。最初の炭素-炭素結合形成における高い不斉誘導が観察されたので、in situで生成する炭素陰イオンとカルボニル基質との連続反応による一フラスコ内のタンデム反応へと展開した。ベンズアルデヒドとの反応における100%に近いエナンチオ選択性を確認後、二重不斉誘導可能なカルボニル基質との不斉Michael-HWE (Horner-Wasdworth-Emmons)反応を検討した。不斉オレフィン化において有効とされる3種のアプローチ、エナンチオトピツクなカルボニル区別反応、面選択による軸性不斉を持つ光学活性オレフィンへの変換、ラセミックなカルボニル化合物の速度論的分割のいずれにおいても高い化学収率と多重不斉誘導における高いジアステレオ選択性が得られた。さらに、本反応系を動的速度論分割に適用したところ、この系では世界で初めて高い選択性と化学収率の実現に成功した。有用な物質の効率的、かつ選択的構築においては立体化学を含めてその炭素骨格をいかに制御して造るかが大きな課題である。本研究はこのテーマに取り組み、炭素-炭素結合形成反応を伴う多成分複合系の連続反応の構築、すなわち不斉タンデム型反応系の新たな開発を目的として行なったものである。有効なエナンチオ選択的有機キラル分子の構築法の開発を目的として、初年度の研究結果として具体的には下記の成果と有用な知見を得た。炭素-炭素結合形成反応としてよく知られたWittig型反応とMichael反応の組み合わせによる独自で新規なタンデム型の反応系を設計構築した。次いで、合成基質につき予試験的に不斉Michael反応を検討したところ100%に近い立体(エナンチオ)選択性でしかも高収率で反応が進行することが確認された。ベンズアルデヒドとの反応における100%に近いエナンチオ選択性を確認後、二重不斉誘導可能なカルボニル基質との不斉Michael-HWE(Horner-Wasdworth-Emmons)反応を検討した。不斉オレフィン化において有効とされる3種のアプローチ、エナンチオトピックなカルボニル区別反応、面選択による軸性不斉を持つ光学活性オレフィンへの変換、ラセミツクなカルボニル化合物の速度論的分割のいずれにおいても高い化学収率と多重不斉誘導における高いジアステレオ選択性が得られた。さらに、本反応系を動的速度論分割に世界で初めて適用することに成功した。生成物の絶対構造については現在検討中である。有用な物質の効率的、かつ選択的構築は立体化学を含めてその炭素骨格をいかに制御して造るかが大きな課題である。

本研究はこのテーマに取り組み、炭素-炭素結合形成反応を伴う多成分複合系の連続反応の構築、すなわち不斉タンデム型反応系の新たな開発を目的として行なった.有効な有機キラル分子の構築法の開発を目的として、初年度の研究結果を踏まえて二年目の平成14年度は下記の具体的な成果と有用な知見を得た。前年度に引き続き、炭素-炭素結合形成反応としてよく知られたWittig型反応とMichael反応の組み合わせによる独自で新規なタンデム型の反応系を設計構築した。不斉誘起子として2種のビナフチル系誘導体の機能を検討し、タンデム反応系に適用可能な基質合成を行なった。初年度で最初の炭素-炭素結合形成における高い不斉誘導が観察されたので、二重不斉誘導を目的として、in situで生成する炭素陰イオンと非対称化による不斉祐希が可能なカルボニル基質との連続反応による一フラスコ内のタンデム反応へと展開し、前例の無い不斉Michael-HWE(Homer-Wasdworth-Emmons)反応を検討した。その結果、タンデム型の二重不斉誘起が観測されたのみならず、動的速度論分割に成功した。生成物の絶対構造についても化学変換とX-線構造解析を用いて現在決定されつつある。絶対構造決定後には反応の一般化渡反応機構の解明を今後行なう予定である。また、本研究の一環として、他の型の不斉オレフィン化についても検討し、いずれの場合にも高い収率とジアステレオ(エナンチオ)選択性が認められ、分子内反応への展開ではキラル合成素子として有用な縮合環化合物の不斉合成を行なった。
象牙質再生能を有する多機能型ウ蝕治療材料の開発

われわれがナノテクノロジーを利用して開発した球状ナノアパタイト配合グラスアイオノマーセメントの開発は具現化したが,BMPの強力な生物活性を付与することによる新たな修復材開発を試み,以下の実験を試みた.BMP配合のグラスアイオノマーセメントを試作,分担者の斎藤と協力してin vivoの実験を試みたが,修復象牙質形成能の獲得は得られず,所期の目的は達成できなかった.in vitroの実験では,曲げ強さからの検討では,BMP配合の影響はみられんかった."在宅診療に適した象牙質再生能を有する多機能型修復材料の開発"というテーマで26年度の科学研究費が採択されたため,継続して研究を継続したい.われわれがナノテクノロジーを利用して開発した球状ナノアパタイト配合グラスアイオノマーセメントの開発は具現化したが,BMPの強力な生物活性を付与することによる新たな修復材開発を試み,以下の実験を試みた.BMP配合のグラスアイオノマーセメントを試作,分担者の斎藤と協力してin vivoの実験を試みたが,修復象牙質形成能の獲得は得られず,所期の目的は達成できなかった.in vitroの実験では,曲げ強さからの検討では,BMP配合の影響はみられんかった."在宅診療に適した象牙質再生能を有する多機能型修復材料の開発"というテーマで26年度の科学研究費が採択されたため,継続して研究を継続したい.骨形成タンパク質(BMP)は強力な骨・象牙質形成誘導活性を示すサイトカインとして各分野でその臨床応用が注目されている.われわれがナノテクノロジーを利用して開発した球状ナノアパタイト配合グラスアイオノマーセメントの機能にBMPの強力な生物活性を付与することにより,1)修復象牙質形成能(高いBMP徐放性),2)脱灰象牙質再石灰化能(高いフッ素徐放性),3)高い物性4)高い歯質接着性を有する多機能型ウ蝕治療材料を開発することを当該研究の目的とした.当該研究では,強力な骨・象牙質形成誘導活性を示すサイトカインとして各分野で臨床応用が注目されているBMPに着目し,ウ蝕治療材料にその機能を導入するという着想に至った.具体的には,今回われわれがナノテクノロジーを応用して開発した球状ナノアパタイト配合グラスアイオノマーセメントの機能にBMPの強力な生物活性を付与することにより,多機能型ウ蝕治療材料を開発することを研究目的として本年度から実施している.本年度は,初年度のため前回の研究課題(新規球状シリカを添加した抗ウ蝕性高強度を有するグラスアイオノマーセメントの開発)の未発表成果を整理して投稿用原稿を作成,投稿,この1月やっと受理(American Journal of Dentistry)に至った.そのため,当該研究実施に関しては,まだ初期段階であるBMP配合に適するようなグラスアイオノマーセメントの粉液比の調整中で,明白な結果はまだ得られてなく,次年度への検討課題である骨形成タンパク質(BMP)は強力な骨・象牙質形成誘導活性を示すサイトカインとして各分野でその臨床応用が注目されている.われわれがナノテクノロジーを利用して開発した球状ナノアパタイト配合グラスアイオノマーセメントの機能にBMPの強力な生物活性を付与することにより,1)修復象牙質形成能(高いBMP徐放性),2)脱灰象牙質再石灰化能(高いフッ素徐放性),3)高い物性4)高い粛質接着性を有する多機能型ウ蝕治療材料を開発することを当該研究の目的とした.本年度では,ナノシリカをグラスアイオノマーセメントに配合することによる曲げ強さの向上を目的とし,以下の実験を試みた.グラスアイオノマーセメントにはFuji Ionomer Type II(GC,Japan,粉液比=2.7)を用い,シラン処理したナノシリカとしては2種類の異なる径のもの(16nm, Aerosil R972, Nippon Aerosil Co)と(103nm,SC4500-SMJ, Admatechs)を用いた,グラスアイオノマーセメントの粉末に上記の2種類のナノシリカを,4種類の割合(0,0,5,1.0および2.0wt%)で混入し(計8条件),練和後.曲げ測定用試料を作製,37°C水中に24時間浸漬後3点曲げ強さ試験を行った.その結果,Aerosil R972(1.0wt%混入)の条件時,コントロールと比較しては有意に曲げ強さは向上したが,他の条件は(0.5と2.0wt%のAerosil R972, 0.5, 1.0および2.0wt%のSC4500)はコントロールと比較して有意に向上しなかった.まとめると,シラン処理を行ったナノシリカの混入によってグラスアイオノマーセメントの曲げ強さは上昇することが示され,本年度の目的が達成できた.しかし,グラスアイオノマーセメントにBMP配合による象牙質活性誘導能の実験は24年度の検討課題である.骨形成タンパク質(BMP)は強力な骨・象牙質形成誘導活性を示すサイトカインとして各分野でその臨床応用が注目されている.われわれがナノテクノロジーを利用して開発した球状ナノアパタイト配合グラスアイオノマーセメントの機能にBMPの強力な生物活性を付与することにより,1)修復象牙質形成能(高いBMP徐放性),2)脱灰象牙質再石灰化能(高いフッ素徐放性),3)高い物性4)高い歯質接着性を有する多機能型ウ蝕治療材料を開発することを当該研究の目的とした.よって,本年度の目的は達成できなかった.

幸い,"在宅診療に適した象牙質再生能を有する多機能型修復材料の開発"というテーマで26年度の科学研究費が採択されたため,継続して研究を継続したい.骨形成タンパク質(BMP)は強力な骨・象牙質形成誘導活性を示すサイトカインとして各分野でその臨床応用が注目されている.われわれがナノテクノロジーを利用して開発した球状ナノアパタイト配合グラスアイオノマーセメントの機能にBMPの強力な生物活性を付与することにより,1)修復象牙質形成能(高いBMP徐放性),2)脱灰象牙質再石灰化能(高いフッ素徐放性),3)高い物性4)高い歯質接着性を有する多機能型ウ蝕治療材料を開発することを当該研究の目的とした.本年度では,BMPをグラスアイオノマーセメントに配合することによって,機械的な指標である圧縮強さと曲げ強さにどう影響を及ぼすかといった観点から,以下の実験を試みた.グラスアイオノマーセメントにはFuji Ionomer Type II(GC, Japan,粉液比=2.7)を用い,l R972,Nippon Aerosil Co)と(103 nm, SC4500-SMJ, Admatechs)を用いた.BMPの配合を考えてグラスアイオノマーセメントの粉液比をP/L=0.3と決定し,BMPの配合量を4種に変化させて,圧縮強さと曲げ強さを測定した.その結果,両強さともにBMPの配合量が強さに及ぼす影響はみられなかった.よって,本年度の目的は概ね達成できたように思える.球状シリカ配合のグラスアイオノマーセメントの物性向上は,ナノシリカ配合も含めて成果がみられた.25年度が最終年度であるため、記入しない。BMPの配合を考えてグラスアイオノマーセメントの粉液比をP/L=0.3と決定し,BMPの配合量を4種に変化させて,圧縮強さと曲げ強さを測定した.その結果,両強さともにBMPの配合量が強さに及ぼす影響はみられなかった.よって,本年度の目的は概ね達成できたように思える.この2年間でグラスアイオノマーセメントの物性改良の成果が得られたため,いよいよ本年度からBMP配合のグラスアイオノマーセメントを試作し,分担者の斎藤と協力してin vivoの実験に取り組みたい.25年度が最終年度であるため、記入しない。この3年間で,グラスアイオノマーセメントの物性改良の成果が得られ,本年度ではBMP配合のグラスアイオノマーセメントを試作,25年度は分担者の斎藤と協力してin vivoの実験に取り組みたい.