hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
パス解析による病院運営合理化の研究―タイムスタディおよび治療法選択過程をもとにして―

平成11年度から平成13年度まで3年間の研究成果として、以下のような新たな知見を得た。(1)大学附属病院の運営合理化という研究課題解決には、医療需要供給バランス評価、医療需要把握、供給適正評価方法の開発、タイムスタディ自体の精度向上、業務分類データベース構築、などが基盤研究として必要である。(2)医療需要供給バランス評価については、医療需要指標と供給指標の構築が必要であり、いずれも既存の指標では代用できない。医療需要指標は患者情報のみが基礎データとなる。供給指標としては、医療ケア提供時間と供給内容とが基礎データとなる。業務量調査、タイムスタディでは供給を測定しでおり需要にみあった供給かどうかの検討は、数学モデルの導入が必要である。(3)需給バランスの検討のために、現行の需給について検討した。患者情報とケア提供時間、厚生労働省の出している看護度とケア提供時間、術後日数および患者情報とケア提供時間の関係を回帰分析、マルチレベル分析により検討した。その結果、患者情報について看護職が直接得る部分と医師が治療のために指示したために生じた部分とに分類可能なこと、ケア提供時間は患者情報により推定可能なこと(相関係数>0.9)、などが明らかになった。(4)タイムスタディの実施および精度向上のためのノウハウを蓄積した。さらに、病棟スタッフ、患者により負担をかけない形式のタイムスタディ方式の開発を行なった。その際、自計式(ボイスレコーダと記録用紙記入式)と他計式の記録特性の比較を行い、精度に優れる他計式の記録レベルに自計式を近づけるための示唆を得た。(5)研究の基盤となる業務調査データベースを構築した。業務分類について人工知能的検討を行うために、データベース構造および入力方式に自由度を持たせ、研究的に分類を変更、分類ルールを自動構成しうる構造を開発した。21世紀における病院の存在意義に対応した病院運営分析方法論開発のため、本年度は以下の検討を行った。本年度は、1.患者の医療需要に基づく職種別医療提供実態調査(バックグラウンドジョブの検討)、2.教育施設としての看護学生実習時における学生教育時間・内容実態調査、3.タイムスタディデータのための解析用データベースの構築、4.病棟運営評価のための基礎資料内容検討、を行った。タイムスタディは当初複数施設、複数病棟で予定していたが、予算とマンパワーの関係で昨年度に引き続きO大学医学部附属病院外科系1病棟とした。WHEN(開始・終了時間)、WHERE、WHO,FOR WHOM(誰のために)、WHATの記録を、観察者が観察対象医療・看護職一人に一人ずつつく他計式、24時間連続観察方式で10日間行った。観察対象医療職はのべ10名、看護職は3交代勤務でのべ47名、看護助手は2交代勤務でのべ44名である。観察者は大阪大学医学系研究科大学院生らのべ116名である。結果1.医療職は手術当日の直接業務提供時間が12時間と高く以後急激に減少するが、バックグラウンドジョブも含めた業務提供時間でみると直接業務の約2倍の時間の業務提供を行っていた。看護職は術後当日よりも術後4日目までは直接業務提供時間が多かった。バックグラウンドジョブにかける時間は直接業務の22.5倍であった。看護助手は特に高くならず、一定量の業務提供をしていた。また、病棟全員への業務提供が主であった。2.学生実習時、学生担当患者の受け持ち看護婦は業務時間の10%を指導・教育に割いていた。他の看護婦は1%程度を割いていた。3.タイムスタディ解析用データベースをマイクロソフト社のACCESSを用いて職種別に構築した。誤入力防止機能と集計機能を検討中である。

4.タイムスタディの結果から、患者情報としてドレーン数、レスピレータ装着、バイタルサイン測定間隔、褥創などをもとにした提供医療時間推定モデル検討が可能であることが示された。(1)病院業務変革の経緯追跡調査本年度は4月に新看護部長、新病棟婦長の就任、6月より臓器別病棟編成開始、医師・看護カルテ一本化、7月より病棟消耗品1本渡し制開始、1月より看護勤務態勢変更、と病院・病棟システムに大きな変動があった。予定されていた看護支援システムの導入は遅れて来年度となったが、医師支援システムは昨年1月より稼動し、4月以降も継続運用されている。タイムスタディは主に病棟再編が落ち着いた8月から9月にかけて1週間実施した。今回は研修3ヶ月目の研修医と1看護チームを追跡し、病棟全体の運営変化の調査を目的とした。その結果、医師の勤務時間は昨年とほぼ同様16時間程度、看護婦の勤務時間は1勤務時間帯あたり9時間30分程度と昨年よりも延長し多忙さが増した感覚であることがわかった。また、新人看護職と中堅看護職の業務執行上の違いが観測され、その分析方法の解析を検討することとなった。(2)病棟業務パス解析とデータベース化消化器系外科特有業務パスの検出を検討した。その結果、バックグラウンドジョブは設定可能であるが、現行の記録方式では業務パスを構成する単位業務設定が困難であり、分類方法、業務データベース自体の構造から検討が必要なことが明らかになった。これは来年度の大きな課題である。(3)病院運営変革の経緯と運営評価モデルの検討病院運営変革の歴史的検討と大学附属病院の付加価値論をもとに病院運営評価モデルの構築を検討した。今年度は大学附属病院の特質である教育の価値について主として複数病棟婦長に聞き取り調査を行った。その結果、研修医制度とならび研修看護婦制度の必要性、患者意識の変革による教育施設としての機能低下、研修医短期ローテーションによる看護婦負担増加問題などが指摘された。(1)病院業務変革の経緯追跡調査本年度は新看護部長、新婦長になって2年目、病棟としては2月より看護婦の勤務体制を3チームから2チームにかえて夜間看護婦数を増加するなど新体制が定着してきた年といえる。看護支援システムの導入は今年度の予定であったが、来年度に延期された。今年度のタイムスタディは、業務記録処理の合理化、被験者への負担軽減を目的として9月後半に3日間実施した。病棟業務パス解析の効率化を目指した新たなデータ処理プログラム・分類法則の作成、プレテスト、検討は7月から行いデータ処理は新分類・分析プログラムに沿って行った。対象は研修3ヶ月目の医師と各勤務帯中堅レベルの看護婦1名ずつであった。調査の結果、医師は15時間45分、看護婦は日勤で9時間28分、準夜で9時間1分、深夜で10時間4分の総勤務時間であった。準夜勤務人数を増やしたことは前年までの勤務時間から最高で47分短縮がみられたことで一応の成功をみたといえる。医師の勤務時間も前年よりは約20分短縮されていた。
人工光合成型エネルギー変換

1。半導体を光電極光触媒に用いる人工光合成の開発:(1)硫化亜鉛と硫化カドミウムの固溶体超微粒子コロイドは二酸化炭素を一酸化炭素に還元する光触媒として働くことを見い出した。(2)硫化亜鉛超微粒子を光触媒に用いてアルコール脱水素酸素存在下で、二酸化炭素をメタノールに光転換する新しいプロセスを開発した。(3)ゼオライト担体上に調製した高分散固定化薄膜状酸化チタンは水蒸気存在下で二酸化炭素をメタン、一酸化炭素、メタノールに還元する光触媒として働くことを見い出した。(4)p型リン化ガリウムとマグネシウムを電極に用いると塩化ベンジルと二酸化炭素が反応してフェニル酢酸を合成する電気化学光電池が構成できることを明らかにした。(5)60気圧の二酸化炭素のニッケル電極における還元によるプロパン、ブタンなどの炭化水素の生成反応は、フィシャートロプッシュ型反応であることを明らかにした。(6)トンネル構造を有するバリウム-チタン複合酸化物に二酸化ルテニウムを担持した光触媒による10%の量子効率で水を完全分解できることを見い出した。(7)チタン系複合酸化物のなかに可視光応答性を有し、かつ水素発生能を有するものを見い出した。2。有機物質金属錯体を光励起する人工光合成型反応システムの開発(1)ポリパラフェニレンはコバルトサイクラム存在下で、二酸化炭素を一酸化炭素に還元する光触媒として働くことを見いだし反応機構を解明した。(2)両親媒性ルテニウム錯体を担持したポリ塩化ビニル超薄膜が光電子移動型の光触媒とした働くことを見い出した。(3)ポリメタメチルアクリレート超薄膜に取り込まれているカルバゾール骨格から膜を介して水相へ光誘起電子移動が起こることなど、人工シラコイド膜を合成する手がかりを得た。(4)ポルフィリンとビチオフェンポリマーの積層膜が光電変換機能を有することを見い出した。1。2。
高確度年代測定と地考古学的手法を用いたホモ・サピエンスのアジア拡散経路追跡

パキスタン北部ソアン地域では、レス堆積物に1580 kaの光ルミネッセンス(OSL)年代を求めることができた。パキスタン南部ヴィーサル・ヴァレーでは、砂丘堆積物で29 kaのOSL年代を求めた。この地域では、石器は地表面に露出しており、堆積物の年代と石器の年代とは乖離していることが明らかになった。中国泥河湾地域の二道梁遺跡では、石器包含層の上下層に対して19 kaと24 kaが得られた。このOSL年代は、既報の放射性炭素年代と矛盾しない。1ルミネッセンス測定装置の設計ルミネッセンスを測定するための測定システムを設計および製作した。まず、従来の装置よりもコンパクトな形状に設計を行い、高精度でありつつも、より年代測定に特化した装置になるようにした。また、これまで使用した装置に存在したシステムの不安定さや測定時間のロスをなくす解決をするために、装置の形状や構造などを一から見直し、この装置ではより安定して無駄のない動きで測定することができるように設計することができた。さらに、装置に装着する小型エックス線管球を購入し、遮蔽設計を試み、従来のβ線源を装着するよりも簡便に使用することが可能になった。2野外調査研究協力者により、パキスタンのシャー・アブドゥル・ラティーフ大学の考古学研究室の協力を取り付けることができ、ホモ・サピエンスの「南回りルート」追跡で重要となるパキスタン南部のシンド州ハイルプール県での現地調査を行い、ヴィーサル・ヴァレーにある石器遺跡および散布地が点在する砂丘の頂上および中腹にある石器集中地点の堆積物を採取した。もう一つの調査地である中国に関しては、従来のデータを再整理して雑誌に投稿し、掲載された。その他、東南アジアの考古試料について、TLおよびOSL測定を行い、ルミネッセンス特性を考察した。これは、今後、ホモ・サピエンスの「南回りルート」追跡する上で、現在の調査地から続くルート追跡調査の試金石になると考える。1ルミネッセンス測定装置:1年目に構築した装置に測定プログラムを導入した。プラグラムには、従来のTL法やOSL法のほかに、SAR法によるTL測定やOSL測定、およびpIRIR測定が可能になった。また、装置に装着した小型X線管球についてテストを行い、線量を較正して線量評価が行えるようにした。2年代測定のための実験環境:異動により、新たに実験環境を整えた。まず、簡易暗室を設置し、前処理が行える環境を整えた。年間線量評価のために、休眠していたGe半導体検出器を再稼働し、検量線を作成して、線量率評価を行えるようにした。3パキスタン試料の年代測定:パキスタン南部シンド州ハイルプール県において採取した砂丘堆積物について年代測定を行い、堆積年代を評価した。これにより、測定装置が正確に動作することが確認できた。4パキスタンでの野外調査:研究協力者がパキスタンへ渡航して調査許可を現地で締結できた。また、ソアン川流域の石器出土層準に関連した試料の採取に成功した。1ルミネッセンス装置:電気的回路について、今後故障の原因となりそうな箇所を事前に改善することにより、自動測定の安定化をはかった。そして、これまでに採取した測定試料などを精力的に測定することができた。また、整備できたラボも順調に稼働でき、試料処理も捗った。具体的には、パキスタンの試料の他、中国の試料についても測定を行うことができた。2 γ線スペクトル測定のために新しくMCAを購入したことで、スペクトル解析がとても容易になった。3 1と2より、得られたパキスタン南部シンド州における年代測定結果について、国際会議で発表を行うことができた。4パキスタン、ソアン川流域の現地調査の補足を研究協力者と行い、新たな知見を得るとともに、追加の年代測定試料を採取することができた。設計製作したルミネッセンス測定装置も順調に稼働し、さらに安全装置を新たに追加したことで、より安定感が増した。そのため、機器のトラブルなしに年代測定を行う事ができるようになった。さらに、年間線量評価用のGe検出器に、新しくMCAを装備したことで、スペクトル解析が容易になった。パキスタンでの調査も研究協力者の強力な援護により、複数地点で年代測定用試料も採取でき、ソアン川流域の地質編年作成に大きく関わることができた。以上のことから、本研究はおおむね順調に進展している。1試料採取した試料のOSL年代測定実施これまでに整備した実験環境とルミネッセンス測定装置を活用して、パキスタンのソワン川流域および中国泥河湾地域で採取した試料について、OSL年代測定を実施した。そして、統計処理を行って、年代モデルにあてはめた。これらは、層序と整合性あるデータであり、地質編年を構築する上で鍵層の役割を担わせることができる。また、地表面に露出する先史遺構の年代推定の可能性を探るために、南ヨルダンに位置するWadi Abu Tulayhaにあるダム遺構および隣接する住居遺構のOSL年代測定を行った。その結果は、ダム遺構の構築年代として整合性ある結果を得ることができた。2学会等での発表得られたOSL年代測定データは、旧石器学会(アジア旧石器協会)や日本文化財科学会等において、成果を公表した。また、韓国臨津江・漢灘江流域で実施した年代測定結果をまとめた報文を刊行した。

パキスタン南部ヴィーサル・ヴァレーでは、砂丘堆積物で29 kaのOSL年代を求めた。この地域では、石器は地表面に露出しており、堆積物の年代と石器の年代とは乖離していることが明らかになった。中国泥河湾地域の二道梁遺跡では、石器包含層の上下層に対して19 kaと24 kaが得られた。このOSL年代は、既報の放射性炭素年代と矛盾しない。設計製作したルミネッセンス測定装置は、テスト測定や小型X線管球の較正も終了し、実際に測定が可能になった。また、Ge半導体検出器も稼働できた。このことから、OSLおよびTL年代測定が行える環境を整備できた。そして、年代データも確実に蓄積できるようになった。パキスタンでの調査も研究協力者の後押しもあり、現地調査の許可も取得でき、OSL年代測定の採取も行えたことからもおおむね順調に進展している。パキスタンで得られた試料の年代測定を進め、地質編年構築のための年代データを構築してく。さらに、中国泥河湾地域の試料についても年代測定を進める。そして、どちらの地域においても、その成果を随時報告していく予定である。2016年度は本研究の最終年度であることから、今後の研究方針についても、研究協力者などともに、方策を検討していく。28年度が最終年度であるため、記入しない。文化財科学(年代測定)研究協力者達とさらに密に連携をとって、パキスタンでの調査を進展させ、石器群を評価するための地質年代編年構築のためのデータを蓄積していくことが求められる。そのために、再度試料を採取する計画である。また、作成した機器やこれまで得られたデータについて、成果として国際会議や国内の学会において公表を行っていく予定である。現在製作しているルミネッセンス測定装置は、ハード面について完成している。次年度にソフト面の測定プログラムを作成できるので、おおむね順調である。調査では、研究協力者がパキスタンへ渡航して行った情報収集や交渉もおおむね順調である。所属先が変更になったため、年間線量計測を行えるように(例えば装置購入や外注など)する。また、試料処理を行う場所の確保や暗室の設置なども新しい所属先に相談して、場所の許可や了承を得る必要がある。
有機酸代謝異常症を対象とした簡易マススクリーニング法のシステム化に関する研究

エキシマー蛍光誘導体化法を用いることで,有機酸代謝異常症(グルタル酸尿症,メチルマロン酸尿症やCanavan病など)に起因する生体中のポリカルボン酸(アジピン酸,グルタル酸,メチルマロン酸や準アセチルアスパラギン酸など)を効率的に一斉計測する手法を開発した。蛍光プレートリーダを用いる総ジカルボン酸量の一斉概算計測によるスクリーニングとHPLCを用いる各ジカルボン酸の精密分析の組み合わせにより,上記疾病の簡便・迅速なマススクリーニング法を構築することに成功した。本研究は,様々な極微量成分の高感度かつ特異的計測を可能とするエキシマー蛍光誘導体化法を用いて,有機酸代謝異常症(グルタル酸尿症,メチルマロン酸尿症やCanavan病など)に起因する生体中のポリカルボン酸(アジピン酸,メチルマロン酸や飴アセチルアスパラギン酸など)を効率的に計測することにより,上記疾病の簡便・迅速なマススクリーニング法を構築・システム化することを目的としている。研究初年度は,スクリーニング法をシステム化するための予備検討として,既存の分析(反応・検出)条件を再最適化すると共に,健常人試料を対象とした添加検量線を作成し,方法論の問題点を抽出・整理した。1.誘導体化反応条件の最適化:いくつかのピレン試薬を用いて上記ポリカルボン酸標準物質のエキシマー蛍光誘導体化分析を実施したところ,特に4-(1-pyrene)butylamineが良好な結果を示した。また,誘導体化反応の触媒として, EDCとHOBtの組合せが優れた触媒作用を示した。2.添加検量線の作成:上記1で設定した最適反応条件において,健常人試料を対象とした添加検量線を作成した。アジピン酸やN-アセチルアスパラギン酸からは良好な検量線が得られたが,上記触媒(EDCとHOBtの組合せ)ではメチルマロン酸のエキシマー蛍光誘導体化反応は進行せず,触媒候補の再検討が必要となった。3.前処理法の検討:生体試料中のタンパク質やアミノ酸は本反応系を顕著に妨害するため,前処理の導入について検討した。マススクリーニングに適用可能な簡易な計測システムとするため,ジカルボン酸種の効率的回収のためには,自動化が可能なイオン交換・逆相機能を兼ね備えた固相抽出が最適であった。本研究は,様々な極微量成分の高感度かつ特異的計測を可能とするエキシマー蛍光誘導体化法を用いて,有機酸代謝異常症(グルタル酸尿症,メチルマロン酸尿症やCanavan病など)に起因する生体中のポリカルボン酸(アジピン酸,メチルマロン酸やN-アセチルアスパラギン酸など)を効率的に計測することにより,上記疾病の簡便・迅速なマススクリーニング法を構築・システム化することを目的としている。研究二年目となる本年度は,初年度に行った標準物質を用いての予備検討を継続するとともに,複数の健常人試料を対象とした添加検量線を作成し,方法論の問題点を抽出・整理した。1.誘導体化反応条件の最適化:前年度に見出した4-(1-pyrene) butylamineを用いて上記ポリカルボン酸のエキシマー蛍光誘導体化分析を実施した。誘導体化反応の触媒として用いたEDCとHOBtの組合せでは一部のカルボン酸が反応しなかったが,他の脱水縮合剤を用いることで全てのカルボン酸に対する反応が良好に進行した。2.添加検量線の作成:上記1で変更・設定した最適反応条件において,健常人試料を対象とした添加検量線を作成した。触媒を変更することで,アジピン酸やN-アセチルアスパラギン酸だけでなく,前年度の検討で問題とされていたメチルマロン酸からも良好な検量線が得られた。3.前処理法の検討:本法は,生体試料中のタンパク質やアミノ酸だけでなく,クエン酸でも妨害されるため,前処理の導入について検討した。前者はイオン交換・逆相機能を兼ね備えた固相抽出の導入により,後者は金属イオンの添加により,それぞれの妨害を受けることなく,精度良く計測することが出来るようになった。研究の最終年度となる本年度は,二年度目までに行った健常人由来試料を用いた検討の結果を踏まえて,実試料計測への適用について検討した。1.蛍光プレートリーダ解析:蛍光プレートリーダを用いることで,上記ジカルボン酸を含む全ポリカルボン酸の総量を瞬時に多検体一斉計測することができた。健常人尿試料に対する添加検量線は良好な結果を示し,比較のために用いたα-ケトアジピン酸尿症患者試料を検知することに成功した。2.HPLC

精査分析:1と同一の反応液をHPLC分析すると,各ポリカルボン酸種の同定・定量が可能だった。健常人と患者との間で,尿中に存在しているジカルボン酸の種類・量に大きな違いが見られた。3.相関性の検証:1と2の各定量値について相関性を比較したところ,検討した全ての尿試料(健常人,患者,健常人に添加したもの)について,2の各ポリカルボン酸定量値を積算した値と1の総ポリカルボン酸量の間には高い相関性が見られた。4.システム化の構築:13を受けて,1の一斉計測で明らかな陰性試料を除去できる可能性が示された。1と2の組み合わせにより,多数存在する健常人試料に時間をかけることなく,1で抽出された陽性(擬陽性)試料のみの精査分析をじっくりと行うことができる,という二段階のマススクリーニングシステムを構築することができた。
戦前期の国鉄における低学歴層の学習機会・技能形成と職業移動に関する研究

国立公文書館で閲覧・収集した、明治末昭和初期の、中級鉄道労働者史料、具体的には、判任官への任官にあたって提出された大量の文書を、アルバイトを用いながら整理・入力してデータベース化し、約10年おきの三つの時期において、中級鉄道労働者がどのようなキャリアパターンを経て技能形成ないしは昇進していったのかを、ようやく分析できる段階にまで到達した。また、いくつかの図書館・史料館を訪問して、戦前期国鉄労働者に関する史料を閲覧・収集した。同時に、図書および論文の形で公刊されたものを体系的に収集・吟味し、両者について、ファイルシステムでの整理を進めた。この点は、ある程度まで作業が進展しているが、収集した文献・史料が膨大なため、作業は未完である。比較のため、米国および英国の鉄道労働史に関する文献を渉猟し、特に英国における1920世紀初頭の時期の鉄道労働者の社会史的な特徴に注目し、未公刊博士論文の閲覧や、研究文献の収集につとめた。同時に、本研究は、鉄道労働者の採用・訓練・選抜の問題に注目しつつも、もう一方で、近代日本における低学歴層全般の、社会移動と教育・学習機会について、問題関心を設定していたため、逓信労働者・通信講義録、苦学・独学者の社会的上昇に関しても、史料・文献を収集し、より大きな社会的広がりの中で、問題を考察していくようにつとめた。これらの成果は、2度にわたる比較教育社会史研究会(京都)でその一部を報告し、その場でえられた意見やコメントは、その後の研究の方向に生かすことができた。(1)先行研究および資料の収集旧国鉄関係の文献および資料の収集を進めた。新刊書および古書、雑誌文献を体系的に収集して吟味するとともに、東大の諸部局図書館、大阪市立大学・広島大学の図書館などにおいて、旧国鉄関係の資料や文献の閲覧と収集につとめた。また、国立公文書館において、旧鉄遺省関係の資料を閲覧し複写した。山形県において地方の旧工業学校からの国鉄への入職記録の閲覧と収集につとめた。なお、9月に予定していた、米国に出向いての文献収集は、テロ事件のために予定を変更し、来年度に延期した。外国の文献については、文献目録やデータベースを用いて、すでにある程度収集してあったが、今年度はさらに新たな文献目録やデータベースを用いて、文献リストの充実化をはかった。(2)資料の整理収集した資料のうち、個人レべルの移動に関するデータは、アルバイダーを利用しながら整理を進め、個票データとして統計的な分析に利用できるよう、コード化作業を進めた。昭和期(1935、36年)の判任官に関するデータはすでに終了した。また、大正後期のデータについても、かなりの程度作業が進んでいる。その他の資料は、欧米の鉄道に関する研究書も含め、検討を進めながら、カードやファイルを用いて整理を進めた。また、鉄道員に関する既存統計資料の加工による、輩出率等の計算に向けて、職業人口に関わる統計を入カした。
金属間化合物の延性改善

本研究は,磁芯材料としてその開発が望まれているFe-6.5mass%Si合金(金属間化合物)を室温近傍で圧延可能なように改良する基礎資料を得ることを目的として行なわれた.その結果,以下の結論が得られた.1.規則状態(1)Fe-Si合金における規則状態は,通常の熱処理条件では,熱平衡状態図に記載されているものとは異なり, B2型規則状態が高Si濃度側に広がったものとなっている.(2)6.5%Si合金では,約800K以上ではB2型規則状態,それ以下では不規則状態になる.2.降伏応力の温度依存性6.5%Si合金の降伏応力-温度曲線には, 600K付近にピークが見られる.このピークはDO_3→B2変態に起因すると考えられている.しかしこの上下で規則状態変化は起きておらず,他の原因を検討する必要がある.3.延性・脆性遷移挙動(1)本合金では,約600Kより低温では脆性破壊を示すが(B領域),それ以上では延性となる(D領域).但し延性境界においても,低歪速度では再び延性と脆性破壊面が混在したD/B領域となる.(2)BとD領域の領域付近の温度では,歪速度が増すほど延性が増加し,高歪速度では完全な延性を示す.この結果から,十分な高速で加工すれば,本合金も塑性加工可能であることおよびBとD領域の境界温度が更に低温へ移動することが示唆される.4.圧延3の予測を実証するために,種々の条件で圧延を行なった.その結果,低速圧延ではき裂が生ずるが,高速圧延ではき裂を発生することなく塑性加工できることがわかり,予測が立証された.また473Kまで温度を下げても圧延可能であることが明らかになった.本研究は,磁芯材料としてその開発が望まれているFe-6.5mass%Si合金(金属間化合物)を室温近傍で圧延可能なように改良する基礎資料を得ることを目的として行なわれた.その結果,以下の結論が得られた.1.規則状態(1)Fe-Si合金における規則状態は,通常の熱処理条件では,熱平衡状態図に記載されているものとは異なり, B2型規則状態が高Si濃度側に広がったものとなっている.(2)6.5%Si合金では,約800K以上ではB2型規則状態,それ以下では不規則状態になる.2.降伏応力の温度依存性6.5%Si合金の降伏応力-温度曲線には, 600K付近にピークが見られる.このピークはDO_3→B2変態に起因すると考えられている.しかしこの上下で規則状態変化は起きておらず,他の原因を検討する必要がある.3.延性・脆性遷移挙動(1)本合金では,約600Kより低温では脆性破壊を示すが(B領域),それ以上では延性となる(D領域).但し延性境界においても,低歪速度では再び延性と脆性破壊面が混在したD/B領域となる.(2)BとD領域の領域付近の温度では,歪速度が増すほど延性が増加し,高歪速度では完全な延性を示す.この結果から,十分な高速で加工すれば,本合金も塑性加工可能であることおよびBとD領域の境界温度が更に低温へ移動することが示唆される.4.圧延3の予測を実証するために,種々の条件で圧延を行なった.その結果,低速圧延ではき裂が生ずるが,高速圧延ではき裂を発生することなく塑性加工できることがわかり,予測が立証された.また473Kまで温度を下げても圧延可能であることが明らかになった.本研究は、磁芯材料としてその開発が望まれている6.5%珪素鋼(金属間化合物【Fe_3】Siを室温近傍で圧延可能なように改良することを目的として行なわれた。1.脆性破壊に対する酸素の影響(1)鉄。6.5%珪素鋼の基本元素である鉄の脆性破壊、特にほとんど解明されていない酸素の影響を調べた。試料として、35重量%の酸素を含む鉄と、水素中帯溶融で作成した1重量%以下の酸素しか含まない鉄を用いた。前者が脆性を示す条件でも、後者は延性を示すことが明らかになり、酸素は重要な脆化元素で、1重量%以下とすれば延性が改善できることが結論された。(2)6.5%珪素鋼。6.5%珪素は酸素の有無にかかわらず、常に脆性であった。このことは他の脆化元素が脆性の原因となっていることを意味しており、リンおよび硫黄を低減させた材料を用いて以下の研究を行なった。2.低リン低硫黄6.5%珪素鋼の変形挙動(1)延性-脆性遷移温度に対する変形条件の影響。6.5%珪素鋼の延性-脆性遷移温度を可能な限り低下させる条件を調べるために、室温から500°C種々の歪速度で引張試験を行なった。その結果、延性脆性遷移温度は歪速度によって変化し、通常とは逆に高歪速度ほど延性が増すという興味ある知見が得られた。(2)圧延特性。上記の結果に基づいて、圧延速度と延性との関係を調べた。圧延においても高速ほど延性が増すことが明らかになり、低リン低硫黄6.5%珪素鋼では、200°Cという室温にかなり近い所まで圧延可能温度を低下させることができた。
遺伝子マーカーを利用した海洋堆積物における硫酸還元細菌の分布生態と多様性解析

本研究では、機能遺伝子をマーカーとして利用し、日本ならびに韓国の沿岸海域の底泥中における硫酸還元細菌の分布生態と多様性を解析した。まず、亜硫酸還元酵素遺伝子を標的とした定量PCR法による硫酸還元細菌の計数方法を開発した。この方法によって底泥中の硫酸還元細菌を計数したところ、有機物汚濁の進行に伴って硫酸還元細菌が増加することが明らかとなった。PCR-DGGEによってその群集組成を調べた結果、主要な硫酸還元細菌がDesulfobacteraceae科およびDesulfobulbaceae科であったが、水域によって硫酸還元細菌の組成が異なることが明らかとなった。本研究では沿岸域おける硫化水素生成の原因微生物である硫酸還元細菌の分布生態を詳細に調べることを目的とする。まず,同時に多検体を処理するために,機能遺伝子(亜硫酸還元酵素遺伝子)を標的としたリアルタイムPCR法による硫酸還元細菌の計数方法を開発した。SYBR Green Iアッセイを用いたqPCRによって,10^210^<10>コピーの範囲でdsrAを定量することができた。次いで,DNAの抽出方法について,市販のDNA抽出キットとHTPスピンカラム法の比較を行った。既知量のSRB細胞をフィルター上に捕集,あるいは泥試料に添加してDNAを抽出し,qPCRでSRBを計数したところ,何れの方法でも捕集あるいは添加したSRBの細胞数とqPCRによる計数値との間に正の相関が認められた。市販のキットを用いることでDNAの抽出時間が半分以下に短縮することができた。市販のキットを用いてDNAを抽出し,本研究で開発したqPCR法によって,1日以内で多くの試料を同時に高感度・高精度でSRBが計数できることが可能となった。東京湾以西の沿岸域ならびに韓国カマック湾の海底堆積物を採取した。有機汚濁の指標となるCODと全硫化物量を測定し,得られた堆積物を水産用水基準に従って分類した。その結果,「正常泥」から「汚染泥」まで全ての段階の堆積物を採取することができた。この堆積物から核酸を抽出し,開発したリアルタイムPCR法によって硫酸還元細菌を計数したところ,硫化物が検出されない「正常泥」からも10^7cells/g乾泥以上の硫酸還元細菌が検出された。有機汚濁が進行するにしたがって硫酸還元細菌数が増加し,「汚染泥」からは10^9cells/g乾泥以上の硫酸還元細菌が検出され,「正常泥」と比べて有意に高いことが明らかとなった。現在,PCR-DGGE法によって各試料中の硫酸還元細菌群集の組成を調べている。本研究では沿岸域おける硫化水素生成の原因微生物である硫酸還元細菌の分布生態を詳細に調べることを目的とした。東京湾以西の沿岸域ならびに韓国カマック湾の51地点から海底堆積物を採取した。CODと全硫化物量を測定し,得られた堆積物を水産用水基準に従って分類した結果,「正常泥」から「汚染泥」まで全ての段階の堆積物を採取することができた。この堆積物から核酸を抽出し,亜硫酸還元酵素のαサブユニット(dsrA)遺伝子を標的としたリアルタイムPCR法によって硫酸還元細菌を計数したところ,硫化物が検出されない「正常泥」からも10^7cells/g乾泥以上の硫酸還元細菌が検出された。この硫酸還元細菌数はCODや硫化物量とは相関関係が認められなかったが,有機炭素量・窒素量との間には正の相関関係(p<0.05)が認められた。これらの結果から,底泥堆積物中の有機汚濁の進行に伴って,硫酸還元細菌が増加することが示された。次いで,亜硫酸還元酵素のβサブユニット(dsrB)遺伝子を標的としたPCR-DGGEによって,硫酸還元細菌の群集組成を解析した。泥試料によって検出されるDGGEバンドの数やパターンは異なっていたことから,底泥によって硫酸還元細菌の群集組成が異なっていることが明らかとなった。これらのバンドパターンは底泥の有機物量や硫化物量との明確な関連は認められず,様々な要因によって生息する硫酸還元細菌の種が決定されるものと推察される。この硫酸還元細菌群集を特定するために,DGGEゲルよりバンドを切り出し,塩基配列を決定した。その結果,Desulfobacteraceae科とDesulfobulbaceae科に近縁な配列が最も多く検出され,これらが底泥中の主要な硫酸還元細菌群集であることが明らかとなった。
シグマトロピー転位を基盤とした窒素密集型化合物の迅速合成法の開発

窒素官能基は生物活性の発現において重要な役割を果たしている。特に、1つの分子中に複数の窒素官能基が存在する窒素密集型化合物は、強力な生物活性を示すため、化学合成による実践的供給が望まれている。しかし、複数の窒素官能基の導入には工程数の増加や急激な収率の低下という問題がある。本研究では、『窒素官能基の複数同時導入法』として、バイオマスを出発原料としたポリオールの連続的Overman転位を計画し、この問題を解決する。さらに、開発した方法論を用いて糖の水酸基がすべて窒素で置換された全窒素糖および全窒素糖誘導体の合成を行う。
慢性移植腎症におけるオートファジーの関与の解明

慢性移植腎症の原因として、腎虚血再灌流傷害に伴う細胞死が重要であると考えられている。近年、様々な疾患へのオートファジーの関与が報告されているが、オートファジーが細胞保護的に働くのか、細胞死を誘導するのかは評価が定まっていない。我々は、ヒト腎移植後早期の腎生検ならびに虚血再灌流傷害モデルマウスの電顕にて尿細管細胞にオートファジー像を認めた。マウス虚血再灌流モデルを用いて検討したところ、虚血再灌流6hrでLC3陽性のオートファゴソーム顆粒は最も増加。その後、24、48hr後には減衰傾向を認めた。一方、オートファゴソームの分解過程にあたるオートリソソームは24hr以降に増加した。ヒト尿細管培養細胞を用いた検討では、低酸素負荷によりLC3陽性顆粒は6hr後より増加するも、24hr後ではLC3陽性顆粒は減衰していた。さらに、プロテアーゼ阻害剤(E64d/ペプスタチンA各10μg/ml)を用いてオートリソソームの分解を阻害することにより、オートファジー産生が上昇しているかを検討したところ、プロテアーゼ阻害剤存在下では、24hr後においてもLC3陽性顆粒は増加しており、これにより、低酸素刺激にてオートファジーの形成・分解がともに亢進していることが示唆された。次に、過酸化水素(500μM)により虚血再灌流による活性酸素傷害モデルを作成し、オートファジーの活性をオートファジー阻害剤(3MA)、プロテアーゼ阻害剤、オートファジー関連因子であるAtg7に対するsiRNA(50nM)により抑制した状態での細胞死の変化をLDHアッセイにて評価したところ、H_2O_2負荷では、オートファジーの阻害により有意に細胞死は抑制された。慢性移植腎症の進展に虚血再灌流傷害に伴うオートファジーの関与が考えられた。マウス虚血再灌流モデルを用いて検討したところ、虚血再灌流6hrでLC3陽性のオートファゴソーム穎粒は最も増加。ヒト尿細管培養細胞を用いた検討では、低酸素負荷によりLC3陽性穎粒は6hr後より増加するも、24hr後ではLC3陽性穎粒は減衰していた。さらに、プロテアーゼ阻害剤(E64d/ペプスタチンA各10μg/ml)を用いてオートリソソームの分解を阻害することにより、オートファジー産生が上昇しているかを検討したところ、プロテアーゼ阻害剤存在下では、24hr後においてもLC3陽性穎粒は増加しており、これにより、低酸素刺激にてオートファジーの形成・分解がともに亢進していることが示唆された。

次に、過酸化水素(500μM)により虚血再灌流による活性酸素傷害モデルを作成し、オートファジーの活性をオートファジー阻害剤(3MA)、プロテアーゼ阻害剤、オートファジー関連因子であるAtg7に対するsiRNA(50nM)により抑制した状態での細胞死の変化をLDHアッセイにて評価したところ、H_2O_2負荷では、オートファジーの阻害により有意に細胞死は抑制された。慢性移植腎症の進展に虚血再灌流傷害に伴うオートファジーの関与が考えられた。
クモの糸の紫外線による特異的劣化機構の解明研究

絹糸は紫外線で容易に劣化するのに対し、クモの糸は紫外線に高い耐性を示す。この特性の違いを、糸タンパク分子の大きさ(分子量)の視点から理解することを目的とした。SDS電気泳動法で分子量を測定する場合、糸タンパクをバラバラの分子にして測定を行う。この方法で測定されたクモの糸の分子量は27万で、絹糸の35万よりも小さかった。しかし、測定条件を変えて、実際の天然タンパクに近い未還元状態のクモの糸の分子量を調べた。その結果、クモの糸の本当の分子量は絹糸よりもずっと大きく、6070万であることが分かった。クモの糸は糸タンパクの架橋によって紫外線耐性を獲得していると考えられる。本研究の目的は、クモの糸がなぜ紫外線に強い特異的な性質を持つのかを明らかにすることである。当該年度では、1化学的還元がクモの糸タンパクの分子量を低下させることを見出した。また、2紫外線照射によりクモの糸タンパクの一部が高分子量化することを発見した。項目毎に成果を報告する。1SDS電気泳動法においては一般に、変性剤によりタンパク質の高次構造を破壊した上で還元剤によりS-S結合を切断し、ランダムコイル状にして分子量を決定する方法が用いられる。平成23年度に行った化学的還元法による測定では、クモの糸タンパクの分子量は約27万と決められた。平成24年度に報告者は還元剤を加えずに糸タンパクの分子量測定を試みた。その結果、クモの糸の分子量は50万を超えていることが判明したが、その値は決定できなかった。そこで報告者は、最適なゲル濃度を探索し、還元前の分子量はおよそ6070万であることを決定した。一方、還元に伴う分子量変化は絹糸では見られなかった。以上より、クモは糸タンパクを多量化させることにより紫外線に対する耐性を獲得している可能性が示唆された。2報告者は紫外線照射前後のクモの糸の分子量を、還元剤を使用せずに測定した。1で確立した測定方法を用いて分子量50万以上の領域に注目したところ、紫外線照射により糸タンパクの一部が高分子量化していることを発見した。この結果は、紫外線によりクモの糸タンパクが架橋している可能性を示唆しており、クモの糸が紫外線で強化されるメカニズムに密接に関与していると考えられる。報告者はこれらの研究成果を取りまとめ、平成24年度は国内学会と国際学会で合計4回の発表を行い、1件の原著論文(査読有り)を投稿した。本研究では、クモの糸がなぜ高い紫外線耐性を持つのかを明らかにすることを目的としている。平成23年度、報告者はジョロウグモから糸を大量に収集する方法を確立するとともに、クモの糸の電気泳動測定の条件を検討した。クモの牽引糸はほとんどの溶媒に不溶であるため、分子量測定は非常に困難である。しかし、高濃度のリチウム塩水溶液に溶かして処理を行えば、電気泳動法により分子量を測定できることが分かった。紫外線照射前後のクモの糸と絹糸の分子量測定の結果から、クモの糸は絹糸に比べて1.7倍も紫外線劣化しにくいことを明らかにした。一般的にSDS電気泳動法では、糸タンパクを化学的に還元してバラバラの分子にして測定を行う。報告者は平成24年度に、より天然に近い未還元状態でクモの糸の分子量を調べた。その結果、還元された糸タンパクの分子量がおよそ27万であるのに対し、未還元の糸タンパクの分子量はおよそ6070万であることが判明した。還元による大きな分子量変化は、絹糸タンパクでは見られない現象である。クモは糸タンパクを多量化させることによって紫外線に対する耐性を獲得していることが示唆された。平成25年度には紫外線照射前後の糸タンパクのアミノ酸組成を比較した。その結果、紫外線により最も顕著に含有量が減少する残基はヒスチジン基であることが判明した。また、電気泳動法と銀染色法を併用して紫外線照射後のクモの糸タンパクの微量成分について調べたところ、クモの糸タンパクの一部において、紫外線照射により分子量が増大していることが分かった。この結果は、紫外線がクモの糸タンパクの一部を架橋している可能性を示しており、クモの糸が紫外線で強化されるメカニズムに密接に関与していると考えられる。そのために、紫外線に弱い絹糸と劣化メカニズムを比較する。当該年度では(1)クモの牽引糸を大量収集する方法を確立すること、(2)紫外線照射に伴う分子量変化の追跡を行うこと、の二点を達成目標としていた。(1)当該年度において、報告者は研究機関近隣のジョロウグモの生息地の分布調査を行った。

また、クモの腹から効率的に牽引糸を得るために、採糸方法の改良を行った。従来の方法では、電池式のモーターにより金属製のフレームにクモの糸を巻き取っていたが、巻き取るスピードが遅く、分析に必要な量の糸を集めるには長時間の作業が必要であった。当該年度において報告者は、電気ドリルを用いることで採糸効率を大幅に上昇させ、88匹のクモから133.1 mgの糸を採取することに成功した。各種測定に十分なサンプル量を集めることができたと評価できる。(2)報告者は採糸したクモの牽引糸について、分子量の測定方法を確立した。クモの牽引糸は一般によく用いられるほとんどの溶媒に不溶であり、一般的な分子量測定法をそのまま適用することができないが、高濃度のリチウム塩水溶液に溶かした後に必要な処理を行えば、電気泳動法により分子量測定を行うことができることを見出した。報告者は、当該年度において紫外線照射前後のクモの糸と絹糸の分子量測定を行い、クモの糸は絹糸のわずか0.60倍の紫外線劣化速度しか持たないことを明らかにした。また、クモの糸タンパクに対する紫外線照射により生成したペプチド断片が不連続な分子量分布を示したことから、クモの糸タンパクは部位特異的に切断されている可能性を示した。これらの成果を取りまとめ、高分子学会において発表を行った。本研究では、クモの糸がなぜ高い紫外線耐性を持つのか、その原因を明らかにすることを目的としている。報告者は、平成23年度の冬から平成24年度の春にかけて、クモの糸の電気泳動測定の条件を検討してきた。一般に、ゲル法では50万以上の高分子量の測定は困難とされているが、新しい手法を用いることにより50万を大きく超えるクモの糸タンパクの分子量測定も可能になることがわかってきた。これまでは、糸タンパクを化学的に還元してバラバラの分子にして測定を行っていた。報告者は平成24年度に、還元されていない、より実際に近い条件でクモの糸の分子量を調べる方法を確立した。その結果、還元後の糸タンパクの分子量がおよそ27万であるのに対し、還元前の分子量はおよそ6070万であることが判明した。還元前後の大きな分子量変化は、絹糸タンパクなどでは見られない現象である。クモは糸タンパクを多量化させることによって紫外線に対する耐性を獲得している可能性が示唆され、なぜクモの糸が紫外線で劣化しにくいのかという本研究の主題に対し、一つの答えが得られたと評価できる。報告者はさらに研究を進め、平成24年度の秋には紫外線の照射がクモの糸の分子量を増大させている可能性を見出した。この知見は、クモの糸が紫外線により強化されるメカニズムを明らかにするための大きな手がかりになると考えられる。報告者はもう一年間研究を続ければ、分子レベルで紫外線強化メカニズムまで解明できると考え、一年間の研究の延長を希望した。このように、紫外線劣化機構に対しては一定の回答を与え、紫外線強化機構にまで研究を進めていることから、一年間延長したものの、現在までの達成度は当初の計画以上に進んでいると評価することができる。本研究では3段階の達成目標を立てている。(1)牽引糸の効率的な採糸方法の確立、(2)紫外線照射に伴う糸タンパクの分子量変化の追跡、(3)紫外線耐性に関与している残基の解明である。交付申請書の研究実施計画では、うち(1)と(2)の達成を当該年度の目標としていた。
生細胞内直視実験系による細胞分裂、運動時のミオシンの動的構築機構解析

1.細胞内に導入された蛍光標識ミオシンの挙動の解析。蛍光ラベルミオシンを細胞内に導入後、超高感度カメラでモニターし、画像解析処理して観察した。細胞運動時には、ミオシンは細胞の尾部に多く観察された。細胞が方向転換する時、ミオシンは細胞の一時的な停止に伴って、細胞の先端に集まり、方向転換後、新しい尾部に集積した。このことは、ミオシンが細胞の運動方向を制限する役割を担ってることを示唆するものである。細胞分裂時には、分裂溝へのミオシンの集積が見られた。この過程を詳細に観察することに成功した。ミオシンの分裂溝への集まる速度は、1-2分と非常に早いことがわかった。2.ミオシンの細胞内分布の定量的解析。細胞内には、ミオシンの除外される多くの膜系が存在しており、このため、外から見たミオシンの蛍光分布は真のミオシンの濃度の勾配を反映しない。そこで、細胞内に均一に広がるロ-ダミン標識BSAをミオシンと同時に導入させ、両者の蛍光比を画像処理して、細胞内分布の定量を行った。3.ミオシン繊維の動的構築の観察。繊維の重合、脱重合を行っている様子を生きた細胞内で観察するために、細胞の厚さを薄くして、個々の繊維を観察しやすい方法を検討した。その結果、恒常的ではないが、繊維像の観察に成功した。しかし、まだ、繊維の重合、脱重合過程は捕えられていない。低温処理して、ミオシンの運動性を下げることで観察が可能になると考えており、今後、研究を継続する予定である。4.蛍光標識アクチンとの2重導入。異なるで蛍光色素で標識したアクチンとミオシンを同時に細胞内に導入する条件の検討を行ったが、観察に十分耐える濃度の導入は現在の所成功していない。蛍光アクチン単独の導入には成功した。収縮環におけるアクチンの濃縮に関していくつかの新しい知見が得られた。
品質確保のための建築各部の3次元情報の取得と設計図との照合に関する研究

3次元スキャナーによって計測した点群データを品質確保に活用するため、点群データ解析技術とともに、点群データと3次元CADモデルとの照合技術について、鉄筋工事に適用した。研究の成果として、3次元CAD化の技術を整備し軽量の鉄筋CADモデルを可能にするとともに、計測点群のノイズの除去技術、点群から鉄筋部材の抽出技術について開発した。そして、3次元CADモデルと点群モデルを照合が可能であることを示した。建築物の高度化により複雑な建築作業が必要となる半面、職人の技能不足や管理者の業務量増加から、建築物の品質低下が各所で引き起こされて大きな社会問題となっている。この原因として、従来の品質検査が検査員の目視に頼った方法で行われているために起こる見落としが多く指摘されている。本研究では、建築工事の各段階において作業結果を3次元レーザースキャナー用いて3次元形状情報として取得し、3次元CAD情報と照合して検査・確認する技術を確立する。本年度は、下記について研究を行った。(1)建築品質に重大な影響を与える鉄筋工事を対象に、配筋検査における検査項目と判定方法についての検討を行った。また、事例として鉄筋工事の現場を対象として3次元スキャナーで計測実験を行った。(2)目視による設計モデルと出来形情報の重ね合わせ照合の検討結果を踏まえて,品質管理に適した設計モデルのあり方とモデリング手法を提案し、実際の鉄筋工事を事例にモデルを作成してその有用性の検証を行った。(3)在来工法による鉄筋工事について、柱壁鉄筋を測定対象として計測した点群データを用いて、開発したデータ解析手法を適用して、その解析手法の有用性を検証した。(4)以上の研究成果に基づいて、鉄筋工事における3次元CADモデルの作成、ならびにその出来形である点群データを比較するために、計測した点群から鉄筋を縦筋と横筋に分解して、比較する手法を開発した。こられの手法に基づいて、今後の研究で、鉄筋の径と間隔を正確に計測する手法を編み出し、鉄筋工事における品質確保の手法として体系化を果たし得ると考えている。今年度は、マンション工事における配筋について計測実験を行い、計測データと3次元CADモデルによる鉄筋の照合を行った。配筋の計測では、計5か所から3次元スキャナーを用いて計測した、この結果、複雑に配筋されている鉄筋について、ほぼすべての鉄筋を点群として計測することが出来た。この鉄筋については、点群データを水平断面に切断することによって、鉄筋の径、鉄筋間隔等をデジタルデータとして把握することが出来ることを明らかにした。一方、3次元CADモデルでは、施工時に2次元図面に基づき、鉄筋一本一本をパラメトリックモデルとして作成することによって、非常に本数の多い鉄筋モデルにおいても軽量な3次元CADモデルとして作成し得ることを明らかにした。以上の点群モデルと3次元CADモデルについて座標系を統一することによってモデルを重ね合わせ、その差異を視覚的に確認した。その結果、3次元CAD上において、点群による鉄筋と3次元CADモデルとの位置関係を視覚的に把握でき、配筋の品質管理においては効果を発揮することが判った。また、鉄筋の点群に基づいて、配筋状態の鉄筋上の点群について周囲の微小部分の面に対する法線を求めることによって、鉄筋を円筒と仮定したときの中心軸を求められることが判った。また、鉄筋部材の細長い特長を点群の形状からその短辺と長辺を比較することによって、鉄筋の方向性を表面のベクトルとして求められることが判った。そして、この両者の技術を用いて、複雑に組まれた鉄筋を個別の鉄筋に分離する技術を確立した。これによって、配筋状態の鉄筋について、その径や間隔等を正確に元得ることが出来る。本研究では、昨年度までに工事現場における鉄筋工事及び実験室実験での吹き付け工事について、その品質確保のための出来形情報について、3次元スキャナーを用いて計測実検を行ってきた。本年度は、これらの実験で得た点群データの解析方法について、体系的な処理方法について検討するとともに、3次元CADモデルと点群モデルとの照合方法について検討を加えた。鉄筋工事については、その点群モデルを解析して、複雑に組み合わされた配筋について、鉄筋を一本一本識別することを、鉄筋の表面点群の法線情報を取り出すことによって可能であることを、実験システムを開発し確認した。また、鉄筋の配筋状況を予め3次元CADモヂルとして作成し、計測した3次元点群を座標変換を行った上で3次元CAD上に配置することによって、目視でCADモデルと点群の位置の差異を調べることによって、設計図書に合致する配筋となっているか否かを確認することが可能であることを実検によって確認した。問題点としては、鉄筋のフープ筋は、上部から等間隔で配筋していくうか、下部から等間隔で配筋していくかによって、フープ筋の位置が異なるため、必ずしも3次元CADモデルとは位置が一致しないがあった。この点については、配筋作装要領によって、配筋手順等も正確に定める必要性がある。吹き付け工事事の実験においては、吹き付け前と吹き付け後の点群を差分することによって、吹き付け厚さを点群モデルとして求める方法を確立した.
エネルギー移動特性を付与した14族元素架橋ビチオフェン骨格の開発

H29年度に続き、H30年度は、Ge上に比較的大きなπ共役系である、ビフルオレンユニットを導入した、新しいDTG誘導体の合成に成功した。さらに、得られた化合物のDTGのチオフェン環上を臭素化し、フェニルボロン酸との鈴木ー宮浦クロスカップリング反応を行うことでDTGのπ共役系を拡張した化合物を合成した。この化合物ではビフルオレンがエネルギードナー、フェニル基を置換したDTG骨格がエネルギーアクセプターとしてはたらき、効率的なエネルギー移動が起こることが確認された。また、H29年度に合成したピレンを置換基とするDTG誘導体では、詳細な光学的特性の調査の結果、エネルギー移動だけでなく、電子移動も起きていることが明らかとなった。残念ながら、期間内に化合物を電子デバイスなどへの応用を行うことはできなかったが、DTG骨格にエネルギー移動特性を付与するという新しい分子設計が、期待通りに機能することを明らかにした。また、置換基に依存して、エネルギー移動だけでなく、電子移動も起こりうることを明らかにした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。Si, Ge架橋ビチオフェン(DTS, DTG)は、有機電子材料のπ電子系ビルディングブロックとして、広く研究が行われている骨格である。DTSやDTGを用いた過去の研究例では、Si, Ge上の置換基はアルキル基やフェニル基などのシンプルなものに限定されていた。申請者は、Si, Ge上の置換基に比較的共役の拡張したπ電子系を導入することで、DTS/DTG母骨格とπ電子系置換基との間でのエネルギー移動が可能となり、DTS/DTGに新しい機能性を付与することができると考えた。H29年度は、具体的に以下の実績を上げた。1比較的単純なπ電子系を置換基とするDTG誘導体の合成Ge上にフルオレンやターチオフェンなど、比較的単純なπ電子系を導入した、新しいDTG誘導体の合成に成功した。当初の期待通り、これらの化合物ではDTG母骨格とπ電子系置換基との間でのエネルギー移動現象が観測された。一方で、ピレンを導入した系では多成分の発光が確認されたことから、DTG母骨格とπ電子系置換基のエネルギーレベルが極めて近接した系では、エネルギー移動が効率的に起こらないこともわかった。Si置換体であるDTS誘導体の合成も試みたが、残念ながら目的物は得られていない。2π共役系の拡張の試み近紫外可視領域でのエネルギー移動を可能にするため、DTG母骨格の共役の拡張を試みた。まず、ターチオフェンを置換基とするDTG誘導体の臭素化反応を試みたが、目的物は得られなかった。一方で、フルオレンを置換基とするDTG誘導体では、臭素化体を得ることができた。現在までのところ、フルオレン2量体を置換基に持つDTG誘導体の合成に成功しており、今後はDTG母骨格のπ共役系をカップリング反応によって拡張する予定である。研究計画に従い、合成は概ね順調に進展している。前述のとおり、DTS誘導体などの一部の化合物の合成は達成されていないが、比較的シンプルなπ電子系を置換基とするDTG誘導体の合成には成功している。また、それらがエネルギー移動特性を持つことも明らかにしている。発光量子収率は予想していたよりも低かったが、エネルギー移動の効率は極めて高く、様々な用途への応用が期待できる。前述のとおり、チオフェン環をGe上の置換基に導入した系では、DTG母骨格のπ共役系の拡張が困難であり、分子設計に大きな制約が生じている。現在は、フルオレン2量体を置換基としたDTG誘導体の合成に成功しており、今後はこの分子のDTG母骨格を臭素化し、π共役系の拡張を試みる。これまでの成果を元に、研究を進める。H30年度は、具体的に以下の検討を予定している。1π共役系の拡張近紫外可視領域でのエネルギー移動を可能にするため、DTG母骨格の共役の拡張を試みる。具体的には、フルオレン2量体を置換基とするDTG誘導体のDTG母骨格へカップリング反応によりフェニル基を導入する。フルオレン2量体の近紫外領域の吸収エネルギーをDTG母骨格へエネルギー移動し、可視領域での発光を図る。2DSSC用色素の合成近紫外可視領域においてもエネルギー移動が起こることを確認した後、DSSC用色素の合成を試みる。

具体的には、Ge上の置換基とDTG母骨格が共に可視領域において吸収を持つように分子設計を行い、またDTG母骨格には酸化チタンと結合できる吸着基を導入する。ただし、Ge上の置換基にチオフェン環を導入する分子設計が制約されていることから、DFT計算等を用いて、構造を慎重に策定する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。