hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
変動荷重が作用する鉄筋コンクリートはりおよび版の耐荷力と振動影響に関する研究

本研究は,大型自動車を想定した変動荷重の載荷が可能な走行振動荷重実験装置を用いて,鉄筋コンクリート(RC)はりおよびRC床版の試験体に,(1)静荷重による実験、(2)走行荷重実験、(2)走行一定荷重実験、(3)走行振動荷重実験を行い,それぞれの実験における耐力,破壊メカニズム,振動影響を明確にし,鉄筋コンクリート部材の設計法の改善のために新たな知見を提案したものである。(1)コンクリート材料のせん断強度に関する研究せん断強度に関しては従来の(1)一面せん断試験,(2)モードII型一面せん断試験を行い,圧縮強度とモードII型一面せん断強度との関係から,普通から高強度域までのせん断強度特性値の定式化を図った。(2)鉄筋コンクリートはり・床版の耐力に関する研究単鉄筋長方形断面RC床版と複鉄筋長方形断面RC床版を用いて,(1)静荷重実験,(2)走行荷重実験,(3)走行一定荷重実験,(4)走行振動荷重実験,を行い,走行荷重がRCはりの静的曲げ耐力に及ぼす影響を実験検証した。また,静的曲げ耐力と限界状態設計法における終局曲げ耐力式との適合性を検討するとともに,走行荷重に対する部材修正係数の取り扱いについても評価した。また、RC床版の押し抜きせん断耐力および破壊メカニズムを検証するとともに、押し抜きせん断耐力に及ぼすコンクリート部材の力学特性を実験より評価し,実験耐力と理論耐力との適合性,および走行荷重を受けるRC床版の押し抜きせん断耐力を評価した。(3)荷重変動が及ぼす鉄筋コンクリートはり・床版の動的影響に関する研究荷重変動が鋼道路橋RC床版に及ぼす動的影響の解明を目的とした室内実験を行った。この実験には,RCはりとRC床版を供試体とし,走行振動荷重が作用した場合のたわみによる動的増幅率から,実験衝撃係数を得て動的影響係数を評価した。さらに,動的影響係数を適用した道路橋RC床版の設計曲げモーメント式を提案した。平成13年度は、次の成果を得た。1.コンクリートの材料特性試験RCはりや版のせん断応力度の算出における現行示方書が規定する許容せん断応力度はかなり安全側に設定されている。そこで、RCはり・版のせん断耐荷力の理論解析を行うためにコンクリートの圧縮強度が20N/mm^2120N/mm^2までの管理供試体を用いて、圧縮試験および一面せん断試験から圧縮強度に対応したコンクリートの実せん断応力度を得た。2.鉄筋コンクリート(RC)はりの実験RCはりに(1)静荷重載荷実験、(2)走行荷重載荷実験、(3)一定荷重による走行実験、(4)変動荷重による走行実験を行った。その結果、静荷重の場合の耐荷力に対して走行荷重の場合の耐荷力が16%低下する結果を得た。その破壊メカニズムは、静荷重載荷の場合は50°60°の拡がりを持つ曲げ破壊となり、走行荷重載荷の場合ははりの支間全体にわたり約15cm間隔でひび割れが発生し、走行と荷重増加を繰り返すことにより、せん断領域には斜めひび割れも発生するが、最終的には支間中央で走行中に曲げ破壊となった。一方、一定荷重による走行実験と変動荷重(振動荷重)による走行実験では、変動荷重が及ぼすことによる耐荷力の低下はほとんど見られない。しかし、変動荷重となる振動数と走行速度がひび割れ間隔に影響を与え、それによって曲げ剛性の低下も著しくなる。

また、変動荷重となる基準荷重に対する荷重振幅の大きさにより衝撃係数も大きくなり、本実験では荷重振幅が±21%以上作用した場合は現行示方書に規定する衝撃係数を大きく上回る結果となった。そこで、RCはりに変動荷重が作用した場合の動的影響係数を評価し、現行示方書に規定する道路橋RC床版の設計曲げモーメント式に変動荷重を考慮した設計活荷重モーメント式を提案した。平成14年度は,次の成果を得た。1.コンクリートの材料特性試験RCはりやRC版のせん断応力度の算出についての現行コンクリート示方書が規定する許容せん断応力度はかなり安全側に設定されている。また,近年の品質管理の向上により,従来からせん断応力の特性値の解明が必要である。そこで,新一面せん断試験装置を製作してコンクリートの圧縮強度が20N/mm^2120N/mm^2までの管理供試体を用いて圧縮強度に対応したコンクリートの実せん断応力度を得た。また,RCはりを用いてのせん断実験を行い,理論解析における適合性を評価した。2.鉄筋コンクリート(RC)床版の実験道路橋RC床版をモデル化したRC版に(1)静荷重載荷実験,(2)走行荷重載荷実験,(3)走行一定荷重載荷実験,(4)走行振動荷重載荷実験を行った。その結果,静荷重の場合の押し抜きせん断耐力に対して走行荷重の場合の耐力が24%低下する結果を得た。その破壊メカニズムは,静荷重載荷の場合は40°50°の拡がりを持つ押し抜きせん断破壊となった。しかし,走行荷重載荷および走行振動荷重載荷の場合は,軸直角方向は押し抜きせん断破壊形状を示すが,軸方向は軸直角方向に発生したひび割れにより床版ははり状化し,曲げ破壊形状を示している。したがって,曲げ卓越型の押し抜きせん断破壊となった。一方,走行一定荷重載荷および走行振動荷重載荷の場合の耐力は,荷重振幅が±20%の場合は近似するが,荷重振幅±30%の場合は走行一定荷重に対して約35%低下するもののほぼ近似している。しかし,荷重とたわみの関係より,走行一定荷重に比して走行振動荷重による動的影響が剛性の低下を著しくする結果を得た。RC床版の理論解析においては,静荷重載荷における破壊形状による力学モデルを検討し,また新一面せん断試験から得た実せん断応力度を適用して,実験値との適合性を検討している。平成15年度は,次の成果を得た。1.鉄筋コンクリート(RC)はりのせん断実験RCはりに(1)静荷重による曲げ実験,(2)静荷重によるせん断実験,(3)走行荷重実験をおこない、走行荷重が静的曲げ・せん断耐力に及ぼす影響と破壊メカニズムを評価した。これによると,走行荷重が作用した場合にせん断スパン比a/dが3.0以内でせん断破壊が先行するRCはりの部材幅は有効高さd以内であることを評価した。すなわち、有効高さdに対して幅方向が同一寸法以内の場合にはせん断破壊となり、幅が有効高さ以上となった場合は曲げ破壊が先行する。2.鉄筋コンクリート(RC)床版の実験(1)押し抜きせん断耐力道路橋RC床版をモデル化した複鉄筋配置のRC版に(1)静荷重実験,(2)走行荷重実験,(3)走行一定荷重実験,(4)走行振動荷重実験を行った。その結果,静荷重の場合の押し抜きせん断耐力に比して走行荷重の場合の耐力が25%低下する結果を得た。
統合失調症初発エピソードの認知機能障害の経過と認知機能リハビリテーションの効果

本研究の目的は、初発エピソード患者について社会的な機能への影響が大きい認知機能障害について初発からの経過を調査し、精神症状や社会機能への影響を検討することである。初発エピソードの患者に評価(BACS-J,PANSS,LSP)を行ったが、1年後まで追跡できた12名は言語記憶、運動機能、遂行機能が有意に改善し、対人的社会機能、GAFが有意に改善していた。初発群の追跡6カ月後19名と5年経過群18名を比較したところ、言語記憶、遂行機能の得点において5年群が有意に低く、意味流暢性、単語流暢性は5年群が有意に高かった。1、本研究の目的は、統合失調症の長期的な予後を改善するために、初期治療が重要であるとの視点から、初発エピソードの患者を対象とし、社会的な機能への影響が大きい認知機能障害について、初発からの縦断的な経過を調査するとともに、認知機能リハビリテーションを行った場合の介入効果を明らかにすることにある。平成20年度は、初発エピソードの統合失調症患者を登録し、認知機能の縦断的経過を明らかにするために3年間の追跡を開始することである。2、対象:帝京大学医学部付属病院精神科もしくは関連病院精神科を受診したもののうち、症状の持続期間をのぞけば、DSM-IVにより統合失調症と診断でき、初回エピソードであり、発症時点から2年以内に受診したもの。3、評価方法:同意取得時に精神症状(PANSS)、認知機能(BACS)、生活技能プロフィール(LSP)、GAFの評価を行い、継続的な外来治療を実施しながら、6ヶ月に1回の間隔で評価を行う。4、進行状況:H20年12月までに同定された対象者で同意取得者は5名(男性4名、女性1名)である。5名は平均年齢23.2±4.4(19-30)歳、教育年数14.6±1.9(12-16)年、服薬量(HPD換算)2.99±0.82(2.2-4)mg、PANSS陽性尺度14.4±3.5(10-19)、PANSS陰性尺度12.8±4.1(8-17)、PANSS総合精神尺度29±5.4(22-37)、GAF57±11.5(45-70)、BACS言語記憶45.4±12.0(32-61)、ワーキングメモリ18,6±3.0(14-21)、運動機能78.6±16.6(54-100)処理速度64.6±14.8(48-82)、流暢性31.8±4.3(26-38)、遂行機能17.6±2.9(14-22)であた。今後、縦断的経過を調査する。5、平成20年度研究参加登録者が少数であった。これは初発の統合矢調症が研究実施機関に少数しか受診しなかったためである。更なる対象者を登録するために、奈良県立医大精神科、及び東京女子医大精神科に研究の協力を依頼し、同意を得た。帝京大学医学部精神科の関連病院にも、同様の研究依頼を行い、同意を得た。本研究の目的は、統合失調症の長期的な予後を改善するために、初期治療が重要であるとの視点から、初発エピソードの患者を対象とし、社会的な機能への影響が大きい認知機能障害について、初発からの縦断的な経過を調査する。また発症から5年経過した患者を比較対照群とし、発症後の認知機能障害の変化について、悪化もしくは改善が見られるか検証する。対象:初回エピソードで症状の持続期間をのぞけばDSM-IVにより統合失調症と診断でき、発症時から2年以内に受診したもの。評価:精神症状(PANSS)、認知機能(BACS)、生活技能プロフィール(LSP)、GAFで評価。継続的な外来治療を実施しながら、その間6ヶ月に1回の間隔で評価を行い、3年間追跡する。進行状況:平成22年2月までの登録者は16名(男性8名、女性8名)で、半年後の評価を施行した者が6名(男性4名、女性2名)、1年後の評価を施行した者が4名(男性3名、女性1名)。結果:登録者の平均年齢26.4±7.0歳、教育年数13.3±2.3年、JART95.9±10.5である。まだ半年後の評価を実施できたものは少数例であるため、統計解析を行っていないが、半年後においては認知機能の改善傾向が明らかに見られる一方、精神症状が若干改善する程度であり、社会機能については大きな変化は見られない傾向がある。この乖離について、半年後評価症例が10例以上となった段階で、統計解析を行う予定である。

2)発症時点から5年経過した比較対照群は、現時点での登録者は10名(男性6名、女性4名)であり、平均年齢35.8±4.7歳、教育年数12.7±1.6年、JART97.6±10.4であった。初発エピソード群と比較すると、認知機能及び社会機能に明らかな差異が見られなかったが、精神症状においてはPANSS陽性尺度及び総合精神尺度に改善が認められた。5年経過群のうち初発エピソードのみのもの、再発エピソードのあるものそれぞれが10名以上となったところで初発エピソード群との比較の統計解析を行う予定である。本研究の目的は、統合失調症の長期的な予後を改善するために、初発エピソード患者について、社会的な機能への影響が大きい認知機能障害について初発からの経過を調査し、精神症状や社会機能への影響を検討することである。【研究1】対象:年齢が16-45歳で、DSM-IV A項の2つが少なくとも3日間存在し、半年後に統合失調症(DSM-IV)の診断が確定したもの方法:追跡して6ヶ月ごとに評価(BACS-J, PANSS, LSP)を行い、再発の有無や社会的機能の経過を測定する。結果:2)上記12名に対して一元配置分散分析を行った。言語記憶、運動機能、遂行機能が有意に改善していた。ワーキングメモリ、処理速度や流暢性では変化がみられなかった。対人的社会機能である交際や会話、GAFが有意に改善していた。3)遂行機能と陽性症状に有意な正の相関がみられた。DUPと認知機能の変化との有意な相関はみられなかった。【研究2】対象:16-45歳でDSM-IVにて統合失調症と診断され、発症して5年経過したもの(5年群)方法:研究1の初発群(半年経過時点)19名と5年群18名を比較した。結果:1)5年群は年齢が有意に高く、抗精神病薬服薬量が多かった(有意傾向)。2)年齢と抗精神病薬服薬量を共変量とした共分散分析を実施した。精神症状:総合精神病理評価が初発群が高く、改善傾向がみられた。社会機能:交際の得点が5年群が高く、有意傾向がみられた。認知機能:言語記憶、遂行機能の得点において5年群が有意に低く、意味流暢性、単語流暢性は5年群が有意に高かった。ワーキングメモリおよび運動速度、処理速度は有意差はなかった。考察:認知機能障害はその機能領域により、a.発症以前から低下している神経脆弱性、b.発症前後から顕在化し進行する、c.精神症状と並行し変動する精神症状依存的と、異なる可能性がある。
速中性子精密エネルギー測定のための新型検出器の開発

新型無機シンチレータCLYCについて、速中性子の運動エネルギーを発光量から求めるという、新たな発想がどれだけの可能性を持っているかについての研究を、東北大学サイクロトロンラジオアイソトープセンターの中性子ビームラインを用いて行った。当初の発想は、先行研究によって先に成果が報告され、その報告では、限られた中性子エネルギーの範囲ではあるものの、発光量から速中性子の運動エネルギーを得ることに成功しており、本研究の発想はおよそ正しかったといえる。ただし、検出効率が低いために、応用できる範囲はかなり限られていることもまた明らかとなり、CLYCを用いた速中性子運動エネルギー測定の限界も明らかとなった。本年度は、検出器本体の発注のほか、専用のデータ収集用モジュールの購入を行った。そのうち、検出器本体は、受注生産であり、また標準納期6ヶ月のものが遅れたために、12月にようやく納品がなされた。その後、12月末に、東北大学サイクロトロンラジオアイソトープセンターにて準単色中性子を用いて、発光量および粒子弁別のデータを取得した。当初は二回散乱法により、入射中性子のエネルギーを変え、発光量の中性子エネルギー依存性を見ることから、発光量スペクトルで観測されているピークがどのような過程によるものかを推定する予定であったが、検出効率が低いことから、二回散乱では充分な統計を得ることができず、得られたスペクトルの解釈については、不明なままとなった。しかしながら、28MeV中性子の直接入射でのスペクトルにおいては、発光量に鋭いピークが見られ、何らかの核反応により生じた単色の荷電粒子による発光であることが示唆されたが、前記の通り、二回散乱法を用いた入射中性子エネルギー依存性を見ることができなかったため、決定的なことは言えなかった。今後の研究の展開においては、先の実験で得られたピークがどのような反応によるものかを同定することを主眼に置き、AmBe線源およびCf線源を用いた予備実験を行った後、東北大学サイクロトロンラジオアイソトープセンター、もしくは東北大学工学部の高速中性子実験施設においての実験を行い、確定的な結果を得る予定である。今年度は、まず東北大学サイクロトロンラジオアイソトープセンター(CYRIC)において昨年度に実施した、7Li(p,n)反応で生成した準単色中性子を用いた実験のデータ解析を行った。中性子の入射エネルギー28 MeVにおいては、発光量から見て、35Cl(n,p)反応から来ているであろう幅の広いピークがスペクトルに見られたが、より低い入射エネルギーにおけるデータでは、予想される発光量の位置にピークの確認はできなかった。これは、低いエネルギーの単色中性子をnp弾性散乱にて得ていたため、バックグランドと統計的に区別できなかったものと結論づけられた。このような状況のもと、今年度は研究計画を改めて立て直すため、CLYCに関する論文等を詳細に検討することを中心に行い、今後何をすべきかについてをまとめた。最初の2年間では、新型無機シンチレータCLYCについて、速中性子の運動エネルギーを、発光量から求めるという、新たな発想がどれだけの可能性をもっているかについての研究を、東北大学サイクロトロンラジオアイソトープセンターの中性子ビームラインを用いて行った。中性子のエネルギーに対応すると思われるピークが発光量スペクトルに見られたが、バックグランド中性子が多かったこと、また、予定していた中性子二回散乱法による実験は、バックグランドの方がはるかに多く、スペクトルに見られたピークが中性子によるものかどうかの最終判断まではできなかった。この実験が終わってすぐ、本研究で明らかにしようと予定していた研究内容については、先行研究が論文発表し、明らかとされた。そのため、研究計画を練り直し、本年度においては、先行研究中で課題とされていた、発光強度の時間変化がシンチレータの温度によってどのように変化するか、その変化から速中性子のエネルギー測定を発光量で行う手法に対して、エネルギー分解能の向上を見る事ができるかについての研究を行った。その結果として、シンチレータの発光特性の温度変化については、室温と-20度との比較において、顕著な違いが見られず、本研究の目的とする、速中性子のエネルギー測定を発光量で行う、という点についての改善をすることができなかった。また、発光特性の温度依存性についても、先行研究が先に原著論文として発表を行ったが、彼らが得た結果も、本研究で得た結果と同様であった。研究は計画より多少遅れていたものの着実に進捗していたが、先行研究により予定していた研究内容について発表されてしまったため。しかしながら、研究期間を一年延長し、当初計画よりもさらに進んだ研究に組み直したため、最終的には当初計画以上の進展が得られるものと期待している。原子核物理学(実験)先行研究の発表を受けた研究計画の見直しにより、研究期間を1年延長することとし、次年度は、発光波形の温度依存性を研究し、発光を起こした荷電粒子が陽子、重陽子、3重陽子、α粒子のいずれかであるかが、温度を変えることで弁別できるかについての研究を行うこととした。

この背景には、前記のどの荷電粒子で発光が起こったかが室温での発光波形では弁別できず、その結果として中性子のエネルギー分解能の悪化が起こっているという研究結果が存在する。もし、温度を変えることで弁別が可能となった場合には、より高い中性子エネルギーに対しても、波形をもとに補正を加えることで、より高い中性子エネルギーまで良い分解能を保つことができると考えられる。今年度に予定していた実験のうち、二回散乱法による実験データの統計が不足し、発光量の中性子エネルギー依存性が求められなかったため。先行研究により、本研究課題で目標としていた点が明らかとなり、本年度は専ら論文等を詳細に検討しより発展した研究計画を開発することに重点を置き、次年度に集中的に予算を使用することとしたため。今年度は、東北大学の速中性子照射実験施設を用いて、新型中性子検出器の速中性子に対する発光量レスポンスの中性子エネルギー依存性を見ることとする。この施設で実験を行うことにより、フレキシブルに中性子エネルギーを変化させ実験を行うことができ、目標としている、速中性子に対する発光量レスポンスを求め、この検出器が使用可能な中性子エネルギー範囲、得られるエネルギー分解能についてまとめることとする。不足していた、本研究専用のコンピュータを一台購入する。また、実験計画に合わせた治具等の小物類、国内ないし海外の国際会議への参加旅費に用いる。必要物品の実際の価格が、為替変動、価格の変動により安くなり、端数が残ったものである。次年度は、主に測定装置の不足分と、旅費に研究費を用いるが、その際に次年度使用額も含めて使用する。
NoおよびNO関連物質を応用した骨・軟骨系細胞の効果的誘導、増殖機構の解明

効果的骨誘導技術の確立を最終目標に、一酸化窒素関連物質の骨代謝機構における役割の解明を目指した。一酸化窒素のシグナル伝達機構ではカルシウムイオンが関与している可能性が大きいことに着目した。この結果、細胞内一酸化窒素の増加に伴って細胞内カルシウムイオン濃度が変動する現象を見出した。その経路はほぼ同定され、骨形成作用のシグナル伝達に関連があることから臨床応用の可能性が高いと考えられた。マウス由来骨芽細胞の単一細胞系株を研究対象とした。必要に応じてマウス胎児頭蓋冠由来のprimary cultureの細胞系で確認した。まず、増殖性因子および分化培地の条件の違いによる細胞増殖曲線の変動およびアルカリフォスファターゼ染色での骨芽細胞への分化能の評価を行った。併せて、NOあるいはNO関連物質、サイトカイン等への反応活性を検討した。その結果、増殖性の低下が反応活性の低下に直結するという結果を見出した。その骨芽細胞の形質を念頭におき、効果的な継代時期を検討し、細胞外環境の至適条件を確立した。次いで、NOの細胞内シグナル伝達機構において、Ca^<2+>が関与している可能性に着目し、上記の至適条件下に、NOあるいはNO関連物質を投与したときのCa^<2+>の濃度変化をCa^<2+>感受性蛍光試薬を使ってリアルタイムに二次元画像として記録した。生細胞の状態での反応変化を個々の細胞レベルで測定し、NOのCa^<2+>シグナルへの影響を検討した。この結果、細胞内NOの増加に伴って細胞内Ca^<2+>濃度が変動する現象を見出した。その流入経路について検討を進め、多くの知見を得た。その流入経路は本研究によってほぼ同定され、その確証実験を繰り返した。その流入経路はeNOSを介しており、eNOSによって構成的に産生されるNOは骨形成作用を持つことから臨床応用の可能性が高いと考えられた。また、mRNAレベルでの反応活性について、骨関連遺伝子の発現をPCR法で確認し、検討した。今回、骨形成作用を細胞レベルで検討し、臨床応用へ向けた基礎的データを蓄積することを達成したと考えている。ヒト骨髄細胞、マウス骨芽細胞の単一細胞系株、およびprimary cultureの細胞系(マウス)を研究対象とした。まず、各細胞系の増殖性因子および分化培地の条件の違いによる細胞増殖曲線の変動、およびヒト骨髄細胞の骨芽細胞への分化能の評価を行った。併せて、NOあるいはNO関連物質、サイトカイン等の様々な生理活性物質に対する反応活性を検討した。その結果、骨芽細胞は増殖性の低下が、一部の生理活性物質に対する反応活性の低下に直結するという結果を見出した。その骨芽細胞の特異的な形質を念頭におき、効果的な継代時期を検討し、細胞外環境の至適条件を確立した。NOの細胞内シグナル伝達機構においてはCa^<2+>が関与している可能性が大きいことに着目し、NOあるいはNO関連物質を投与したときのCa^<2+>の濃度変化をCa^<2+>感受性蛍光試薬を使ってリアルタイムに二次元画像として記録した。その経路について検討を進め、多くの知見を得た。その経路はほぼ同定され、その確証実験を繰り返した。その経路は骨形成作用に関わるシグナル伝達に関連があることから臨床応用の可能性が高いと考えられた。今回、骨形成作用を細胞レベルで検討し、臨床応用へ向けた基礎的データを蓄積することを達成した。
ガドリニウム中性子捕捉療法の開発

悪性脳腫瘍に対する中性子捕捉療法の効果は深部腫瘍吸収線量分布をいかに高められるかに大きく依存している。そこで、論文(J. Neuro-Oncol.)では1990年より京都大学研究用原子炉において21例のグリオブラストーマ患者に対し従来の硼素キャリヤ-(Sodiumborocapt ate ; BSH)の組織内分布を再検討し、最深部腫瘍吸収線量を14-16Gyとなるよう照射計画を立案し、更に外科的工夫(可能な限りの減圧術と照射中の腫瘍腔への熱中性子透過体の留置)を加えることにより深部吸収線量を改善させ本療法を施行したところ、50%2年生存を得、治療効果が改善出来たことを報告した。論文(Cncaer Resaerch)では硼素の腫瘍内濃度を選択的に高めるためにフェニールアラニンの腫瘍代謝活性をキャリヤ-として利用し、かつその水溶性化を謀ることにより正常脳への取り込みを低減させる目的で水酸基2個をN末端に有するボロノフェニールアラニン(BPA)誘導体(BPA (OH)_2)を新規合成し実験的脳腫瘍系(ヒト脳腫瘍培養細胞及びENU誘発C6グリオーマ移植脳腫瘍ラット)を用いて細胞毒性(IC_<50>)及びコロニー形成法による殺細胞効果並びに腫瘍選択性について検討した。その結果、水酸基により毒性は約1/2、水溶性は2桁向上、更に殺細胞効果は約1.5倍高くなることが明らかにされた。更に、硼素の腫瘍・正常脳濃度比を約40%上昇させることが出来るなど、本療法の硼素キャリヤ-としての有効性を明らかにした。更に、このBPA (OH)2を用いてヒト脳腫瘍例でも高い腫瘍選択性が得られることを第7回国際中性子捕捉療法シンポジウムで発表した。1ヒト脳腫瘍でのGd-DTPA集積精についてヒト悪性脳腫瘍手術新鮮例10例について評価した。方法は、Gd-DTPAを2ml/min(total40ml/20min)を静脈内に投与し、投与15分後に腫瘍を摘出、凍結保存の後、ICP-AESおよび即発γ線法により腫瘍および血液中Gd濃度を計測した。全例で腫瘍濃度は血液中に比して小さかった。血液中に対する腫瘍中平均濃度比(T/βratio)は0.54+0.39で個人差によるばらつきが大きかった。最大腫瘍中濃度は142ppmであった。血液中最大濃度は314ppmで、投与による副作用は認めなかった。2ネコ脳腫瘍モデルを用いた治療実験脳腫瘍猫を作成しGd-DTPAを静脈内より潅流させながら頭部に熱中性子照射を行った。雑種猫(2-3Kg)の頭頂葉にENU誘発C6sarcoma細胞を10^6/0.1ml移植し、移植1週間後に頭頂部に2×10^<13>nvtの熱中性子照射を行った。コントロールモデルには0.1mlの培養液のみを移植し(Sham operation)同様に熱中性子照射を行った。照射1週間後に脳を取り出し、病理標本を作成して治療効果を評価した。このモデルは異種移植脳腫瘍であるが、平均生存が移植後約3週間でばらつきが少なく、病理学的にも一部に免疫拒絶反応を認めるが、腫瘍血管の増生と腫瘍細胞の浸潤像を強く認め、又実験も容易であることから放射線治療の判定には有る程度有用であると考えられる。4例中2例で腫瘍が消失、1例は腫瘍細胞を認めたが強いimmuno-radiological reactionを認めた。他の1例は麻酔死した。コントロールを含め全例において、正常脳には異常所見を認めなかった。

γ線による被曝線量をTLDにより評価したが、ガドリニウムの影響により頭頂部でのγ線量が著明に増加するが、照射野をリチウムタイルでコリメートすることにより全身被曝選量をコントロール群並に抑えることが可能であった。これらの成果は、第53回脳神経外科学会総会、第6回国際中性子捕捉療法・学会等において発表された。(1)GdDTPAを用いてガドリニウム中性子捕捉療法に必要なGd濃度の検討をヒト悪性脳腫瘍例で行った。その結果、GdDTPAを最大限投与する事に必要な腫瘍中濃度と考えられる200ppmが達成できることが分かった。腫瘍/血液濃度比は約0.5であった。これらの結果に基づき引き続きネコ移植脳腫瘍モデルを用いてガドリニウム中性子捕捉療法実験を行った結果、一週間後の病理所見では半数で腫瘍が消失、残りの半数でも強い選択的腫瘍障害を認めた。さらに高い濃度で存在する血液中Gdに基づく正常血管および正常脳に対する障害は殆ど認めなかった。引き続き治療実験を行い更に高いGd濃度での効果について検討を行っている。(2)ボロノフェニールアラニンの正常脳への分布を腫瘍親和性を損なう事なく低減させるため、水酸化物の合成を行い実験的脳腫瘍モデルを用いて治療効果を検討した結果、脳腫瘍への取り込みを損なう事なく正常脳への分布を約30%低減させ得ることが確認された。更に毒性、水溶性も格段と向上された。これにより膿瘍周辺の正常脳に対する障害を低減でき、臨床効果が改善される事が明らかとなった。(3)脳動静脈奇型(AVM)に本療法を応用する目的で、まずボロキャプテイトを用いてヒト例での取り込み、分布の検討を行った。その結果、AVMの間質中の濃度は正常脳に対して約5倍、更にAVM血管壁には約5-10倍の高い濃度比が認められ、臨床応用の可能性が示唆された。悪性脳腫瘍に対する中性子捕捉療法の効果は深部腫瘍吸収線量分布をいかに高められるかに大きく依存している。そこで、論文(J.Neuro-Oncol.)では1990年より京都大学研究用原子炉において21例のグリオブラストーマ患者に対し従来の硼素キャリヤ-(Sodi umborocaptate ; BSH)の組織内分布を再検討し、最深部腫瘍吸収線量を14-16Gyとなるよう照射計画を立案し、更に外科的工夫(可能な限りの減圧術と照射中の腫瘍腔への熱中性子透過体の留意)を加えることにより深部吸収線量を改善させ本療法を施行したところ、50%2年生存を得、治療効果が改善出来たことを報告した。論文(Cncear Resaerch)では硼素の腫瘍内濃度を選択的に高めるためにフェニールアラニンの腫瘍代謝活性をキャリヤ-として利用し、かつその水溶性化を諜ることにより正常脳への取り込みを低減させる目的で水酸基2個をN末端に有するボロノフェニールアラニン(BPA)誘導体(BPA(OH)2)を新規合成し実験的脳腫瘍系(ヒト脳腫瘍培養細胞及びENU誘発C6グリオーマ移植脳腫瘍ラット)を用いて細胞毒性(IC50)及びコロニー形成法による殺細胞効果並びに腫瘍選択性について検討した。その結果、水酸化により毒性は約1/2、水溶性は2桁向上、更に殺細胞効果は約1.5倍高くなることが明らかにされた。更に、硼素の腫瘍・正常脳濃度比を約40%上昇させることが出来るなど、本療法の硼素キャリヤ-としての有効性を明らかにした。更に、このBPA(OH)2を用いてヒト脳腫瘍例でも高い腫瘍選択性が得られることを第7回国際中性子捕捉療法シンポジウムで発表した。
柔軟パラレルメカニズムによる日常装着できる上肢動作支援装置

本課題では並列にばねを配置した柔軟パラレルメカニズムを新たに構築し、その有効性を示すことが出来た。提案する機構の利点は、1.身体に装着した場合,柔軟要素が進退の動作に併せて変形し、沿うように配置されるため小型・軽量に構成できる。2.ばねの持つ柔軟性によって、設計上ばねの剛性を事前に検討することで、過剰な外力を身体にかけず安全に動作できる。3.同様に柔軟性によって、関節中心の移動など、身体特有の構造への適用でも過剰な負荷をかけることが無い、が挙げられる。当該年度に実施した研究の成果として、上肢動作支援装置として用いるための手首、肘部をそれぞれ2自由度、合計して4自由度に駆動するための試作機を開発した。開発した試作機は、人体に自然になじむ柔軟パラレルメカニズムが特に手首部分について応用されている。手首関節は多関節により構成されており、その回転中心は一点に固定されていないことから、従来の剛性の高い機械的関節構成では人体側関節構造へ無理が生ずる可能性があった。本課題で提案した並列にばねを配置した柔軟パラレルメカニズムによって、人体に過負荷をかけることなく小型・軽量な形状によって、上肢動作支援装置として機能しうることを機械的実験によって明らかにした。ここまでに得られた成果は、さらなる設計手法確立において重要な位置づけであり、次年度以降において間接のインピーダンスを考慮した設計手法の検討を進め、設計手法確立を目指す。手首、肘関節を駆動する試作機が完成し、その機械的評価を終えていることから、予定通り進展していると考えられる。当該年度に実施した研究の成果として、昨年度に開発した上肢動作支援装置として用いるための手首、肘をそれぞれ2自由度、合計4自由度を駆動するための試作機について、実験評価を行い課題抽出を行った。その結果から、より広範に装置を応用するためには遠隔に駆動源を配置することが有効であることがわかった。具体的には、より装置を小型・軽量に構成できるため、広範なユーザーに適用できる可能性がある。よって当該年度では、柔軟メカニズムに特化した駆動源として、フレキシブルシャフトに構想を得た2重の柔軟シャフト構造によって回転力を伝達し、動作端近傍で送りねじによって直動動作に変換,駆動する試作機を開発した。柔軟メカニズムには機構本体に柔軟性を有しており、可逆運動性をむしろ必要としないため,このような小型・軽量化に資するシンプルな構造を可能とした。予定通り試作機の開発を進捗し、荒田に生じた課題に解決の目処を得ているため。本研究課題の目的は、ばねを複合的に応用した従来に無い、新たな柔軟メカニズム構築により、人間と機械の協調のための新たな機械要素技術としてブレイクスルーをもたらし、リハビリテーションや障害者補助など、社会へ広く貢献する技術を提供することにある。本課題では、柔軟なパラレルメカニズムの具体的応用として、上肢の多自由度運動支援を行うためのデバイス開発を行った。本課題における最終的な研究成果として、上肢運動支援可能なエグゾスケルトン装置を開発した。開発した装置は肩部2自由度、肘部2自由度、手首部2自由度、手指部13自由度で、合計19自由度である。肩部と手首部には、並列にばねを配置し、それぞれを長手方向へ独立して長手方向に直動運動入力することで屈曲・伸展と外転・内転を実現する柔軟メカニズムを構築、実装した。開発した機構は、ばねの持つ柔軟性によって、回転中心が一点に定まらない人体構造であっても無理な負荷をかけること無く動作支援が可能であることを実験的に明らかにした。また、試作機によって、人体の動作支援が可能であることを示した。これらのことより、本課題では並列にばねを配置した柔軟パラレルメカニズムを新たに構築し、その有効性を示すことが出来た。3.同様に柔軟性によって、関節中心の移動など、身体特有の構造への適用でも過剰な負荷をかけることが無いが挙げられる。本課題で得られた成果は、より発展が可能であると実施者は考えており、今後も研究開発を継続する予定である。今後は、肩関節の効果的な駆動手法について検討する。次年度においては、開発した遠隔駆動源配置を手首、肘部へ適用し、かつ検討を進めている肩部の駆動メカニズムを開発し、統合する予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。ロボット工学29年度が最終年度であるため、記入しない。
東南アジアにおける植物寄生性微小節足動物に関する研究

平成5年度は予定通り8月にパラワン島において調査を遂行し,山林とマングローヴを中心に調査した結果,カイガラムシ上科148点約100種,アザミウマ目約100チューブ約60種,ハマキガ科成虫約130頭約40種,潜葉性小蛾類は187点の潜葉材料から羽化した成虫約450頭約100種を得,現在はソーティングを終了し,一部については研究も完了して平成7年度中に印刷発表の予定である.いずれの昆虫群もパラワン島においては従来まったくまたは殆ど調査例ががなく,学術上極めて貴重な資料である.カイガラムシ上科のうち最大科のシロカイガラムシ科については約40属92種が確認され,10属以上は未記載属である.新属のなかにはこの科における形態進化の一趨勢の過程,あるいは極めて新奇な方向への進化を暗示する属があり,この科の進化・分類の研究に重要な意味をもつものである.アザミウマ目昆虫については2亜目3科30属以上が確認されたが,種については広域分布をなすものがかなりの割合でみられる.ハマキガ科では未記載種の数は多くはないが,得られた種の大部分はフィリピンでは従来記録のないものである.潜葉性小蛾類のうち未記載種は約半数あり,他の多くはマレイシアとくにサバ-と共通である.平成6年度には調査地として,8月前半はス-ビック原生林,後半は隣接するバターン半島を予定していた.しかし,フィリピン到着当時,台風による出水によりス-ビック・バターン半島方面の幹線道路がピナツボ火山泥流で遮断されたため,前半の予定をミンドロ島に変更した.後半については,道路が開通したので予定通りバターン半島において調査した.ミンドロ島においてはハルコン,バターン半島においてはナティブの両山が中腹に自然林を維持しているが,道路不備のため接近が困難であった.従って両地域とも断片的な自然植生を調査したに過ぎない.以上の経緯にもかかわらず前年度にほぼ匹敵する成果を得た.カイガラムシ上科は点数で前年度同様148に達したが,種数では約80あまり,アザミウマ目は63チューブ約40種,ハマキガ科は約150頭の成虫を得たものの種数は約20,潜葉性小蛾類は前年度と同じく187の潜葉材料を採取し,これより約1000頭約80種の成虫標本を得た.カイガラムシ上科のうちコレクションの大部分を占めるシロカイガラムシ科については約72種を認めた.これらは30以上の属に分類されるが,そのうち10以上は新属である.アザミウマ目については前年度パラワンと同様の傾向が認められた.ハマキガ科については種数は少ないものの,大部分は被寄生葉を採集して幼虫から飼育羽化させたものであり,その学術上の重要性は大きい.潜葉性小蛾類のうちホソガ科については,平成4年度別個計画と前年度で合計98種をフィリピンから確認したが,今年度は,これに50種以上を新たに加えた.得られた標本はすべて日本に持ちかえられ,しかるべき処理を受け,前年度のものとあわせて現在研究が進行している.研究が完了して印刷発表されたものから,研究に使用された標本の半分をフィリピン大学自然史博物館に返還することに合意されており,前年度の一部についてはすでに返還を始めている.フィリピンの大・中型動植物は多くの群について固有率が高いとされてきた.本計画によっても,とくにシロカイガラムシ科については属と種のレベルで,また潜葉性小蛾類では種のレベルで,かなりの未記載形態がある.今回の計画がごく小規模にすぎず,調査期間・地域とも限定されていたにも拘わらず,そのような結果が得られていることは,微小節足動物においてもフィリピンの生物相が特色あるものであり,生物地理学・分類学・進化学等の分野で研究の価値が高いことを示している.一方,フィリピンにおける自然破壊は近年森林伐採と人口増加により急速に進行しており,今回の計画では,バターン半島はもとより,かつて原始の島と称されたパラワン島においても,大規模な自然林は急峻な山腹に残っていて用意には接近でなかった.したがって,多くの生物群については国際的な協力の下組織的な調査が必要であろうし,さらにその調査に基づいた効果的な自然・環境・生物保全の対策を緊急講ずることがこの国においては特に重要であることを,本計画の結論としたい.平成5年度は予定通り8月にパラワン島において調査を遂行し,山林とマングローヴを中心に調査した結果,カイガラムシ上科148点約100種,アザミウマ目約100チューブ約60種,ハマキガ科成虫約130頭約40種,潜葉性小蛾類は187点の潜葉材料から羽化した成虫約450頭約100種を得,現在はソーティングを終了し,一部については研究も完了して平成7年度中に印刷発表の予定である.いずれの昆虫群もパラワン島においては従来まったくまたは殆ど調査例ががなく,学術上極めて貴重な資料である.カイガラムシ上科のうち最大科のシロカイガラムシ科については約40属92種が確認され,10属以上は未記載属である.新属のなかにはこの科における形態進化の一趨勢の過程,あるいは極めて新奇な方向への進化を暗示する属があり,この科の進化・分類の研究に重要な意味をもつものである.アザミウマ目

昆虫については2亜目3科30属以上が確認されたが,種については広域分布をなすものがかなりの割合でみられる.ハマキガ科では未記載種の数は多くはないが,得られた種の大部分はフィリピンでは従来記録のないものである.潜葉性小蛾類のうち未記載種は約半数あり,他の多くはマレイシアとくにサバ-と共通である.平成6年度には調査地として,8月前半はス-ビック原生林,後半は隣接するバターン半島を予定していた.しかし,フィリピン到着当時,台風による出水によりス-ビック・バターン半島方面の幹線道路がピナツボ火山泥流で遮断されたため,前半の予定をミンドロ島に変更した.後半については,道路が開通したので予定通りバターン半島において調査した.ミンドロ島においてはハルコン,バターン半島においてはナティブの両山が中腹に自然林を維持しているが,道路不備のため接近が困難であった.従って両地域とも断片的な自然植生を調査したに過ぎない.以上の経緯にもかかわらず前年度にほぼ匹敵する成果を得た.カイガラムシ上科は点数で前年度同様148に達したが,種数では約80あまり,アザミウマ目は63チューブ約40種,ハマキガ科は約150頭の成虫を得たものの種数は約20,潜葉性小蛾類は前年度と同じく187の潜葉材料を採取し,これより約1000頭約80種の成虫標本を得た.カイガラムシ上科のうちコレクションの大部分を占めるシロカイガラムシ科については約72種を認めた.これらは30以上の属に分類されるが,そのうち10以上は新属である.アザミウマ目については前年度パラワンと同様の傾向が認められた.ハマキガ科については種数は少ないものの,大部分は被寄生葉を採集して幼虫から飼育羽化させたものであり,その学術上の重要性は大きい.潜葉性小蛾類のうちホソガ科については,平成4年度別個計画と前年度で合計98種をフィリピンから確認したが,今年度は,これに50種以上を新たに加えた.得られた標本はすべて日本に持ちかえられ,しかるべき処理を受け,前年度のものとあわせて現在研究が進行している.研究が完了して印刷発表されたものから,研究に使用された標本の半分をフィリピン大学自然史博物館に返還することに合意されており,前年度の一部についてはすでに返還を始めている.フィリピンの大・中型動植物は多くの群について固有率が高いとされてきた.本計画によっても,とくにシロカイガラムシ科については属と種のレベルで,また潜葉性小蛾類では種のレベルで,かなりの未記載形態がある.今回の計画がごく小規模にすぎず,調査期間・地域とも限定されていたにも拘わらず,そのような結果が得られていることは,微小節足動物においてもフィリピンの生物相が特色あるものであり,生物地理学・分類学・進化学等の分野で研究の価値が高いことを示している.一方,フィリピンにおける自然破壊は近年森林伐採と人口増加により急速に進行しており,今回の計画では,バターン半島はもとより,かつて原始の島と称されたパラワン島においても,大規模な自然林は急峻な山腹に残っていて用意には接近でなかった.したがって,多くの生物群については国際的な協力の下組織的な調査が必要であろうし,さらにその調査に基づいた効果的な自然・環境・生物保全の対策を緊急講ずることがこの国においては特に重要であることを,本計画の結論としたい.今回の調査で得られた資料は次の通りである。カイガラムシ上科。148点、約100種。大部分はDiaspididaeで、東南アジアに共通する属と若干の新属を含む。新属の中にはこの科における形態進化の一趨勢の過程、あるいは極めて新奇な方向への進化を暗示する複数の属があり、この科の進化・分類の研究に重要な資料である。総翅目。約100チューブ、約60種。約65種の植物から得られたものの他、枯葉から得られた食菌性と想定される種若干を含む。
口腔機能の向上が栄養改善を介して高齢者の認知・運動機能を維持・向上する過程の検証

I.目的70歳,80歳の地域高齢者を対象として,咬合力と,栄養状態の評価にも用いられるBMIとの関連について縦断的な検討を行った.II.方法対象者は70歳,80歳のSONIC研究参加者の中で,3年後もしくは6年後の縦断調査に参加した人とした。咬合力はデンタルプレスケール(ジーシー社)を用いて測定した.本研究では,BMIが21.5未満の人を低BMIと定義した.ベースライン時に低BMIと定義された人,ならびにベースライン時に脳梗塞もしくは悪性腫瘍の既往のある人,縦断調査中に低BMIから回復した人は分析対象者から除外し,縦断調査時に新たに低BMIとなった人を,BMI低下群とした.咬合力とBMI低下との関連を検討するために,一般化推定方程式を用いて分析を行った.BMI低下を従属変数,咬合力を独立変数とし,栄養状態に関連があると報告されている変数を調整変数として用いた.III結果分析対象者は,636名となり,そのうち72人がBMI低下群となった(11.3%).分析の結果,栄養状態の低下に,経過年数(オッズ比=3.04,p<0.001),年齢(オッズ比=1.86,p=0.044) ,最大咬合力(オッズ比=0.89, p=0.034)が有意な説明変数となった.性別,経済状況,教育歴,同居状況,服用薬剤,MoCA-J得点,うつ状態,握力,IADL得点,残存歯数,刺激時唾液分泌速度は,有意な説明変数とならなかった.本研究の結果から,70歳,80歳の日本人高齢者において,咬合力が低い人は,BMIの低下が起こりやすいことが示唆された.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。I.目的高齢者の日常の食生活における咀嚼筋活動量を様々な食品の摂取量より推察し,歯数や咬合力などの口腔内の状態とどのような関連があるかを検討した.II.方法対象者は,79-81歳の地域高齢者男性360人,女性413人とした.調査項目は,口腔指標として残存歯数,最大咬合力(デンタルプレスケール,ジーシー社) ,平均ポケット深さ,唾液分泌速度を測定し,食品摂取に影響を与える社会経済的因子として性別,教育歴,経済状況を聴取した.咀嚼筋活動量は,食品固有のかたさ,凝集性,ひずみから,各食品を一定量摂取した場合の咀嚼筋活動量(mV・sec)を算出し1),食事歴法質問票(Brief self-administered Diet History Questionnaire)から得られた1日あたりの各食品の摂取量(g)を求め,両者を積算し,それぞれの食品ごとの咀嚼筋活動推定量とした.得られた各食品の咀嚼筋活動推定量を合計し,総咀嚼筋活動推定量とした.統計学的分析には,各口腔指標と咀嚼筋活動推定量との2変量間での関連を検討するために, Mann-WhitneyのU検定を用いた.さらに総咀嚼筋活動推定量を従属変数とし,教育歴,経済状況,各口腔指標を独立変数としてロジスティック回帰分析を行った.III.結果と考察男性では低活動量群と正常群の間で,咬合力のみ有意な差がみられた(p=0.023).女性では,咬合力(p=0.010)に加え,残存歯数(p<0.01)でも2群間で有意な差がみられた.ロジスティック回帰分析の結果,社会経済的因子を調整した上でも,2変量間での分析と同様に,男性では咬合力のみが,女性では,咬合力と残存歯数が総咀嚼筋活動推定量と有意な関連を認めた.以上のことから,咬合力が低い高齢者は,固い食品の摂取を避け,日常生活の咀嚼筋活動が低下していることが示唆された.十分な参加者がえられ,栄養と口腔機能のデータ収集,整理,栄養学の専門化との分析も順調に進んでいる.高齢者において,口腔内の状態と栄養状態との間に関連がみられることが,これまで数多く報告されている。我々も,横断研究により咬合力と一部の食品摂取量との間に関連がみられることを報告している。そこで今回は,80歳の地域高齢者を対象とした縦断研究において,咬合力と,3年後の低栄養との関連について検討を行った。対象者は80歳の高齢者167名とした。咬合力はデンタルプレスケール(ジーシー社)を用いて測定した。BMIが18.5未満,上腕周囲長が21cm未満,下腿周囲長が31cm未満のいずれかを満たす人を低栄養と定義した。ベースライン時に低栄養と定義された人は分析から除外した。ベースライン時に低栄養でなかったが,フォローアップ時に低栄養であった人を栄養低下群,低栄養でなかった人を維持群とした。咬合力と栄養状態との関連を検討するために,Mann-WhitneyのU検定を行った。さらに,栄養状態を従属変数とし,性別,咬合力,歯数,教育歴,経済状況を独立変数としたロジスティック回帰分析を行った。統計学的有意水準は5%とした。18人の被験者が栄養低下群と定義された(10.8%)。

2変量解析の結果,栄養低下群の方がベースライン時の咬合力が低かった(p=0.04)。ロジスティック回帰分析の結果,ベースライン時の咬合力が,3年後の栄養低下と有意な関連をみとめた(オッズ比=0.69,p=0.03)。歯数と栄養低下との間に有意な関係はみられなかった。過去の研究より,食品選択は口腔状態に影響を受けると報告されている。以上のことから,80歳の日本人高齢者において,咬合力が低い人は,将来的に低栄養に陥りやすいことが示唆された。十分な参加者数が得られ,栄養状態と口腔機能のデータ収集,整理,栄養学の専門家と共同で行う分析も順調に進んでいる.I.目的70歳,80歳の地域高齢者を対象として,咬合力と,栄養状態の評価にも用いられるBMIとの関連について縦断的な検討を行った.II.方法対象者は70歳,80歳のSONIC研究参加者の中で,3年後もしくは6年後の縦断調査に参加した人とした。咬合力はデンタルプレスケール(ジーシー社)を用いて測定した.本研究では,BMIが21.5未満の人を低BMIと定義した.ベースライン時に低BMIと定義された人,ならびにベースライン時に脳梗塞もしくは悪性腫瘍の既往のある人,縦断調査中に低BMIから回復した人は分析対象者から除外し,縦断調査時に新たに低BMIとなった人を,BMI低下群とした.咬合力とBMI低下との関連を検討するために,一般化推定方程式を用いて分析を行った.BMI低下を従属変数,咬合力を独立変数とし,栄養状態に関連があると報告されている変数を調整変数として用いた.III結果分析対象者は,636名となり,そのうち72人がBMI低下群となった(11.3%).分析の結果,栄養状態の低下に,経過年数(オッズ比=3.04,p<0.001),年齢(オッズ比=1.86,p=0.044) ,最大咬合力(オッズ比=0.89, p=0.034)が有意な説明変数となった.性別,経済状況,教育歴,同居状況,服用薬剤,MoCA-J得点,うつ状態,握力,IADL得点,残存歯数,刺激時唾液分泌速度は,有意な説明変数とならなかった.本研究の結果から,70歳,80歳の日本人高齢者において,咬合力が低い人は,BMIの低下が起こりやすいことが示唆された.次年度は,86歳のデータ収集の予定であるが,高齢であるので,会場調査に参加できない方には,適宜訪問調査も組み入れ,追跡調査者の確保に努める.次年度は9096歳のデータの収集の予定である.高齢であるので,会場調査に参加できない方には,訪問調査も適宜組み入れ,追跡調査者数の確保に努める.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
微視亀裂と多結晶粒界との相互作用

本研究では、多結晶セラミックス中の微小亀裂と焼結粒界との破壊力学的な相互作用の解明を通じ、セラミック材料の破壊靭性への粒界効果を明らかにすることを目的とした。1.実験焼結粒径を広範囲で変化させた酸化物系セラミックス(MgO、Al_2MgO_4)及び多結晶黒鉛材を試料として用い、(焼結粒径)/(亀裂寸法)をパラメタ-として、強度、破壊靭性値、R曲線を評価した。また微小亀裂間での微視的な破壊力学相互作用を定量化するためシリカガラスに圧子により微小亀裂を複数個導入したモデル試験片の破壊力学パラメタ-の測定・解析も行なった。2.成果の概要(1)巨視的亀裂と微視的亀裂とでは、これらの亀裂を用い評価される破壊靭性値に有限の差が存在し、この相違は、焼結粒界の結合力が低下するに従って増大することを明らかにした。(2)粒界結合力が小さい、即ち、粒界破壊する焼結体では、粒界結合力の低下により、巨視的破壊靭性値は低下するが、その一方で、IM法による微視的破壊靭性値は向上するこれは粒界破壊により微視亀裂の局所応力が援和されるためであり、IM法による破壊靭性値評価の問題点を提起した。また、これらの破壊力学的な現象がR曲線挙動に密接に関連付けられることを明らかにした。(3)強度を規定する欠陥寸法が減少するにしたがって、多結晶セラミックスの破壊靭性値が低下するとする従来の研究(微視的R曲線効果)に対し、人工欠陥(亀裂)から材料固有の潜在欠陥への破壊源の遷移が本質的に重要であり、従来の研究は再検討を要することを、上記酸化物系セラミックス、黒鉛材料、及びモデル試料(ガラス)を用いた破壊力学試験により明らかに出来た。多結晶セラミックスの粒界が微視亀裂の進展に対してどの様な抵抗性を示すかに焦点を当てた。研究には粒界結合力に異にする4種類の多結晶スピネル(MgAl_2O_4)を用いた。これは立法晶系のため異方性が少なく、粒界に焼結歪を残さないため、上記の目的には都合の良い試料である。これらのスピネルは粒界結合力の相異により、その破壊様式が「完全粒界割れ」から「完全粒界内割れ」に渡る特性を有する。これらの試料研磨面の熱処理(1400°C、30分)による粒界エッチングの程度はその粒界結合力を良く反映していた。熱エッチングした表面から所定の粒径(d)を有する粒を多数選出し、その中央にビッカ-ス圧子により種々の寸法を有するラジアルクラック(直径2C)を導入し、2c/dをパラメタ-として、IM法により求まる破壊靱性を粒界結合力の相異と関連付けて考察した。これと平行して、巨視的亀裂と粒界との相互作用を明らかにするため、小型弓張り試片(compact tension specimen)を用い、R曲線の測定を行った。その結果、亀裂進展に対する粒界抵抗性は、微視亀裂と巨視亀裂では著るしく異なることが明らかとなった。特に粒界の結合が小さい場合、微視亀裂から評価される破壊靱性値は、巨視亀裂に対するものと、それらの値、及び対応する破壊過程に本質的な相異の存在することが示された。次年度き研究計画の概略を以下に示す。光学顕微鏡下での微視亀裂進展挙動を「その場観測」するための特殊材料試験機を今年度作製している。次年度は主に、この試験機を用い微視亀裂進展に対する「微視的R曲線」測定の技術を確立し、亀裂進展への粒界効果を明らかにする。

本研究では、多結晶セラミックス中の微小亀裂と焼結粒界との破壊力学的な相互作用の解明を通じ、セラミック材料の破壊靭性への粒界効果を明らかにすることを目的とした。1.実験焼結粒径を広範囲で変化された酸化物系セラミックス(MgO、Al_2MgO_4)及び多結晶黒鉛材を試料として用い、(焼結粒径)/(亀裂寸法)をパラメタ-として、強度、破壊靭性値、R曲線を評価した。また微小亀裂間での微視的な破壊力学相互作用を定量化するためシリカガラスに圧子により微小亀裂を複数個導入したモデル試験片の破壊力学パラメタ-の測定・解析も行なった。2.成果の概要(1)巨視的亀裂と微視的亀裂とでは、これらの亀裂を用い評価される破壊靭性値に有限の差が存在し、この相違は、焼結粒界の結合力が低下するに従って増大することを明らかにした。(2)粒界結合力が小さい、即ち、粒界破壊する焼結体では、粒界結合力の低下により、巨視的破壊靭性値は低下するが、その一方で、IM法による微視的破壊靭性値は向上するこれは粒界破壊により微視亀裂の局所応力が緩和されるためであり、IM法による破壊靭性値評価の問題点を提起した。また、これらの破壊力学的な現象がR曲線挙動に密接に関連付けられることを明らかにした。(3)強度を規定する欠陥寸法が滅少するにしたがって、多結晶セラミックスの破壊靭性値が低下するとする従来の研究(微視的R曲線効果)に対し、人工欠陥(亀裂)から材料固有の潜在欠陥への破壊源の遷移が本質的に重要であり、従来の研究は再検討を要することを、上記酸化物系セラミックス、黒鉛材料、及びモデル試料(ガラス)を用いた破壊力学試験により明らかに出来た。