hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
看護ケアに応用可能なAcupressure(ツボ刺激)の解明と教育プログラム開発

看護ケアにおけるAcupressure(ツボ刺激)の臨床応用および看護基礎教育に活用する基礎研究として、健康な成人女性を対象に、2種類の看護ケアとツボ刺激を行い、身体への影響を測定した。後頚部への湿性温罨法に合谷と手三里のツボ刺激を加えた結果、深部体温と抹消血流の上昇が認められた。また、足浴実施直後に三陰交へのツボ刺激を加えると大腿部の皮膚温と血流の上昇が30分後まで持続することがわかった。【研究目的】今年度は、看護ケアに応用可能なAcupressure(ツボ刺激)について、ケアの中で効果的に用いることができるツボ刺激の部位、実施方法、その効果について文献より明らかにすることを目的とした。【用語の定義】Acupressure(ツボ刺激)とは、徒手や母指や手掌等を用いて体表の一部を押圧して生体の変調を整えることとした。広く皮膚に触れ、大きく擦るマッサージとは区別した。【研究方法】研究デザインは、文献研究。文献抽出は、医中誌の1983年から2010年における文献のうち、キーワード"指圧/acupressure"または"経穴"で検索し、そのうち看護の文献は105件であった。この105件からマッサージやその他の手技を用いているものを除き、指圧を用いて行っている27文献を対象とした。【結果】27件の論文のうち、ツボの部位別にみると、上肢及び手指への刺激と下肢への刺激が最も多くそれぞれ9件、次いで全身への刺激が5件、四肢は2件、腹部は2件、頭部に1件であった。ツボ刺激の目的(効果)は、排便コントロール目的が10件と最も多く、次いで苦痛の緩和4件、分娩の促進、浮腫の軽減、吐気の緩和、リラクセーションなどであった。全27件の文献のうち、ツボ刺激が及ぼす生体への生理的反応を研究したものは5件であった。【次年度への課題】本年度の研究により、看護では、Acupressure(ツボ刺激)を指圧だけでなく、マッサージなどを含み、指圧を用いたものは少なかった。また、看護者が行うAcupressure(ツボ刺激)が、心拍や皮膚の温度、自律神経活動などにどのような反応を引き起こすのかを明らかにした研究は少ないことがわかった。ツボ刺激に対する生体への反応機序を明らかにし.看護への応用に活用するために、次年度は、計画通りに準実験研究でツボ刺激が及ぼす生体への反応を明らかにしたい。成人期の女性を対象に、室温(23.9±1.0°C)と湿度(44.5±9.0%)を調整した環境において、看護ケアにツボ刺激を加えた新たなプログラムによる身体への影響を明らかにすることを目的とした。研究デザインは、コントロールとして後頚部への湿性温罨法(以下、(1)とする)と新たなプログラムとして後頚部への湿性温罨法にツボ刺激を加えた温罨法ケア(以下、(2)とする)をクロスオーバーデザインで実施した。方法として、湿性温罨法(43.0±2.0°C)を後頚部に10分間実施し、安静時、実施中、実施後の合計7回、体温や皮膚血流等の測定を実施した。ツボ刺激の部位として、左右の合谷と手三里の合計4か所とし、1か所3秒間を10回、約30秒間の刺激を温罨法とほぼ同時に行った。ツボの部位の特定には自律神経測定器(IW-Zen)を用いた。その結果、(1)・(2)のケアとも実施前後の血圧の変動がないことが確認された((1)p=0.32、(2)p=0.12)。深部温への影響については、(1)では有意差が認められなかったが、(2)では有意差が認められた(F=6.77、p=0.008)。手掌の表面温度については、(1)(2)とも安静時より温度の上昇を認めるも有意差はなかった。しかし手掌の末梢血流の変化については、(2)に有意差が認められた(F=2.99、p=0.03)。足底の表面温度については(1)(2)とも有意差はなかった。温罨法が接していない肩部への影響では(1)では有意差はなかったが、(2)では表面温度(F=4.37、P=0.007)と血流の変化(F=2.74、p=0.04)とも有意な影響が認められた。脈拍においては、(1)(2)ともに有意差はなかった。今年度の結果からツボ刺激を加えることで温罨法の効果が高まることが示唆されたが、ツボ刺激のタイミングを検討することで、より効果が高められると考えられた。さらに、ツボ刺激が的確に実施できるためのトレーニング方法を教育プログラムに組み入れる必要が示唆された。

次年度では、今年度の結果を踏まえて年齢層の異なる対象者数を増やし、計画を進めていく予定である。【研究目的】本研究の目的は、足浴直後に下肢の三陰交ツボを押圧した効果を明らかにすることにより、看護ケアに取り入れられるAcupressure(ツボ刺激)の臨床応用を開発することである。【研究方法】健康な成人期の女性(27.5±14.8歳)12名を対象に、室温(24.1±0.8°C)、湿度(37.0±10.0%)に調節した環境で行った。実験方法は、40.3±0.3°Cに調整した3Lの湯に10分間足部を浸し、その後両側の三陰交を各10回押圧した。データ収集は、足浴開始前から35分後までの深部温、皮膚表面温度はコアテンプCM210で(左手掌・左大腿部・左肩部)、左肩部と左大腿部の血流はアドバンスALF21Dを用い、心拍変動はMemCale/TarawaGMSを用いた。【結果】深部温は、開始時(35.6±0.7°C)から終了時(35.7±0.4°C)で変化はみられなかった。左肩部表面温度は、開始時(33.8±0.8°C)から終了時(34.7±0.7°C)となり有意に上昇した(F=10.916、P=0.000)。左大腿表面温度は、開始時(30.9±0.8°C)から足浴実施5分後には(32.0±0.8°C)に上昇し、その温度が低下することなく終了時(33.3±1.6°C)となり有意な上昇が継続した(F=52.247、P=0.000)。大腿部の血流も、開始時を100とすると終了時171%に優位な上昇がみられた(F=2.784、P=0.009)。心拍数は、開始時70.2±9.8回/分が終了時64.5±8.1回/分へと有意に低下した(F=88.750、P=0.000)。【結論】足浴後に下肢の三陰交ツボ刺激を行うことで、大腿部の皮膚温の上昇と血流の上昇が30分後まで維持し、足浴から遠位部にある肩部の皮膚温度の上昇や脈拍の減少もみられた。つまり、足浴にツボ刺激を加えることで保温性の効果が維持できる。現在までの達成度については、次の2点が影響したものと考えている。1.今年度の購入機器である血流計の購入が予定より遅れた。2.被験者の募集に時間を要した。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後の研究の推進方策については、実験機器の調達も終えており、被験者の確保について詳細な計画があることから次年度への影響は少ないと考えている。
ゼラチン複合型炭酸アパタイトフォームの創製と顎骨再生への応用

本研究は,ゼラチンを用いて臨床応用可能な強度を備えた炭酸アパタイトフォームを開発し,顎骨再生医療に応用することを目的とした.ポリウレタンのスポンジを鋳型として作製した炭酸アパタイトフォームはX線回折およびフーリエ変換赤外分光光度計による解析で,アパタイト構造を有しており,B-typeの炭酸基とリン酸基のピークを有した.ゼラチン複合後もその構造を維持していた.走査型電子顕微鏡像において,フォームの気孔構造は保たれていた.圧縮強度はゼラチン濃度の上昇とともに増加したが,熱架橋の影響はなかった.熱架橋をしていないゼラチンを含んだフォームは、生食中で崩壊したが,熱架橋をしたフォームは安定であった.1炭酸アパタイトフォームの試作ポリウレタンのスポンジを鋳型として炭酸アパタイトフォームを作製した。このフォームのアパタイト構造をエックス線回折にて解析した。さらに炭酸基の含有についてフーリエ変換赤外線分光光度計および炭酸・水素・窒素同分析装置で解析した。また、圧縮強度を万能試験機にて測定した。さらにフォームの表面性状を走査型電子顕微鏡で観察し、気孔率をピクノメータにて測定した。2炭酸アバタイトフォーム上で培養した骨形成細胞応答と生体為害性の評価骨形成細胞の接着・増殖・分化に与える炭酸アパタイトフォームの影響について、in vitroで評価した。ディスク状の炭酸アパタイトフォーム上で骨形成細胞を培養し、初期接着および細胞増殖についてMTT assayにて評価し、骨芽細胞への分化はオステオカルシン、オステオポンチン、アルカリフォスファターゼ、1型コラーゲン等の発現をPCRにて評価した。さらに炭酸アパタイトフォームをラット背部皮下に埋植し、生体為害性の評価を脱灰標本を作製した、組織学的評価を行なった。1.ゼラチン複合型炭酸アパタイト上で培養した骨形成細胞の応答骨形成細胞の接着・増殖・分化に与えるゼラチン複合型炭酸アパタイトの影響について、ディスク状のゼラチン複合型炭酸アパタイトを用いてin vitroで評価した。。骨形成細胞をディスク上で培養し、初期接着および細胞増殖についてはMTT assayにて評価し、骨芽細胞への分化はオステオカルシン、オステオポンチン、アルカリフォスファターゼ、I型コラーゲン等の発現をP CRにて評価した。骨形成細胞は骨芽細胞や骨髄間質細胞、間葉系幹細胞などを用い、対照群としては、培養皿とハイドロキシアパタイトを用いた。ゼラチン複合型炭酸アパタイトの生体為害性の評価2.ゼラチン複合型炭酸アパタイトフォームをラット背部皮下に埋植し、生体為害性の評価を行った。炭酸アパタイトフォームを埋植後、1,2,4,8,12週後に試料を摘出し、軟X線写真およびマイクロCTを撮影した。試料を中性緩衝ホルマリンで固定後、脱灰標本を作製して、組織学的評価を行った。ゼラチン複合型炭酸アパタイトの破骨細胞による吸収破骨細胞によるゼラチン複合型炭酸アパタイトの吸収について、in vitroで評価する。実験には、実験2で選定したゼラチン濃度と架橋時間で作製したディスク状のゼラチン複合型炭酸アパタイトを用いる。破骨細胞をディスク上で培養して、ゼラチン被膜が材料の破骨細胞による吸収に与える影響について検討する。破骨細胞は生後7日のウサギ大腿骨から分離したものを用いる。7, 14, 21日間,破骨細胞を培養後、TRAP染色および吸収窩の観察を行う。対照群としてはハイドロキシアパタイトを用いる。ラット頭頂骨および脛骨欠損部への移植による骨形成能および吸収性の評価ゼラチン複合型炭酸アパタイトフォームをラット頭頂骨および脛骨に作成したクリティカルサイズの骨欠損部に移植し、骨形成能および材料の吸収を評価する。フォームを実験2で選定したゼラチン濃度と架橋時間で作製して用いる。埋植後、1,2,4,8,12週後に、軟X線写真およびマイクロCTを撮影した後、試料を周囲骨ごと摘出する。試料を、中性緩衝ホルマリンで固定後、脱灰標本を作製して組織学的に評価する。免疫組織染色を行い、骨形成マーカーの発現を評価する。さらに、破骨細胞による吸収も評価する。また、試料摘出前1週にテトラサイクリン、カルセインを腹腔内投与して骨のラべリングを行い、非脱灰切片を作製して骨新生の速度について、評価する。また、マイクロCTのデータから、生体内での吸収と骨形成量を評価する。本研究は,ゼラチンを用いて臨床応用可能な強度を備えた炭酸アパタイトフォームを開発し,顎骨再生医療に応用することを目的とした.ポリウレタンのスポンジを鋳型として作製した炭酸アパタイトフォームはX線回折およびフーリエ変換赤外分光光度計による解析で,アパタイト構造を有しており,B-typeの炭酸基とリン酸基のピークを有した.ゼラチン複合後もその構造を維持していた.走査型電子顕微鏡像において,フォームの気孔構造は保たれていた.圧縮強度はゼラチン濃度の上昇とともに増加したが,熱架橋の影響はなかった.熱架橋をしていないゼラチンを含んだフォームは、生食中で崩壊したが,熱架橋をしたフォームは安定であった.細胞培養実験については、予定どおり進行しており、動物実験についても、概ね順調に進行している。口腔外科学実施計画書どおりに、細胞培養実験および動物実験を進行していきたい。研究代表者、分担書ともに時間があまりとれなかった。動物実験の進行が遅れており、実験費用が次年度に生じた当初の計画どおり、研究を遂行し、また昨年度の遅れも取り戻したい。動物実験を遂行する。
フェムト秒レーザパルスの特異的なチャネル伝搬とそのリソグラフィへの応用

フェムト秒レーザパルスをレジストに集光すると,特異的なチャネル伝搬が観察される.紫外レーザ光を用いた光硬化性樹脂では既報があるが,フェムト秒レーザでは,本来露光だけでは架橋反応が生じない化学増幅型レジストであってもチャネル伝搬が生じた.露光部を光学測定すると,ベイク処理なしで10^<-3>10^<-2>もの屈折率変化が起きたことが分かった.この変化は蓄熱効果による架橋反応であり,露光部で生じる導波モードと後続のレーザ光の高効率な結合がチャネル伝搬の起源であることを明らかにした.フェムト秒レーザパルスをレジストに集光すると,特異的なチャネル伝搬が観察される.紫外レーザ光を用いた光硬化性樹脂では既報があるが,フェムト秒レーザでは,本来露光だけでは架橋反応が生じない化学増幅型レジストであってもチャネル伝搬が生じた.露光部を光学測定すると,ベイク処理なしで10^<-3>10^<-2>もの屈折率変化が起きたことが分かった.この変化は蓄熱効果による架橋反応であり,露光部で生じる導波モードと後続のレーザ光の高効率な結合がチャネル伝搬の起源であることを明らかにした.光導波路や微細周期構造などの集積光学素子を内装したマイクロ流体デバイスは,高感度バイオセンシングや新規の材料合成場として注目を集めている.本課題では,申請者らが,独自に開発してきた立体的表面加工技術の高度化とその流体デバイスへの応用に取り組む.高繰り返し周波数を有するフェムト秒レーザパルスを化学増幅型レジストに特定の条件下で入射すると,特異的なチャネル伝搬が生じる.この現象解明のため,本年度は,露光部の光学特性変化を回折実験およぶ分光計測を行った.ラマンナス回折実験から,露光部の屈折率は,架橋反応のためのベイク処理を行っていないにも関わらず,露光前後でおよそ10^<-2>オーダもの変化を示した.通常の紫外ランプ光では従来の報告通り,ほとんど変化は生じなかった.露光部のフーリエ変換赤外分光から架橋反応が露光部だけで生じていることが示され,他の特性評価と合わせて,この特異的な屈折率変化は,二光子吸収とそれに続く高繰り返しパルスによる熱蓄積を起源とすることが示唆された.露光部の光学特性変化から,後続レーザパルスの光閉じ込め効果を検討したところ,シングルモード伝搬が可能であり,入射条件によっては導波モードへの結合効率が高まり,伝搬光の強度は二光子吸収閾値を超える.このことは,露光部が伝搬方向に伸張し得ることを意味している.この現象解明に関する研究の他,マイクロ流体デバイスに内装するオフアクシス集光型回折格子の光学設計および作製を行い,作製プロセス開発と基本的な集光機能を確認した.前年度までに,高繰り返しフェムト秒レーザ露光により生じる化学増幅型レジストの特異的な屈折率増大について研究を行い,露光部で生じる導波モードへの結合が露光分解能の劣化に深く関与していることを実験と理論両面から示した.本年度は,この露光分解能劣化の回避手法について検討を行った.高開口数レンズ集光では,露光分解能の顕著な劣化は観察されない.光回折実験から高開口数レンズでの露光時のレジストの屈折率変化量を測定したところ,低開口数レンズ露光に比べ,変化量および変化の傾向に大きな違いは見られなかったが,光改質部のサイズは半分程度にまで小さくなった.理論モデルから,露光部と周囲の屈折率差が一定の条件下で,コア領域サイズを小さくしていくと,導波光の電界分布は逆にブロードになった.このため,波長程度まで集光された入射レーザ光との電界分布の不整合が大きくなり,導波モードへの結合効率が低下したと考えられる.この結果,導波光のピーク強度が小さくなり二光子反応が抑制されたと推定される.昨年度までに作製したオフアクシス集光型回折レンズ内装マイクロ流体素子によるセンシング特性の理論的評価を行った.同素子では,回折レンズ直上に配置された流体試料の物性変化を回折パワー変化として検出する.入射軸と集光軸をオフアクシス化するため,回折レンズは徐々に格子周期が変化した構造を有する.このため,レンズの位置によって回折効率が異なる.このことを考慮して理論解析を行ったところ,構造の最適化により波長633nmのプローブ光に対し,10-7オーダもの屈折率変化が検出可能であることが明らかとなった。
人のマルチモーダルな動作リズムを用いた人・ロボット協調作業

本研究は,人・ロボット協調について,両者の間の動作リズム同期が円滑化に貢献するという仮説を立て,その実証を行おうとするものである.平成26年度は,研究計画書に記載した,センサから取得した多次元時系列データを用いた人の動作の高速リズム認識の課題について,人の指揮動作の動作リズムを認識するシステムについて,その性能評価を行うための,試験システムを構築した.さらには全身の動作リズムを認識するシステムの構築を行った.前年に実現した人の指揮動作の動作リズム認識装置の実用性を検証する,人の指揮動作を模擬するロボットを開発した.人は機械のように正確で一定の遅延を持った動作を行うことができない.そのため,指揮動作の動作リズム認識装置は,人の手で,その正確性とリアルタイム性能を評価することはできなかった.この問題を解決するため,人の手の指揮動作を模擬する実験用ロボットを開発した.開発したロボットを用いて指揮動作を行うことで真値を作成し,動作リズム認識装置の動作検出精度の検証,リズム認識精度の検証,システム全体の認識時間の計測によるリアルタイム性の評価を行った.評価の結果,提案システムは,ロボットが人の動作と同期するために必要な精度とリアルタイム性を兼ね備えていることが確かめられた.評価の結果について論文にまとめ日本ロボット学会誌に投稿し,条件付き採録の通知を受けた.また,Kinect(TM)とLRFセンサを複合的に用いることで,人の全身の動作リズムを認識可能となるシステムの構築も,新たに行った.この他に,本研究の1年目に行った,マルチモーダルな動作リズム提示が人とロボットの協調動作同期に与える影響について,論文化を行い,Advanced Robotics誌に採録された.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。【人の全身姿勢からヒューマノイドロボットの全身姿勢を入力するインタフェースの開発】人によく似た姿形を持つ二足歩行ヒューマノイドロボットは,現在,人が使用している環境に特別な手を加えることなく人の代替として導入できることから,人と協調作業を行うロボットとして適している.しかし二足歩行ヒューマノイドロボットは,その自由度の高さから,安定した全身動作を作成することが困難であった.そこで,簡便なモーションキャプチャシステムであるKinectから得られたユーザーの全身姿勢をキーポーズに変換して,ロボットの動作作成支援アプリケーションChoreonoidに入力可能とすることで,専門的な知識や特殊なツールを使わずとも二足歩行ヒューマノイドロボットの全身動作を作成可能とするシステムを開発した.これは,提案書の年次計画で3年目に行うことを予定していたロボットの動作生成の一部に相当する.【人とロボットの物理協調におけるロボットからのマルチモーダルなリズム提示が与える影響の調査】これまでの研究から,人と人の協調作業中に,実験者から被験者に対してマルチモーダルなリズムの提示を行う実験をした際,被験者に視覚によるリズム提示をすると協調のスコアが有為に低下したという知見を踏まえ,人とロボットが協調する際も,ロボットから協調相手への視覚によるリズム提示は人との協調を悪化させる可能性があるという仮説を立てた,この仮説を裏付けるため,人・ロボット協調大縄回し実験システムを構築し,視覚的・聴覚的なリズム提示の有無における人とロボットの協調スコアを目標のリズムと実際の縄回しリズムとの角速度の誤差で評価した.実験の結果,仮説を裏付ける結論が得られた.これは,1年目に行うことを予定していた人の動作リズム抽出の一部に相当する.当研究は,人・ロボット協調について,「両者の間の動作リズム同期が円滑化に貢献するという仮説を立て,その実証を行おうとするものである.平成25年度は,研究計画書に記載した,人の動作リズム抽出法をリアルタイムに動作可能とするアルゴリズムの開発を主に行った.開発したアルゴリズムは,自己相関係数最大化のアプローチによって人の任意動作リズムの周期を認識する手法について,逐次処理可能とする工夫を施し,線形代数の高速演算ライブラリであるBLASを用いて高速化した.実際に作成したアルゴリズムを用いて,人の指揮動作の周期認識実験を行ったところ, 44 [Hz]の固定周波数で計測された6次元2000行の時系列データから0.110 [Hz]の間の周期を連続して認識する計算を, 2.4GHz Core2 Duoのマシン上で,平均1.54 [ms]で計算可能であった.これは,センサの計測時間に対しても十分高速であり,当初の目的が達成されたものと考える.この成果について,国内学会で口頭発表を行った.また,研究を実施している産業技術総合研究所と研究代表者の所属先である筑波大学において,人間工学実験の倫理審査の承認を受け,開発したアルゴリズムを用いた被験者実験を行う準備を整えた.また,昨年度までに行っていた,「人とロボットがリズミカルな協調作業をする際に,ロボット側が目標とするリズムを人に様々なモダリティを通して提示した場合の影響」と,「簡易モーションキャプチャを用いて取得した人の全身姿勢を,等身大ヒューマノイドロボットの全身姿勢に,支持脚の同定を行いロボットの全身バランスを考慮しながら変換する手法」の2つについて,査読付き雑誌論文への投稿を行った.本研究は,人・ロボット協調について,両者の間の動作リズム同期が円滑化に貢献するという仮説を立て,その実証を行おうとするものである.

平成26年度は,研究計画書に記載した,センサから取得した多次元時系列データを用いた人の動作の高速リズム認識の課題について,人の指揮動作の動作リズムを認識するシステムについて,その性能評価を行うための,試験システムを構築した.さらには全身の動作リズムを認識するシステムの構築を行った.前年に実現した人の指揮動作の動作リズム認識装置の実用性を検証する,人の指揮動作を模擬するロボットを開発した.人は機械のように正確で一定の遅延を持った動作を行うことができない.そのため,指揮動作の動作リズム認識装置は,人の手で,その正確性とリアルタイム性能を評価することはできなかった.この問題を解決するため,人の手の指揮動作を模擬する実験用ロボットを開発した.開発したロボットを用いて指揮動作を行うことで真値を作成し,動作リズム認識装置の動作検出精度の検証,リズム認識精度の検証,システム全体の認識時間の計測によるリアルタイム性の評価を行った.評価の結果,提案システムは,ロボットが人の動作と同期するために必要な精度とリアルタイム性を兼ね備えていることが確かめられた.評価の結果について論文にまとめ日本ロボット学会誌に投稿し,条件付き採録の通知を受けた.また,Kinect(TM)とLRFセンサを複合的に用いることで,人の全身の動作リズムを認識可能となるシステムの構築も,新たに行った.この他に,本研究の1年目に行った,マルチモーダルな動作リズム提示が人とロボットの協調動作同期に与える影響について,論文化を行い,Advanced Robotics誌に採録された.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。交付申請書の「研究の目的」で示した,人・ロボット協調方策の一般化のため,協調時に人の動作リズムとロボットのそれを同期させるために,ロボットが人の視覚・聴覚・力覚といったモダリティにリズムを提示した場合の効果について検証を行い,そこで得られた知見を学会で発表できていること。また,実際に協調させるロボットの動作を作成するためのアプリケーションも開発し,実際のロボットで作成した動作の安定性を検証しており,その成果を学会で発表できていることから,研究はおおむね順調に進展していると言える.実施計画書に記載した目標を達成し,さらに検証実験を行うための倫理審査も先に取得しているため,計画はおおむね順調に進展していると考えられる.これまでの研究で,人・ロボット協調作業時におけるマルチモーダルなリズムが人に与える効果が明らかにした.そこで今後は,一般的な人・ロボット協調作業をしている時の人の側のマルチモーダルな動作を,ロボットに搭載されたセンサにより検出し,そこで得られた人の関節角度や発した音,検出された力などといった多変量の時系列データを解析し,人の動作リズムを認識するアルゴリズムを開発する.さらに,ロボットの動作リズムを認識された人の動作リズムと同期させることで,人のマルチモーダルな動作リズムを用いた人・ロボット協調作業を実現し,交付申請書で示した,人・ロボット協調方策の一般化を行う.今後は,平成24年度に開発した等身大ヒューマノイドロボットの全身モーションを作成するシステムにおいて作成したロボットのモーションを,平成25年度に開発した人の動作リズム抽出法をリアルタイムに行うアルゴリズムを用いて認識した人の動作リズムと同期して再生するシステムを作成し,研究の大目標である人のマルチモーダルなリズムを用いた人・ロボット協調作業を実現し,実現した協調作業について評価する.
金属クロムの表面欠陥によるガラス的脆化と合金元素の添加による延性の改善

金属クロムは、高温での耐酸化性およびクリープ強度において、現用の耐熱ニッケル合金よりも優れた特性を有している。しかしながら、常温での延性に乏しいことが問題であり、これが実用化への大きな妨げになっている。本研究の第一の目的は、クロムの脆化のメカニズムを調べることにある。第2の研究目的は、上記の理解に基づいて、合金元素による延性の改善を図ることにある。平成5年度6年度の研究により、次のような成果を得た。1.金属クロムの脆化の原因の一つとして、表面欠陥があることを三点曲げ試験ならびにスモ-ルパンチ試験から明らかにした。2.金属クロムは著しい環境脆化を示すことが、本実験から初めてわかった。すなわち、湿った大気中で最も高い延性を示し、真空、酸素、窒素、水素の順に延性が低下する。また、金属クロムは、環境中に含まれている水分によって、高い延性を示すことが明らかになった。これは金属間化合物(例:FeAl)が水分の存在により、かえって脆化することとは正反対の結果であり、たいへん興味深い。この他、金属クロムの水素脆性を初めて観測した。3.金属クロム中の各種合金元素の効果を系統的に調べた。その結果、バナジウムの添加が延性改善に最も有効であることが判明した。この他、これらクロム合金でも上記の金属クロムで観測した環境脆化現象が現れた。4.これらの実験からクロムの脆化を抑えるには、試料の表面状態(酸化皮膜等)の制御が重要であることがわかった。5.分子軌道法を用いて、金属クロム中の各種合金元素の電子状態を明かにした。本研究により、金属クロムの延性化に有効な基本的な知見が得られた。本研究の第1の目的は、クロムの脆化のメカニズムを実験と理論の両面から調べることにある。第2の研究目的は、上記の理解に基づいて合金元素による延性の改善を図ることにある。昨年度は、主に上記の第1の目的に沿って研究を行い、次のような成果を得た。1.金属クロムの脆化の原因の一つとして、表面欠陥があることを三点曲げ試験ならびにスモールパンチ試験から明らかにした。2.金属クロムは著しい環境脆化を示すことが、本実験から初めて分かった。このことはNaClのようなイオン結晶ではすでに以前から分かっていたことではあるが、金属ではこれが最初の発見である。また、これは金属間化合物(例、FeAl)が水分の存在により、かえって脆化することは正反対の結果であり、たいへん興味深い。3.金属クロム中の各種合金元素の効果を理論的に見積もるために、分子軌道法(DV-Xαクラスター法)を用いて、その電子状態を系統的に計算した。本年度は、これらの成果を踏まえて、第2の研究目的である「合金元素による延性の改善」に関する研究に着手する予定である。

本研究の目的は、クロムの脆化のメカニズムを明らかにするとともに、合金元素の添加による延性の改善を図ることにある。この目的に沿って研究を行い、次のような成果を得た。1.金属クロム中の各種合金元素の効果を系統的に調べるために、3d、4d、5d遷移金属およびA1を添加して、3点曲げ試験を行った。その結果、バナジウム、マンガンの添加により、延性が改善することがわかった。特に、バナジウムを0.5原子パーセント添加したとき、延性の著しい改善が見られた。2.上記のクロム合金においても、純クロム金属と同様に環境脆化を示した。すなわち、湿った大気中で、最も高い延性を示し、真空、酸素、窒素、水素雰囲気中では延性は低下した。金属クロムと同様、クロム合金においても、環境中に含まれている水分によって、高い延性を示すことが明らかになった。また、クロム合金でも水素脆性が起きることがわかった。3.クロムの脆化を抑えるには試料表面状態(酸化皮膜等)の制御が必要であることがわかった。
高精度テラヘルツ絶対電力センサー素子の開発

微弱なテラヘルツ波の絶対電力を常温において高感度に測定するためのセンサーを開発した。本センサーでは、テラヘルツ波の吸収によって発生する熱を熱電変換素子によって直流電気信号に変え、それをもとに直流電力を吸収体に設置されたクーラーに与えて吸収体の温度を等温制御する。この釣り合いを利用して、クーラーに与えた直流電力を精密に計測し、テラヘルツ波のパワーを決定する。この直流電力への変換技術と温度制御技術の高度化により、液体ヘリウムによる極低温環境を必要としない常温での微弱テラヘルツ波パワーの精密測定を実現した。測定の不確かさ解析を詳細に行い、数十ナノワットレベルの定量的測定が可能なことを明らかにした。本研究はテラヘルツ帯の絶対電力を定めるための高精度センサ素子の開発を目的としている。平成25年度は当該センサ素子の要素技術となるテラヘルツ吸収体とその吸収熱の検出方法についての検討を行い以下の成果を得た。吸収体については時間領域分光による材料評価を進めた結果、熱線吸収ガラスがテラヘルツ領域において比較的良好な吸収特性を有することを明らかにした。絶対電力を定めるには、材料によって周波数特性が異なる吸収率を正しく評価することが重要である。実験の結果、1テラヘルツ以下の周波数領域では熱線吸収ガラスの吸収効率が悪くなるため絶対電力の測定において精度に大きく影響することが分かったが、吸収体の厚さを適切に選択することによって測定周波数帯域を拡張可能であることを示した。吸収熱の検出方法については、室温において高感度な検出を行うことを目標とし、等温制御型カロリメータの実験装置を構築し基礎検討を行った。本実験装置ではテラヘルツ入射電力による吸収体での吸収熱を、ペルチェ素子を用いた熱電変換により直流の電力に置換して測定を行う方法を採用した。吸収体と温度基準との温度差を検出するペルチェ素子の出力は増幅されたのちに吸収体に設置された直流ヒータを帰還制御する。このとき入射波によってヒータの直流駆動電力が変化するのでそれを測定することで入射波の絶対電力を定めることができる。まず、基本となる直流応答特性の評価を行い動作条件の最適化を進めた。テラヘルツ検出の実験では熱放射や環境温度の変化などの様々な外乱が無視できないことが明らかとなった。これらの影響についてはより定量的な解析が必要ではあるが、1テラヘルツにおいてサブマイクロワットレベルの検出に成功した。次年度にはこれらを踏まえて当該センサの改良を進めるとともに測定精度に密接に関連する吸収体の熱変換過程を解明する。本研究ではテラヘルツ絶対電力測定用高精度センサの開発を目的として、これまでに等温制御型カロリメータの原理を利用したセンサを試作し基礎検討を進めてきた。平成26年度は当該センサの検出能力の改良及び測定精度に密接に関わる吸収体の熱変換過程の解析を行い以下の成果を得た。センサ感度を向上させるためには、吸収体の吸収率や測定系の雑音特性を改善することが考えられる。前者は吸収体の形状により向上させることも可能であるが、不確かさの解析が複雑になることが明らかとなり後者の対応を優先して検討した。本センサは室温においてサブマイクロワットレベルの検出が可能であるが、さらなる感度向上のためには安定性と雑音特性に寄与する要因を明らかにする必要があった。その主要因を調査した結果、環境温度等の変動による外乱とプリアンプの安定性及び雑音であることがわかった。測定システムを熱的・電磁的に遮蔽する多重シールドボックスに設置することで外乱を抑圧することに成功した。同時にプリアンプ端子における熱起電力の影響が大きいことが判明し、当該端子の断熱対策を行った。さらに、超低雑音プリアンプを採用することによってセンサの雑音等価電力の改善が可能となった。これにより測定電力範囲を拡大しうるが、センサの直線性を検証することが重要となる。一般に高強度な光源と校正された減衰器が利用できれば直線性は容易に評価できるがテラヘルツ帯では困難である。そこで本研究では近赤外のレーザと電力計を利用し、吸収体特性を考慮して直線性を推定する手法を検討した。吸収体の熱変換過程に関しては、センサの熱解析モデルを構築し、有限要素法による熱伝導シミュレーションによって詳細に解析した。これによって、吸収体におけるテラヘルツ波の吸収過程と熱伝導過程を明らかにした。次年度はこれらの解析結果を踏まえて絶対電力測定の不確かさを定量的に評価する。本研究ではテラヘルツ波絶対電力測定用高精度センサーの開発を目的として、これまでに等温制御型カロリメータの原理を利用したセンサーを試作し研究を進めてきた。平成27年度はセンサーのさらなる高感度化を目指してテラヘルツ波吸収による微弱熱量測定装置の改良を行い、絶対電力測定の不確かさ要因の把握と解析評価を実施して以下の成果を得た。本センサーでは、テラヘルツ波電力を、熱電変換素子を利用した等温制御方式によって直流の電力に置換して測定する。サブマイクロワット以下の微弱なテラヘルツ波電力を正確に定量的に測定するためには、直流電力を高精度かつ安定に測定することが課題であった。超低雑音プリアンプを導入してセンサーの雑音特性を改善し高感度化したところ、さらに測定精度を向上するためには外部からの熱擾乱を抑圧することが極めて重要であることが判明した。検出器の周囲に真空断熱材を利用した多層の断熱遮蔽を施して測定系の最適化を行い、熱擾乱の影響を極限まで抑えることによって、常温において数十ナノワットレベルの高感度検出を実現した。

本センサーの不確かさ要因を詳細に解析した。吸収体の反射率、直流置換の等価性、直流測定などの不確かさ要因を定量的に解析し、主要因となっていた熱擾乱に起因する不確かさを改善した。測定の不確かさは、1テラヘルツにおいて、1マイクロワットの測定で2.4%、30ナノワットの測定で13%であり、常温においては世界最高レベルの感度でテラヘルツ波絶対電力を定め得ることを明らかにした。本研究によって、液体ヘリウムによる極低温環境を必要とせず、常温において容易に使用できる高精度テラヘルツ絶対電力センサーを実現することに成功した。微弱なテラヘルツ波の絶対電力を常温において高感度に測定するためのセンサーを開発した。本センサーでは、テラヘルツ波の吸収によって発生する熱を熱電変換素子によって直流電気信号に変え、それをもとに直流電力を吸収体に設置されたクーラーに与えて吸収体の温度を等温制御する。この釣り合いを利用して、クーラーに与えた直流電力を精密に計測し、テラヘルツ波のパワーを決定する。この直流電力への変換技術と温度制御技術の高度化により、液体ヘリウムによる極低温環境を必要としない常温での微弱テラヘルツ波パワーの精密測定を実現した。測定の不確かさ解析を詳細に行い、数十ナノワットレベルの定量的測定が可能なことを明らかにした。平成26年度は吸収体の吸収効率の改善と熱変換過程の解明、微弱熱量測定装置の改良を目標としていた。熱変換過程については計画通りに熱解析モデルを構築し有限要素法によって解析することができた。感度向上のため吸収体の構造設計による吸収効率の改善を目指していたが、不確かさ評価が複雑になるため新たな構造を設計せずに従来の平面構造を採用する方針に変更した。その代替案として、電気的熱的影響による不安定要素の解析を優先して進めた結果、次年度に計画していた安定性と雑音特性の改善に前倒しで取り組むことができた。電磁波計測工学次年度は平成26年度の成果を踏まえてセンサ素子の感度や安定性のさらなる向上を目指した改良を進めるとともに、当該センサの不確かさ要因を把握して定量的な評価を行う。主要な不確かさ要因としては吸収体に関連する要因と熱電変換過程に起因する要因が考えられる。前者についてはテラヘルツ分光装置による吸収率の精密評価と熱伝導シミュレーションによる不確かさの推定を行う。後者についてはセンサの雑音、ドリフト、均一性、再現性等が考えられるがこれらを総合的に評価して主要因を把握するとともにそれらを最小にすべく改良を進める。最終的には検出感度と再現性のトレードオフを考慮しつつ、拡張不確かさ5%以下を目標に研究を進める。平成25年度は主にテラヘルツ吸収体の調査と微弱熱エネルギーの検出を実現することを目標としていた。テラヘルツ帯においては、マイクロ波・ミリ波帯やレーザ領域に比べて良好な吸収体が得られないため絶対電力測定のための適切な吸収体を実現することが困難な課題であったが、本研究によって熱線吸収ガラスのテラヘルツ吸収特性を明らかにすることでセンサ素子としての適応性を示すことができた。さらに、熱電変換によるセンサ素子を開発することに成功した。
顎関節CT画像の6自由度下顎位・下顎運動解析への応用と顎機能診断への検討

顎関節部のX線コンピュータ断層撮影(CT)画像から3次元的に骨形態を再構築し,6自由度の下顎運動解析データと同一座標系で対応させることで,顆頭の立体運動を検討することを目的とする。CT画像から再構築した顎関節部の骨形態と下顎運動測定座標系とを対応させるために,CT撮影用治具と測定針を考案した。下顎運動は,下顎運動測定装置(MM-JI-E)で測定し,治具の標点の位置を記録した後,被験者に咬頭嵌合位をとらせて,治具の基準平面とCT断層面が平行になるよう頭部を固定し,治具の標点を含む顆頭部の約20mmの範囲を撮影した。顆頭形態は,CT画像をスキャナで取り込み,CPUで処理した後,顆頭の輪郭をトレースして,その2次元座標を読み取った。下顎運動の解析には,当教室で開発したプログラムを用いた。結果の概要を,以下に示す。1.顆頭の再構築精度は,被験体の乾燥頭蓋骨3体6顆頭の総平均で0.38mmであった。2.再構築した顆頭は,CT撮影治具上に設けた標点を基準に座標変換することで,6自由度で想定した下顎運動と対応することができた。3.顆頭の解剖学的形態と,運動論的に求めた顆頭点との位置関係を3次元に明示した。4.運動論的に求めた顆頭部の解析点は,すべて再構築した顆頭内に存在した。5.考察したCT撮影用治具と測定針を用いることで,設定した基準平面に対して顆頭を再構築できて,この顆頭内部に任意の解析点を設けて,その運動を視覚的にとらえて解析することを可能にした。コンピュータ断層撮影法(CT)による顎関節部の骨形態データと,6自由度の下顎運動解析データとを対応させることで、顆頭の形態を再現して,その立体運動を視覚的にとらえることを目的とする。CTから得られる顎関節部の骨形態と,下顎運動測定座標系の基準となる上顎歯列との3次元的な位置関係を対応させるための治具を製作した。CT撮影に際しては,被験者に治具を装着した状態で咬頭嵌合位をとらせてトポグラムで撮影部位を確認し,治具の基準平面と平行なaxial面をスライス面として用いた。顆頭形態はCT画像の写し込ませた標点により座標系を設定した後に,顆頭の輪郭をトレースしてデジタイザーで2次元座標を計測し,パーソナルコンピュータで処理した。下顎運動は,下顎運動測定装置(MM-JI-E)を用いて6自由度で測定した。各種の下顎運動の解析には,当教室で開発したプログラムを用いた。結果の概要を以下に示す。1.一回のCT撮影で,下顎運動測定座標系と対応した両側の顆頭の解剖学的な3次元形態をとらえることができた。2.顆頭のワイヤーフレームをCRT上に再現し,任意の方向から観察することを可能にした。3.顆頭内部に、運動論的に求めた顆頭部解析点の位置を明示できた。4.顆頭の形態データと6自由度の下顎運動データとを対応させることにより,顆頭の動きを視覚的にとらえることが可能になった。

下顎運動は,下顎運動測定装置(MM-JI-E)で測定し,治具の標点の位置を記録した後,被験者に咬頭嵌合位をとらせて,治具の基準平面とCT断層面が平行になるよう頭部を固定し,治具の標点を含む顆頭部の約20mmの範囲を撮影した。顆頭形態は,CT画像をスキャナで取り込み,CPUで処理した後,顆頭の輪郭をトレースして,その2次元座標を読み取った。下顎運動の解析には,当教室で開発したプログラムを用いた。結果の概要を,以下に示す。1.顆頭の再構築精度は,被験体の乾燥頭蓋骨3体6顆頭の総平均で0.38mmであった。2.再構築した顆頭は,CT撮影治具上に設けた標点を基準に座標変換することで,6自由度で測定した下顎運動と対応することができた。3.顆頭の解剖学的形態と,運動論点に求めた顆粒頭点との位置関係を3次元的に明示した。4.運動論的に求めた顆頭部の解析点は,すべて再構築した顆頭内に存在した。5.考案したCT撮影用治具と測定針を用いることで,設定した基準平面に対して顆頭を再構築できて,この顆頭内部に任意の解析点を設けて,その運動を視覚的にとらえて解析することを可能にした。
乾燥化・砂漠化の過程と人類の営みの解明－エジプト西方砂漠ハルガオアシス－

エジプトのハルガオアシスのアルザヤーン神殿遺跡周辺を対象として,乾燥化という環境変動と文明の関係を調査した。砂中の球状磁性体粒子を環境指標に用いる手法を開発し,エジプト初期王朝成立前4,2006,700calBCの間に乾湿の繰り返しが2度存在したことを発見した。物理探査によりこの地域の水源は神殿の西2kmにあるゲベル・シーワ山で,ペルシャ期は山体中の宙水を利用,ローマ期は西麓を走る断層破砕帯からの地下水利用だったことを明らかにした。現在の西方沙漠の水資源・農地開発の動向を衛星画像で分析し,ハルガでは塩分濃度を抑える伝統的な農業が放棄されたため,休耕地や放棄畑が増大している実態を明らかにした。1.前年度までに採取したエジプト・ハルガオアシス,アル・ザヤーン神殿周囲の砂試料と乾燥地の段丘堆積物試料(イラン西部)について加速器14C年代測定を実施したところ,18ka4kaの年代値を得た。乾燥地域の段丘地形の堆積物(砂・粘土)試料に含まれる少量の有機態炭素を用いることにより,後氷期の環境変化を推定する際の年代軸を設定することができることが示された。2.日本の陸域観測衛星(ALOS)のPRISMデータを用いてハルガオアシスのDEMを作成し,地形環境の解析に着手した。もともと沙漠域ではDEM作成が困難であるとされていたが,アル・ザヤーン神殿を含む地域で作成したDEMと,1930年代の地形図,我々が実施したGPS測量結果とを比較したところ,等高線間隔5m程度の精度ではDEMが作成できることがわかった。3.ALOSの合成開口レーダ(PALSAR)データを用いた沙漠地域の土壌水分環境の解析に着手した。4.掘削が困難な条件下にある地域での土壌・表層地質の性状の観察を可能にする,超小型CCDカメラを用いた地層観察装置の開発を行った。5.エジプト国立宇宙地球物理学研究所(NRIAG)と共同で,エジプト・ハルガオアシスのアル・ザヤーン神殿周囲の地層構造を推定するための物理探査を実施した。その結果,地下の層位は,アル・ザヤーン神殿の水源域と想定される西側の丘陵ゲベル・シーワから,神殿の東側に向かう傾斜をもっていることが判明した。今回は50m間隔という粗い測定であったため,断層や局所的な帯水層などの発見には至らなかった。1.エジプト・ハルガオアシスのアル・ザヤーン神殿周辺を対象として,ALOS/PALSARデータから土壌水分分布マップを作成した。その結果を確認するために現地踏査を行った。その結果,現在の灌漑水路,畑,塩湖,古代の水路痕が明確に捉えられていた。しかし,アル・ザヤーン神殿西の丘陵ゲベル・シーワの西麓に見られた直線状の2つの構造については,一方は,断崖となった石灰岩の露頭であり,水とは無関係であることがわかった。もう一方は,灌木の茂みであり,土壌表面も湿っており,地下水が上昇してきているものと推定された。そしてこの地域が古代における重要な水源域であることが予想できた。両者には強度差が存在することから,PALSAR画像から水分分布を抽出する際の判定基準が求められる可能性が得られた。2.上記現地踏査では,砂試料の採取を行った。表層砂で採取された巻貝(陸生か水棲か,種もいまのところ不明)と立ち枯れ木の木片試料のAMS14C年代を測定したところ,古代灌漑水路の出口付近の巻貝は約2800calBCという年代値が得られた。3.砂試料についてX線回折法による鉱物分析を行ったところ、灌漑履歴の差によると考えられる二次鉱物組成の違いが示唆された。砂堆積層からは生物起源の粒子が検出され,走査型電子顕微鏡観察と蛍光X線元素分析を行ったところ,菌根菌の休眠体粒子である菌核と同定された。菌核はそれ自体で年代測定が可能であるばかりでなく,過去の水分環境、植生環境の推定を可能にする示相・示準微化石であるため,今後,菌核の形態、組成分析のほか遺伝子情報の解析等を進めていく。エジプト西方砂漠ハルガオアシスの砂堆積断面から検出した直径0.25ー0.5mm球状磁性体粒子の特徴付けを粒度分析、光学顕微鏡観察、走査型電子顕微鏡観察、蛍光X線元素分析、微小部X線回折分析により行った。砂断面のC14年代測定値、磁性体粒子の鉱物相と色別の検出密度の鉛直分布等から古環境を推定した結果、ハルガではエジプト初期王朝の成立に向かう7,800-5,500yBPの約2500年間は湿潤から乾燥に向かっており、この間に乾湿の繰り返しが2周期存在すると考えられた。内陸の砂堆積層と日本の海浜砂の堆積層の比較を行い、砂堆積層から検出される球状粒子の特性についても比較検討した。国内の海岸表層砂からは黒色球状体(goethite)が検出された以外は特徴的な磁性体球状粒子は検出されなかった。19842013年のLANDSAT TMデータを用いて西方沙漠における近年の土地利用変化の動向と特徴を抽出した。SRTM(Shuttle Radar Topography Mission)画像から作成した標高図をもとに西方沙漠の地形的特徴を明らかにした上で、古代より独自の水資源開発と農業利用を続けてきたハルガをとりまく近年の大規模な水資源・農地開発が将来ハルガに及ぼす影響を指摘した。

エジプト国立宇宙地球物理学研究所に委託し、ハルガのアル・ザヤーン神殿周辺の畑遺構と断層涵養帯付近の物理探査による層位情報の取得と砂堆積資料の採取を実施した。メトロポリタン美術館が20世紀初頭に行ったハルガでの発掘調査記録を精査し、アル・ザヤーン神殿の当時の様子、現在に至るまでの経緯について検証した。同館で開催された『ハルガオアシス展』を視察し、同様の作業を行った。同館、ブルックリン美術館、ボストン美術館にて、アル・ザヤーン神殿と同時代のエジプト資料を照査し、今後のアル・ザヤーン神殿遺跡研究への可能性を検討した。1.ハルガオアシス砂堆積断面から検出した直径0.25-0.5mm球状磁性体粒子の特徴付けを,粒度分析,光学顕微鏡観察,電子顕微鏡観察,蛍光X線分析, X線回折分析により行った。砂断面の14C年代,磁性体粒子の鉱物相と色別の検出密度の鉛直分布等から古環境を推定した結果,はエジプト初期王朝の成立に向かう5,500-7,800 yBPの約2500年間は湿潤から乾燥に向かっており,この間に乾湿の繰り返しが2周期存在すると考えられた。2.断層に沿う湧水帯付近と畑遺構(時代不詳)で物理探査を実施し,湧水帯の抵抗率が畑遺構の十分の1以下となり,水分上昇を確認した。各々で掘削した2つの砂堆積断面の14C年代,炭素安定同位体比,化学組成等を調べた結果,ハルガオアシスの東部とゲベルシーワ(砂岩残丘)の麓では水と栄養塩類の受け皿となって文明の支持基盤が形成されていた可能性が示唆された。3.内陸の砂堆積層と日本の海浜砂の堆積層の比較を行い,砂堆積層から検出される球状体粒子の特性についても比較検討した。国内の海岸表層砂からは黒色球状体(ゲーサイト)が検出された以外は特徴的な磁性体球状体粒子は検出されなかった。4.19842013年のランドサットTMデータを用いてエジプト西方沙漠における近年の土地利用変化の動向と特徴を抽出した。SRTM(Shuttle Radar Topography Mission)画像から作成した標高図をもとに,エジプト西方沙漠の地形的特徴を明らかにした上で,古代より独自の水資源開発と農業利用を続けてきたハルガオアシスをとりまく近年の大規模な水資源・農地開発が将来ハルガオアシスに及ぼす影響を指摘した。古代オリエント博物館の展覧会「オアシスに伝わる古代エジプトーアル=ザヤーン神殿遺跡の調査ー」(平成28年2月13日3月27日開催)にてこれまでの研究経過並びに成果を一般に公開した。エジプトのハルガオアシスのアルザヤーン神殿遺跡周辺を対象として,乾燥化という環境変動と文明の関係を調査した。砂中の球状磁性体粒子を環境指標に用いる手法を開発し,エジプト初期王朝成立前4,2006,700calBCの間に乾湿の繰り返しが2度存在したことを発見した。物理探査によりこの地域の水源は神殿の西2kmにあるゲベル・シーワ山で,ペルシャ期は山体中の宙水を利用,ローマ期は西麓を走る断層破砕帯からの地下水利用だったことを明らかにした。現在の西方沙漠の水資源・農地開発の動向を衛星画像で分析し,ハルガでは塩分濃度を抑える伝統的な農業が放棄されたため,休耕地や放棄畑が増大している実態を明らかにした。平成25年度は研究者による現地調査が実施できなかったが、平成24年12月に採取された砂堆積層の試料を対象として各種分析を進めた結果、磁性体球状粒子を特徴づけることによって、沙漠地域の乾湿の変動や土壌化の程度を推定する基礎的な知見を得ることが出来た。
オタマジャクシの尾部アポトーシスにおけるカルニチンの役割

カルニチンは筋組織に多く含まれ、脂肪酸をミトコンドリア内へと運び入れる働きを行う。多くの研究者らは、ミトコンドリアの機能不全によって誘導された膜透過遷移(MPT)がアポトーシスにおいて重要であることを示唆した。MPTはシトクロムcの漏出の通過口であると考えられ、漏出したシトクロムcとcaspaseの前駆物質が複合体を形成して、caspase依存型のDNase(CAD)を活性化させ、アポトーシスを起こすと考えられている。柏木らは(2001)、カルニチンはMPTの閉口に関わっていることを示唆した。甲状腺ホルモン誘導によるオタマジャクシ尾部アポトーシスにおいて活性化されるDNaseは、CADではなく、酸性DNaseである(Coleman、1963)。本研究の目的は、甲状腺ホルモン(T_3)誘導によるオタマジャクシ尾部アポトーシスにおけるカルニチンの役割を明らかにすることである。(1)平成15年度の実績:2mMおよび5mMのアセチル-L-カルニチン(ALC)共存下もしくは非共存下において1×10^<-8>MのT_3をTKステージXのニホンアカガエルオタマジャクシに24時間暴露させ、尾部短縮阻害の効果を調べた。その結果、5mMのALC処理群のオタマジャクシはすべて死亡し、2mM処理群のオタマジャクシの尾部は短縮が阻害されることがわかった。(2)16年度の実績:15年度実績を受け、ALC共存下もしくは非共存下において、TKステージXのニホンアカガエルオタマジャクシをT_3に暴露して、脂質過酸化物の増加、DNA断片化の増加、DNAラダー構造の形成および酸性DNaseの活性の増加を生化学的に調べた。その結果、T_3によって誘導された尾部の短縮に伴い、脂質過酸化物および酸性DNaseの活性は増加し、そしてDNA片化の増加およびDNAラダー構造の形成が観察された。ALCはT_3の効果を抑制した。さらに、システインプロテアーゼ阻害剤であるE-64の存在下もしくは非存在下で培養されたアフリカツメガエルオタマジャクシ尾部片にT_3を処理したところ、H-64共存下の尾部ではT_3処理した尾部の酸性DNase活性の約半分であった。これらの結果は、T_3誘導による尾部アポトーシスの機構にMPT、脂質過酸化や酸性DNaseの活性の増加が重要な働きを担っており、ALCはT_3の効果を抑制することがわかった。無尾両生類オタマジャクシの尾部は体の約2/3を占める大きな器官である。甲状腺ホルモン処理した無尾両生類オタマジャクシの尾部はわずか5-6日で消失する(尾部アポトーシス(AP))。多くの研究者が尾部APの機構を明らかにしようと試みたが、詳細はいまだ不明のままである。