hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マイクロ波加熱中性リチウムビームの開発とダイバータプラズマ研究への応用

本研究では、マイクロ波加熱という新しい方式による10mAレベルのリチウムビーム源を開発し、周辺及びダイバータプラズマ研究の進展を目指す。具体的な研究開発目標は(1)マイクロ波加熱方式による熱放出型イオンソースを用いた高輝度リチウムイオン源(10mA(@20・30kV)を開発すること。(II)リチウムビームをダイバータプラズマの2次元計測に発展させること。の二つである。(I)については、真空マイクロ波焼結炉を設計・製作し(周波数2.45GHz、出力1.3kW/CW)、真空容器内でSiC微粒子をマイクロ波吸収材とする小型焼結釜を使用した。これまでにポーラスタングステン円板(空孔率30%)を1,300度以上に加熱することによって、βユークリプタイトを含浸できることを実験的に確認した。また、高輝度イオン引き出しを模擬した50ミリ径のタングステン円板を、実際に想定されるオペレーション温度である1,200°Cに加熱できることも確認した。これらの実験で利用した焼結釜の断熱材は耐熱限界を超えているため、繰り返し使用に耐えられないこと、イオン源として利用するためには、アウトガスの少ない断熱材が必要であること等の問題も明らかになったが、方式としての原理実証はできたと考える。(II)については、従来型のビーム源(0.1mA)を利用して、CHS実験において大きく進展させることができた。すなわち、入射角可変のビームラインと多チャンネル検出器を用いて、ヘリカルダイバータ近辺の2次元プラズマ分布の測定に成功した。リチウムビームを用いた本格的な2次元計測は世界的にも初めてのことである。このシステムを用いて、カオス磁場構造を有するヘリカルダイバータ領域におけるプラズマ構造が非対称分布を示すことを発見する等、新たな知見を得ることができた。これらの実験結果は今後のヘリカルダイバータ設計研究に重要なインパクトを与えるものと考えられる。の二つである。熱放出型リチウムイオンソースとしては、イオン放出特性のよいベータ・ユークリプタイトがもっともよく使われてきた。この物質は1300度C程度で溶融し、ガラス化することが知られている。一旦ガラス化した後温度を下げて固化すると、粉末状態で使用する場合よりも高いイオン放出特性を示すことが知られている。これまでに放射加熱炉を用いて1300度C以上に加熱することによって、直径10mm程度の小ピースをガラス化することが確かめられた。しかし、ソースを支持するモリブデン製のカップと熱膨張率が大きく異なるため、冷却の段階でガラス化したベータ・ユークリプタイトは割れてしまうことがわかった。従来、タングステンのスポンジに含浸させて使われることが多かったが、リチウムの含有比率が低下するため、できれば純粋のベータ・ユークリプタイトを生成することがのぞましい。我々は、新しい方法として、マイクロ波焼結の方法によりベータ・ユークリプタイトをガラス化するとともに、同じマイクロ波加熱によってイオン引き出し時における温度制御を行うことを目指している。この目的のために、今年度の予算で真空マイクロ波焼結炉を準備した。炉の大きさは2.45Ghzのマイクロ波波長と、目標とするイオンソースのサイズが直径50mm程度であることを考慮して決めた。マイクロ波の出力は定常で1.3kW、パルスモードで2.0kWとした。放射熱は純粋の冷却水循環装置によって除去する。マイクロ波電源は、イオンソースの運転時に温度制御を遠隔操作できるように、外部制御可能なものとした。現在この炉を組み立て、出力試験を行いつつある段階である。

今年度の目標は、真空マイクロ波焼結法による大口径(50ミリ径)のベータユークリプタイト円盤のガラス化を実証し、イオンソースとして利用できる見通しを得ることであった。そこで以下の手順にしたがって開発研究を行った。1.真空マイクロ波焼結炉の運転試験真空チャンバー(直径約300ミリ、深さ約300ミリ)中央に設置したSiCの薄いディスク(直径80ミリ、厚さ約0.5ミリ)をマイクロ波吸収材として炉の運転試験を行った。マイクロ波の漏れを法定基準以下にするために、観測窓にはパンチングメタル(穴径3ミリ、厚さ1ミリ、鉄製)を使用した。また、放射温度計による温度測定のための観測窓では、マクロ波の波長より十分長い38ミリ径枝管によってマイクロ波の漏れを防いだ。真空チャンバー入り口におけるマイクロ波の反射防止には3スタブ・チューナーを使用した。これらの準備により、定常マイクロ波2.45GHz/1.3kWの真空焼結炉を定常かつ安全に運転できるようになった。2.リチウムイオンソースのガラス化試験外側断熱を施した円筒状閉空間(直径80ミリ、高さ60ミリ)の内壁にSiCをコーティングした市販の小型焼結釜を利用した。リチウム・ベータユークリプタイト粉末をアルコールで溶いてペースト状にし、セラミック円板上で直径30ミリ程度の円盤状に塗りつけたものを釜内に入れ、1.0kWのマイクロ波出力で照射した。放射温度計で釜の小穴を通して温度を測定したところ、10分程度でソースがガラス化するために必要な1300°Cにまで昇温できることを確認した。そのあとソースを取り出したところ、表面はガラス化していたが、ソースはいくつかの小片に割れていた。冷却段階での熱収縮によるものと思われる。大口径のソース製作のためには、加熱時間、冷却時間、ソース支持構造など、今後工夫が必要であることもわかった。昨年度に引き続き、真空マイクロ波焼結法によって大口径(50ミリ径)のベータ・ユークリプタイト円盤をガラス化し、高輝度イオンソースとしての性能を実証することを目標に、今年度から本格的な加熱実験を行った。その結果以下の問題点が明らかになった。○イオンソースの体積を大きくすると、1.3kW/CWマイク白波出力では、ガラス化に必要な温度1.300度Cにまで昇温出来ない。焼結釜の大きさは50ミリ径のイオンソースをマウントできる程度の熱容量の小さい小型のものである。しかし、真空容器はイオン源電極をマウントするために直径250ミリ、高さ300ミリの大きさがある。現状の配置では、マイクロ波吸収体近傍で電界密度を局所的に上げることができていないためと考えられる。現在改良を検討している点は、(1)導波管サイズのメッシュ構造ガイドを接続して、焼結釜付近の電界密度を上げること、(2)マイクロ波出力の大きな(3kW以上)発振器に交換すること、等である。したがって、現段階では目標のイオンソースの生成にまでは至っていない。一方、小型のイオンソース(6ミリ径)は従来型イオンガンを用いて0.1mAレベルのビーム引き出しが可能なので、CHS実験の最終年度であることを考慮して、エッジプラズマ構造の2次元計測を集中的に行った。
口腔扁平苔癬のサイトカイン発現に関する免疫走査電子顕微鏡学的研究

口腔扁平苔癬は、皮膚および口腔粘膜に生じる慢性炎症疾患であるが、その原因については従来より免疫反応特に細胞性免疫の関与が示唆されているが詳細については不明である。近年、皮膚や口腔粘膜における上皮細胞が免疫反応に関与していることが明らかにされ、口腔粘膜においても上皮細胞が種々のサイトカインを産生放出していると報告されている。今回、口腔扁平苔癬の発症と進展過程におけるサイトカインの関与を明らかにすることを目的として本研究を企画し、現在のところ以下の結果が得られた。鹿児島大学歯学部附属病院口腔外科を受診し、臨床的ならびに病理組織学的に口腔扁平苔癬と診断された患者の生検組織を用い、酵素抗体法ならびに金コロイド法により各種サイトカインの組織局在を免疫走査電子顕微鏡法により検索の結果、病変部上皮細胞にはIL-1、IL-4、G-CSFなどの局在が認められ、上皮下浸潤細胞にはIL-6の局在が観察され昨年同様の結果が得られた。口腔扁平苔癬は、皮膚および口腔粘膜に小丘疹を生じる慢性炎症疾患であるが、その原因は不明であり、従来より免疫反応、特に細胞性免疫の関与が示唆されている。近年、皮膚や口腔粘膜における上皮細胞が免疫反応に積極的に関与していることが明らかになり、口腔粘膜においても上皮細胞が種々のサイトカインを産生放出していることが報告されている。今回、口腔扁平苔癬の発症と進展過程におけるサイトカインの関与を明らかにすることを目的として本研究を企画し現在のところ以下の結果が得られた。鹿児島大学歯学部附属病院口腔外科外来を受診し、臨床的ならびに病理組織学的に口腔扁平苔癬と診断された患者の生検組織を用いて、酵素抗体ABC法と金コロイド法によりIL-1α、IL-1β、IL-3、IL-6などの各種サイトカインの組織局在を免疫走査電子顕微鏡法により検索の結果、病変部の上皮細胞にはIL-1、IL-4、G-CSFなどの局在が認められたほか、上皮下浸潤細胞には、IL-6の局在が観察された。今後はさらに症例を増やして検索していく予定である。
確率的回帰モデルとその応用

分散不均一性が出現するモデルである条件付きt分布に関する推定で最尤法で推定する場合の最尤推定量と尤度関数の特性についての成果を得た。とくに、t分布の自由度について、推定できないと述べられたことは誤りであることを指摘し、また推定には同時分布の尤度関数を用いた推定が最も信頼できることを示した。また、パネルデータを用いる資産価格モデルで最小2乗推定量の漸近分散について、データが従属な場合に正規分布かどうかの測度と関係する漸近特性を得た。さらに、福島原発事故の電力会社とガス会社の株価収益率への影響を測定した。また、被説明変数が2以上ある多変量(またはパネルデータ)確率的回帰モデルでのQMLEまたは最小2乗推定量の漸近分散共分散行列の推定については、問題となる推定量に関する特性の研究で進展があり、今後の研究の方向性が明らかになった。また、関連する研究として、データがheteroskedasticでdependentな場合の推定量の漸近分散行列のbootstrapによる推定に関する文献研究を行った。研究実施計画に書いたcontemporaneous heteroskedasticityとtemporal heteroskedasticityの両方があるモデルについての研究については、2つのheteroskedasticityをもたらすモデルの基礎になるモデルの統計的構造が明らかになり、研究実施の可能性と方向性が明らかになった。また、来年度以降に研究を実施する場合のめどがついた。研究発表の図書に挙げた「CAPMとマルチファクターモデルとポートフォリオ」は、資産価格モデルに関する解説であるが、私の研究と関連するテーマなので、研究の整理に役立つ。現在研究成果になっていないが、確率的回帰モデルの説明変数が与えられていない場合に、回帰パラメータの推定量の漸近共分散行列の推定と関連した資産価格モデルに関する共同研究を行っており、来年度の成果として発表できると思う。また、論文「福島原発事故の電力会社とガス会社の株価への影響」は、福島原発事故の電力会社とガス会社の株価への影響を調べた実証研究だが、パネルデータを扱った多変量回帰モデルにおける残差項の同じ企業の相関を考慮したクラスターロバストな推定を行っている。ここで扱ったクラスターロバストな方法は、今後異なるモデルに応用できる可能性がある。1.確率的回帰モデルの説明変数が与えられていない場合に、回帰パラメータの推定量の漸近共分散行列の推定と関連したbootstrapの利用についての基礎研究で遅れが出ている。2.Contemporaneous heteroskedasticityとtemporal heteroskedasticityを考慮するモデルについては、モデル化は出来たが実際の推定の作業を現在行っていてまだ結果が出ていない。24年度が最終年度であるため、記入しない。1.確率的回帰モデルの説明変数が与えられていない場合に、回帰パラメータの推定量の漸近共分散行列の推定と関連したbootstrapの利用と関連した研究では、パネルデータのモデルでのHAC(heteroskedasticity and autocorrelation)がある場合でのbootstrapの研究があるので、それらの研究を学習して、私の研究でheteroskedasticityがある場合およびHACがある場合に応用できるか否かを研究し、資産価格モデルで実証できないか検討する。2.Contemporaneous heteroskedasticityとtemporal heteroskedasticityを考慮するモデルについては、実際の推定の作業を行い結果を出し、条件付モデルと無条件モデルとの比較、予測への応用などを行う。
初期学習における記憶の固定化と並行処理メカニズムの解明

初期学習における記憶の固定化のメカニズムの解明に取り組んでいる。刻印付けはニワトリなどの早成鳥類でみられる現象で、孵化直後に見た物体に対して排他的な社会的偏好を形成する。臨界期の存在が特徴的であり、獲得した偏好は長期にわたって維持され成熟後の性選択にも影響を与える。実験的に行われるヒヨコの刻印付けでは固定化(consolidation)のプロセスはその対象に暴露されてから8-12時間後に起こるとされており、学習獲得に必須の脳部位IMM (intermediate and medial mesopallium)ではこの間に様々な神経可塑性に関わる変化が観察されている。これまでの申請者と共同研究者の研究で明らかにした、刻印付けの脳部位特異的な神経細胞活性とグルタミン酸受容体の分布特性に着目し、行動と脳の可塑性を関連付けたいと考えている。刻印付け後8時間のあたりでの睡眠を妨害すると、24時間後の偏好の維持が損なわれるが、左側でIMMの即初期遺伝子c-fosが発現する神経細胞数が有意に減少する。さらにこのときのデータを詳細に検討したところ、より固定化に関連すると考えられる右側IMMについてもこの時間帯での変化が見られた。しかし、固定化に関連すると考えられるc-fos陽性細胞の増加は、左側に比べてよりなだらかなものであり、刻印付け終了後から変化するタイミングのばらつきがデータに反映されているのではないかと考えられる。左側、右側の連動を想定すると、左側の活性化された細胞数のピーク後どのくらいのタイミングで右側での変化が起きているのか、個体ごとのデータの検討を現在すすめている。今年度は上記の解析に加えて、8時間より前の行動実験への介入のための行動実験の基礎データの収集(イベントの発生タイミングのばらつきが解析の問題となっているため)、脳組織サンプルの採取を中心に実験を行った。ヒヨコ飼育に関連した装置の故障と刻印付けに影響があるレベルでの装置内の反射が見つかり、塗装の変更や装置の組み直しで時間を要した。現在は実験装置の修理は終了したため予定していた実験を再開している。今年度はこれまでに得たデータの解析と行動と免疫組織データの対応から、実験時間帯を絞った実験を追加して、メカニズムの解明をすすめたい。初期学習における記憶の固定化の仕組みを明らかにしたい。臨界期を持つ初期学習はその発達初期に獲得した記憶が長期にわたって保存され、成熟後の行動にも影響を与えることが知られている。本研究では誕生直後の初期学習である刻印付けをもちいてそのメカニズムを探る。刻印付けとはニワトリなどの早成鳥類で、孵化直後に見た物体に対して社会的偏好を形成する現象である。臨界期の存在が特徴的であり、獲得した偏好は成熟後の性選択にも影響を与える。ヒヨコの刻印付けでは固定化(consolidation)のプロセスはその対象に暴露されてから8-12時間後に起こる。これまでの申請者らの研究で明らかにした、刻印付けの脳部位特異的な神経細胞活性とグルタミン酸受容体の分布特性に着目し、行動と脳の可塑性を関連付けることが具体的な目標である。学習獲得に必須の脳部位IMM (intermediate and medial mesopallium)のうち固定化に関連すると考えられる右側IMMの神経細胞活性のタイミングを、情報の獲得時の神経細胞活性と区別して明確化したいと考えている。このために行動実験(刻印付けの獲得)の安定化とその変化のタイミングと脳組織変化の対応が必須となる。本年度は研究計画の通り、行動実験装置・プロトコルの確立と行動実験の基礎データの収集、脳組織サンプルの採取を中心に実験を行った。ヒヨコの安定的な孵化と運動機能の測定が可能になり、計測可能な刻印付け現象が確認できた。本研究では新たに行動実験装置をくみ上げ、液晶モニターを用いた刺激装置を用いた実験を行うため、刺激強度と刻印付け成立のための最短時間等基本的なデータを調整する必要がある。本年度は装置の組み上げと行動実験のパラメータの確認と先行研究との比較、および脳の免疫組織科学的検討が予定されていた。しかしながら、2つの問題が生じ、今年度の進捗は行動実験の確認と脳サンプルの採取までにとどまった。本実験では孵化時期の安定と分散のために、保冷庫をもちいて低温での有精卵の保管と孵卵器への時期をずらした移動を行っているが、保冷庫の故障により、極端な孵化率の低下が続き、必要な個体数の確保と原因究明および装置の修理に時間を要した。また想定よりもヒヨコの脚力に対する装置の重量が重かったため、仕様の変更を行い、装置の作り直しをしたという問題があった。この二つの事象は研究計画の遂行の遅延につながったが、装置の最適化と孵化プロトコルの安定化のためには必要な要素もあり、今回装置やプロトコルの見直しを行うことで、29年度、30年度に起こったであろう問題の予防にある程度貢献できたと考えている。初期学習における記憶の固定化の仕組みを解明することに取り組んでいる。ヒヨコの刻印付けを初めとした臨界期を持つ初期学習では、その発達初期に獲得した記憶が長期にわたって保存され、成熟後の行動にも影響を与えることが知られている。

ヒヨコの刻印付けでは固定化(consolidation)のプロセスはその対象に暴露されてから8-12時間後に起こるとされている。これまでの申請者らの研究で明らかにした、刻印付けの脳部位特異的な神経細胞活性とグルタミン酸受容体の分布特性に着目し、行動と脳の可塑性を関連付けることが具体的な目標である。学習獲得に必須の脳部位IMM (intermediate and medial mesopallium)のうち固定化に関連すると考えられる右側IMMの神経細胞活性のタイミングを、情報の獲得時の神経細胞活性と区別して明確化したいと考えている。このために行動実験(刻印付けの獲得)の安定化とその変化のタイミングと脳組織変化の対応が必須となる。本年度は昨年度に引続き、行動実験装置・プロトコルの確立と行動実験の基礎データの収集、脳組織サンプルの採取を中心に実験を行った。睡眠と睡眠の妨害のタイミングをこれまでの研究で行われてきた8時間後ではなく、より早い時間に挿入することで、その効果を検討することをはじめた。このため、実験箱内のモニタリングシステムの導入や基礎行動実験の追加が必要になり、現在データを確認中である。この検討はプロジェクトの目標にとって重要なポイントであり、必要なプロセスであると考えている。昨年度から取り組んでいる「固定化にいたるまでのプロセスが長いため、ばらつきが大きく、時間を基準としたグループでも差が埋もれてしまう問題」について、やはり行動、神経細胞活性ともにばらつきが大きいため、睡眠と睡眠の妨害のタイミングをこれまでの研究で行われてきた8時間後ではなく、より早い時間に挿入することで、その効果を検討することをはじめた。このため、実験箱内のモニタリングシステムを導入し、現在の実験装置での行動基礎テータの確認をおこなった。現在データを解析検討中である。研究の妥当性を確かにするためにも必要なデータであり、サンプリングに時間はかかるが今後の研究進捗とって欠かせないものであると考えている。初期学習における記憶の固定化のメカニズムの解明に取り組んでいる。刻印付けはニワトリなどの早成鳥類でみられる現象で、孵化直後に見た物体に対して排他的な社会的偏好を形成する。臨界期の存在が特徴的であり、獲得した偏好は長期にわたって維持され成熟後の性選択にも影響を与える。実験的に行われるヒヨコの刻印付けでは固定化(consolidation)のプロセスはその対象に暴露されてから8-12時間後に起こるとされており、学習獲得に必須の脳部位IMM (intermediate and medial mesopallium)ではこの間に様々な神経可塑性に関わる変化が観察されている。これまでの申請者と共同研究者の研究で明らかにした、刻印付けの脳部位特異的な神経細胞活性とグルタミン酸受容体の分布特性に着目し、行動と脳の可塑性を関連付けたいと考えている。刻印付け後8時間のあたりでの睡眠を妨害すると、24時間後の偏好の維持が損なわれるが、左側でIMMの即初期遺伝子c-fosが発現する神経細胞数が有意に減少する。さらにこのときのデータを詳細に検討したところ、より固定化に関連すると考えられる右側IMMについてもこの時間帯での変化が見られた。しかし、固定化に関連すると考えられるc-fos
前立腺癌遺伝子治療の臨床応用への基礎的検討

前立腺癌の治療法には未だに確立されたものはなく、神経温存的前立腺全摘術やホルモン療法が主流で、放射線療法あるいは抗癌化学療法は確立されていない。前立腺癌の内分泌療法には限界があり、いずれこの治療が無効となる。現在、ホルモン不応、あるいは再燃癌に対する有効な治療法は現時点では存在しないと言っても過言ではない。そのため、世界中で現在ホルモン非依存性前立腺癌の治療法を模索しているところである。こんな中でホルモン非依存性前立腺癌に対して、近年飛躍的に進歩した分子生物学手法を用いた遺伝子治療が脚光を浴びてきた。今回の研究ではこのアデノウイルスを用いたベクターの検討を試みた。よくベクターをトラックにたとえた場合、その荷台にのっている荷物に相当する最も重要な荷については、現状ではこれまでにその特性が十分に解明されているものが使われている。現状の優れた荷台の荷物を、より効果的に今以上の働きをさすためには目的とする部位に効果的に荷を運ぶことである。そのためトラックの運転手に相当するプロモーターの改良が遺伝子治療のこれからの発展につながる。今回、前立腺癌に特異的な臓器特異性PSAプロモーターを利用したベクターの開発を試み、その有効性について検討した。Ad-PSA-TKはホルモン抵抗性のPSA産生前立腺癌細胞にのみ有効に働き、その発現、活性ともに強力であった。今回の研究で、前立腺癌遺伝子治療において、臓器特異性プロモーターの重要性が確認され、臨床応用へ向けてさらなる検討が必要である。遺伝子治療は多くの問題点もあるが、現時点では次世代の治療法でもあり、本邦での前立腺癌患者の増加を考慮すれば、早急に、臨床応用に向かった研究が必要である。前立腺癌においては前立腺特異抗原が腫瘍マーカーとして有名である。我々は、前立腺特異抗原の臓器特異性という性質を利用し、これをプロモーターに応用すればより特異性に目的とする前立腺に治療ベクターを運ぶことができるのではないかと考えた。遺伝子導入法としては、現在一般に行われているレトロウイルスやリポソームを用いた各種の方法ではなく、最も導入効率の高い約3640Kbのゲノムをもつ二本鎖DNAウイルスであるアデノウイルスを用いた。アデノウイルスベクターによるin vitro遺伝子発現の基礎的検討とした以下のことがわかってきた。(1)遺伝子発現はMOIに比例して増加する。ただし細胞毎に異なるplateaulevelが存在し、それ以上MOIを増加させても細胞毒性が増えるだけで、発現量は増加しない。(2)増殖細胞内では、感染後第一日目より発現が認められ、第35日目をピークとし、第1014日目にはほぼ消失する。(3)遺伝子発現量は挿入するプロモーター活性と相関する。(4)同一細胞内でも遺伝子発現効率にheterogeneityが存在する。(5)静止期(G0/G1期)の細胞にも効率良く感染しうる。このアデノウイルスベクターは目的とする遺伝子をアデノウイルスの殻に組み込んだもので、非分裂細胞にも導入されるが、細胞毒性が強く、in vivo投与では抗体を作りやすいという問題点もある。そのため、in vivoにてアデノウイルスベクターの毒性を検討し、投与至適濃度を設定している。このアデノウイルスベクターが各種の細胞でその発現効率が異なる可能性があるので、本研究の対象となる前立腺癌に対して、その発現効率を確認するために、代表的なヒト前立腺癌細胞を用いb-galactosidaseの発現を検討した。プロモーターとして、一般的なサイトメガロウイルスを用いた方法と前立腺癌に特異的な前立腺特異抗原(Prostate specific antigen)を応用した方法を比較検討し、PSAプロモーターの、PSA産生性前立腺癌細胞でのこのアデノウイルスベクターの発現効率の高さはin vitroで確認した。前立腺癌はアンドロゲン依有

性という特殊な生物学的特性を有することで知られ、そのため、内分泌療法には様々な手段が開発されてきたが、前立腺癌の内分泌療法には限界があり、いずれこの治療が無効となる。現在、ホルモン不応、あるいは再燃癌に対する有効な治療法は現時点では存在しないと言っても過言ではない。本研究は、治療法のない、ホルモン非依存性前立腺癌に対する遺伝子治療の臨床応用への可能性を探究するために、前立腺癌に特異的に抗腫瘍効果を発揮する新しいvectorの開発ならびにその臨床投与法の解明を目的としてきた。平成9年度より前立腺特異抗原をプロモーターとしThymidin kinaseをアデノウイルスに組み込んだベクターの開発に取りかかり、満足のできるベクター(Ad-PSA-TK)を得た。このベクターの大量生産系を現在確立しつつあるが、平成10年度はその臨床応用への基礎実験としてin vitroおよびin vivoにおける同ベクターの抗腫瘍効果の判定を行い、同時に、その安全性についても検討した。作成されしたAd-PSA-TKを用い、in vitro(3Hの取り込みやMTTassay法)およびin vivo(ヌードマウス皮下腫瘍およびヌードマウスの前立腺)での前立腺癌に対する抗腫瘍効果の検討を行った。PSA産生性の前立腺癌細胞では有意差をもってTKの取り込みが多く、in vitroにおける抗腫瘍性が確認された。また開発されたアデノウイルスベクターが臓器特異的に作用するかをin vivoにて作用発現を確認したが、in vitro同様にPSA産生性腫瘍においては取り込みも多く、抗腫瘍性が認められた。前立腺癌遺伝子治療の臨床応用への基礎的検討として最終年度にあたる平成11年度は、最終的にこれまで検討してきた、Ad-PSA-TKの前立腺癌に対する抗腫瘍効果の作用機序および臓器特異性プロモーターを利用し前立腺癌に対する遺伝子治療の臨床応用を企画することである。開発されたアデノウイルスベクターによって前立腺癌がアポトーシスにいたる過程を、生化学的検出法としてDNAラダー検出法にて細胞よりDNAを抽出し、これをアガロース電気泳動にて解析した。またそれとは別に、形態学的検出法としてin situ endlabeling法(Tunel法)にてterminal transferaseによりlabelingを行い、これらをDABで発色させて検討した。各種アデノウイルスベクターを用いて前立腺癌に対して治療実験をし、そのアポトーシスの程度をコントロールと比べると、有意差をもってアデノウイルスベクター群がアポトーシスをおこしていた。各種検出法にて確認できた。この結果、前立腺癌に対してアデノウイルスベクターを用いた遺伝子治療は有用な方法と考え、臨床応用に向かったプロトコールの作製準備に入った。これまで、ホルモン非感受性前立腺癌に対する有効な治療法は現時点では存在しなく、この遺伝子治療臨床応用への研究は、それに対する画期的な唯一の新しい治療法の開発につながると考えてきた。現在、各種の遺伝子治療のVectorが開発されつつあるが、臓器特異性のプロモーターを利用したVectorの開発は遅れている。
ブタン類の高効率接触部分酸化に関する研究

Ni_2P_2O_7の一部を他の金属イオンで置換した触媒の低温でのイソブタンの酸化的脱水素活性について調べ、Ga,Y,Caで510atomic%置換した触媒は無置換の触媒より450°Cでの活性が増大することを見出した。Caで10%を置換した触媒は450°Cでのイソブテン生成速度が上昇した。この触媒では450°C以下でもかなりのイソブテン生成Ni_2P_2O_7活性が期待できる。Yを10%置換した触媒は450°CでCa(10%)と、ほぼ同じ活性を示した。この触媒いは410430°Cでもかなりなイソブテン生成速度を示した。Gaで10%置換した触媒はY(10%)と同じ傾向を示した。しかし酸素の転化率からはY(10%)が450°Cで50%であるのに対し、Ga(10%)では430°Cで100%となっており差異が見られた。これらの触媒で反応ガス中の酸素の初濃度の影響について調べたところ510mol%が酸化的脱水素生成物であるイソブテンの空時収率の面から最も適していた。Ni_2P_2O_7の一部を他の金属イオンで置換すると結晶性は低下した。ニッケルの5atomic%をGaで置換して合成した触媒ではニッケル単独の場合に比べてピーク強度は1/4に減少し結晶性は低くなった。Ga5%置換触媒では最強線が2θで0.45°高角度側にシフトした。Ga^<3+>のイオン半径は0.62A°でNi^<2+>より小さく、この場合も同型置換されるとすると除去されたNi^<2+>より導入されるGa^<3+>の数が少なく格子は縮小することになりシフトを説明することができる。XRD,XPSの結果から金属イオンの一部は格子に導入されているものと推定された。アンモニアのTPDで測定した触媒の酸性と低温部(450°C)の反応活性との間に相関関係は見られず、酸素の活性化が反応活性と関係していることが推定された。イソブタンの酸化的脱水素反応について調べ、ピロリン酸ニッケル触媒が活性が高く、イソブテンへの選択率が80%以上にもなることを見出している。最近この触媒が調製法によって、活性選択率が著しく変化することを見出した。高活性触媒のためばかりでなく、機能を調べる上でも一定の活性、選択性をもつ触媒を調製する必要がある。調製原料の硝酸ニッケル水溶液をピロリン酸ナトリウム水溶液に滴下して調製した触媒の方が滴下順序を逆にして調製した触媒よりも活性が低いことがわかった。後者の方法で調製したNi_2P_2O_7の沈澱を洗浄することなく乾燥、焼成した触媒は活性が著しく低く、沈澱を十分に洗浄した触媒では活性は高いが、イソブテンの選択率が5060%へ低下し、イソブタンからメタン+プロピレンへの酸化分解反応が30%くらいの選択率で進行した。洗浄を行わなかった触媒の活性の低下原因について調べるため上記のよく洗浄した触媒上に触媒調製原料のピロリン酸ナトリウムを担持した触媒、及びもう一つの触媒調製原料である硝酸ニッケルを担持し、焼成した触媒を調製したところ、ピロリン酸ナトリウムを担持した触媒では活性が著しく低下した。

逆にNiOを担持した触媒ではCO、CO_2への酸化分解反応が促進された。これよりNi_2P_2O_7を担持した触媒では触媒の酸性質が失われ活性が低下すること、NiOが共存するとNiOが触媒作用によりNi_2P_2O_7がバルクまで還元されてしまうことがわかった。従って、Ni_2P_2O_7をよく洗浄し、これにブタンをメタン+プロピレンに分解しない助触媒を担持することにより高活性、高選択性触媒が開発できることがわかった。Ni_2P_2O_7の一部を他の金属イオンで置換した触媒の低温でのイソブタンの酸化的脱水素活性について調べ、Ga,Y,Caで510atomic%置換した触媒は無置換の触媒より450°Cでの活性が増大することを見出した。Caで10%を置換した触媒は450°Cでのイソブテン生成速度が上昇した。この触媒では450°C以下でもかなりのイソブテン生成Ni_2P_2O_7活性が期待できる。Yを10%置換した触媒は450°CでCa(10%)と、ほぼ同じ活性を示した。この触媒では410430°Cでもかなりなイソブテン生成速度を示した。Gaで10%置換した触媒はY(10%)と同じ傾向を示した。しかし酸素の転化率からはY(10%)が450°Cで50%であるのに対し、Ga(10%)では430°Cで100%となっており差異が見られた。これらの触媒で反応ガス中の酸素の初濃度の影響について調べたところ510mol%が酸化的脱水素生成物であるイソブテンの空時収率の面から最も適していた。Ni_2P_2O_7の一部を他の金属イオンで置換すると結晶性は低下した。ニッケルの5atomic%をGaで置換して合成した触媒ではニッケル単独の場合に比べてピーク強度は1/4に減少し結晶性は低くなった。Ga5%置換触媒では最強線が2θで0.45°高角度側にシフトした。Ga^<3+>のイオン半径は0.62A°でNi^<2+>より小さく、この場合も同型置換されるとすると除去されたNi^<2+>より導入されるGa^<3+>の数が少なく格子は縮少することになりシフトを説明することができる。XRD,XPSの結果から金属イオンの一部は格子に導入されているものと推定された。アンモニアのTPDで測定した触媒の酸性と低温部(450°C)の反応活性との間に相関関係は見られず、酸素の活性化が反応活性と関係していることが推定された。
耐酸化処理C/Cコンポジット高速衝撃損傷

高速飛翔体の打出しは、現有2段式軽ガス銃を改良して行った。2段式軽ガス銃は、超高速打出し(秒速3km以上)用であったため、ガス圧火薬量ならびにダイヤフラムを所望速度(秒速1.5km以下)打出し用に調整した。又、現有設備では、サボーとプロジェクタイルを充分に分離することができなかった。そこで、径が小さく長い分離板兼・サボーストッパーを用いて分離が行なえるように改良した。損傷実験は、4mmφのMn-Znフェライト球を、直径65mm^φ、厚さ20mmの材料試片に衝突させて行った。秒速1.5km以下では、黒鉛試料には慣通穴は開かなかった。しかし、試料両面に円堆状の欠損が生じた。この欠損は、飛翔体速度ならびに試料により、その寸法が異っていた。同一形状のアルミニウム合金試料では、表面にフェライト球形状に相当するクレーターが形成されるだけで、欠損は認められなかった。黒鉛材料の方が衝撃損傷抵抗がはるかに小さいことが分った。サボーとプロジェクタイルとの分離のための改良に手間取り、黒鉛材料の力学的性質と損傷との具体的な関係についての知見を得ることはできなかった。しかし、キ裂進展抵抗性の大きな黒鉛材料ほど、欠損が小さい傾向が認められた。
軟部組織腫瘍性病変におけるMR拡散強調画像と組織学的構築の対比

MRI拡散強調画像による軟部組織・実質臓器描出の空間分解能・組織分解能についての検討を行った。正常ボランティアの上腹部・下腹部および下腿についてSE法T1強調軸位断・T2強調軸位断、FSE法T2強調軸位断およびSE type single shot EPIによる拡散強調軸位断を撮像した。現在臨床の場で多く用いられているPhased array Coilはsequenseの性質上使用できないためbody coilを用いたが、small FOVの設定には不適当で空間分解能やS/Nにもかなり制限があった。動物実験を行う前に試験的に子宮頚癌の臨床例について通常のMRI検査の中で上記の方法と同様の条件で拡散強調画像を撮像したが、FOVを36cm未満に設定できず、また直腸・小腸および子宮腟部周囲のガスによる磁場の乱れにより臨床病期2b以下の病変は描出困難であった。臨床症例において主病巣および腫瘍周囲組織の変化を観察するためにはGP flex coil等の入手が必要と考えられた。
出土木材における含水率の非破壊的推測法について

この研究のポイントは、出土木材の木質部分のみの比重(真比重)の値あるいはそのバラツキが含水率の推測値の精度に影響することである。このため、各地の遺跡より出土した様々な劣化状態及びこれらの様々な樹種のサンプル材(縄文時代中世の出土材)約100点を入手し、各資料について空中重量、水中重量、含水率(実測値)を測定し、これらの測定値から出土木材の木質部分のみの比重(真比重)を算出し、そのバラツキがどのようになっているかを検討した。この結果、出土木材の木質部分のみの比重は、1.301.62の間に分布しており、比重1.351.57の間では1.47に中心を持つ正規分布に近い分布を示していることが明らかとなった。また、この比重は樹種とは関係なく、各資料の劣化状態により異なることも明らかとなった。つまり、含水率(実測値)300%以下では、比重は1.50よりも高い値を示す傾向が認められた。(現生木材の木質の真比重が1.50であるため劣化の少ない材では、埋蔵環境からの異物の沈着により真比重が高くなっていると推測される。)それ以上の含水率(実測値)では劣化状態(含水率(実測値))に関係なく1.401.50の間の値を取ることが明らかとなった。このようにしてもとめられた比重の平均は、ほぼ1.47の値を取る。出土木材の木質部分のみの比重としてこの値を用いて推測含水率を算出し、実測によりもとめられた含水率と比較すると劣化の進んでいない材(含水率の低い材)では、推測含水率は実測値に比較しやや低い値を示し、劣化の進んだ材(含水率の高い材)では、推測含水率は高い値を示した。しかし、このようにして求められた推測含水率と実測値は極めて高い相関性があることが明らかとなった。
不全心における心臓交感神経の液性因子による分化転換

心不全の病態に関与するさまざまなサイトカイン、特にIL-6 familyと心臓交感神経との関連についての研究を進めてきた。In vivoにおいては、心不全ラットモデルにおける心不全病態下での神経動態の解析を行ってきたが、遺伝子工学的手法を用いた検討として、Cre-LoxPシステムにより交感神経特異的にgp130受容体を欠損させたマウスを作製し、心不全病態下における神経動態の解析を行った。その結果、心不全病態下で観察されたcholinergic differentiationが交感神経特異的gp130受容体欠損マウスにおいては惹起されない事が判明した。以上より、不全心筋から分泌されたサイトカインのgp130シグナルを介した作用によって、心臓交感神経のcholinergic differentiationが誘導されることが証明された。In vitroにおいては、星状神経節細胞の初代培養系を確立し、Leukemia inhibitory factor (LIF:白血病阻止因子)などのサイトカイン添加による自律神経の機能転換について検討を行っている。この系では、LIFの添加により星状神経節交感神経細胞におけるコリン作動性マーカー(CHT)の増加およびアドレナリン作動性マーカー(TH)の減少が確認された。また、最近、In vivoにおける自律神経の機能転換が、gp130受容体を介した現象である報告がなされた。そして、その機能転換を誘導する因子として、これまで知られてきたIL-6familyであるIL-6,IL-11,CNTF, OSM, CT-1,LIF以外の新しいサイトカインであるcardiotrophin-like cytokine (CLC)、neuropoietin/cardiotrophin 2 (NP)、cytoline-like factor 1 (CLF)の可能性が示唆されている。今後、これらの因子によるIn vitroでの機能転換の検討を行う予定である。In vivoにおいては、これまでに心不全ラットモデルにおける心不全病態下での神経密度の増加、交感神経マーカーの発現低下を確認した。また、現在、遺伝子工学的手法を用いた検討として、Cre-LoxPシステムにより交感神経特異的にEGFPを発現するマウスを作製中であり、このマウスにおける心不全病態下での交感神経動態の解析を行う予定である。さらに、交感神経特異的にgp130受容体を欠損させたマウスを作製し、心不全病態下における神経動態の解析を予定している。In vitroにおいては、星状神経節細胞の初代培養系を確立し、Leukemia inhibitory factor(LIF:白血病阻止因子)などのサイトカイン添加による自律神経の機能転換について検討を行ってきた。さらには、初代培養心筋に対して、AngII刺激により得られた培養上清を添加することにより、星状神経節交感神経細胞におけるコリン作動性マーカー(CHT)の増加およびアドレナリン作動性マーカー(TH)の減少が確認された。そして、その機能転換を誘導する因子として、これまで知られてきたIL-6familyであるCNTF, CT-1, LIF以外の新しいサイトカインであるcardiotrophin-likecytokine(CLC)、neuropoietin/cardiotrophin2(NP)の可能性が示唆されている。さらには、brain-derived neurotrophic factor(BDNF), neurotrophin-3(NT-3)などのneurotrophin family、glial cellline-derived neurotrophic fctor(GDNF)といったCDFによるIn vitroでの機能転換の検討を行う予定である。In vivoにおいては、心不全ラットモデルにおける心不全病態下での神経動態の解析を行ってきたが、遺伝子工学的手法を用いた検討として、Cre-LoxPシステムにより交感神経特異的にgp130受容体を欠損させたマウスを作製し、心不全病態下における神経動態の解析を予定している。
コミュニティ・ケアの理念とその具体化の比較地域的研究

地域で、実際に計画策定を担当している者が、計画策定や地域特性に対してのアイデンティティーを持てる条件が備わっていることが「策定された計画についての満足度」と深く関わり、したがって、「マニュアル」や「指針」の存在や国からの指導は、かえって、地域特性を反映した計画に結実しないとの仮説のもとに、「福岡県」・「佐賀県」・「熊本県」・「兵庫県」・「神奈川県」と五県内の全市町村、および関係団体について、アンケート調査とヒアリングを実施した。アンケート調査の結果については、(1)策定された計画についての満足度と、(2)アンケートに回答した担当者が、評価を下す際に「自己責任」という観点から回答を導き出したか、「他者責任」という観点から回答を導き出したかをクロスさせ解析した。その理由は、コミュニティーケア自体が、「普遍性」と「個別性=地域特性」という二つの価値軸を持っているからである。仮説の通り、(1)「策定された計画についての満足度」と(2)「地域に対してのアイデンティティー」や「実感としての主体性発揮」の有無が密接に関係していることが分かった。地域を比較すると、「福岡県」と「兵庫県」に類似した傾向が見られる。同様のことは、介護保険導入後の市町村の実施計画作成についても想像できることから、今後とも、計画作りの「マニュアル」や「指針」と、計画作りにおける「自由度」や「地域特性の重視」との関係は大きな課題となろう。いずれにしろ、地域で、具体的に計画策定を担当する市町村職員の「ローカルなものに対するアイデンティティーの確保」が重要な鍵を握っているものと考えられる。1.福岡県内の市町村,2兵庫県内の市町村,3神奈川県の三圏域の老人保健福祉計画の策定について,書面による調査とインタヴュー調査をおこなった。福岡県については「北九州市」「筑後市」兵庫県では、「西宮市」,「明石市」,「加古川市」,「加西市」,「五色町」,神奈川県では「川崎市」が地域特性を踏えた特色ある計画を策定しているものと思われる。これらに関しては,「計画自体が特色を有する」ことに加えて,策定担当者の計画についてのアイデンティティーが大きく係っているものと思われる。老人保健福祉計画の策定については,「ニーズの総量を把握すること」と,「市町村の計画策定能力」が課題となり,策定の指針やマニュアルの存在が問題となった。結果として,計画策定担当者が計画について,いかにアイデンティティーを持っているかが問われることとなった。「県」による評価が高いものは,計画の内容自体とあわせて,策定担当者の満足度も高いことがわかった。また,計画について「満足していない」担当者については,そのことを自らの責任や能力の問題として捉えるというより,「マニュアルの存在」というような,他者の責任として捉える傾向がうかがわれた。従って,地域特性を踏えたコミュニティ・ケアを実施するためには,コミュニティ・ケアの持っている理念や普遍性を重視することとあわせて,コミュニティ・ケアの計画化から実施,そして評価に至るまで,担当者がローカル・アイデンティティーを持てるようなシステムの確保が不可欠であると思われる。ただし,これらのことは,福岡県,兵庫県,神奈県というような,コミュニティ・ケアに力点を置いている場合にいえることであり,あわせて調査中である福岡県の周辺(佐賀県,熊本県)などについては,担当者の意識と計画の評価についてクロスできるほどの明確な関係性はうかがわれないものと思われる。平成7年度の成果を踏まえ、8年度の研究は、コニュニティー・ケアに力点を置いている自治体の周辺の県について調査することによって、「コニュニティー・ケアに力点を置いている自治体とそのように感じられない自治体の間における差」の実態とその要因について研究した。

具体的には、「福岡県内の市町村」・「佐賀県内の市町村」・「熊本県内の市町村」の三圏域の老人保健福祉計画の策定について、書面による調査とインタビュー調査をおこない、「コニュニティー・ケアの有する普遍的な価値」と「コミュニティー・ケアに有する地域特性という価値」が、計画策定担当者の意識のなかでいかに作用し、計画自体に具体化したのかを検討した。「佐賀県」、「熊本県」では、マニュアルによる老人保健福祉計画の策定自体が自己目的化し、地域の他の計画を視野に入れる事が少なく、結果として、地域の特性を踏まえたコミュニティー・ケアの計画策定に繋がらなかったことが想像される。このことの原因としては自治体の規模や県と市町村との関係も考えられるが、福祉やコミュニティー・ケアに内在する二つの相いれない価値が現場の策定担当者の意識に作用しているものと思われる。さらに地域を拡大して同様の調査を継続することにより「コミュニティー・ケアの理念とその具体化についての関係」を調査することが課題となる。地域で計画策定を担当している者が、計画策定や地域特性にアイデンティティーを持てるか、否かが、「策定された計画についての満足度」と深く関係し、従って、「マニュアル」・「指針」の存在や国や県からの市町村に対する指導は、かえって、地域特性を反映した計画に結実しないのではないかという仮説の下に、「福岡県」、「佐賀県」、「熊本県」、「兵庫県」、「神奈川県」と、五県内の全市町村・関係団体につき、主に、アンケート調査を実施した。アンケート調査の結果については、(1)策定された計画についての満足度と、(2)アンケートに回答した担当者が、評価を下す際について「自己責任」という観点から回答を導き出したか、「他者責任」という観点から回答を導き出したかをクロスさせ分析した。その理由は、コミュニティーケア自体が「普遍性」と「特殊性=地域性」という二つの価値軸を有しているからである。仮説のとおり、(1)「策定された計画についての満足度」と(2)「地域に対してのアイデンティティー」や「実感としての主体性発揮の有無」等が密接に関係していることが、結果として得られた。地域を比較すると「福岡県」と「兵庫県」に類似した傾向が見られる。同様のことは、介護保険導入後の市町村の実施計画作成についても想像できることから、今後とも、計画づくりの「指針」や「マニュアル」と、計画づくりにおける「自由度」や「地域特性の重視」との関係が大きな問題となろう。いずれにしても、地域で具体的に計画を策定する市町村職員の「ローカルなものに対するアイデンティティーの確保」が重要な鍵を握っているものと考えられる。
人工関節用整形外科ドリルロボットの機構改良とその制御方法を研究開発する

整形外科医は、人工骨の挿入のため、穴加工、切削、形成を実施する。膝の人工関節全置換術では脛骨と大腿骨を連続的に振動刃により切削し、ドリルにより人工骨のための穴を開ける。手作業では、手術道具の速度や力加減の調整が難しい。骨の穴加工や切削では圧縮と塑性変形の過程において、手術道具の先端と骨に高圧縮と摩擦力が生じるため、結果として過大な切削力が発生する。切削部の骨の発熱は、壊死等を引き起こし、回復を長期化するため深刻な問題である。これらの問題を解決するため、人工関節用の整形外科ドリルロボットDOROを研究開発している。本研究では、最終目標として6自由度ロボットアームに装着して3次元の位置と力制御を実現するため、ロボットアームを用いた自動骨切削作業に向けたDOROの機構を改良、骨切削時の力・トルク特性を考慮した位置制御法および力制御法を構築、人工関節と骨密度と間の影響を実験的に同定を目的とする。平成25年度は、1日本国内における整形外科手術の実態調査および研究システムへの意見収集、2自動骨切削支援ロボットOCROの制御装置、制御方法、特性評価、人工骨による実験、36自由度ロボットアームを用いたOCROの制御方法について目標とした。その結果、1整形外科医や手術用ロボット研究者からのDOROへの意見を聴取、2DOROを改良したOCROの動力学モデルを導出し、制御方法を提案して特性を評価し、人間の骨の特性に類似した豚骨により評価実験を実施、3OCROを装着した6自由度ロボットアームの制御法について研究した。平成25年度に目標と設定した課題の大半を計画通りに進めている。平成26年度は、OCRO・Mの最適な制御のため骨切削時の反力を調査する。さらに、6自由度ロボットアームへOCROMを装着することを予定するが、患者の安全性を補償することができないため細心の注意を払う必要があり、その制御手法を研究開発する。また、平成25年度の研究成果を海外で開催されるロボット・制御分野の国際会議に投稿し、講演発表及び研究調査を行う。多くの整形外科手術では、骨に人工関節を固定するためのネジを挿入する前に、穴あけ、切断、ねじ切り等の作業が必要となる。整形外科医の手作業による穴あけ作業には熟練を要し,正確性、骨貫通後の血管の損傷、穴径の変動、骨の加熱など多くの事項を考慮する必要がある。これらを解決するため、人工関節用の整形外科ドリルロボットDOROを研究開発している。本研究では、6自由度ロボットアームにDOROを装着して3次元の位置と力制御を実現するため、ロボットアームを用いた自動骨切削作業に向けたDOROの機構を改良,骨切削時の力・トルク特性を考慮した位置制御法および力制御法を構築、人工関節と骨密度と間の影響を実験的に同定を目的とする。平成23年度は、DOROによる骨切断作業を実現するため、高精度な軌道制御方法の確立を目指す。このため、(1)日本国内における整形外科手術の実態を調査、(2)人工関節の特性に応じた骨の自動切削方法を構築、(3)改良したDOROの数式モデルの導出、シミュレーション・制御法を構築、(4)骨の自動切削のための最適パラメータを導出を目標とした。その結果、(1)日本国内外における整形外科手術の実態を調査して整形外科医からの要望を確認、(2)人工関節の特性に応じた骨の切削加工をするためのシステム設計を行い、モータ、センサ、制御装置などを選定、(3)骨の自動切削が可能にするため、3次元CADによりDOROの機構部品改良を設計、(4)動力学を考慮したDOROのシミュレーションシステムを構築して目標軌道に追従した切削加工が可能な効率的な制御手法を検討している。本研究では、6自由度ロボットアームにDOROを装着して3次元の位置と力制御を実現するため、ロボットアームを用いた自動骨切削作業に向けたDOROの機構を改良,骨切削時の力・トルク特性を考慮した位置制御法および力制御法を構築、人工関1節と骨密度と間の影響を実験的に同定を目的とする。平成24年度は、DOROによる骨切断作業を実現するため、高精度な軌道制御方法の確立を目指す。このため、(1)日本国内における整形外科手術の実態調査および研究システムへの意見収集,(2)人工関節用手術における自動骨切削を目指したDOROの機構改良,(3)骨切削のシミュレーションおよび予備実験,(4)試作したDOROの特性評価を目標とした。その結果、(1)整形外科医へDOROを紹介して意見聴取、(2)DOROの機構を改良して整形外科ドリルロボットODROを設計・試作、(3)骨の自動切削を可能にするため、整形外科骨切断ロボットOCROの機構を設計、(4)DOROよりも小型・軽量化を図り機構の簡略化したODROを特性評価し、その有効性を確認した。

膝の人工関節全置換術では脛骨と大腿骨を連続的に振動刃により切削し、ドリルにより人工骨のための穴を開ける。手作業では、手術道具の速度や力加減の調整が難しい。骨の穴加工や切削では圧縮と塑性変形の過程において、手術道具の先端と骨に高圧縮と摩擦力が生じるため、結果として過大な切削力が発生する。切削部の骨の発熱は、壊死等を引き起こし、回復を長期化するため深刻な問題である。これらの問題を解決するため、人工関節用の整形外科ドリルロボットDOROを研究開発している。本研究では、最終目標として6自由度ロボットアームに装着して3次元の位置と力制御を実現するため、ロボットアームを用いた自動骨切削作業に向けたDOROの機構を改良、骨切削時の力・トルク特性を考慮した位置制御法および力制御法を構築、人工関節と骨密度と間の影響を実験的に同定を目的とする。平成25年度は、1日本国内における整形外科手術の実態調査および研究システムへの意見収集、2自動骨切削支援ロボットOCROの制御装置、制御方法、特性評価、人工骨による実験、36自由度ロボットアームを用いたOCROの制御方法について目標とした。その結果、1整形外科医や手術用ロボット研究者からのDOROへの意見を聴取、2DOROを改良したOCROの動力学モデルを導出し、制御方法を提案して特性を評価し、人間の骨の特性に類似した豚骨により評価実験を実施、3OCROを装着した6自由度ロボットアームの制御法について研究した。平成23年度に目標と設定した課題の大半を計画通りに進めている。平成24年度に目標と設定した課題の大半を計画通りに進めている。平成25年度に目標と設定した課題の大半を計画通りに進めている。平成24年度は、人工関節用整形外科ドリルロボットDOROの力制御法を構築するため、DOROと6自由度ロボットアームとの協調制御方法の確立を目指す。平成23年度の研究成果を海外で開催されるロボット・制御分野の国際会議に投稿し、講演発表及び研究調査を行う。また、日本国内で開催されるロボットの学術講演会や展示会にて研究調査を行う。平成25年度は,人工関節と骨密度との関係を実験的に同定するため,最適な骨切削手法の確立を目指す。このため,整形外科ドリルロボットOCROの特性評価および制御手法,人工骨モデルを用いた骨切削作業過程の最適化,6自由度ロボットアームによるOCROの自動化に関する研究を行う。また,平成24年度の研究成果を海外で開催されるロボット・制御分野の国際会議に投稿し,講演発表及び研究調査を行う。平成26年度は、OCRO・Mの最適な制御のため骨切削時の反力を調査する。さらに、6自由度ロボットアームへOCROMを装着することを予定するが、患者の安全性を補償することができないため細心の注意を払う必要があり、その制御手法を研究開発する。また、平成25年度の研究成果を海外で開催されるロボット・制御分野の国際会議に投稿し、講演発表及び研究調査を行う。
明滅刺激を用いた時間情報符号化の神経基盤の解明

周期的に明滅するものは明滅しないものより長く呈示されて感じる。この時間過大視現象は、明滅により脳活動の周期性が変化することで引き起こされると考えられている。このように時間情報の処理と脳活動の周期性との関連について、多くの研究者が解明を試みてきたが、未だ分からない部分が多い。本研究では、明滅刺激による時間過大視が起こる際の脳活動を計測し、明滅刺激の周期性と脳活動の周期性、そして時間過大視効果の大きさの関連を調べることで、時間情報処理における脳活動の周期性の役割の解明を試みる。