hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
解像度レス眼底画像解析の最適特徴フィルタの開発

本研究は部分空間法及び自己組織化マップ(SOM)のソフトコンピューティング技術を用い眼底欠陥部の検出と判定の手法により低解像度から高解像の眼底画像の広範囲で眼底疾患に対する高い識別性能を実現する特徴量フィルタを開発することである。本研究の解析は複数のスケールと方向性を持つフィルタバンクを用いて解像度の異なる眼底画像の識別・解析を可能にした。一般に眼底疾患の病変部の広がり・大きさや方向は一様ではないので1枚の眼底画像から病理診断を単一のフィルタ処理で行うのは困難であった。そこで複数のスケールと方向性を持つフィルタバンクを用いた手法によりその困難を解消した。識別に部分空間法を用いたが,この部分空間法は高い識別性能を保ちつつパラメータ調整を容易にする。フィルタ処理画像のセグメントから得られた特徴量は極めて高次元なデータとなる。しかし処理画像のエントロピー値を特徴量とする方法は低次元数ながら高い識別性能を有した。フィルタバンクと情報エントロピー値による本研究の識別性能は識別性能を83.586.57%まで向上し,訓練された人の識別率84.5%をも超えた。開発したフィルタバンクがどのように識別性能を向上するのかを知るには各フィルタの識別性能の向上にどの程度寄与してか定量的に把握しなければならない。SOM有意度を用いてフィルタ毎の寄与度を評価することで識別性能への寄与度を測ることができる。また有意度を評価すれば各フィルタ性能の調整もできる。SOM有意度は公表間もないのでその特性は十分理論的に解明されていない。そこでSOM有意度の特性を解明し,SOM有意度の特性評価法を提案した。最後に,本研究における特徴量と最適フィルタによる開発手法が視神経の質的判定に有効な手段であることを示すために,緑内障診療ガイドラインの視神経の質的判定と量的判定との相関性を有意度の概念を用いて明らかにした。人間の目から得られる情報は圧倒的に多い。眼疾患の集団調査(多治見市スタディ)の報告によると,男性の4.2%,女性の3.7%に達する緑内障の罹患率がある。この緑内障や網膜剥離などの眼疾患は失明につながる重大障害であり,治癒が困難であることから眼疾患を早期に発見する仕組みを整えることは重要である。本研究では自己組織化マップや部分空間法用いたソフトコンピューティング技術を用いた眼底欠陥部の検出・判定の手法により,低解像度の眼底画像からも比較的に高い判別精度を実現する最適特徴量及び特徴フィルタを開発することと、最適特徴量(特徴フィルタ)と緑内障診療ガイドライン第2版の視神経の質的判定と量的判定で定義するパラメータとの相関性を明らかにすることである。大島商船高専を定年で退職して豊田工業高専に再雇用で勤務している。豊田工業高専に勤務を変わったことで、計算機や研究資料等の研究する環境が揃わず研究環境を再構築しなければならなかった。その結果、平成27年度の計画の一部(眼底画像の採取とデータベース化)また解析に適する特徴量の探索が遅れた。こうした研究活動の中断があったために国内外の学会参加と論文投稿があまりできなかった。本研究ではソフトコンピューティング技術を用いた眼底欠陥部の検出・判定の手法により,低解像度の眼底画像からも比較的に高い判別精度を実現する最適特徴量及び特徴フィルタを開発することである。本研究では、部分空間法や自己組織マップのソフトコンピューティング技術を用いた眼底欠陥部の検出と判定の手法により、低解像度の眼底画像から眼底疾患の高い識別性能を実現する特徴量フィルタを開発することが主目的である。また本研究における最適特徴量と最適フィルタとの緑内障診療ガイドラインの視神経の質的判定と量的判定との相関性を明らかにすることも達成する。眼底画像解析に最適な特徴量、最適なフィルタの開発はほぼ達成した。本研究は,部分空間法及び自己組織マップのソフトコンピューティング技術を用いた眼底欠陥部の検出と判定の手法により,低解像度の眼底画像から眼底疾患の高い識別性能を実現する特徴量フィルタを開発する目的を達成することである。本研究の眼底画像解析では,複数のスケールと方向性を持つフィルタバンクを用いることにより,解像度の異なる眼底画像の識別性能の解析を可能にした。眼底疾患の病変部の広がりの大きさや方向は一様ではない。そのために1枚の眼底画像から病理診断を単一のフィルタ処理で行うことは困難である。複数のスケールと方向性を持つフィルタバンクを用いた手法はその困難を解消できる。また識別解析に用いた部分空間法は,高い識別性能を保ちつつ識別法のパラメータ調整を容易にするので識別法として優れている。フィルタバンク処理画像の各セグメントから特徴量を得ると,一般に極めて高次元なデータとなる。本研究で用いた処理画像のエントロピー値は,低次元数ながら高い識別性能を有する。フィルタバンク処理画像の情報エントロピー値を用いた本研究では,識別性能を83.586.57%に向上させることが可能になり,訓練された人の識別率84.5%を超えている。

しかしながら,どのようにフィルタリング効果を向上させているかは,各フィルタの識別性能の向上にどの程度寄与してかを定量的に把握しなければならない。SOM有意度を用いて性能評価をすることでフィルタバンクの識別性能への寄与度を測ることが可能である。一方,SOM有意度については,手法公表から間もないことから,その特性については,十分理論的に解明されておらず,SOM有意度が有効であることが説得できない。そこでSOM有意度の特性について解明・検証した。フィルタバンク処理画像の情報エントロピーを用いた部分空間法による本研究は,識別性能を83.586.57%の向上させることが可能になり,訓練された人の識別率84.5%を超えた。眼底画像解析の最適特徴フィルタが開発できている。本研究は部分空間法及び自己組織化マップ(SOM)のソフトコンピューティング技術を用い眼底欠陥部の検出と判定の手法により低解像度から高解像の眼底画像の広範囲で眼底疾患に対する高い識別性能を実現する特徴量フィルタを開発することである。本研究の解析は複数のスケールと方向性を持つフィルタバンクを用いて解像度の異なる眼底画像の識別・解析を可能にした。一般に眼底疾患の病変部の広がり・大きさや方向は一様ではないので1枚の眼底画像から病理診断を単一のフィルタ処理で行うのは困難であった。そこで複数のスケールと方向性を持つフィルタバンクを用いた手法によりその困難を解消した。識別に部分空間法を用いたが,この部分空間法は高い識別性能を保ちつつパラメータ調整を容易にする。フィルタ処理画像のセグメントから得られた特徴量は極めて高次元なデータとなる。しかし処理画像のエントロピー値を特徴量とする方法は低次元数ながら高い識別性能を有した。フィルタバンクと情報エントロピー値による本研究の識別性能は識別性能を83.586.57%まで向上し,訓練された人の識別率84.5%をも超えた。開発したフィルタバンクがどのように識別性能を向上するのかを知るには各フィルタの識別性能の向上にどの程度寄与してか定量的に把握しなければならない。SOM有意度を用いてフィルタ毎の寄与度を評価することで識別性能への寄与度を測ることができる。また有意度を評価すれば各フィルタ性能の調整もできる。SOM有意度は公表間もないのでその特性は十分理論的に解明されていない。そこでSOM有意度の特性を解明し,SOM有意度の特性評価法を提案した。最後に,本研究における特徴量と最適フィルタによる開発手法が視神経の質的判定に有効な手段であることを示すために,緑内障診療ガイドラインの視神経の質的判定と量的判定との相関性を有意度の概念を用いて明らかにした。平成27年度の計画の一部(眼底画像の採取とデータベース化)が遅れているので、この分の実施もH28年に含める。そして最適な特徴量の探索(特に色空間HSVなどに着目)を行う同時に特徴量に適応する最適なフィルタの検討と判定用のデータベースから辞書データの作成法について研究を進める。特徴量と色空間の検討にあっては、緑内障診療ガイドライン第2版のパラメータとの相関を持った特徴量・特徴フィルタの開発と部分空間法及び球面SOM技術を用いた眼底欠陥部の検出・判定の高速化と同時に分かりやい可視化に取組む予定をしている。
原木露地栽培シイタケの放射性セシウムによる追加汚染のメカニズム解明

福島第一原子力発電所の事故から7年以上経過した現在も、環境中へ放出された放射性セシウムによる原木露地栽培シイタケの追加汚染が確認されている。本研究では追加汚染のメカニズム解明に向け、化学的性質がほぼ同質な安定セシウムを併用しながら、ホダ木から子実体へのセシウム移動量に影響を与える要因を明らかにした後、追加汚染源を特定し、更に追加汚染源からホダ木へのセシウム移動量を調査するとともに子実体発生時におけるホダ木内のセシウム移動量を明らかにする。
紫外線損傷修復における(6-4)光産物光回復酵素の光生物学的意義

紫外線による主なDNA損傷としてピリミヂンダイマーと(6-4)光産物が知られている。(6-4)光産物の突然変異誘発能はピリミヂンダイマーに比べ格段に強く、生成量は少ないものの、紫外線の生物影響を考えるうえで重要な損傷であると考えられている。生物が紫外線によるDNA損傷を修復する機構の一つに光回復がある。光回復は、可視光のエネルギーを利用して紫外線損傷を修復するもので、間違いが無いうえに効率が良く優れたDNA修復機構である。バクテリアから有袋類まで幅広くその存在が知られている。光回復により修復されるのはピリミヂンダイマーのみであると信じられてきたが、我々は(6-4)光産物に特異的に働く光回復酵素がショウジョウバエ細胞に存在する事を世界に先駆けて見い出し、その遺伝子を単離した。本年度は更に脊椎動物であるXenopusからも同様の活性を持つ遺伝子を単離すると同時にヒトからもそっくりのアミノ酸配列を持つ遺伝子を単離し、この酵素遺伝子が現存生物に幅広く分布している事、さらにピリミヂンダイマー光回復酵素、植物のblue light photoreceptor等とともに青色光を利用する蛋白としておおきな蛋白ファミリーを形成していることが解った。
磁気共鳴スペクトロスコピーによる脳内グルコース乳酸代謝評価の臨床有用性

臨床用MRI装置を用いてproton MRスペクトロスコピーを測定し、脳内グルコース及び乳酸の代謝物評価を試みる。研究実績は下記のように大別できる。I)食事による脳内グルコース濃度の評価:グルコースの信号はコリンの信号のとinositolの信号の間にみられ、タウリンの信号と重なる。正常者においては食事後にグルコースの濃度変化に応じて信号の上昇がみられ、1-4mM程度の上昇が認められた。また、低血糖児の測定では同部の信号がきわめて低く、脳内グルコース値の低下に相応する変化かと考えられた。II)ミトコンドリア脳症の乳酸測定:ミトコンドリア脳症の患児について血流評価と代謝物評価をあわせて行った。ミトコンドリア脳症では血流の低下している部分に一致して乳酸の信号とNAAの著明な低下が認められた。経時的な観察で血流低下の一部は改善し同時に乳酸の信号の低下とNAAの信号の漸増がみとめられたが、血流改善が見られない部分も存在しMRIでは異常信号を呈し乳酸の残存とNAA低下が持続していた。III)急性期脳梗塞の評価:虚血程度と乳酸の相関が認められたが、拡散強調の信号変化とは必ずしも相関しないことがある。拡散強調画像で判断しがたい虚血の評価に応用できると考えられた。IV)functional MRS:指のtapping運動によるfunctional MRSを施行した。fMRIを測定し賦活部にROIを設定してMRSを測定した。乳酸信号の上昇はわずかでありノイズと区別しがたいが、NAAの信号に3-5%程度の変化が認められた。BOLD効果と関係ある変化かもしれない。以上の結果から、グルコースは通常の測定で定量化を施行することは難しいが高血糖や低血糖の場合には注意深く観察すると臨床情報として活用できると考えられた。乳酸は病態の評価にひろく利用でき有用性が高いと考えられた。臨床用MRI装置をもちいてMRスペクトロスコピーを測定し、脳内グルコース及び乳酸の代謝評価を試みる。まずグルコース及び乳酸の信号の測定法について検討し、至適測定パラメーターを決定する。グルコースについては食事後の変化について正常者で測定し濃度変化を検討した。乳酸については変性疾患と脳虚血性疾患についてMRSで脳内乳酸の信号変化を測定し、変性疾患については血中及び髄液中乳酸値と比較した。脳虚血性疾患では拡散強調画像や脳灌流と比較し、臨床有用性について検討した。1)グルコースと乳酸の測定方法:グルコースはT2緩和時間が短いために、短いTEを用いないと評価困難であった。乳酸はT2緩和は比較的長く、短いT2時間の脂肪と区別するためには長いTEの方が区別が明瞭であった。2)食事による脳内グルコース濃度の評価:グルコースの信号はタウリンやイノシトールの信号と重なり、単独では評価困難であるが、正常者においては食事後にグルコースの濃度変化と考えられる信号の上昇がみられた。定量では2-4mM程度の増加であった。3)変性疾患の乳酸測定:Leigh脳症やメチルマロン血症において病初期に明瞭な乳酸の信号が認められ、治療により減少していく経過が確認できた。髄液中の乳酸値との良好な相関が認められた。4)急性期脳梗塞の評価:乳酸は拡散強調画像の範囲よりも広く認められ、灌流の範囲との相関が認められた。虚血程度と乳酸上昇に相関が存在することが示唆されたが、今後定量評価も含めて検討が必要である。本年の検討ではfunctional MRIとの比較検査が十分に行えなかった。また患者でのグルコース評価は行えていない。研究期間の後半である来年度に重点的に行う予定である。

以上の結果から、グルコースは通常の測定で定量化を施行することは難しいが高血糖や低血糖の場合には注意深く観察すると臨床情報として活用できると考えられた。乳酸は病態の評価にひろく利用でき有用性が高いと考えられた。
ペロブスカイト薄膜結晶層成長のin-situ観察とその光電変換特性

Pb-PVKがn型半導体で成長する結晶形態とPV性能との関係ではナノポア中でのPb-PVK結晶サイズはバルクで成長した結晶サイズより小さく、ナノポア壁の組成によっても結晶性,欠陥密度が大きく変化した。Pb-PVK中の塩素イオンの存在はポーラスn型半導体を使ったPV効率向上に有効であるが、塩素イオンは結晶サイズおよびグレインサイズを大きくすること、塩素イオンはPb-PVK層とナノポア壁に形成されるTi-O-Pb結合密度を増加させ、電荷再結合を低下させることにより説明できた。N型半導体/Pb-PVKヘテロ界面構造はPBKの結晶形態や電荷再結合密度をコントロールし効率向上に重要な因子であった。ペロブスカイト層はPbI2層(DMSO溶液)を作製した後、アルコール溶液中でメチルアンモニウムアイオダイド(MAI)をPbI2層に導入することによって形成される。水晶振動子センサー上にPbI2を形成しその上にMAIのアルコール溶液を導入したところ、センサー上のPbI2層の重量が増加するはずであるが、時間とともに若干減少することがわかった。PbI2は2分子のDMSOと錯体を作っていると報告されているが、2分子のDMSO(156.4)がMAI(159.0)と入れ替わっても若干の重量増大が観測されるはずである。PbI2はMAIのアルコール溶液によって若干溶解されながらMAIを取り込んでいくものと説明できた。次年度はペロブスカイト層に対して溶解性のさらに低いMAI溶液を用いてMAIのPbI2膜中拡散速度を検討する。一方、チタニアとペロブスカイト層界面の構造も高効率化に重要である。ペロブスカイト層はMAIとPbCl2の混合溶液(1)を塗布することによっても得られ、Clイオンが存在すると効率向上が起こることがすでに報告されている。チタニア薄膜を形成した水晶振動子センサー上に上記(1)を導入したところ、チタニア層上に(1)が吸着し重量が増大した。その吸着量はClイオンが存在しない場合に比較し非常に多かった。上記センサーをペロブスカイト可溶性溶剤で洗浄しても吸着重量は減少しなかった。XPSでの表面分析結果、および各成分の吸着速度を詳細に検討し、混合液(1)中ではMAIがまずチタニア表面と反応しTi-O-MAを形成し、その後にPbCl2が挿入されTi-O-Pb-MA-Clの界面構造を作っているものと推測した。これまでClイオンの高効率化に与える影響として結晶粒が大きくなることが上げられていたが、加えてTi-O-Pb結合でチタニア層とペロブスカイト層が結合しペロブスカイト層からチタニア層への電子移動が有効に起こっているという説明が可能である。これまでペロブスカイト太陽電池の高効率化に対する塩素イオンの効果が十分説明されていなかったが、本研究を推進中に、塩素イオンは電荷移動界面であるチタニアとペロブスカイト界面に存在し、チタニア層とペロブスカイト層を化学結合で連結し、その電荷移動を助けているという推論を提案した。今後高効率化への界面構築という意味で重要な知見である。ペロブスカイト(PVK)結晶をバルク状態で成長させると結晶粒径は110nmであったが、ポーラスチタニアのナノ空間でPVK結晶を成長させると結晶粒径は40nmと小さくなることがわかった。アンチソルベント(AS)法を用いてバルク状態で作製した結晶の粒径は60nm程度であり、AS法なし(通常方法)で作製しPVK膜に比べ結晶粒径は小さかった。一方AS法で作製したナノポア中のPVKの結晶粒径は30-40nmであり結晶粒径は通常法と大差が無いことから、AS法はチタニアナノポア中で生成する結晶サイズには大きな影響を及ぼさないことがわかった。AS法で作製したPVK太陽電池の性能が優れていることが知られているが、これは結晶粒径が大きくなり結晶の欠陥が少なくなるためではなく、多結晶からなるペロブスカイトの粒径が大きくなり、表面被覆状態がよくなるためと説明できる。ポーラスチタニアのナノポア壁面とPVK結晶界面に存在するトラップは電荷再結合サイトになるため、ヘテロ界面のトラップ密度を減少させなければならない。チタニア界面をPbCl2でパッシベーションしヘテロ界面のトラップ密度の異なる3種類のヘテロ界面を作製した。このヘテロ界面を含むPVK太陽電池を作製し、XPSおよび水晶振動子を用いてヘテロ界面に結合しているPb, Cl,ヘテロ界面トラップ密度、および太陽電池効率の関係を調べたところ、チタニア界面にPbが多いほどチタニア表面のトラップ密度が低く太陽電池性能が高くなった。このトラップ密度と太陽電池特性の関係はシミュレーションの結果と一致していた。またチタニア界面のパッシベーションはチタニア界面から成長するペロブスカイト結晶構造に変化を及ぼしてきることが示唆された。ナノポア中のヘテロ界面制御はトラップ密度分布と結晶成長の観点から効率向上に重要である。

Pb-PVK中の塩素イオンの存在はポーラスn型半導体を使ったPV効率向上に有効であるが、塩素イオンは結晶サイズおよびグレインサイズを大きくすること、塩素イオンはPb-PVK層とナノポア壁に形成されるTi-O-Pb結合密度を増加させ、電荷再結合を低下させることにより説明できた。N型半導体/Pb-PVKヘテロ界面構造はPBKの結晶形態や電荷再結合密度をコントロールし効率向上に重要な因子であった。当初、PbI2層へのMAI拡散速度を測定することを計画していた。太陽電池作製プロセスではPbI2はMAI溶液によって溶解しないと考えられていたが、微少重量を測定する本研究条件ではPbI2のMAI溶液への若干の溶解が、MAIの拡散速度測定に大きな影響を及ぼしていることがわかった。次年度には、実際にプロセスで用いる溶剤ではないが、PbI2の溶解を抑制できる溶剤を選択し拡散速度測定を試みる。一方、ペロブスカイト太陽電池の高効率化に対する塩素イオンの効果について新しい推論を提案できたため、次年度は水晶振動子を用いて解析したチタニアーペロブスカイト界面構造と太陽電池性能の関係をさらに詳細に検討し、高効率化への指針を提案したい。太陽電池PbI2層にMAIを浸透させペロブスカイト層を作製する際に、太陽電池を作製するプロセスと同じプロセスを使用した場合、PbI2層が若干MAI溶液に溶解したため、正確にPbI2と反応するMAIの量を同定できないことがわかった。この途中で見出した太陽電池高効率化に関する塩素効果について有用な情報を得てこの研究を継続した。このように前年度に研究内容を変更したため、使用研究費に変更が生じた。今期は前期に提案した研究を溶剤を代えて行うこと、および前期に見出した塩素イオンが高効率化に及ぼす研究の継続を同時に行い、このための材料費、およびこれらの学会発表にとして使用する。
近代トルコの地方名士―マニサ地方を中心に―

本研究の目的は、タンズィマート改革による政治的変革と国際貿易の拡大による経済的変化という両面からもたらされる地域社会の変容の諸相を具体的に描き出そうとするものである。とりわけ、マニサ地方のアーヤーン家系であるカラオスマンオウル家の状況を、改革のプログラムの一環として、1845年に中央政府によって都市民と農民とを対象に実施された「収入台帳」の分析を通じて明らかにしたものである。地域住民の中には、ムスリムと非ムスリムとを問わず、地域の産物に対して増大する外国からの需要にしだいに敏感に反応して上昇する新しい社会層が形成されつつあった。その結果、カラオスマンオウル家は、なお一定の影響力を維持しつつも、かつて保持していた大きな影響力を次第に相対化されつつあった。本年度は初年度であるため、中央政府による土地および税制改革によって本研究の対象地域である西アナトリア地方の名家であるカラオスマンオウル家が所有していた大土地(チフトリキ)がいかなる取扱いを受けたのかを明らかにするための調査を行った。その結果、総理府オスマン文書局(在イスタンブル)に残存する膨大な資産台帳(そのすべては1840年代に作成された)のうちマニサ県マニサ郡に関する資産台帳は総計54冊存在することを確認し、そのすべてをCD-ROM形態で入手した。現在この資料の分析を進めている。この作業は、現在国際的に議論がなされているオスマン帝国、すなわち中東およびバルカン地域において18世紀に勃興した地方名士(アーヤーン)の国家および在地社会との関係を具体的なデータに基づいて明らかにすることを可能にする。このことは、これまでの議論がわずかなデータに依拠して多分に類推あるいは抽象的になされてきた現状をたしかな史料によって批判し、新たなパースペクティブをもたらすことになろう。そのパースペクティブとは、これまで中央権力による中央集権化政策の結果、アーヤーン層は勢力を喪失し、それが19世紀後半以後の近代化、すなわち中央集権的な近代国家へとオスマン帝国を変貌させたという見方に修正を迫るものである。なぜならば、アーヤーンは近代化改革の実施にもかかわらず、一定程度の影響力を在地社会においても、また中央においても保持し続けたと思われるが、その影響力の基盤はやはり土地所有にあったからである。前述の「資産台帳」の分析は、その事実を実証するものとなろう。このことはまた、近代以降の当該地域における「民族ないし宗教」紛争として、しばしば時事的・国際関係論的に語られてきたこの地域の問題に対する歴史学的なパースペクティブともなろう。つまり、本研究は当該地域における現代的課題の解決に向けても貢献するところ大であるといえる。本研究は、近代トルコの地方名士研究の一環である。地方名士研究は、現代における中東問題理解のための歴史的パースペクティブを獲得するためにきわめて有効な研究である。このため、現地において、また欧米諸国において、地方名士(アーヤーン)研究は現在もっとも注目されている研究分野である。研究代表者は、すでに前近代におけるトルコの地方名士研究をトルコ文、英文、そして和文で公表し、一定の評価を得ている。本研究は、その成果をふまえて、近代、すなわち19世紀中葉におけるトルコのマニサ地方の名家、カラオスマンオウル家の動向を明らかにすることを目的としている。昨年度(第2年度)は、トルコの「総理府オスマン文書局」に所蔵されている1845年付マニサ地方「資産台帳」全66冊を収集し、1年をかけてこれを読破した。この作業によって、約3万人に達するマニサ地方の都市民・農民・遊牧民の資産状況を分析し、かつその中にカラオスマンオウル家を位置づけることに努めた。結論をいえば、この時期に始まった中央政府による近代化改革、すなわち中央集権化政策と1838年の「英土通商条約」の締結による国際貿易の拡大とを契機とした地方社会の変容過程のなかで、カラオスマンオウル家は、その富と権力の源泉の一つであった徴税請負権こそ失ったものの、経済的基盤であったチフトリキ(大農場)経営を通じて地域の農業生産とその市場化過程を掌握しつづけることによって、地方名士としての地位を持続させていた。しかし、同時に社会変動に伴う新たなライバルの出現は、この一族の地域社会における独占的な地位を相対化させる方向に世の中を動かしつつあった。本研究の成果は、東洋文庫の英文紀要『Memoirs of the Research Department of the Toyo Bunko』No.70号に「19世紀中葉トルコの地方名士-カラオスマンオウル家を事例として-」と題して英文にて出版の予定である。本研究は、トルコの地方名士(アーヤーン)に関する研究の一部である。

地方名士に関する研究は、トルコに限らず、オスマン帝国支配下に置かれていた中東およびバルカン地域の18世紀から19世紀における政治・社会・経済・文化の全般におよぶ最も重要なテーマであり、当該地域に関する地域研究の歴史的前提である。アーヤーンに関する従来の研究は、かれらの富と権力の基盤は、地方官職と不可欠な関係にある徴税請負制による利潤と農産物の市場化過程の掌握にあるとされてきた。これにたいして筆者は、これに加えてチフトリキと呼ばれる大農経営とワクフと呼ばれるイスラムに固有な寄進制度にもとづく、地域で獲得された富の地域社会への還元行為の重要性を指摘してきた。本研究は以上のような問題提起をさらに確実にするべく、1845年に実施された「資産台帳」のうち、マニサ県マニサ郡にかかわる合計66冊の「資産台帳」に記載された約3万人分のデータを分析した。その結果、タンズィマート改革(1839-76)による中央集権支配の地方社会への浸透と、1838年の英土通商条約を契機とした国際貿易の拡大とによってもたらされた急速な社会変容にもかかわらず、本研究が直接の対象とするマニサ地方随一のアーヤーン家系(カラオスマンオウル家)の当該社会における影響力は、チフトリキ大土地所有をもっとも有力な基盤としてなお存続し続けていたことを確認することができた。だが、一方では、たばこ、綿花、アカネ(トルコ赤染料の材料)などの商品作物の栽培と商品化を基盤とした新たな社会層の台頭もみられ、アーヤーン層の地域社会におけるプレゼンスが次第に相対化されつつある実態も観察された。本研究の成果の一部は東洋文庫の英文紀要(70号)で国際的に報告された。本研究のための第一次史料は、イスタンブルにおける「総理府オスマン文書局」に所蔵されているオスマンートルコ語文書である。近年のコンピュータ技術の発展によって、これら古文書の検索および収集作業が格段にやりやすくなり、本研究推進のために必要な史料が予想以上に収集できたことがその理由である。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、現代世界における国際紛争の中心の一角を占める「中東問題」の歴史的理解を深めることを目的としている。そのために欠くことのできない近代中東諸国の地方名士たちの在地社会におけるプレゼンス、紛争の解決における役割などを明らかにし、かつかれらの現代における影響力の残存形態を確認することによって、中東における政治文化の特徴を明らかにすることに努めている。近年のコンピュータ技術の進歩のおかげで、当初予定していたよりも格段に早く史料を収集し、これを分析することができている。そのため、来年度(最終年度)は第一次世界大戦後の連合軍およびイギリスの支援を受けたギリシア軍の占領下に置かれたマニサ地方において組織された「併合拒否」運動におけるカラオスマンオウル家の役割を明らかにしたい。本研究の開始当時は研究がここまで進展するとは予想できなかった。そこで、来年度はアンカラの「トルコ歴史学協会」の文書部に所蔵されている文書の収集を計画している。研究代表者は現在同協会の「日本連絡会員」に任命されており、これらの文書を利用するためには大変有利な立場にある。本研究の最終的成果は、トルコ語で、できれば同協会の紀要『Belleten』誌上において発表することを考えているが、研究代表者は、すでに同協会から2度に渡って研究成果を公表しており、この点からもそれは十分に可能である。
ベンダー・エレメントを用いた粘性土の年代効果発現機構の解明

従来から言及されている粘土地盤の年代効果には2つのものがある。一つは、より大きな圧密降伏応力およびせん断強度を発現するというものである。もう一つは、海成粘土を代表とする高塑性の地盤では、大きな間隙比状態の下で安定するというものである。本研究では、まず後者のメカニズム解明に主眼をおいて実験を進めた。種々の温度条件(25°C80°C)下で粘土スラリーを沈降・圧密する実験を行うと同時に、間隙水の化学的変化を調べるためにpHと電気伝導度を測定した。この機構としては従来、長期間にわたる堆積過程で、粘土粒子接点に炭酸カルシウムなどのセメント物質が沈着するためであるとされてきた。しかしながら、本研究によると、より高い温度の下で沈降・圧密させると、粘土粒子表面の吸着水が活性化し自由水となるため、粘土粒子表面の電荷がむき出しとなるため粘土粒子が凝集することも年代効果と呼ばれる現象の一因であることが明らかとなった。また、この凝集の度合いは、間隙水の電気伝導度と密接に関係していることも明らかとなった。この現象を常温下で起こりうる現象におきかえてみると、まさに間隙水の塩分濃度の変化に相当すると考えられるが、どれだけの高位の構造をもち、どれだけの疑似過圧密挙動を示すかについては、沈降時に塩分濃度が低すぎると凝集が起こりにくく粘土粒子接点でのイオン結合による接点力が働きにくく、一方、塩分濃度が高すぎると粘土粒子接点でイオン結合による大きな接点力が働くため凝集力が強すぎて間隙比がより小さくなってしまう。したがってより高位の構造を持ち、かつ大きな疑似過圧密現象を示す地盤がつくられる条件としては適度な量の塩分がふくまれている環境の下で粘土粒子が沈降することが必要であると考えられる。また、室内せん断試験において、こうした粘土堆積物の構造、いわゆる粘土粒子の凝集が構成・破壊される過程においてせん断弾性波速度がどのように変化しているのかを調べるための実験を行ったが、データが少ないため、今のところ明らかな傾向を見いだすには至っていない。高温再圧密された粘土の年代効果は、2つに分類される。一つは、既往の研究で議論されている、より大きな圧密降状応力およびせん断強度を発現するというものである。もう一つは、高塑性試料にのみ見られるもので、より大きな間隙比の下で安定するというものである。種々の温度条件(25°C80°C)下で粘土スラリー(初期含水比5002000%)を沈降・自重圧密させ、粘土粒子の沈降速度および堆積構造の違いを観察した。また同時に、間隙水の化学的変化を調べるためにpHと電気伝導度も測定した。その結果、より高い温度の下で沈降・自重圧密させると、高い塩分(Ca^<2+>,Na^+)濃度溶液中での粘土粒子の沈降状況と同じように、粘土粒子が凝集(綿毛化)してフロックを形成するため早期に堆積が完了する状況が観察された。これは、温度上昇とともに、間隙水の電気伝導度が急増することが原因である。さらには、この間隙水の電気伝導度は常温(25°C)に戻しても、高温履歴を受けないものより大きな値を有することが明らかになった。つまり、高温再圧密試料が大きな間隙比の下で安定するのは、高温環境の下での粘土粒子の凝集により大きなペッドが形成されることと、常温に戻してもその構造がより大きな電気伝導度を持つ間隙水によって保持されるためであると考えられる。また、後者の年代効果の発現性の度合、つまり温度上昇による間隙水の電気伝導度の変化に最も相関があるのは、粘土の塑性指数ではなく活性度であることが上述の実験により明らかとなった。次段階として、高温・常温再圧密粘土の堆積構造の違いを定量的に説明するため、また、前者の年代効果のメカニズムを解明するために、ベンダーエレメントを組込んだ三軸セルを試作中である。

この現象を常温下で起こりうる現象におきかえてみると、まさに間隙水の塩分濃度の変化に相当すると考えられるが、どれだけの高位の構造をもち、どれだけの疑似過圧密挙動を示すかについては、沈降時に塩分濃度が低すぎると凝集が起こりにくく粘土粒子接点でのイオン結合による接点力が働きにくく、一方、塩分濃度が高すぎると粘土粒子接点でイオン結合による大きな接点力が働くため凝集力が強すぎて間隙比がより小さくなってしまう。したがってより高位の構造を持ち、かつ大きな疑似過圧密現象を示す地盤がつくられる条件としては適度な量の塩分がふくまれている環境の下で粘土粒子が沈降することが必要であると考えられる。また、室内せん断試験において、こうした粘土堆積物の構造、いわゆる粘土粒子の凝集が構成・破壊される過程においてせん断弾性波速度がどのように変化しているのかを調べるための実験を行ったが、データが少ないため、今のところ明らかな傾向を見いだすには至っていない。
火星環境下における岩石・岩石粉末の熱伝導率の測定

惑星の熱的進化を制約するもっとも重要な物理観測量は地殻熱流量である。将来の火星探査においてもその観測が予定されている。地殻熱流量は地表付近の構成物質の熱伝導率に地下温度勾配を乗じて得られる。このため惑星地表環境下のその場の観測では、この両物理量を測定することになるが、熱伝導率の測定にはかなりの不確定性が伴う。従って一般には、事前に実験室内で、推定される構成物質の熱伝導率を予想される温度・圧力条件下で測定することが行なわれる。しかし、火星についてはそのような実験がまだ行われていない。そこで我々は火星地表環境下で想定される疑似火星地表物質を用いてその熱伝導率を測定した。測定法としては、探針法(線熱源法)を用いた。疑惑火星物質としては市販のベンナイト(主成分モンモリロナイト)を粉末化した試料を用い、他に比較のために疑似月物質についても測定した。準備した資料の空隙率は56%に相当する。二酸化炭素雰囲気化でその圧力(10-10^5Pa)、温度(200-300°K)を考えて、又湿らせた試料についても測定した。その結果、以下のことが明らかになった:(1)200-300°Kの温度範囲で試料の熱伝導率はCO_2の圧力と共に減少する,(2)従って火星大気の地表圧力の年変化は地表物質の熱伝導率に影響する,(3)熱伝導率の圧力変化は、Masamune & Smith(1963)の式を用いて近似できる。この測定結果を用いて火星地表のThermal skin depthを求めた:日変化に対し3cm、年変化に対し79cmと推定される。又、同様に火星地表物質の熱慣性が253Jm^<-2>s^<-1/2>K^<-1>と推定され、この値はバイキング探査の赤外線観測から得られた火星中緯度のアルベドの低い地域のそれと良い一致を示す。本研究の目的は探針法(needle probe method)による粉体の熱伝導率測定装置を開発、製作し、それを用いて予想される火星表層環境下における火星表層疑似物質の熱伝導率を測定することにある。初年度にあたる今年度は測定装置の製作と、それを用いて標準試料の熱伝導率を測定し、この装置による測定制度の検討を主として行った。標準試料としては粒径400、200、100、50ミクロンのガラスビーズを用いた。各サイズのビーズ試料について測定は温度一定の下で、二酸化炭素ガスの圧力を10ミリバーレル程度から10万ミリバール程度まで変化させ、熱伝導率の圧力変化を測定した。測定結果は低圧化での試料の固体熱伝導率による値から高圧下での、二酸化炭素の気体運動による熱伝導率によって決められる値へと系統的に変化し、火星大気下でこの間の遷移が生じることが示唆された。測定精度検討のためMasamune & Smith(1963)の理論に基づいて、測定されたガラスビーズの空隙率条件下で、その熱伝導率を計算し、その結果と測定結果を比較した。測定結果は理論的に予想される変化ときわめてよく一致することが確かめられた。なお測定結果を線状熱源法を用い同様のガラスビーズについて測定したPresley & Christensen(1993)の速報と比較すると、ほぼ同様の変化を示すことがわかる。但し彼らの測定条件の詳細がわからないため完全な比較は現時点では行えない。

また探針法によりHorai(1981)により測定された月面疑似物質の値と比較するため、同じ月面疑似物質について測定した。両結果の一致から製作された装置の測定精度は充分であることが確かめられた。昨年度組みたてた探針法粉体熱伝導率測定装置を用いて以下の試料について熱伝導率を測定した:(1)ガラス・ビーズ、(2)粉体の粘土鉱物試料としてモンモリロナイト、(3)ドライアイス。ガラスビーズは粉体の熱伝導率の圧力依存性についての解釈のため、及び他のグループによる測定結果との比較のために測定した。なおモンモリロナイト、ドライアイスは火星表層物質として代表的と考えられている物質である。ドライアイスについては粉体試料の作成が困難でその物理的状態を特定して測定することが難しく、その測定結果がばらつき今年度内に意味のある結果は得られなかった。モンモリロナイト粉体については温度210Kから295Kの各温度下で、その圧力変化を10Paから100000Paの間で測定した。ガラスビーズについて常温下で同様の圧力変化を測定し、その結果を理論的に解釈することを試みた。粉体の熱伝導を、(1)気体中を伝わる熱伝導、(2)気体を固体層が直列的に並んでいるとしてそこを伝わる熱伝導、(3)固体の粒子間の接触面を通じて固体中を伝わる熱伝導の3成分の和として表わし、そのそれぞれの寄与を決めるパラメーターを測定結果によく合うよう求めた。なおガラスビーズの測定結果は同様の試料についてその熱伝導率の圧力依存性を測定したPresley & Christensen(1993)の結果と良い一致を示す。ガラスビーズについて上記のモデルで粉体の熱伝導率の圧力依存性が説明できることを確かめ、それを用いてモンモリロナイト粉体の測定結果を整理した。その結果火星表層環境下でのモンモリロナイト粉体の温度、圧力変化を表す熱伝導率k(W/mK)の経験式として次式が求められた。ここでkg(T)は気体の熱伝導率、なお固体粒子の熱伝導率としては1W/mKを用いた。
プログラム運算の記述言語の設計及びその実現に関する研究

可逆計算過程と可逆プログラミング言語に関する研究直前の状態が1意に決まる計算過程を可逆計算過程という。可逆計算はTuring完全であり、計算のエネルギー消費と密接な関係がある。しかし、われわれの研究のモチベーションはソフトウェア側からのものである。計算能力が等価であったとしても、多くの計算モデルがそれぞれ特徴と利点があるように、可逆な計算モデル自体にも研究価値がある。また、可逆計算の利点をソフトウェア開発で用いるために、言語レベルにおける可逆性および可逆プログラミング言語の設計・実装を行ってきた。われわれの研究成果は以下の通りである。(1)非可逆なプログラミング言語における構造化定理の可逆版を定式化および証明を行い可逆プログラミング言語の設計の基盤を与えた。(2)既存の可逆プログラミング言語を定式化し言語レベルの可逆性を証明した。(3)その言語におけるプログラム逆変換器を与え自己インタプリタを設計・実装した。(4) Microscopicな物理系は可逆過程である。可逆言語によって物理シミュレーションを行うことの利点の一端を示した。本研究の成果はACM SIGPLAN 2007Workshop on Partial Evaluation and Program Manipulationにおいて発表された。また、プログラミング言語Janusの拡張については第9回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップにおいて発表された。プログラムの簡潔さと効率の良さを同時に得るのは難しいが、プログラム運算を用いるとこの両方の利点を得ることができる。すなわち、ユーザは簡潔なプログラムを書きプログラム運算によってこれを変換し効率の良いプログラムを得るのである。高階パターンは簡潔なプログラム運算規則を記述するのに重要な役割を担っている。高階パターンは根から遠い部分木を検査・束縛でき、これはプログラム運算を行うとき役に立つ。高階パターンの束縛を得るために高階マッチングが用いられる。しかし、実際上は大きく3つの問題が存在する。第一には、高階マッチングは複雑であるので、望ましいマッチングの解がなぜ求まらないのかを説明することは難しい。第二には、一般の高階マッチングのアルゴリズムはプログラムの大きさに対してNP困難でありコストが高い。第3に高階マッチングは複数解を持つため関数プログラムの言語との親和性が弱い。われわれはこの問題を2つのアプローチで解決した。第一には、パターンの形を制限し解を高々1つしか持たないパターンのクラスを定め、それらパターンのみを用いるアプローチである。第二には、高階パターンの意味論を解が1つしか持たないものにするアプローチである。われわれは両者のアプローチについて項(プログラム)の大きさに対して線形の計算時間で解が求まるアルゴリズムを提案した。そしてこれらの決定性を持つパターンとアルゴリズムが実際のプログラム運算に役立つことを、自明ではないプログラム運算の例を通して示した。また、本研究の成果を取り入れた処理系を実装しその有効性を示した。
高齢者への訪問歯科診療における印象の消毒処理方法に関する研究

高齢者に対する訪問歯科診療時の印象の消毒に着目し,印象精度の低下を伴わない消毒方法のマニュアル作製を目的として実験を行なった.市販アルジネート印象材10製品について,印象(直径30mm,厚さ5mm)の水中60分間の寸法変化を無加圧直接法により測定した.その結果,印象の水中60分間の寸法変化は74120μmであった.10製品中,寸法変化の小さいAFIII(寸法変化74μm)および寸法変化の大きいJLP(寸法変化115μm)を選択し,アルジネート印象材の混水比(標準,標準-0.2,標準+0.4)およびトレータイプ(有孔および無孔,近遠心方向が密閉および開放のそれぞれを組合せた4タイプ)が印象の薬液浸漬消毒による片側の顎堤断面模型の寸法および形態の変化に及ぼす影響について検討した.薬液浸漬消毒は,1%次亜塩素酸ナトリウム溶液中10分間浸漬(1SH),2%グルタルアルデヒド溶液中30分間浸漬(2GA)とし,コントロールとして薬液浸漬なし(浸漬なし)についても検討を行なった.混水比の影響は,浸漬なしでは,AFIII,JLPともいずれの混水比においても,模型の寸法および形態の変化に及ぼす薬液浸漬の影響は小さかったが,1SHでは,JLPの標準-0.2で薬液浸漬の影響が認められ,2GAでは,AFIII,JLPとも,混水比が小さくなるほど薬液浸漬による模型の寸法変化および変形が大きくなった.また,AFIII,JLPともいずれの条件においても,トレータイプによる違いが認められたが,いずれのトレータイプでも,AFIIIの1SHでは模型の寸法および形態の変化に及ぼす薬液浸漬の影響は小さかった.以上から,アルジネート印象の薬液浸漬消毒では,水中での寸法変化の小さい印象材を選択し,1%次亜塩素酸ナトリウム溶液中10分間浸漬を行なうことによって,印象の薬液浸漬による模型の再現性の低下を抑制できることが判明した.高齢者に対する訪問歯科診療時の印象の消毒に着目し,印象精度の低下を伴わない消毒方法のマニュアルを作製することを目的として実験を行なった.市販アルジネート印象材10製品について,印象(直径30mm,厚さ5mm)の水中60分間の寸法変化を無加圧直接法により測定した.その結果,印象の水中60分間の寸法変化は74120μmであった.10製品中,寸法変化の小さいAFIII(寸法変化74μm)および寸法変化の大きいJLP(寸法変化115μm)を選択し,アルジネート印象材の混水比(標準,標準-0.2,標準+0.4)が印象の薬液浸漬消毒による片側の顎堤断面模型の寸法および形態の変化に及ぼす影響について検討した.薬液浸漬消毒は,1%次亜塩素酸ナトリウム溶液中10分間浸漬(1SH),2%グルタルアルデヒド溶液中30分間浸漬(2GA)とし,コントロールとして薬液浸漬なし(浸漬なし)についても検討を行なった.浸漬なしでは,AFIII,JLPのいずれにおいても,模型の寸法および形態の変化に及ぼす混水比の影響は小さかった.1SHでは,AFIIIは,混水比の大きさにかかわらず,模型の寸法および形態の変化に及ぼす印象の薬液浸漬による影響は小さかった.JLPは,標準-0.2で,印象の薬液浸漬によって模型が反トレー方向へ変位する傾向が認められた.2GAでは,AFIII,JLPのいずれにおいても,印象の薬液浸漬によって,模型が反トレー方向へ変位し,顎堤斜面に模型の変形が認められた.この印象の薬液浸漬による模型の寸法および形態の変化は,混水比が小さくなるほど大きくなる傾向を示した.以上から,アルジネート印象の薬液浸漬消毒では,印象材の混水比を小さくして使用する場合には,水中での寸法変化の小さい印象材を選択し,1%次亜塩素酸ナトリウム溶液中10分間浸漬を行なうことによって,印象の薬液浸漬による模型の再現性の低下を抑制できることが判明した.高齢者に対する訪問歯科診療時の印象の消毒に着目し,印象精度の低下を伴わない消毒方法のマニュアル作製を目的として実験を行なった.市販アルジネート印象材10製品について,印象(直径30mm,厚さ5mm)の水中60分間の寸法変化を無加圧直接法により測定した.その結果,印象の水中60分間の寸法変化は74120μmであった.10製品中,寸法変化の小さいAFIII(寸法変化74μm)および寸法変化の大きいJLP(寸法変化115μm)を選択し,アルジネート印象材の混水比(標準,標準-0.2,標準+0.4)およびトレータイプ(有孔および無孔,近遠心方向が密閉および開放のそれぞれを組合せた4タイプ)が印象の薬液浸漬消毒による片側の顎堤断面模型の寸法および形態の変化に及ぼす影響について検討した.薬液浸漬消毒は,1%次亜塩素酸ナトリウム溶液中10分間浸漬(1SH),2%グルタルアルデヒド溶液中30分間浸漬(2GA)とし,コントロールとして薬液浸漬なし(浸漬なし)についても検討を行なった.混水比の影響は,浸漬なしでは,AFIII,JLPともいずれの混水比においても,模型の寸法および形態の変化に及ぼす薬液浸漬の影響は小さかったが,1SHでは,JLPの標準-0.2で薬液浸漬の影響が認められ,2GAでは,AFIII,JLPとも,混水比が小さくなるほど薬液浸漬による模型の寸法変化および変形が大きくなった.

また,AFIII,JLPともいずれの条件においても,トレータイプによる違いが認められたが,いずれのトレータイプでも,AFIIIの1SHでは模型の寸法および形態の変化に及ぼす薬液浸漬の影響は小さかった.以上から,アルジネート印象の薬液浸漬消毒では,水中での寸法変化の小さい印象材を選択し,1%次亜塩素酸ナトリウム溶液中10分間浸漬を行なうことによって,印象の薬液浸漬による模型の再現性の低下を抑制できることが判明した.高齢者に対する訪問歯科診療時の印象の消毒に着目し,印象精度の低下を伴わない消毒方法のマニュアルを作製することを目的として実験を行なった.アルジネート印象材は,水中での寸法変化の小さいAFIII(水中60分間の寸法変化74μm/5mm)および寸法変化の大きいJLP(115μm/5mm)を選択し,印象用トレータイプが印象の薬液浸漬消毒による片側顎堤断面模型の寸法精度および変形に及ぼす影響について検討した.トレータイプは,有孔および無孔,近遠心方向が密閉および開放のそれぞれを組合せた4タイプ(有孔密閉,.有孔開放,無孔密閉,無孔開放)とした.印象の薬液浸漬条件は,1%次亜塩素酸ナトリウム溶液中10分間浸漬(1SH)および2%グルタルァルデヒド溶液中30分間浸漬(2GA)とし,比較のため印象を薬液浸漬せず(無処理)に模型を作製した.その結果,無処理では,AFIII,JLPともトレータイプによる模型の寸法変化の違いが認められた.1SHでは,AFIIIのすべてのトレ-タイプとJLPの有孔密閉は,印象の薬液浸漬が模型の寸法および形態の変化に及ぼす影響は小さかったが,JLPの有孔開放,無孔密閉,無孔開放は,印象の薬液浸漬による模型の寸法および形態の変化が認められた.2GAでは,AFIII,JLPともすべてのトレータイプで,印象の薬液浸漬による模型の寸法および形態の変化が認められたが,トレータイプによる模型形態の違いは認められなかった.以上から,高齢者への訪問歯科診療においてアルジネート印象を消毒する場合,いずれのトレータイプでも,印象材は水中での寸法変化の小さい製品を選択し,1%次亜塩素酸ナトリウム溶液中10分間浸漬による方法によって,印象の薬液浸漬による模型の寸法精度および変形への影響を少なくできることが判明した.
骨‐人工材料もしくは骨‐骨間インターフェース改善に関する新技術の確立

本研究では海綿骨欠損による間隙を効率的に補填し接触領域を確保すること,さらに早期osteointegrationを獲得することを可能にするためのバブル様スキャフォールドの開発を行い,再生組織培養における新たな選択肢を提示することを目的とした.この組織と機械的刺激伝導性は一般的な三次元培養組織に比べて高いことが示された.骨梁様組織の形態的特徴は気泡径に依存し,形成される骨梁の複雑性はバブルサイズに依存することが明らかとなった.機械的刺激に対する応答は,0.5%の剪断刺激に対して骨梁構造は維持され,骨梁様組織および構成細胞が伸展しひずみを伝達している特徴を有した.インプラント表面と骨組織とのギャップを補填し、早期osteointegrationを獲得する新技術の開発を行うため、平成23年度までにバブル様スキャフォールドの開発を行ってきた。アテロコラーゲンを主成分として、機械的せん断によるマイクロバブルを形成し、骨芽細胞MC3T3-E1を播種、最適条件で培養したところ、界面骨骨梁様の三次元単体が形成されることをin vitro実験系によって確認し、技術面における再現性も確立した。平成24年度では、バブル径と骨梁様スキャフォールドの形態的特徴との関係について実験的検討を行った。その結果、in vitroで形成された骨梁様組織の形態的特徴はバブル系に依存し、形成される骨梁の複雑性や緻密性、骨梁方向は気泡サイズに依存することが確認された。さらに、骨梁様組織のメカニカルストレスに対する応答について検討を行うため、作成したスキャフォールドを顕微鏡観察下でせん断刺激し、スキャフォールドの形態的変化や組織を構成する骨芽細胞の応答をリアルタイム観察可能なシステムを設計、開発した。予備実験において、0.5%程度のせん断刺激に対して骨梁構造は維持され、さらに、骨梁様組織及び構成細胞がメカニカルストレスを伝達していることを確認した。また、バブルを構成する成分としてセルロース等の多糖類を濃度別に添加したところ、添加しない群に比べ、起泡性成功率、強度、バブル径小型化の点において改善された。年度後半にラットを用いた動物実験を行う予定であったが、動物飼育棟改修に伴う施設利用制限があったため、これらの実験は平成25年度に行う予定である。インプラント表面と骨組織とのギャップを補填する技術としてバブル様スキャフォールドの開発を行ってきた。平成24年度までに、in vitroで形成された骨梁様組織の形態的特徴は、気泡のサイズに一定程度依存することを確認しており、骨芽細胞樹立株MC3T3ーE1細胞と共に1週間培養したところ、骨梁状に分布した基材に沿って細胞が配向していることを確認した。平成25年度では、骨梁様担体が気泡サイズに依存することから、生体適合性を有する材料(セルロース、キトサン等)を添加して気泡安定性について引き続き実験的な検討を行い、気泡生成率や強度の改善が認められた。さらに、開発した顕微鏡下リアルタイム観察用せん断刺激システムを用いた組織応答性についても検討を行い、骨梁様基材上で骨芽細胞がカルシウム応答性を示し、機械的刺激伝達能を有することを確認した。動物実験に関して、ラット下肢への埋植方法に骨組織埋植部位の大きさに制約があるため、方法を調整しているところであり、今後研究を進めて報告していく予定である。本研究では海綿骨欠損による間隙を効率的に補填し接触領域を確保すること,さらに早期osteointegrationを獲得することを可能にするためのバブル様スキャフォールドの開発を行い,再生組織培養における新たな選択肢を提示することを目的とした.この組織と機械的刺激伝導性は一般的な三次元培養組織に比べて高いことが示された.骨梁様組織の形態的特徴は気泡径に依存し,形成される骨梁の複雑性はバブルサイズに依存することが明らかとなった.機械的刺激に対する応答は,0.5%の剪断刺激に対して骨梁構造は維持され,骨梁様組織および構成細胞が伸展しひずみを伝達している特徴を有した.金属製の人工関節,骨セメントや生体骨間の骨誘導はインプラントの初期固定性や長期成績に深く関係しており,再置換やースニングを引き起こす要因の一つと考えられている.このことから,本研究では人工関節置換術のような骨組織の結合が求められるような場合において,間隙を効率的に補填し接触領域を確保すること,さらに早期osteointegrationを獲得することを可能にするためのアテロコラーゲンおよび骨補填材料をベースとしたバブル様スキャフォールドの開発を試みた.本研究では,以下の2点について並行して実験的な検討を行ってきた.先ず,in vitroおよびin vivoにおける新規スキャフォールドの評価を行うこと,次に,新規スキャフォールド発生装置を開発することである.平成23年度は,in vitro実験系においては,滅菌されたエアーを物理的せん断する簡易的な装置を開発し,スキャフォールドを生成した.さらに,骨芽細胞樹立株MC3T3-E1細胞と共に1週間培養し,海綿骨様組織を作成した.この組織と機械的刺激伝導性との関係について評価したところ,タイプIコラーゲンによる一般的な3次元培養組織に比べ高い力学応答性を示した.さらに,本スキャフォールドを一時的にモールド成形し,wistar rat大腿骨遠位に埋植し,骨組織の形成について検討している.現在実験段階であり,引き続き評価進め,次年度までに結果をまとめる予定である.