hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
母語の持つ抑揚情報の獲得における聴覚障害の影響に関する研究

音声言語の抑揚情報は、音の大きさ、高さ、長さといった聴覚心理的な音の基本要素によって特徴付けられ、意味や感情などを伝える。また、これらの情報は文字で視覚的に表記されることはない。研究は、聴覚障害児のアクセントやイントネーションの聴取弁別能力および発話弁別能力に関する第I部と、聴覚障害児の音声方言の獲得に関して調べた第II部からなっている。第I部では、アクセント、イントネーション聴取弁別力と平均聴力レベルの相関を検討したところ、アクセントにおいては約70dBHL以下、イントネーションにおいては100dBHL以下の対象児において、有意に弁別される傾向が見られた。このことより、同じ抑揚の情報であっても、聴覚障害児にとってはアクセントよりイントネーションの方が容易に聴者弁別できることが明らかとなった。また、発話弁別力においてもアクセントの弁別は困難でもイントネーションは弁別できる者が見られた。文末の持続時間をパラメータとして平叙文と疑問文の言い分けの方略を分析したところ疑問文で有意に文末の持続時間をのばすことによって平叙文、疑問文を言い分けていることが分かった。第II部では聴覚障害児の音声方言の使用頻度を聴児と比較し、聴力との関係で検討を行った。その結果以下のことが示された。1)聴覚障害児の方言使用頻度及び理解共に、聴児に比べ低いものとなった。2)ただし、聴覚障害があっても高頻度に方言を使用している者もいた。3)聴力レベルや聴取弁別能力等と方言の使用頻度・理解率には有意な相関がなかった。4)方言の使用・理解には聴力の他に、方言を多用する家族がいるかなどの言語環境の影響が大きいと推察した。東北、九州、関東の6つの聾学校および難聴学級に在籍(または通級)する聴覚障害児を対象に、抑揚情報の活用に関して調査した。抑揚情報として、アクセント(例えば「雨が」対「飴が」)とイントネーション(「水を飲む」対「水を飲む?」)を取りあげ、それらの聴取弁別力および発話弁別力を測定した。その結果、イントネーションの聴取弁別を有意に行っているのは、平均聴力レベルが85dB以下の者が多く、アクセントに関しては平均聴力レベル65dBが有意に弁別できるか否かの境界線となっていることが示された。これまでの、聴覚活用に関する知見は、単音節の弁別が困難なより重度の聴覚障害児においても、抑揚の活用は可能と言うものであった。しかし今回の調査結果はイントネーションに関しては先行研究の知見を支持したが、アクセントの活用に関しては単音節の弁別よりもむしろ困難であるというものであった。このことから、聴覚障害児の抑揚の活用には、ピッチの弁別以外の要因(例えば、音圧変化や時間長の変化など)が影響している可能性があった。これらの点に関して、データ数を増やしつつ今後さらに検討していく必要がある。四国、山陰、東海及び関東の聾学校に在籍する聴覚障害児を対象に抑揚情報の活用に関して調査を行った。前年度にひきつづき、アクセント(例えば「雨が」対「飴が」)とイントネーション(「水を飲む」対「水を飲む?」)を取りあげ、それらの聴取弁別能力および発話による弁別能力を測定した。その結果、イントネーションの聴取弁別を有意に行っているのは、平均聴力レベルが85dB以下の者が多く、アクセントに関しては65dBが有意に弁別できるか否かの境界になっていることが示され、この点は昨年の結果と一致した。イントネーションに関して比較的弁別が容易であるにもかかわらず、アクセントの活用に関しては単音節の弁別よりも困難であった。

この点について、聴覚障害児の発話を音響分析したところ、ピッチの差を手がかりとすることは困難で、発声の時間変化で区別している可能性が示唆された。音声言語の抑揚情報は、音の大きさ、高さ、長さといった聴覚心理的な音の基本要素によって特徴付けられ、意味や感情などを伝える。また、これらの情報は文字で視覚的に表記されることはない。研究は、聴覚障害児のアクセントやイントネーションの聴取弁別能力および発話弁別能力に関する第I部と、聴覚障害児の音声方言の獲得に関して調べた第II部からなっている。第I部では、アクセント、イントネーション聴取弁別力と平均聴力レベルの相関を検討したところ、アクセントにおいては約70dBHL以下、イントネーションにおいては100dBHL以下の対象児において、有意に弁別される傾向が見られた。このことより、同じ抑揚の情報であっても、聴覚障害児にとってはアクセントよりイントネーションの方が容易に聴者弁別できることが明らかとなった。また、発話弁別力においてもアクセントの弁別は困難でもイントネーションは弁別できる者が見られた。文末の持続時間をパラメータとして平叙文と疑問文の言い分けの方略を分析したところ疑問文で有意に文末の持続時間をのばすことによって平叙文、疑問文を言い分けていることが分かった。第II部では聴覚障害児の音声方言の使用頻度を聴児と比較し、聴力との関係で検討を行った。その結果以下のことが示された。1)聴覚障害児の方言使用頻度及び理解共に、聴児に比べ低いものとなった。2)ただし、聴覚障害があっても高頻度に方言を使用している者もいた。3)聴力レベルや聴取弁別能力等と方言の使用頻度・理解率には有意な相関がなかった。4)方言の使用・理解には聴力の他に、方言を多用する家族がいるかなどの言語環境の影響が大きいと推察した。
有機物分解以外の貧酸素水塊発生要因の解明：還元物質測定のための実用的新技術の開発

本研究の目的は,還元物質が貧酸素水塊の形成に及ぼす影響を直接的に測定する簡便な手法を確立し,「有明海における貧酸素水塊の形成原因」を酸素消費の観点から検討・解明することです.貧酸素水塊の形成に重要な役割を果たす酸素消費の内、硫化水素による酸素消費を定量的に評価するために、塩化水銀(II)の効果を室内実験によって検証した。また、現場実験を行った結果、化学的酸素消費、特に硫化水素の酸素消費の重要性が示唆された。さらに、実験開始時の溶存酸素濃度よって硫化水素の酸素消費の割合が大きく変動することが示唆された。本研究では,還元物質による酸素消費の簡便かつ安価な測定方法を確立し,現場への適応条件の最適化を行うことが目的である.貧酸素水塊の形成に重要な役割を果たす酸素消費の内,硫化水素による酸素消費を定量的に評価するために,塩化水銀(II)の効果を室内実験によって検証した.また,塩化水銀の添加量と酸素消費との関係により,現場実験での塩化水銀添加量を決定した.以上の検討により,海底堆積物表層や底層水における酸素消費の様態が詳細に解明され,貧酸素水塊対策研究の方向性を決定する上で不可欠な知見が得られるものと期待される.次年度以降の現場実験にどのように適用するかを検討するために,既存の酸素消費実験結果を用いて底層水と堆積物の酸素消費寄与率を理論的に考察した.底層水による酸素消費寄与率は底層水の水柱の高さが大きくなるにつれて増加すること,堆積物と底層水の酸素消費速度の比によって酸素消費寄与率が大きく変化することを明らかにした.また,底層水による酸素消費寄与率が50%になる底層水の水柱の高さ(H50)を算出し,底層水の高さと比較した.有明海奥部竹崎沖では,底層水の水柱の高さがH50よりも常に大きいことから酸素消費の主要な場所が底層水であることが示唆された.一方,干潟縁辺域では,底層水の水柱の高さとH50との大小関係が一定ではないため,酸素消費過程では,堆積物と底層水の両者を考慮する必要があることが示唆された.おおむね計画通りに進展している.ただし,室内実験での塩化水銀による硫化水素の酸素消費抑制効果の検証では,硫化水素の動態を検証する必要が課題となった.これについては,新たな課題として,最近開発された硫化水素センサーを購入し,次年度検証予定である.貧酸素水塊の形成が著しい干潟縁辺域において2016年8月の小潮時に底層水を採水し、昨年度までに確立された生物学的酸素消費速度、化学的酸素消費速度、硫化水素による酸素消費速度の測定方法を用いてそれぞれ測定した。その結果、全酸素消費速度は、1.63mg/L/dayであり、生物学的酸素消費速度および化学的酸素消費速度は、それぞれ、1.05、0.58mg/L/dayと算出された。さらに、硫化水素の酸素消費速度は、0.55mg/L/dayであり、全酸素消費速度の34%、また化学的酸素消費速度の95%を占めていた。これらの結果より、化学的酸素消費、特に硫化水素の酸素消費の重要性が示唆された。おおむね計画通りに進展している。貧酸素水塊の形成が著しい有明海奥部干潟縁辺域において2017年9月の小潮時に底層水(海底直上0.2m)を採水し、生物学的酸素消費速度、化学的酸素消費速度、硫化水素による酸素消費速度を測定した。その結果、全酸素消費速度は2.40 mg/L/dayであり、かなり大きな値となっていた。その要因は、生物学的酸素消費(植物プランクトンの呼吸と微生物による有機物分解)が約77%であり、化学的酸素消費(還元物質の酸化)は約23%だった。前年度の結果(硫化水素の酸素消費は化学的酸素消費速度の95%、実験開始時の溶存酸素濃度は2.5mg/L程度)と比較すると、硫化水素による酸素消費の割合は小さかった。実験を行った定点は、小潮期に毎回貧酸素水塊が形成することが報告されており、また2018年度実験開始時の溶存酸素濃度は7mg/L程度であったことから、実験開始時の溶存酸素濃度よって硫化水素の酸素消費の割合が大きく変動することが示唆された。本年度に追加的に解析を行った結果,現場実験を行う定点を有明海奥部西部海域の干潟縁辺域に決定できた.来年度は,まず底層水における硫化水素の酸素消費に着目して現場実験を数回行う予定である.作業的に困難でなければ,堆積物内の硫化水素の酸素消費について定量化したい.来年度は各種酸素消費速度の変動要因について今後検討する予定である。沿岸環境学次年度

使用額が0より大きくなった理由は、硫化水素センサーの購入費が当初よりも安かったことと学会での成果報告をとりやめ、論文作成を行ったためである.パック旅行を利用し、旅費が当初計画より安くなったため。次年度については,既に学会での発表が予定されているための旅費や論文掲載料として使用する予定である.実験に用いる消耗品に使用する予定である。
応力誘起変態制御によるインバー合金の開発と工業材料への展開

合金の熱膨張係数は一般に融点に反比例するので、材料固有のものでありその制御は極めて困難であると考えられている。本研究は従来の常識を越え、相変態を利用して熱膨張係数を制御する方法を確立することを目的とするものである。熱弾性型マルテンサイト変態を生じる合金では、過度の歪を与えると加熱・冷却で可逆的に形状が変化する二方向形状記憶効果が得られる。この効果が加工によってどのように変化するかを定量的に調査し、Cu-Zn-Al合金において、冷間圧延により変態ヒステリシスが広がり、9%の圧延で熱膨張係数がほぼ0%となることが明らかになった。また、冷間圧延をクロス圧延とすることにより、一方向のみならず圧延面のどの方向に対しても熱膨張係数をほぼゼロとすることができた。さらに、α+β2相合金とすることで冷間加工性を大幅に改善し、高導電性のCu基インバー合金を作製することができた。結晶粒径と熱膨張特性の関係を調査したところ、粒径が大きくなるほど低熱膨張発現に必要な冷間圧延率は大きくなり、これをClausius-Clapeyronの関係を用いて熱力学的に解析をして低熱膨張特性を得るための手法を確立した。単結晶試料を用いた実験では低熱膨張特性がマルテンサイト制御によるものであることがわかり、その発現機構が明らかとなった。応用に関する研究として低熱膨張特性の熱安定性について調査を行い、-190°C90°Cの間で500回の温度サイクルを行っても同様の熱膨張係数が得られ、加熱・冷却の繰り返しにも安定であることがわかった。また、一定温度における耐熱性の評価を行ったところ、80°Cまでの使用が可能であることが明らかになった。以上の研究成果を基に、Cu基インバー合金のプリンター用機械部品を試作し、その適用を検討している。また、派生的成果として、マルテンサイトバリアント制御による高減衰能化やベイナイト変態を用いた疲労強度の改善、超塑性現象の発現などの成果を得ることができた。一般に,熱膨張係数は融点に反比例し,材料に固有のものであるためにその制御は困難であると考えられている.本研究は応力誘起マルテンサイト変態を利用した新しいタイプの低熱膨張材料の開発を目的として行った.熱弾性型マルテンサイト変態を生ずる合金では,過度の歪を与えると加熱・冷却で可逆的に形状が変化する二方向形状記憶効果が得られる.この効果が加工によってどの様に変化するかを定量的に調査した.まず,典型的な熱弾性型マルテンサイト変態を生ずるCu-Zn-Al合金は変態に伴う温度ヒステリシスを示し,その温度幅は約30°Cである.しかし,冷間圧延などの加工を行うことにより温度幅は広がり,1%以上の冷間圧延で約140°Cのヒステリシスが得られた.

さらに,冷間圧延を行った合金は,圧延方向に対して冷却で膨張するという負の熱膨張係数を示すが,Cu-Zn-Al合金では1.5%の冷間圧延をすると圧延方向に0.49%の二方向形状記憶効果が得られ,さらに加工度を増すにつれて小さくなり,9%以上の圧延ではほぼ0%となった.即ち,9%以上の圧延で熱膨張曲線が加熱・冷却で直線となる.このときの熱膨張係数は,9%圧延のときほぼ0になり,圧延率がさらに増加すると二方向形状記憶効果は見られずに正となった.以上のことから,9%の歪を予め材料に与えておくことにより,140°Cの温度幅(-100°C40°C)で熱膨張係数がほぼゼロ(0±3×10^<-6>K^<-1>)となる材料を得ることができた.-190°C90°Cの間で500回の温度サイクルを行っても同様の熱膨張曲線が得られ,加熱・冷却の繰り返しにも安定である事がわかった.さらに,冷間圧延をクロス圧延とすることにより,一方向のみならず圧延面のどの方向に対しても熱膨脹係数がほぼゼロとなることが明らかになった.Cu-Zn-Al合金の導電率は約20%LACSと高く,精密機器などに加えて電子実装部品などへの応用などが期待される.合金の熱膨張係数は一般に融点に反比例するので、材料固有のものでありその制御は極めて困難であると考えられている。本研究はこれら従来の常識を越え、相変態を利用して熱膨張係数を制御する方法を確立する事を目的とするものである。すなわち、単相あるいは2相合金に適度の歪みを与え応力誘起変態をおこさせる事によって熱膨張係数を自由にコントロールできる手法を確立する。このためには、多くの実験と低熱膨張出現の機構解明を行う必要がある。本研究では、これらの点を明らかにする事を主眼とするが、精密機器を始め、本研究で得られる成果の応用についても視野に入れた研究を行う。本年度の研究実績は以下の通りである。1.Ni-Ti基及びCu-Al基2相合金における相変態と熱膨張特性:熱弾性型変態を生じるNi-Ti基およびCu-Al基のbcc-β合金にfcc-α相を含むα+β2相合金を作製し、歪付加、組織変化と熱膨張特性との関連を調査した。その結果、NiTi合金とNiTiFe合金とでは、RDおよびND方向の熱膨張特性が全く正反対の挙動となることを見出した。また、Cu-Zn-Al系α+β2相合金における熱膨張特性は、β単相合金と比してもさほど劣らず、高加工性と低熱膨張を両立させることが可能であることを見出した。NiTi基合金について、歪付加試料の組織を光学顕微鏡や電子顕微鏡で観察するとともに、応力誘起変態の異方性(圧延方向、垂直方向及び板厚方向)を調べるために、X線回析やEBSPによる集合組織測定等を行った。その結果、NiTi合金とNiTiFe合金において同じ圧延を行ったにもかかわらず、それぞれRDとNDとで正反対の特性が出現した理由は、NiTiFe系合金ではR相が安定相として出現し、このR相の集合組織がM相に引き継がれるのに対し、NiTi系ではR相を経由しないためCu-Al基合金と類似した特性になることが判明した。合金の熱膨張係数は一般に融点に反比例するので、材料固有のものでありその制御は極めて困難であると考えられている。本研究では、これらの点を明らかにする事を主眼とするが、精密機器を始め、本研究で得られる成果の応用についても視野に入れた研究を行うが本年度の研究業績は次の通りである。今年度は新しい系として、2相組織を有するCo-Ni-Al系形状記憶合金を用いて従来と同様の評価を行った。その結果、本合金系では約10%までの冷間圧延が限界であり変態幅を十分に広げるだけの加工性が得られない事、また幅広い温度域で低熱膨張特性を得る事が困難であることが判明した。2.単結晶による抑制調査
脳タンパク質老化と認知症制御

本年度は、6月29日(金)、6月30日(土)に第8回班員会議・第4回リトリート、1月8日(火)に第9回班員会議をそれぞれ開催した。国際活動としては、リトリートに本領域に関連がとても深い海外一流研究者を招聘し、若手を多いにencourageする講演と意見交換を行う場を設定した。さらに、これまでの本領域の研究成果をまとめて世界に発信することを目的に、"Frontiers in Neuroscience -Neurodegeneration"において国内外から参加した22名の本領域に関わる研究者の論文をE-Bookとして発表した。これは、計画研究者は全員、さらに、公募班員、これまでの本領域の国際シンポジウムやワークショップで招聘した海外の一流研究者による研究から構成されており、E-Bookのタイトルも、"Brain protein aging and dementia control"と本領域の世界に対するアピールに繋げることが出来たと考えている。また、7月2日(月)に開催されたRNA-Binding Proteins in Neuroscience、9月1日(土)に開催された脳とこころの研究センター第三回拡大ワークショップ、9月4日(水)に開催された2018タウ研究ミーティング開催脳、若手教育を目的とした1回のサマースクールと3回のウィンタースクールを支援し、班内の連携推進ならびに、若手教育活動を精力的に進めた。高校生への教育活動支援も行った。当領域の活動を紹介する市民公開講座を共催するとともに、班員による市民公開講座活動を支援した。新規公募班員の支援ならびに班員の業績や活動をホームページにて積極的に紹介した。PET製剤の管理を行い、画像解析支援など、研究サポートも精力的に行った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成26年度は基盤となる計画班を構成するとともに、ホームページを開設し、班員間の連携を深め、活動を社会にアピールするアウトリーチ活動に努めた。連携研究として、ヒトの脳タンパク質老化の可視化において重要なタウを中心とした高感度タンパク質PETの展開を世界に先駆けてA01に所属する東北大学と名古屋大学において進めるとともに、脳内神経回路解析研究とリンクさせることによりヒトの加齢脳における病的な脳タンパク質蓄積とマクロ神経回路破綻との関係を可視化出来る体制を整備した。さらに、霊長類を用いたトランスジェニックモデル作成と、そのイメージング解析基盤の作成がA03の連携により推進されている。幅広い若手研究者の育成と、計画研究間の間隙を補うために公募班員を募り、新規技術開発の基盤作りと領域全体の活性化を目指した。また班員会議やシンポジウムには、多くの若手研究者並びに大学院生が参加し、本領域の説明ならびに活発な意見交換を行った。キックオフミーテイング(班員会議)、キックオフシンポジウム・公募研究説明会を開催した。班員会議やキックオフシンポジウムでは、各領域の研究進捗状況を確認するとともに、相互理解を深め、共同研究の推進に役立てた。また公募研究説明会を対象に本領域の研究内容を説明することで、領域推進に参画できる人材の確保を図った。包括脳ネットワークとの協賛によるワークショップを12月13日に開催し、我々の領域が行う若手研究者などを対象とした支援活動としてを示し、その内容はホームページにも掲載した。総括班は、A01A03の3つの領域で活動する連携および公募研究者が体系的・補完的に研究を推進し、さらに認知症予防と先制治療法の開発を目指すことが出来るよう、領域全体の進捗状況を調整し、活動方針を策定する。また、この目的達成に必要な班員間の交流と連携を図ると共に個々の研究活動の支援・評価・助言を行い、領域内の情報交換と共同研究の効果的な推進を図ると同時に、国際化推進やアウトリーチを含めた領域研究の対外的な広報活動も行う。具体的には、1) 6月に東京、2月に名古屋において、それぞれ総括班員会議と計画班員会議の開催、ならびに東京においてリトリートの開催、2)ホームページの定期更新を行い情報を常にアップデート、3)国際シンポジウム開催(名古屋において1st International Symposium開催。テーマClarification of Brain Protein Aging Mechanism)、4)アウトリーチ活動のサポートとして市民公開講座開催、5)領域外評価委員会の開催、6)公募研究募集のサポート、7)若手育成としてサマースクール3回、ウィンタースクール2回の開催、on the job trainingと国際活動支援、8)研究者・研究グループ支援、9)研究支援、解析支援、10)共催ワークショップやシンポジウムの支援(第15回日本蛋白質科学会年会共催ワークショップ、創薬薬理フォーラム第23回シンポジウム、包括型脳科学研究推進支援ネットワーク、タウミーティングなど)を行った。また、座談会を併せて掲載したニュースレターと年次報告書をそれぞれ1回発行した。本領域では、認知症に関わる脳タンパク質が健常者においてどう老化し、それがどのように神経変性をもたらし、認知症発症に到るのかを明らかにする。ヒト高齢者、霊長類モデル、動物モデル、iPS細胞などを駆使し、脳機能画像とPETによるタンパク質老化の可視化、分子レベルでのタンパク質老化の病態解析、バイオマーカー、タンパク質老化抑止シーズの開発など、3つの領域の研究者が体系的・補完的に研究を推進し、さらに認知症予防と先制治療法の開発を目指す。総括班は、領域全体の進捗状況を調整し、活動方針を策定する。

本年度まで1)緊年2回の総括班会議、2)ホームページを日本語と英語で運営し、領域の目指す研究テーマの広報、研究成果の発信・情報公開、3)年2回の班員会議開催と、年1回の国際シンポジウムを開催し、海外の先端的研究者との交流・情報交換を図ると共に、領域の研究を海外に発信した。また、領域以外の見地で研究評価を得るため海外から研究者を招聘する予定だったが来日できず、その分を次年度の研究者発表会にて領域外研究者を招聘することによって達成した。4)アウトリーチ活動として、年1回の市民向け公開講座を開催し、研究成果を国民へ公開した。5)領域外評価委員会を隔年度開催した。6)若手研究者の育成を図り、7)国際活動支援を行なった。8) PETプローブの管理・運搬など、各研究者・グループの支援をするとともに、健常者コホートに関するPET撮像のノルマを28年度末にはクリアすることができた。9)情報、研究データなどの管理・解析の支援を行った。昨年度に引き続き、本年度は、6月3日(金)・4日(土)に第4回班員会議・第2回リトリートを東京において、第5回班員会議を1月14日(土)に名古屋においてそれぞれ開催した。いずれもほぼ全員の班員が参加し、非常に活発な議論が重ねられた。国際化としては、9月9日(金)に国際ワークショップを運営し、本領域の若手研究者による発表に加え、代表的な研究を行っている研究者からの発表に加え、本領域を牽引する海外講演者3名からのレベルの高い講演があった。その後、海外講演者を踏まえた意見交換を十分な時間を取って行い、今後の共同研究へ向けて良い話合いを持つことが出来た。総括班として、海外演者の招聘、講演、情報交換、共同研究推進などを精力的に支援した。また、9月28日(木)に開催された脳とこころの研究センター第一回拡大ワークショップ、3回のサマースクール、3回のウィンタースクールを支援し、班内へも周知することで毎回多くの参加者があり、若手を中心とした連携推進を加速するとともに、本領域に関連する研究内容について教育活動を進めることに成功した。高校生への教育活動支援を複数回行った。当領域の研究成果を紹介する市民公開講座を共催することで、市民の啓蒙に努めた。また班員による認知症予防に関する市民公開講座活動を支援した。新規公募班員の支援ならびに班員の業績や活動をホームページにて積極的に紹介し、海外の領域外評価者を招聘した委員会を開催した。PET製剤の管理を行い、画像解析支援など、研究サポートも精力的に行った。
MR画像による脳白質神経線維束推定に基づいた脳機能領野同定および可視化手法の開発

本研究課題の目的は,脳白質だけではなく皮質などを含めた脳機能情報を解析・可視化する手法を開発することである.このため本研究では,拡散テンソルMR画像に基づいた部分体積効果を考慮した白質・灰白質・脳脊髄液領域抽出手法を開発した.当該研究において作成した性能評価用のデジタルファントムを用いて従来手法との比較評価を行った.また5名の健常被験者データに対する放射線科医の視覚評価も行った.これらの結果から提案手法が従来手法と比べて拡散テンソル画像から脳白質・灰白質・脳脊髄液領域を良好に抽出できることを示した.本研究課題の目的は,脳白質だけではなく皮質などを含めた脳機能情報を解析・可視化する手法を開発することである.このため本研究では,拡散テンソルMR画像に基づいた部分体積効果を考慮した白質・灰白質・脳脊髄液領域抽出手法を開発した.当該研究において作成した性能評価用のデジタルファントムを用いて従来手法との比較評価を行った.また5名の健常被験者データに対する放射線科医の視覚評価も行った.これらの結果から提案手法が従来手法と比べて拡散テンソル画像から脳白質・灰白質・脳脊髄液領域を良好に抽出できることを示した.本研究の目的は, MR画像に基づいて皮質および白質での脳機能情報を解析し,可視化する手法の開発である.これを実現するため当該年度では,拡散テンソルMRIデータに含まれる非拡散強調画像に対する,脳機能領野の同定手法の開発を目指した.脳機能領野同定の前処理として、画像内の脳領域に対する白質・灰白質・脳脊髄液領域の抽出が必要であるため,以下の領域抽出手法の開発と、評価用のファントム作成を行った.1.拡散テンソルMRデータに基づいた白質・灰白質・脳脊髄液領域の抽出手法の開発拡散テンソルMRデータから得られる固有値画像ADC画像FA画像を用いて,部分体積効果を考慮した新たな白質・灰白質・脳脊髄液領域抽出手法を開発した.また従来手法(部分体積効果を考慮していない)を実装し,下記のデジタルファントムを用いて提案手法と従来手法の性能評価を行った.2.拡散テンソルMRデータ用のデジタルファントムの作成領域抽出手法の性能評価には,抽出対象領域が既知であるデジタルファントムが用いられている.しかしながら先行研究で提案されている拡散テンソルMRデータ用のデジタルファントムでは,拡散テンソルMR撮像で問題となるノイズや部分体積効果を考慮していない.このため本研究では,拡散テンソルMR画像で問題となるノイズと部分体積効果をシミュレートしたデジタルファントムを作成した.これを用いて上記の提案手法と従来手法の性能評価を行った.この結果,従来手法に比べ提案手法で各領域の抽出精度が向上したことが確認された.これを実現するために昨年度では,脳機能領野同定の前処理として、画像内の脳領域に対する白質・灰白質・脳脊髄液領域の抽出手法の開発と、評価用のファントム作成を行った.当該年度は、昨年度開発した手法に加えて、新たに部分体積効果を考慮した白質、灰白質、脳脊髄液領域を抽出する手法の開発を行った.拡散テンソル画像における脳領域抽出手法は,レジストレーションに某づいた手法と各ボクセルを一つの組織クラスに分類する手法(ハードセグメンテーション)が報告されている.レジストレーションに基づいた手法では,すでに領域抽出されたT1強調画像と拡散テンソル画像(たとえばB0画像)とレジストレーションする際のミスレジストレーションによる誤抽出が問題となっている.またハードセグメンテーションでは部分体積効果の影響が問題となり,拡散テンソル画像はボクセルサイズが2ミリ程度なため,部分体積効果が大きく,十分な精度が得られないという問題がある.そこで本研究では,拡散テンソル画像における部分体積効果を考慮した白質,灰白質,脳脊髄液領域を抽出する手法を新たに開発した.レジストレーションを用いず,また部分体積比を推定することで,先行研究の問題点を克服しよりというものである.当該年度では,昨年度作成した評価用のディジタルファントムを用いて根案手法と従来手法の定量的な評価を行った.また5人の被験者の拡散テンソル画像に適用し、放射線科医による視覚評価を行った.提案手法による抽出領域とディジタルファントムにおける真の領域との一致度は,脳白質・灰白質・脳脊髄液領域においていずれも0.9以上となった.また被験者データにおける目視評価でも良好な抽出結果が得られた.太研究開発した手法では,拡散テンソル画像から脳白質・灰白質・脳脊髄液領域を良好に抽出できることを示した.本研究課題の目的は,拡散テンソルMRI (Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging : DT-MRI)画像に基づいて,脳白質だけではなく皮質などを含めた脳機能情報を解析・可視化する手法を開発することである.これを実現するためにこれまで,脳機能領野同定のために,画像内の脳領域に対する白質・灰白質・脳脊髄液領域の抽出手法の開発と,評価用のファントム作成を行ってきた.最終年度である本年度は,これまで開発してきたDT-MRI画像に基づいた部分体積効果を考慮した白質・灰白質・脳脊髄液領域抽出手法の改良と,その前処理のフィルタについて検討を行い,その成果発表を行った.

昨年度開発した脳領域抽出手法では,従来手法に比べ,ファントムデータによる定量評価,5名の健常被験者データに対する放射線科医の視覚評価ともに良好な結果が得られた.しかしながら,白質線維束が交差する部分においては異なる方向の複数の白質線維束が交差するため,部分体積効果によりテンソルが低異方性を示し,このため十分な精度が得られないことが分かった.昨年度開発した手法では,異なる組織が同一ボクセルに含まれる際の部分体積効果を考慮している.本年度はこれに拡散テンソルの部分体積効果を考慮したモデルを追加することで,提案手法の改良を行った.改良した手法による抽出領域とディジタルファントムにおける真の領域との一致度は,脳白質・灰白質・脳脊髄液領域においていずれも0.8以上となった.また被験者データにおける目視評価でも良好な抽出結果が得られた.(この成果報告は現在論文投稿中である.)
実験用ラットに於けるパラインフルエンザウイルス3型自然感染に関する研究

実験用ラット繁殖コロニー内にパラインフルエンザウイルス3型(PIV3)感染症が血清学的に証明され、そのウイルスの由来及び病原性が問題となっている。RT-PCR陽性肺乳剤をvero細胞に接種し原因ウイルスの分離を試みた。その結果、盲継代2代目でPIV3ゲノムの複製がRT-PCR法で示唆され、さらに3代目より、巨細胞が観察された。抗ヒトPIV3抗体による直接蛍光抗体法で細胞質に特異蛍光を示した。またHI(+)SDラット血清とも同様に強く反応した。モルモット血球に対してHA活性を有し、目的としたPIV3を分離できた。この分離ウイルスNO.24株のHN領域の遺伝子の塩基配列を決定し、系統樹解析をおこなった結果、1716塩基、572アミノ酸をコードできる塩基配列であり、ヒト型PIV3の一群に入ることがわかった。ラット及びマウスへの感染実験を行った結果、ラットでは、感染後3日5日目の肺乳剤よりウイルスが回収され、明らかにウイルスの複製が示唆された。また、感染後5、7日目より、気管上皮細胞の変性、剥離およびアポトーシス等の病変が観察された。気管上皮細胞の核内に好酸性の封入体が認められ、気管支粘膜固有層には非化膿性の炎症が観察された。7日目より持続的にPIV3特異抗体は検出された。10日目以降は、ウイルス価も低くなり、病理組織学的変化も観察されなくなった。このことは、一過性の病変とはいえラット由来PIV3は、SDラットに対して病原性を有していることを示す。ICRマウスでは、感染後、7日から10日目に抗体が検出されたものの肺炎等の病変は観察期間を通じて観察されなかった。マウスでは、このNo.24株は積極的なウイルスの増殖、病原性の発現には至らないことを示している。実験用ラットからヒト型PIV3がラットより分離されたことは、飼育管理者等の人を介してヒト型PW3がSPF SDラット繁殖コロニーに侵入し、更にラット間で感染で継代維持されている可能性を示唆する。平成14年度の計画に従い以下のように行った。【研究目的】血清学的にパラインフルエンザウイルス3型(PIV3)が感染しているSPFラット繁殖コロニーからのPIV3の分離。【材料及び方法】RT-nested PCR法の確立:PIV3自然感染ラットの肺内ウイルスを証明する目的でPIV 3 Protein, NP regionをターゲットしたRT nested PCR法を設定した。両領域を遺伝子クローニングした後、in vitro transcription法により人工的にRNAを作製し、両領域での検出感度を検討した。その結果、両領域とも2.5copies/tubeの十分な感度をもつRT-nested PCR法を確立することができた。この系を使用し、PIV3陽性繁殖コロニー内の7週令SDラット60匹の10%肺乳剤を使用し、L, NPのRT-nested PCRで何れか一方もしくは両方で陽性となった検体5検体をvero細胞に接種した。34°C、20U/mlトリプシン下で培養しRT-nested PCRでウイルスゲノムの複製をモニターした。【結果】1検体(L+,NP+)の盲

継代2代目(4dpi)のvero細胞培養上清RNAを鋳型した場合、1st PCRの段階で陽性となりPIVゲノムの複製が示唆された。さらに3代目(2dpi)より、巨細胞が観察された。抗ヒトPIV3抗体(デンカ生研)による蛍光抗体法で細胞質に特異蛍光を示し、HI(+)SDラット血清とも同様に強く反応した。モルモット血球に対してHA活性を有し、目的としたPIVであることを強く示唆した。更に確証を得るために、同様の方法により他のPIV3陽性ラットコロニーからの分離を試みている。これまでの成果を自己判断すると、ウイルス分離数が少なかったものの、今年度当初の計画調書通りの成果が得られたものと考える。本研究は、既に分離したラット由来パラインフルエンザウイルス3型(PIV3)の遺伝子解析を行い、系統学的位置を明らかにすると伴にラットやマウスへの病原性を評価することを目的とする。分離ウイルスNo.24株のHN領域の遺伝子の塩基配列を決定し、系統樹解析をおこなった結果、1716塩基、572アミノ酸をコードできる塩基配列でありヒト型のprototype47885株に近縁であり、ヒト型PIV3の一群に入ることがわかった。ヒト型PIV3がラットより分離されたことは、飼育管理者等の人を介してPIV3がSPF SDラット繁殖コロニーに侵入し、更にラット間で感染で継代維持されている可能性を示唆する。次にこの株のラット及びマウスへの病原性を評価するために感染実験を行った。高用量感染群と低用量感染群の2群に別け感染後21日までの7定点で肺内ウイルス量、抗体価を測定し、その病理組織学変化を観察した。SDラットでは、低および高用量群ともに、3日5日目にウイルスが肺乳剤より回収され、ウイルスゲノムも1st PCRより検出され明らかにウイルスの複製が示唆された。また、感染後5、7日目より病変は観察され、気管上皮細胞の変性、剥離およびアポトーシスが観察された。また気管上皮細胞の核内に好酸性の封入体が認められ、気管支粘膜固有層には非化膿性の炎症が観察された。7日目より持続的にPIV3特異抗体は検出された。10日目以降は、ウイルス価も低くなり、病理組織学的変化も観察されなくなった。このことは、一過性の病変とはいえラット由来PIV3は、SDラットに対して病原性を有していることが示唆された。ICRマウスでは、感染後、7日から10日目に抗体が検出されたものの肺炎等の病変は観察期間を通じて観察されなかった。このことは、マウスでは、No.24株は積極的なウイルスの増殖、病原性の発現には至らないことを示している。
低環境負荷金属酸化物を用いた中間バンド半導体薄膜の開発と光電特性

母体材料として不純物を添加しない酸化鉄(α-Fe2O3)薄膜及びBi系酸化鉄強誘電体薄膜(BiFeO3)を選択し、パルスレーザ堆積(PLD)法により太陽電池構造を作製した。その結果、α-Fe2O3薄膜ショットキー太陽電池で明瞭な光起電力特性を確認すると共にα-Fe2O3へのTiやCu添加に対するドーピング効果があることを確認した。さらにNd添加BiFeO3薄膜太陽電池で強誘電性分極誘起光起電力効果を確認し、透明酸化物電極の利用による変換効率の大幅な改善に成功し、この新規光起電力効果が反電界効果に由来することを明らかにした。2年間の研究期間を通して、母体材料として不純物を添加しない純粋な酸化鉄(α-Fe2O3)薄膜及びBi系酸化鉄強誘電体薄膜(BiFeO3)を選択し、パルスレーザ堆積(PLD)法により薄膜並びに太陽電池構造を作製した。それらの作製にあたり、基板温度や酸素圧力を可変し、アモルファス・微結晶薄膜から結晶薄膜まで結晶性の制御や膜中に含有される酸素濃度の制御を試みた。さらに、これらの材料に対してNbやNdなどの不純物添加あるいはサイト置換により、物性・デバイス特性を評価した。その結果、α-Fe2O3薄膜ショットキー太陽電池で明瞭な光起電力特性を確認した。さらにNd添加BiFeO3薄膜太陽電池で強誘電性分極誘起光起電力効果を確認し、透明酸化物電極の利用による変換効率の大幅な増加に成功し、この新規光起電力効果が反電界効果に由来することを明らかにした。特に、平成24年度においては、光電変換用半導体としてα-Fe2O3に着目し、結晶性の良いα-Fe2O3ショットー太陽電池構造を作製し評価を行った。その結果、作製した試料の明確な光起電力効果を観測した。そこで、α-Fe2O3のエピタキシャル成長の促進や酸素欠損によるn型ドーピングを目的とし、酸素減圧下で試料の作製を行った。試料のJ-V特性から算出したVOC、JSCの酸素圧力依存性から堆積時の酸素圧力を減らすことによりVOCが増加することを明らかにした。また、酸素圧力0.01 Torrで作製した試料においてα-Fe2O3の(006)単一配向を確認し、この試料における光起電力特性はVOC=-0.140 V、JSC=17.0 μA/cm2となった。光起電力特性改善のために、金属ドーピング効果の調査も行い、α-Fe2O3へのTi、Cu添加に対するドーピング効果を確認した。福島第一原発事故に端を発するピークカットのための太陽電池への期待は益々高まっている。需要増に対応するため、安全でかつ安価な元素を用いた太陽電池材料開発が急務と考えられる。中でも、地球上に大量に存在する、安価で安全な金属を用いた金属酸化物は安定性に優れており、その電子物性の多様性を考えると、光電変換用半導体として利用することは極めて重要である。しかし、今のところ金属酸化物の応用は酸化銅、透明導電膜やワイドギャップ半導体に限られ、可視光領域での光電変換の研究はあまり無いのが現状である。本研究では、金属酸化物半導体のバンドギャップ及び電気伝導度を制御するため各種元素を添加した金属酸化物薄膜をパルスレーザ堆積(PLD)法により合成し、新規光電変換用半導体材料を開発すると共に、ショットキー接合やpn接合を形成したり、近年注目されている強誘電体分極誘起光起電力素子を形成したりして、低環境負荷金属酸化物薄膜太陽電池へ応用することを目的とする。この際、変換効率向上のための中間バンド材料の創成も試みる。先ず母体材料として不純物を添加しない純粋な鉄酸化物薄膜及びBi系酸化鉄強誘電体薄膜を選択し、パルスレーザ堆積(PLD)法により薄膜作製した。さらに、これらの材料に対してNbやNdなどの不純物添加あるいはサイト置換により、光電特性・pn伝導型の制御を行った。光学吸収測定により光吸収係数やバンドギャップを、電気伝導度測定により暗電気伝導度及び光電気伝導度などを評価した。太陽電池特性評価のため、各種金属電極を用いたショットキー接合や強誘電体分極誘起光起電力素子を作製して光生成キャリアの分離の試みを行った。詳細は次の通りである。先ず結晶化した酸化鉄(Fe2O3)薄膜については、光学ギャップの堆積時基板温度依存性を調べ、光学ギャップは基板温度の上昇に伴い1.9から1.5 eVに減少することがわかった。この結果から、α-Fe2O3は可視光を有効に吸収可能な材料であることがわかった。

また電気伝導度の堆積時の基板温度依存性の結果より、全ての基板温度において光電気伝導度(65 mW/cm2程度に集光した白色光照射下)が暗電気伝導度に比べ13桁増加した。一方、n型半導体のα-Fe2O3において,Fe3+にNb5+を添加することによる電気伝導度の向上が期待され、実際にα-Fe2O3へNbを添加したところ、暗電気伝導度や光電気伝導度の増加が確認され、Nbによるドーピング効果を確認した。次にNd添加BFO薄膜において強誘電性分極誘起光起電力効果の評価を行った。XRDパターンからBNFの(100)優先配向を確認した。また、強誘電特性評価測定により、リーク電流成分に起因した丸みが観測されるものの、強誘電性に由来したヒステリシスを観測した。分極反転可能な電圧を印加した際の暗状態及び光照射下における零点近傍の電圧-電流(J-V)特性より、Nd添加BFO薄膜の強誘電性分極誘起光起電力効果を観測した。|Jsc×Voc|を算出した結果、ノンドープBFOと比較してNd添加により3倍程度増加することを確認した。光照射下の測定は、下部電極に対してマイナスからプラスへの電圧スイープ(順電圧スイープ)と逆方向への電圧スイープ(逆電圧スイープ)により行った。中間バンド形成の試みについてはまだ着手していないが、新たに作製した強誘電性分極誘起の光起電力素子については予想を上回る良好な特性が得られ、酸化鉄薄膜を用いた光起電力素子研究において大きな前進があった。当初の研究計画を一部修正して、当面、進捗が著しい強誘電性分極誘起光起電力素子の開発にも注力していく予定である。また当初計画通り、中間バンド形成に向けた試みも開始する予定である。平成23年度予算から移算した平成24年度使用額は0円なので、当初予定の通り、物品費と旅費で使用する予定である。
文字言語習得につまずく子どもの鑑別診断と指導プログラム開発の基礎的・臨床的研究

1)健常児の読みの発達と音韻意識・音韻操作能力との発達的関連:1-1.健常な小学16年生250余名に全国読書力検査(教研式)と、読解能力、音韻操作課題、聴覚的・視覚的記銘力、単語や数字の素早い呼称課題を実施し、発達的関連を調査した。1-2.就学前の保育園年中から小学2年健常児347名について、日本語特殊音節(拗音、撥音、長音)の聴覚的カテゴリ知覚の弁別能力と、その音の単文字・単語音読、単語文字表記・構成課題の理解と産出、および実際の読みについて調査し、基礎的知見を得た。2)音声言語から文字言語への発達過程における叙述能力評価の方法論的検討:2-1.就学を期して健常児は音声言語主体から文字言語との併用へ移行するに伴い、場面を共有する相手だけでなく、不特定多数の聴者に理解されやすい叙述能力が育つ。保育園年長から小学1年、3年、5年175名の横断調査および発達障害児(1011歳)3名には3年間の追跡で4コマ漫画刺激に対する叙述反応を得て分析し、鑑別診断の手がかりを探った。2-2。上記と同じ対象児に3項関係を示す食事場面刺激を用いて、場面の関係認識が叙述反応に及ぼす影響、また検査者の質問の仕方により、産出される反応の差も検討した。3)文読みが困難な6歳男児へ音韻操作課題を用いた実験的指導:聴覚情報処理能力の制約が著しく、逐字読みから文読みへの移行が困難な小1男児にシングルケースABAデザインによる音韻操作課題を用いて指導し、文読み速度の改善をみた。4)トークンテストを用いた聴知覚鑑別診断の検討:就学前児(CA5:06:9)でWIPPSIのFIQ80以上の113名にトークンテストを実施して誤答分析を行った。聴理解の誤りが記憶そのものか、助詞の関係理解にあるのかを鑑別診断するのに有効な評価法の可能性が示唆された。2-2。今年度は過去3年間(平成1113年度科研費基盤B-2課題番号11410077)に蓄積された健常な保育園児と小学校低学年学童の音韻操作課題資料分析を継続し、同じ課題を中学・小学校の知的障害学級在籍児に実施した結果を分析・検討し、その一部を国内外の学会で発表した(Hara, et al.,2002;Kaneko, et al.,2002;飯高ほか,2002,2003)。また、健常幼児のToken Test誤答反応について、(1)色名、(2)位置関係表現に含まれる助詞の理解、(3)動詞理解、(4)Token選択と操作別の場合に焦点をあて検討した。今後、学習障害児などがつまずく際の検討課題として、(a)色名の語頭音が同じアカ、アオの場合は音韻意識との関連で吟味、(b)位置関係表現の助詞理解の確認、(c)Token選択の正誤など、について確認する必要が示された(阿部ほか,2003;崎原ほか2003)。新たな調査研究としては、無意味音節復唱刺激の中に有意味語を挿入した課題を、46歳の健常児を対象に実施し、語内位置効果や音節数の増減効果も吟味した(池尻ほか、2003)。結果の一部としては(1)音節数の増加は正反応率の低下をもたらす。

(2)多音節刺激語中に有意味語が存在すると、正反応率が有意に増加、(3)音節復唱課題が一定水準に達すると逆唱課題に反応できる、(4)平仮名文字読みの可否が復唱成績に影響を及ぼすことなどが示唆された。また、復唱課題と同時に実施した3組の絵図版について、健常および知的障害児へ3年間にわたり実施した結果を分析し、絵図版の種類や質問方法による反応の分析方法についても吟味した(放上ほか、2003)。今年度の課題は大別して以下の3つであった。1)知的障害児の音節分解能力と読字能力(基本音節、特殊音節)と聴覚的記銘力の発達的関連:知的障害児学級在籍児(小3中3)から過去4年間の追跡資料のある対象児18名にたいし、音韻操作課題(飯高他、2001)、幼児・児童読書力テスト(金子書房)、言語発達診断検査(田中教育研究所)などを実施した結果を比較検討した。従来、読み能力の前提には聴覚的に入力された単語の音節分解・抽出能力が必要とされる(天野、1970)。しかし、発達障害児には文字を用いた音韻操作課題を通し、読字、単語の読解、発語が促進される、別の発達過程の存在が示唆された。2)健常児および発達障害児の絵画図版による叙述能力の抽出とその解釈:言語発達評価のうち、3種類にしぼった絵画図版を提示し、それぞれの絵刺激提示に際して、使用することばかけ、産出発話の分析の視点について、健常年長児18名(語彙年齢:VA58歳)と、彼らのVAに相当する発達障害児26名を対象として連続3年間の発達資料を検討した。その結果、約10分間で実施できる本課題が、さまざまな視点からの情報提供が可能であり、言語発達の鑑別スクリーニングテストとして有効であることが示唆された。3)トークンテストを用いた聴知覚鑑別診断の検討:就学前児(5:06:9)でWIPPSIのFIQが80以上の113名にトークンテストを実施した結果のうち、今回「色」と「F」下位検査の誤答を検討した。「色」に関しては、「アカ/アオ」「クロ/シロ」のように音韻関与の可能性が示唆された。また「F」は、2つ以上のトークンを操作する文章が聴覚提示され、指示通り操作する課題であるが、結果はトークンの色、大きさ、トークンそのものの選択の誤りよりも、操作に関わる助詞理解に誤りが多出した。この結果により軽度発達障害児の聴理解の誤りの特徴が記憶そのものか、助詞の関係理解にあるのかを鑑別する評価法の可能性が示唆された。第3年度を迎え、下記の活動を継続・発展させた。1.健常児の読みの発達と音韻意識との発達的関連教研式全国標準読書力診断検査(図書文化社)を地方の小学校2校の協力を得て、健常な小1から小6まで400余名に実施して、(a)読解能力と音韻操作課題(復唱、逆唱、削除課題)記銘力調査(数唱、単語、文章)、単語や数字の呼称課題の発達調査、(b)異なる単位での文章読み(一文字ずつ、分節ごと、句読点ずつ)による読解能力への影響の検討を行った。さらに(c)就学前の年中児から小2児童120名の長母音(特殊音節)の聴覚的弁別能力と長音を含む単語の視覚的構成能力との発達的関連も検討した。2.上智大学公開シンポジウム「言語学と言語障害学との接点」言語障害児者のスピーチサンプルを診断評価する方法論の検討のため、国内外の言語学の研究者を招き、実際のスピーチサンプルを提示して、多側面からの検討を行った(7月25日)。この内容は来る5月刊行の「日本コミュニケーション障害学研究」の特集号として掲載準備中である。3.読み障害につまづきのある子どもの診断と指導に関する公開セミナー4.国際・国内学会における発表と研究討議本年度は最終年度なので、下記に焦点をあて研究をまとめた。(1)健常児の読みの発達と音韻意識との発達的関連:1-1健常な小学16年400余名に全国読書力検査(教研式)と(a)読解能力、音韻操作課題、記銘力調査、単語や数字の呼称課題を実施し、発達的関連を調査した。
高度歯科医療のための液相レーザープラズマ技術の開発

ある種のリン酸カルシウムを歯科や整形外科用インプラントの表面に形成させると、骨伝導性を付与できる。体液類似のリン酸カルシウム過飽和溶液中で基材上にリン酸カルシウムを形成させる技術は、薬効成分との複合化にも有効な温和な表面改質技術として注目されているが、長時間を要する多段階の処理工程を必要とした。本研究は、過飽和溶液中に設置された材料基材の表面にパルスレーザー光を非集光照射することで、固・液・光の界面におけるプラズマ表面処理とリン酸カルシウム形成反応を単一工程内で迅速に進める技術(過飽和液相レーザープラズマ技術)を開発することを目的とした。本年度は、昨年度検討したチタン金属、ポリエチレンテレフタレート、コバルト・クロム合金、焼結水酸アパタイトに加え、インプラント材料であるジルコニア、アルミナ、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)についても検討を行った。その結果、レーザー光吸収性を有する高分子および金属材料については、レーザープラズマによる表面処理効果(表面ぬれ性の向上、表面粗さ増大、表面酸化)、ならびに局所加温効果(物質移動速度の増加、過飽和度の上昇)が、リン酸カルシウム形成に寄与していることを明らかにした。また、骨形成促進効果の期待される成分として、生体微量元素である亜鉛、ならびに生理活性タンパク質であるフィブロネクチンを過飽和溶液中に添加することで、これらの成分をリン酸カルシウムと共に基材上に固定化できることも明らかにした。一方、レーザー光吸収性に乏しいジルコニアやアルミナ基材には、本過飽和液相レーザープラズマ技術を適用できないことが判明し、技術改良のための予備検討を行った。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、基材表面にリン酸カルシウムを簡便かつ迅速に形成させるための液相レーザープラズマ技術を開発することを目的とする。当該年度は、歯科や整形外科用インプラント材料として有用なポリエチレンテレフタレート、チタン金属、コバルト・クロム合金、および焼結水酸アパタイトの基材に対し、液相レーザープラズマ技術を適用した。具体的には、上記の各種材料基材をリン酸カルシウム過飽和溶液中に浸漬し、同基材の表面に非集光の低エネルギーパルスレーザー光を種々の条件(波長、エネルギー密度、照射時間)で照射した。以上の処理による基材の表面構造変化を走査型電子顕微鏡観察、エネルギー分散型X線解析等により調べ、以下の成果を得た。また比較として、従来の気相プラズマを利用したリン酸カルシウム形成法についても検討を行った。1レーザー光照射条件を最適化することによって、上記のいずれの基材の表面にも、照射後5分以内にリン酸カルシウムを形成させることができた。2使用波長における基材の光吸収性に応じて、リン酸カルシウム形成に有効なエネルギー密度範囲があることが分かった。3本液相レーザープラズマ技術においては、紫外光レーザーだけでなく、基材によっては可視光レーザーも利用可能であることが判明した。4液相レーザープラズマ処理による基材の表面酸化反応(金属材料の場合)と局所加熱効果によって、リン酸カルシウムの形成が促されると考えられた。以上のように、本液相レーザープラズマ技術が、高分子材料だけでなく、金属材料やセラミックス材料にも適用できることを示し、歯科用インプラント材料等の新しい表面改質技術としての可能性を提示した。概ね当初計画の通りに研究を進め、本液相レーザープラズマ技術においてリン酸カルシウム形成を支配する条件因子(波長、エネルギー密度、照射時間)、およびリン酸カルシウム形成機構を基礎的に明らかにするとともに、適用可能な基材の種類を拡大することができた(研究実績の概要参照)。中でも、歯科インプラント材料として既に臨床応用されているチタン金属およびコバルト・クロム合金への適用を確認できたことは、実用上意義が大きいと考えられる。

これらの成果を多数の学術会議や、本新学術領域の関連行事(公開シンポジウム等)、論文等において発表した他、次年度開催の国際会議での発表も既に4件予定されている(うち1件は国際会議における招待講演)。また、本成果を含むこれまでの成果に対し、平成26年度科学技術分野の文部科学大臣表彰若手科学者賞の受賞が内定した(受賞日:2014年4月15日)。以上の状況から、本研究課題は当初研究目的に対し、概ね順調に進展していると考えられる。今後、本液相レーザープラズマ技術のさらなる技術向上(適用可能基材の拡大、リン酸カルシウム膜への薬効成分添加による機能付加など)を図っていく。また、計算科学的手法を取り入れ、固液界面におけるプラズマ反応に関する基礎的な考察を進めていくとともに、培養細胞を用いた膜機能のin vitro評価等により、医療応用に向けた生物学的検討も進めていく。得られた成果をまとめ、本液相レーザープラズマ技術の歯科医療における有用性を示す。なお、研究計画の変更あるいは研究を遂行する上での問題点は特にない。