hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
２光子吸収型全光スイッチへの非縮退な２光に対する３次非線形感受率テンソルの研究

3次の非線形感受率テンソルを求めるために,1光束系および2光束系にて,我々の提案した入射光の偏光状態を円偏光から楕円偏光,直線偏光へと連続的に変化させた測定を行った。測定結果は考案した2光子吸収伝搬モデルから導出した解析式にて行った。その結果,1光束系も2光束系も,どの偏光状態の場合も実験結果と計算値とは非常に良く一致した。また,光非線形効果を導入したマクセル方程式にて光伝搬シミュレーションを行った結果も,実験結果と非常によい一致を示した。本研究にて得られたχ(3)の各値と偏光依存性の計算方法,および提案した2光子吸収伝搬モデルとその伝搬の解析式などが,全て適切であることが示された。本年度は,新たにフェムト秒レーザ(波長λ=1550nm)を購入し,その立上げおよび測定系の改良を行った。これにより,非縮退な2光の準備が整った。今後は,それらの同期調整などを行い,本研究の目的である非縮退な2光束による2光子吸収特性を測定していく。また,InPの3次非線形感受率テンソル(3成分)の虚部の値を,構築した測定系により,波長1640nmー1800nmにて測定した。楕円偏光とZ-scan法を組合わせ,我々の導出した解析式を用いることにより,従来の値よりも有効数字が1桁半ほど精密に決定することが出来た。そして,InP(1-10)面にて,2光の偏光状態を,ポンプ光を円偏光,プローブ光を直線偏光とした,2光束による2光子吸収特性の測定を,波長1640nmー1800nmにて測定した。この際,プローブ光の偏光方向([110]方向とのなす角をθ)を変え,2光子吸収特性の偏光方向依存性を測定した。その結果,得られた偏光方向依存性は,先に求められた3次非線形感受率テンソルの値をDvorakらの式に適用することで,非常によく再現できた。このことは,得られた3次非線形感受率テンソルの値の正確さ,解析モデルおよび解析式の正しさなどを意味している。さらに,汎用物理シミュレーションソフトを用いて,マクセル方程式および3次非線形感受率テンソルを用いた分極の表式を記述することで,2光子吸収をシミュレーションすることが可能となった。そして,先の測定で得られた3次非線形感受率テンソルの値を使用することで,測定で得られた2光子吸収特性の直線偏光方向依存性も,値も正しくシミュレーションできた。本年度は,InP(1-10)面にて,2光の偏光状態を,ポンプ光を楕円率を種々に設定しただ円偏光,プローブ光を円偏光とした,2光束による2光子吸収特性の測定を,波長1640nmにて測定した。この際,ポンプ光の楕円偏光長軸方向を理論計算により求めた最適値に合わせ,楕円率は-1.5から1.5まで変化させた。その結果,得られた2光子吸収量のポンプ光楕円偏光依存性は,昨年度求められた3次非線形感受率テンソルの値と実験条件の楕円偏光状態をDvorakらの式に適用することで,非常によく再現できた。そして,これらの偏光状態の組み合わせにより,偏光状態の乱れに対して2光子吸収量の変化が小さく,実用的な条件であることが確認された。次に,測定される3次非線形感受率テンソルの実部の値について,値の推定誤差を小さくし,有効桁数を上げる手法について検討を行った。その結果,実験的な各機器の設定条件の最適化を詳細に検討し,電気的および機械的なノイズを各機器のもつ限界まで低減できた。さらに測定データの統計的手法を検討し,推定誤差を小さく出来る方針を確認できた。また,ワークステーションを新たに購入し,汎用物理シミュレーションソフトを用いた我々のモデルによる2光子吸収をシミュレーションが,より大規模かつ詳細に行える様になった。そして,シミュレーション条件も,今までの1光束だけでなく,2光束にて行うことができ,実際のデバイス形状により近い状態での2光子吸収状態をシミュレーションできた。しかしながら,それでも現在の計算モデル(シミュレーションの方法)では,3Dにてシミュレーションするにはメモリ容量が足らず,またさらに追加していっても現実的なメモリ容量では足りないため,シミュレーションモデルに工夫をする必要があることが分かった。ワークステーションを購入したことにより,いままでのシミュレーションよりもより高速に行えるようになった。また,今までよりも大きなサイズの系でのシミュレーションやより細かなメッシュサイズでのシミュレーションも行えるようになり,シミュレーションにより得られる情報が迅速かつ詳細となったから。また,3次非線形感受率テンソルの値について,推定誤差を小さくし有効桁数を上げる方針が分かったため。本研究では,フェムト秒レーザー2光を使用するため,新たにフェムト秒レーザ(波長λ=1550 nm)の立上げを行い,今まで使用してきたフェムト秒レーザー測定系に組み入れた。そして,構築した測定系を使用した1光束にて,InPの3次非線形感受率テンソル(3成分)の虚部の値を,波長1640nmー1800nmにて測定した。

このとき,我々の提案した楕円偏光とZ-scan法を組合わせた測定方法と導出した解析式を用いることにより,従来の値よりも有効数字が1桁半ほど精密に決定することが出来た。最終年度では,更なる除振対策や温度変化対策,測定条件の精査を行うことでノイズが低減し,測定困難であった3次非線形感受率テンソルの実部測定も行うことができた。次に,2光の偏光状態の組み合わせを,ポンプ光を円偏光,プローブ光を直線偏光とした,2光束による2光子吸収特性を波長1640nmー1800nmにて測定した。プローブ光の偏光方向を変え,2光子吸収特性の偏光方向依存性を測定した。その結果,最終年度にて得られた偏光方向依存性は,先に1光束にて求められた3次非線形感受率テンソルの値を適用することで,2光束の場合でも非常によく再現できた。また,汎用物理シミュレーションソフトを用いて,マクセル方程式に3次非線形感受率テンソルを用いた分極の表式を自分ら記述することで,2光子吸収やその偏光状態依存性などをシミュレーションすることが可能となった。さらにワークステーションを新たに購入したことにより,大規模かつ詳細に2光子吸収のシミュレーションが行えるようになった。最終年度では,上記の測定結果とシミュレーション結果とが,1光束の場合も2光束の場合も,そしてそれらの偏光依存性なども,非常によく一致することを示した。このことにより,求められた3次非線形感受率テンソルの値の正確さ,我々の解析モデルや導出式の正しさなどが示された。3次の非線形感受率テンソルを求めるために,1光束系および2光束系にて,我々の提案した入射光の偏光状態を円偏光から楕円偏光,直線偏光へと連続的に変化させた測定を行った。測定結果は考案した2光子吸収伝搬モデルから導出した解析式にて行った。その結果,1光束系も2光束系も,どの偏光状態の場合も実験結果と計算値とは非常に良く一致した。また,光非線形効果を導入したマクセル方程式にて光伝搬シミュレーションを行った結果も,実験結果と非常によい一致を示した。本研究にて得られたχ(3)の各値と偏光依存性の計算方法,および提案した2光子吸収伝搬モデルとその伝搬の解析式などが,全て適切であることが示された。新たなfs-レーザーの購入・立上げが完了し,本年度計画していた測定系が立ち上がった。これにより,計画していた2光束による2光子吸収の偏光状態依存性の測定が順調に進んでいるため。来年度以降の計画予定であるが,まだ測定出来ていない波長域での2光束による2光子吸収測定の測定へと実験を進め,3次非線形感受率テンソルの広波長域測定を行っていく。半導体工学来年度以降の計画予定であるが,まだ測定出来ていない波長域での2光束による2光子吸収測定の測定へと実験を進め,3次非線形感受率テンソルの広波長域測定を行っていく。消耗品などの費用が,経済的に使用されたため。本年度の予算に残が生じたのは,購入予定であった液晶・可変リターダシステムがモデルチェンジをしており,また他社からも類似の装置が出ていることが分かり,それらの特性の情報収集およびデモ機の貸出しなどによりテストをおこなったために,年度内に購入できなかったことが主な理由である。消耗品などの物品費にて使用する予定。この後の使用計画は,速やかに機器の選定・購入を行い,本年度構築した測定系に組み込み,測定の継続を行っていく。
多変数干渉プロセスにおけるPID制御系の高度化と知能化に関する研究

本研究では,多変数干渉プロセスにおけるPID制御系設計の高度化と知能化に関する研究として,まず,平成9年度に,多変数干渉プロセスに対するセルフチューニングPID制御系の設計について研究を行った.具体的には,干渉プロセスの非干渉化のために前置補償器を挿入し,制御対象と前置補償器により構成される拡大系に対して,PID制御系を設計する手法を提案した.その際,実装化が容易に行えるように,前置補償器は静的補償器とし,非干渉化されたそれぞれの入出力間にPID制御器を挿入する多重ループPID制御系を構成した.なお,前置補償器とPID制御器に含まれるパラメータは,システム同定の結果に基づいてオンライン調整されるものである.次に,平成10年度では,多変数干渉プロセスにおけるPID制御系設計の知能化に関する研究を行った.化学プロセスなどのプロセス制御系は,非線形性を有することが往々にして存在する.そこで,このような非線形性を考慮した非干渉化に重点をおき,先に述べた前置補償器の設計の部分に階層型ニューラルネットワークを導入し,その上でセルフチューニングPID制御系を設計する方法について考察した.また,これらの手法の有効性を,いくつかの数値例やプロセス制御系への適用を通して検証した.現在,実際の化学プロセスに対する本手法の実装化手法について検討しているところである.プロセス制御系を扱う現場においては,今なおPID制御法が広く用いられているのが現状である.しかしながら,実際の化学プロセスは多変数系であることが多く,さらには,入出力間に強い相互干渉が存在している場合が多い.したがって,プロセス制御系を扱う現場では,このような多変数干渉プロセスにおけるPID制御系の設計に関する研究が必要とされている.そこで本研究において,多変数干渉プロセスにおけるPID制御系設計の高度化と知能化に関する研究を行った.とくに平成9年度は,PID制御系設計の高度化手法の一つとして,多変数干渉プロセスに対するセルフチューニングPID制御系の設計法について考察した.具体的には,干渉プロセスの非干渉化のために前置補償器を挿入し,制御対象と前置補償器により構成される拡大系に対して,PID制御系を設計した.その際,実装化が容易に行えるように,前置補償器は静的補償器とし,制御対象のプロセスゲインの逆数で与え,非干渉化されたそれぞれの入出力間にPID制御器を挿入する多重ループPID制御系を構成した.さらに,本手法の有効性について,液面・流量多変数プロセス制御系への適用を通して検証した.一方,平成10年度の研究テーマである多変数干渉プロセスに対するPID制御系設計の知能化に関する研究として,ニューラルネットワークを併用したインテリジェント制御系の設計について研究を開始したところである.本研究では,多変数干渉プロセスにおけるPID制御系設計の高度化と知能化に関する研究として,まず,平成9年度に,多変数干渉プロセスに対するセルフチューニングPID制御系の設計について研究を行った.具体的には,干渉プロセスの非干渉化のために前置補償器を挿入し,制御対象と前置補償器により構成される拡大系に対して,PID制御系を設計する手法を提案した.その際,実装化が容易に行えるように,前置補償器は静的補償器とし,非干渉化されたそれぞれの入出力間にPID制御器を挿入する多重ループPID制御系を構成した.なお,前置補償器とPID制御器に含まれるパラメータは,システム同定の結果に基づいてオンライン調整されるものである.次に,平成10年度では,多変数干渉プロセスにおけるPID制御系設計の知能化に関する研究を行った.化学プロセスなどのプロセス制御系は,非線形性を有することが往々にして存在する.そこで,このような非線形性を考慮した非干渉化に重点をおき,先に述べた前置補償器の設計の部分に階層型ニューラルネットワークを導入し,その上でセルフチューニングPID制御系を設計する方法について考察した.また,これらの手法の有効性を,いくつかの数値例やプロセス制御系への適用を通して検証した.現在,実際の化学プロセスに対する本手法の実装化手法について検討しているところである.
高温超伝導体における磁束とd波ペアリング

最近の研究によりク-パ-ペアの対称性は多くの酸化物超伝導体に対してd波であることが強くなった。ペアの対称性がd波のように異方的であるときには,準粒子が進行方向によって異なるペアポテンシャルを感じる。その結果非常に新しい干渉効果が期待される。高温超伝導体の低エネルギー励起を表す代表的なモデルであるt-Jモデルを用いることで磁束の芯での準粒子の状態密度を求めた。この研究は東京大学の小形研究室の姫田,小形,電総研の柏谷との共同研究で行った。強相関の性質を取り入れるために,Gutzwillerの変分法を用いた。求められた磁束芯での局所状態密度は,オーバードープの領域ではエネルギーゼロでピークを持つ。それに対して,アンダードープの領域ではゼロエネルギーに形成されているピークが2つに分裂することが明らかになった。以上の結果は定性的にFisherらの実験を説明する。一方我々は関連した研究としてd波超伝導体の表面状態の研究も行った。実際のサンプルを碧開した試料を用いる実験では必ずしも界面がフラットとはいえず原子尺度のランダムネスが存在する。このような場合には準古典近似の予測はかならずしもなりたたない。本研究ではタイトバインディングモデル(拡張型ハバ-ドモデル)を用いることで,さまざまな界面(表面)近傍の状態密度をスーパーユニットセルの方法で行った。その結果,見かけ上[110]の表面に対してゼロバイアスのピークのないデータが存在することもあることを示した。一方,ほとんど[100]の表面でも原子尺度でのでっぱりの近くで,ゼロバイアスが存在することが予測された。
初任教師の授業力量形成に関する研究

本研究は,(1)初任教師の授業力量形成に関する研究の動向を明らかにする,(2)初任教師の授業力量形成過程を「面接調査」「質問紙調査」「授業分析」といった3つの方法を用いて実証的に検討する。(3)これらの研究成果をふまえて,初任者研修の内容・方法を改善するための手がかりをえる,という3つの目的をもって行われた。その結果,(1)教職1年目は,教師にとって決定的に重要な年であるとともに,最大の危機に直面する時期(特に,夏休み前まで)である,(2)授業設計において,初任教師は,教科書会社の指導書に専ら依存しながらも少しずつ自分なりの考えを盛り込んだり,1時間レベルから単元レベルへ意識を拡大するといった成長がみられる,(3)授業実施においては,教科に応じた授業の進め方(指導法)や自分なりのスタイルが次第に確立されるといった成長がみられる。しかし,子どもの個人差や予想外の反応に対する対応は難しく,発達課題として残されてる。(4)授業と学級経営とをつなぐルーチンを確立することが重要な課題となっている。しかし,そのことにいつ気づくのかには教師間で個人差がある,(5)1学期は初任教師にとって「自信喪失の試練の時期」であり,「サバイバル期」である。このような時期には,校外研修を最小限にして,教室で子どもたちと生活・学習する時間をできるだけ多く確保してあげる必要がある,といったことなどがわかった。したがって,これらの研究成果をふまえて,初任者研修の内容・方法を改善することが今後の課題として残されている。例えば,夏休みの学外研修では,各初任教師が1学期の自らの実践を振り返ることができるような演習や実習を取り入れることも検討されてよい。初任教師がどのようにして授業力量を形成していくのかといった「授業力量の形成過程」を明らかにするために,次の2つの研究を行った。1つは,初任教師を対象とする面接調査である。調査対象となったのは,つくば市の公立小学校に勤務している男性教師1名と女性教師1名,計2名の初任教師である。それらの教師には,平成6年度の1学期と2学期にそれぞれ2回ずつ,さらに3学期に1回,合計5回の面接調査を行った。1回の面接時間は,12時間であった。その結果,(1)子どもに対する見方に変化がみられた。つまり,子どもの良い点だけを見ていた教育実習とは違って,子どもの問題点にも目を向けるようになるとともに,子どもの個人差を意識するようになってきている。(2)1時間(本時)レベルの授業設計から単元レベルを見通した授業設計を意識するようになってきている,(3)教科書会社の指導書が例示している授業案に専ら依存している,(4)授業における子どもの反応が少しずつ予想できるようになってきている,(5)学級経営と授業とを統合する標準的な手続ルーチンの必要性を考えるようになってきている,などが見出された。もう1つは,初任教師を対象とする質問紙調査である。調査対象となったのは,5つの県(茨城,埼玉,群馬,徳島,愛媛)の小学校に勤務する初任教師150名であった。なお,調査にあたって,「あなたの1年間の教職経験をふりかえって、各学期における,A(子ども観・授業観),B(授業設計),C(授業実施),D(授業評価・学級経営)の主な特徴を具体的に書いて下さい」という指示のもとで,AからDの項目について自由記述を求めた。現在,それらの調査資料を分析中である。平成7年度は,「初任教師の授業力量形成」に関する次の2つの研究を行った。1つは,5つの県の初任教師228名を対象に郵送法によって質問紙調査(自由詳述形式)を行った。そして,82名の教師から回答を得た。

なお,82名のうち,臨時採用経験のある者が36名,経験のない者(新卒者)が46名であった。ここでは,臨採経験のない46名の初任教師の回答が分析の対象となった。主な結果は,次の通りであった。(1)授業設計において,初任教師は,教科書会社の指導書に専ら依存しながらも少しずつ自分なりの考えを盛り込んだり,1時間レベルから単元レベルへ意識を拡大するといった成長がみらえた。なお,初任教師にとって特に難しいのは,授業前に子どもの反応(あるいは,つまづき)を予想することであった。(2)授業実施において,初任教師は,子どもの考えや意見・疑問を大切にしながら授業を進めることを意識するといった成長がみられた。そして,予想外の子どもの反応や子どもの個人差への対応などに変化がみられた。もう1つは,授業観察とインタビューという授業分析の方法を用いて,ある初任教師の1学期と2学期の授業の特徴を検討した。なお,この教師は約2年間の臨採経験があった。(1)この教師は,1学期のかなり早い段階から授業ルーチンを導入・定着させたりして「授業成立の基盤」を作っていた。その意味では,新卒の初任教師とは異なっていた。(2)新卒の初任教師よりも優れた授業力量や学級経営力量をもっていると思われるこの教師にとっても,1年目の1学期は「試練の時期」であった。
電着ダイヤモンドワイヤ工具を用いたCFRPの無欠陥切断技術の開発

CFRPは複合材料であり、宇宙航空、自動車、スポーツ等の分野に応用されている。本研究では、電着ダイヤモンドワイヤ工具を用いてCFRPの切断技術を開発することを目的としている。液流を利用した電着ダイヤモンドワイヤ工具の高速作製技術の新規開発を行い、めっき電流密度が190A/dm2に達し、電着ダイヤモンドワイヤ工具製造の高速化が実現できた。また、電着ダイヤモンド工具によるCFRPの無欠陥切断の可能性に検討し、切断抵抗や仕上げ面品位等について検討した。電着ダイヤモンドワイヤ工具によるCFRPの無欠陥切断に成功した。また、切断条件がCFRPの切断特性に与える影響を明らかにした。本研究では、固定砥粒ワイヤ工具を用いて加工欠陥を残さない高精度・高能率のCFRP切断方法を提案した。平成27年度には、市販の電着ダイヤモンドワイヤ工具を用いてCFRPの基礎的な切断実験を行った。繊維が単一方向のUD材で積層したCFRP板、または繊維方向を90°ずつ変化させ積層したCFRP板を工作物として切断実験に用いた。ダイヤモンドワイヤ工具を用いたCFRPの切断実験には加工面に層間剥離やバリ、ワイヤ工具の目詰まりがほとんど現れなかった。この切断方法においては、切断速度が5mm/min程度であれば良好な加工面が得られるが、その以上になると良好な切断面が得にくいことが分かった。ダイヤモンドワイヤ工具によるCFRPの切断が可能であることが分かった。ワイヤ工具が繊維配列方向となす角度(切断角度)によって切断特性が異なることが分かった。これはワイヤ工具が切る繊維の断面積が異なるためと考えた。また、繊維方向とワイヤ工具の走行方向が同じ場合、ワイヤ工具が繊維の部分から逃げて選択的にマトリックスを切断する傾向が見られた。繊維方向が異なるCFRP板を切断した場合、切断面形状精度が劣化しうねりが大きいと確認された。切断速度が低く設定することによりうねりが改善できることが確認されている。動力計を用いて切断抵抗を評価した。また、数値解析によるダイヤモンドワイヤ工具の最適化を行ったが、解析モデルの作製に問題が生じ、次年度に継続的に行う予定である。数値解析の変わりにH28年度の電着ダイヤモンドワイヤ工具の製造装置の開発を前倒しに実施した。現在、設計が完了し、部品の発注などを行っている。電着ダイヤモンドワイヤ工具を用いてCFRP板を切断できることが確認できた。電着ダイヤモンドワイヤ工具によるCFRPの切断条件については大まかに把握できた。また、数値解析による電着ダイヤモンドワイヤ工具の最適化の研究に関してはやや遅れているが、H28年度に実施する予定の電着ダイヤモンドワイヤ工具製造装置の開発を前倒しに実施した。現在、装置の設計が完了し、部品の調達を実施している。これから砥粒の粒径や集中度が異なる電着ダイヤモンドワイヤ工具を作製する予定である。本研究は、電着ダイヤモンドワイヤ工具による複合材料であるCFRPの切断技術を開発することを目的としている。本目的を達成するために市販および自作の電着ダイヤモンドワイヤ工具を用いてCFRP板の切断実験を行い、切断抵抗や仕上げ面品位等について検討した。平成27年度は市販の電着ダイヤモンドワイヤ工具によるCFRP切断の基礎検討を行い、電着ダイヤモンドワイヤ工具を用いてCFRPを切断する場合良好な切断品位が得られることが確認された。ワイヤの張力が高いほどワイヤのたわみが増え加工抵抗が大きくなることがわかった。加工抵抗および切断条件を基づき砥粒の平均切込み量と比切削エネルギーを算出し、CFRPの切断に適する条件について検討した。また、切断条件による切断品位の影響について検討した。ワイヤの走行速度が早いほど切込み速度が遅いほど、切り屑が細かくなり切断面の表面粗さが優れることがわかった。市販されている電着ダイヤモンドワイヤ工具の種類が少ないため、平成28年度に電着ダイヤモンドワイヤ工具の製造装置を開発した。開発した液流式装置においてめっきの限界電流密度が190A/dm2以上に達し、高速に電着ダイヤモンドワイヤ工具の製造が可能であることがわかった。製造条件を変更すれば様々な仕様のワイヤ工具を製造できる。また、電着ダイヤモンドワイヤ工具に製造に欠かせないダイヤモンド砥粒について検討した。試作した電着ダイヤモンドワイヤ工具を用いてCFRPの切断を行った。切断時の切断動力を測定し、切断条件やワイヤ工具の仕様によるCFRPの切断品位ついて検討した。今後、CFRPの応用分野がさらに増えることが予測されるなか、電着ダイヤモンドワイヤ工具によるCFRPの切断が普及していくと期待される。電着ダイヤモンドワイヤ工具の製造装置を完成し、ダイヤモンドワイヤ工具を試作し、CFRPの切断を行う。Ni被覆のダイヤモンド砥粒を用いてワイヤ工具の製造中にNi皮膜の溶解や剥離などによりワイヤ工具が安定に製造されくいため、高性能砥粒の開発も実施する予定である。また、数値解析について調査し、ワイヤ工具の最適化を実施する予定である。

研削・研磨電着ダイヤモンドワイヤ工具の購入を予定したが、ある企業から無償でいただいたため、物品費の実支出額が少なかったことが挙げられる。電着ダイヤモンドワイヤ工具の製造装置を完成するための部品、ダイヤモンド砥粒やめっき液等消耗品の購入、および国内・国外の学会の参加費や旅費に使用する予定である。
顎関節手術における中間挿入物の検討

近年,顎関節内障の概念の発達とともに顎関節内障に対する手術が行われ,再癒着防止のために中間挿入物が必要となってくる.しかし,中間挿入物に関しては,多用されているsiliconeにおいても過剰な組織反応、周囲組織の骨吸収などが報告されてきている.また,自家耳介軟骨が臨床において用いられてきているがこれについても基礎的な研究は行われていない.そこで家兎顎関節および膝関節を用いて,これら中間挿入物の吸収,周囲組織との癒着の有無,炎症の程度などについて,検討を行う目的で次の実験を行った.1.まず,関節円板における創の治癒経過について検討を行う目的で,比較的大きく,手術操作が容易である家兎膝関節腔を開放し半月板に替え刃メスで切創を加え,治癒経過について経時的に屠殺し,組織標本にて観察した.その結果,周囲滑膜に近いものほど創の治癒は良好であり,経時的に治癒していくことが示された.2.上記の結果をふまえ,関節円板は周囲滑膜まで含めて切除し,円板摘出後,シリコーンを挿入固定した.肉眼的に顎関節部に腫脹,発赤などの炎症症状は認められず,またシリコーンの排出もみられなかった.3.シリコーンを挿入した家兎を経時的に屠殺後,顎関節を一塊として切除し,関節腔内の変化を観察した.シリコーンは顎関節内に保持されており,その周囲には薄い強靭な結合組織の被膜が覆っているのが観察された.下顎窩と下顎頭の間に癒着の所見は認められず,開口障害もなかった.しかし下顎頭には骨の変形と思われる像も一部観察された.4.さらに家兎の耳介軟骨を取り出し,これを凍結乾燥処置を行った後,生理食塩水溶液にて再処理を行って,同様に摘出した関節円板に代えてこの耳介軟骨を挿入した.これを順次,屠殺後顎関節を一塊として摘出し,組織学的,生化学的に分析検討を行っているところである.1.家兎顎関接腔を開放し、周囲滑膜まで含めて関節円板を切除、摘出した。円板摘出後、シリコーンを挿入固定し、創を縫合閉鎖した。挿入後、肉眼的に顎関節部に腫張、発赤などの炎症症状は認められず、またシリコーンの排出もみられなかった。2.シリコーンを挿入した家兎を経時的に屠殺後、顎関節を一塊として切除し、関症腔内の変化を観察した。シリコーンは顎関節内に保持されており、その周囲に薄い、強靭な結合組織の被膜が覆っているのが観察された。下顎窩と下顎頭の間に癒着の所見は認められず、開口障害もなかった。しかし、下顎頭には骨の変形と思われる像も観察された。3.さらに家兎の耳介軟骨を取り出し、これを凍結乾燥処置を行った後、生理食塩水溶液にて再処理を行って、同様に摘出した関節円板に代えてこの耳介軟骨を挿入した。これを順次、屠殺後顎関節を一塊として摘出し、組織学的、生化学的に分析検討を行っているところである。今後の研究の展開として、1.顎関節円板切除後、下顎窩および下顎頭軟骨層削除など種々の条件下での治癒過程、癒着の有無、周囲骨の骨吸収の程度をX線学的、組織学的に検索する。2.シリコーンを摘出した後の組織反応(再癒着の有無、程度)について経時的に観察し、暫間的中間挿入物の可能性、最適な摘出時期について検討する。近年,顎関節内障の概念の発達とともに顎関節内障に対する手術が行われ,再癒着防止のために中間挿入物が必要となってくる.しかし,中間挿入物に関しては,多用されているsiliconeにおいても過剰な組織反応、周囲組織の骨吸収などが報告されてきている.また,自家耳介軟骨が臨床において用いられてきているがこれについても基礎的な研究は行われていない.そこで家兎顎関節および膝関節を用いて,これら中間挿入物の吸収,周囲組織との癒着の有無,炎症の程度などについて,検討を行う目的で次の実験を行った.1.まず,関節円板における創の治癒経過について検討を行う目的で,比較的大きく,手術操作が容易である家兎膝関節腔を開放し半月板に替え刃メスで切創を加え,治癒経過について経時的に屠殺し,組織標本にて観察した.その結果,周囲滑膜に近いものほど創の治癒は良好であり,経時的に治癒していくことが示された.2.上記の結果をふまえ,関節円板は周囲滑膜まで含めて切除し,円板摘出後,シリコーンを挿入固定した.肉眼的に顎関節部に腫脹,発赤などの炎症症状は認められず,またシリコーンの排出もみられなかった.3.シリコーンを挿入した家兎を経時的に屠殺後,顎関節を一塊として切除し,関節腔内の変化を観察した.シリコーンは顎関節内に保持されており,その周囲には薄い強靭な結合組織の被膜が覆っているのが観察された.下顎窩と下顎頭の間に癒着の所見は認められず,開口障害もなかった.しかし下顎頭には骨の変形と思われる像も一部観察された.4.さらに家兎の耳介軟骨を取り出し,これを凍結乾燥処置を行った後,生理食塩水溶液にて再処理を行って,同様に摘出した関節円板に代えてこの耳介軟骨を挿入した.これを順次,屠殺後顎関節を一塊として摘出し,組織学的,生化学的に分析検討を行っているところである.
ファインセラミックス・セービングホブの開発研究

1.セービングホブ本体の加工法を確立し、それに製造メーカの異なるセラミックスチップ3種を夫々接着した3個のモジュール2.5、外径130mmのファインセラミックス・セービングホブを試作することができた。2.試作セービングホブを用いて自動車用デフドライブリングギヤをホブ切り後浸炭焼入硬化し、切削速度450m/min.ホブの送り1.5min/rev.で仕上げを行い、歯切精度および面あらさもよいことがわかった。3.使用周速、および切刃(エッヂ)、マージン部の働きにより専用切削油剤の選定を行うことが大切であることがわかった。4.NC歯車仕上盤の主軸にACスピンドルモータを採用し、切削速度2200m/minの高速化をはかることができた。5.セラミックスの材質中のCBN超高圧焼結体をチップとしたセービングホブを設計試作することができた。6.そのCBNをホブ本体のねじ面に多層を電着することに成功し、セラミックスセービングホブを発展させたCBN電着ねじ状砥石を開発することができた。7.CBN電着ねじ状砥石を用いて周速2000m/min.送り1.5mm/rev.自動車用デフドライブリングギヤを仕上げることができた。8.大モジュール焼入硬化歯車の仕上げに本加工法を利用するためにモジュール8、外径150mmの超硬セービングホブについて切削性能、切削油剤などについて実験を行い、大モジュールセラミックスセービングホブの実用化の見通しがついた。
う蝕象牙質の接着機構の解明と新しい脱灰象牙質再石灰化療法の確立

本研究は,in vitroおよびビーグル犬を用いたin vitroでのう蝕様脱灰象牙質におけるレジン接着機構を解明し,モディファイド・シールド・レストレーションを発展させた新しい脱灰象牙質再石灰化療法の確立を目指すとともに,象牙質・歯髄複合体の真の再生を目的とした修復システムの確立を目指すものであった。その結果,以下に示す16の知見が得られた。1,in vitroにおける脱灰象牙質に対するレジン接着メカニズムを検討し,脱灰象牙質に対してはレジンモノマーの浸透性向上が接着性向上につながることを示した。2,フッ素除放性ボンディング剤による脱灰象牙質の再石灰化についてin vitroで検討しボンディング剤から放出されたフッ素により脱灰象牙質の再石灰化が向上することが示された。3,フルオロアパタイトを即時に折出できる試作再石灰化溶液によるレジン象牙質接着性への影響について検討した結果,微小引張接着強さを低下させることなく象牙質の再石灰化が可能であることが示された。4,EVAにコラーゲンを固定化したフィルムにおける歯髄培養細胞の動態を検討した結果,このフィルム上で歯髄細胞は良好な増殖能を示した。5,成長因子であるCTGFによる歯髄細胞での蛋白発現を検討し,CTGF刺激によって歯髄細胞は活性化されることが明らかとなった。6,コラーゲン固定化EVA配合プライマー,ハイドロキシアパタイト配合プライマーや生体吸収性創傷被覆材を使用したビーグル犬によるin vitro実験では,露髄部にスペースを確保すれば象牙質再生が可能となることが示唆された。これらの知見から,我々は今後の展開としてう蝕象牙質に対する新しい接着性修復材料を開発し,露髄症例に対する象牙質再生療法を開発していく予定である。う蝕象牙質の接着機構の解明とモディファイド・シールド・レストレーション(MSR法)の確立を目的として、in vitroでのう蝕象牙質へのレジン接着性を検討するとともに、石灰化促進溶液およびう蝕象牙質浸透プライマーのう蝕象牙質接着に及ぼす影響を追究し、以下のような研究成果が得られた。1.走査型プローブ顕微鏡観察結果から、う蝕影響象牙質の37%リン酸処理時間が増加するとともに脱灰コラーゲン層の収縮量も増加することが示された。2.ローダミンB添加プライマーおよび共焦点レーザー顕微鏡を用いて解析した結果、50%HEMA含有1,2-propanediol溶液はう蝕影響および感染象牙質へのモノマー浸透性および微小引っ張り接着強さを有意に向上させることが明らかとなった。3,SEMおよびTEMを用いてう蝕影響象牙質に形成された樹脂含浸層を観察した結果、オール・イン・ワン型の最新式の1ステップレジンでも25μmの厚さの樹脂含浸層を形成するものの、その直下にモノマーの浸透性が低い移行層が生じることが示された。4.フルオロアパタイト析出能を有する石灰化促進溶液(RE-02)を試作しう蝕象牙質接着に及ぼす影響を検討した結果、RE-02は接着強さを低下させることなく樹脂含浸層およびその直下の移行層の内部にフルオロアパタイトを形成できることが示された。以上の結果から、石灰化促進溶液および、う蝕象牙質浸透プライマーの有用性が確かめられた。現在、平成16年度研究予定のin vivo動物実験の準備を進めている。緒言申請者らは,う蝕脱灰象牙質の可及的保存を図るモディファイド・シールド・レストレーション(MSR)を提唱しているが,う蝕脱灰象牙質への接着機構には不明な点が多い.う蝕

脱灰象牙質への接着にはレジンモノマーの浸透と脱灰象牙質の強化が必要不可欠であることから,本年度はビーグル犬を用いてin vivo実験系において作製された人工脱灰象牙質窩洞への各種前処理法による象牙質接着性と脱灰象牙質再石灰化の様相について超微細形態学的に検討を行った.材料および方法1.ビーグル犬を用いたin vivo動物実験ビーグル犬4頭に人工脱灰象牙質窩洞を作成し,各種脱灰象牙質前処理法(ハイドロキシアパタイト配合プライマー)を適用した上で接着性レジン充填を行い,処置後3ヵ月目に2頭を屠殺して歯を取り出した.2.象牙質接着界面の超微細構造学的解析上記抜去歯より象牙質レジン接着界面試料を調整し、SEMを用いて樹脂含浸層およびその直下の脱灰象牙質の超微細構造を観察した.結果と考察SEM観察の結果,ハイドロキシアパタイト配合プライマーで前処理を施した脱灰象牙質では前処理のないコントロール群と比較してやや緻密な構造を示した.この結果から,脱灰象牙質においてハイドロキシアパタイト配合プライマーによる再石灰化が生じている可能性が考えられた.結論以上より,ハイドロキシアパタイト配合プライマーによる前処理はう蝕脱灰象牙質の再石灰化を促し,う蝕脱灰象牙質への接着性を向上させる可能性が示唆された.本年度は,アルギン酸創傷被覆材を直接覆髄材として応用したコンポジットレジン修復を行い,露髄部における象牙質形成への影響について検討を行った.また,脱灰象牙質に対するセルフエッチングプライマー接着システムの象牙質接着性についても検討を行った.その結果,アルギン酸創傷被覆材を応用しなかったコントロール窩洞では露髄部から歯髄側に向かって細管構造の無い第三象牙質の形成が認められたが,露髄部から窩洞内部方向への第三象牙質形成は認められなかった.一方,アルギン酸創傷被覆材を応用した実験側窩洞では露髄部から窩洞方向に多量の第三象牙質形成が観察され,同一窩洞の露髄部のない隣接切片においても第三象牙質が窩洞内部に大量に形成されている像が認められ,第三象牙質と窩洞窩壁とは比較的緊密な接合状態を示していた.露髄部を創傷被覆材で被覆した場合,露髄部での創傷治癒が極めてスムーズに生じ,材料の生体吸収によるスペースが歯髄組織のような結合組織へと容易に置換され,置換した歯髄組織が象牙芽細胞様細胞へと分化して実験側窩洞で見られたような多量の第三象牙質を形成したものと考えられた.ワンボトルワンステップ接着システムの齲蝕影響象牙質および人工脱灰象牙質に対する接着強さは健全象牙質より有意に低く,脱灰方法の違いによっても接着強さに違いが認められた.脱灰象牙質では接着システムのレジンモノマーを脱灰象牙質深層まで浸透させるためには充分な処理時間が必要となるが,ワンボトルワンステップ接着システムでは極めて短時間の処理を行うため,レジンモノマーが脱灰象牙質深部にまで浸透できず,レジンモノマーが浸透・硬化していない脱灰象牙質層が深部に残存している可能性が高いことから,強度の低い脱灰象牙質の存在がワンボトルワンステップ接着システムの齲蝕影響象牙質への接着性を低下させたものと考えられた.
脂質転送蛋白と脂質応答性転写因子の腎線維化抑制作用の解析と新規治療薬の探索

腎障害の進行過程で主たる炎症の場となるヒト尿細管細胞とヒトメサンギウム細胞に、機能的なペルオキシゾーム増殖薬応答性受容体(PPAR)-δ,γ蛋白の発現を確認した。アンジオテンシンII受容体阻害薬であるテルミサルタンはPPAR活性化作用を有し、標的遺伝子である脂肪酸結合蛋白(FABP),肝X受容体等の発現を誘導するとともに、単球走化性ペプチド(MCP)-1産生を抑制し抗炎症作用を呈した。PPARのリガンドの転送蛋白であるFABPを過剰発現するマウス尿細管細胞では、PPAR-発現が増強し、MCP-1産生が抑制された。以上より、PPAR, FABPの機能・動態に影響しうる活性化物質は、慢性腎臓病の新規治療薬の可能性があると推測された。1)ヒト近位尿細管上皮培養細胞でのPPAR-γ発現の検討とPPAR活性の確認ヒトの近位尿細管上皮培養細胞において、ペルオキシゾーム増殖薬活性化受容体(PPAR)-α,β,γのmRNA発現をreal time PCR法で確認し、PPAR-γ蛋白発現をImmunoblot法で確認した。PPAR-γ活性化薬のピオグリタゾン(3μM)とPGJ2(5μM)、アンギオテンシンII受容体拮抗薬(ARB)であるテルミサルタン(10μM)はpPPRE-TK-lucの活性を増強し、前2者の同活性は特異的PPAR-γ阻害薬GW9662で抑制された。また、ピオグリタゾンとテルミサルタンは、PPAR-γの下流遺伝子である心型(H-)・肝型(L-)脂肪酸結合蛋白(FABP)、liver X受容体-α(LXR-α)のmRNA発現を増強した。2)低酸素刺激,TNF-α,TGF-βでの培養近位尿細管上皮細胞のFABP、PPAR、FXR発現動態とPPAR・FXR活性化の抗炎症・抗線維化作用の検討ピオグリタゾンとテルミサルタンは、基底状態のMCP-1発現とPAI-1発現を抑制したが、PPAR-γ作用を有さないARBであるエプロサルタン(10μM)は、PAI-1発現を抑制しなかった。テルミサルタンは、デキサメサゾンとTGF-β誘導性のPAI-1発現も20%程度抑制した。さらに、ファルネソイドX受容体(FXR)活性化薬であるGW4064は、基底状態、TNF-α誘導性のMCP-1とVEGF-C発現を抑制しなかったが、基底状態のPAI-1発現を抑制した。その活性化薬には、インスリン抵抗性の改善作用だけでなく、抗炎症・抗線維化作用が想定され、FXR活性化薬においても抗線維化作用の可能性が認められた。1)ヒト近位尿細管上皮培養細胞(HPTEC)でのPPAR-α,δ,γ発現の検討とPPAR活性の確認2)低酸素刺激,TNF-α, TGF-βでの培養ヒト・マウス近位尿細管上皮細胞のFABP、PPAR、FXR発現動態とPPAR活性化の抗炎症・抗線維化作用の検討ARBとPPAR作用を有するTelmは、基底状態のVEGF-C発現とPAI-1発現を抑制したが、PPAR-γ作用を有さないARBであるエプロサルタン(10μM)は、PAI-1発現を抑制しなかった。Telmは、TNF-a誘導性のVEGF-C発現とTGF-β誘導性のPAI-1発現も20-30%程度抑制した。さらに、TNF-αのVEGF-C発現に関するシグナル経路の解析では、ERK経路ではなくp38MAPK経路を介している可能性が見出された。1)ヒトメサンギウム培養細胞(HMC)でのPPAR-α,δγ発現の検討とPPAR活性の確認HMCにおいて、ペルオキシゾーム増殖薬活性化受容体(PPAR)-α,β,γのmRNA発現をreal time PCR法で確認し、PPAR-γ,δ蛋白発現をImmunoblot法で確認した。PPAR-δ活性化薬のGW516(10μM)、PPAR-γ活性化薬のピオグリタゾン(Pio : 3μM)、アンギオテンシンII受容体拮抗薬(ARB)であるテルミサルタン(Telm : 10μM)はpPPRE-TK-lucの活性を増強し、Pioの活性はPPAR-γ阻害薬GW9662で、Telmの活性はPPAR-δ阻害薬GSK0660で特異的に阻害された。

また、GW516,Telmは、PPARの下流遺伝子である心型(H-)脂肪酸結合蛋白(FABP)、liver X受容体-α(LXR-α)のmRNA発現を増強し、LXR発現増強はPPAR-δ特異的阻害薬(GSK-0660)で抑制された。Telmは、HMCにおいてTGF-β(25pg/ml)誘導性のPAI-1,TGF-β発現を抑制し、その抑制作用はPPAR-δが介在する可能性があった。以上より、FABPはHNF-4αを介してPPARと相互作用し、PPARが抗炎症・抗線維化作用を有する可能性が示され、また、PPAR活性を介し抗線維化作用を呈する実用ARBの存在が認められた。
安静時fMRIを用いた前臨床期アルツハイマー病画像バイオマーカーの開発

本研究計画は,アルツハイマー病の大規模臨床観察研究である米国のアルツハイマー病神経画像戦略において取得された安静時fMRIのデータを用いて,ロバストな前臨床期ADの画像バイオマーカー開発を目指すものである.高齢者の安静時fMRIデータは,高齢者の撮像中の体動が若年者と比較して多くて大きいため,画像にアーティファクトが入るのが解析の支障となっている.高齢者に特化した体動ノイズに対処する強力な画像前処理を行うために,fMRIデータのノイズプロパティ分析を行い,動作補正の剛体運動パラメターを用いたリグレッションと,スパイク的な体動を示したスキャンに対するリグレッションを行い,さらに独立成分分析を用いた体動を含めたあーティファクトのコンポーネントの選択的除去を行うシステムを構築した.また,前臨床期アルツハイマーでは,楔前部・後部帯状回を中心とするデフォルトネットワークの機能的神経結合度の低下が安静時fMRIにて観察される主な所見であるが,病態に即した正確な評価のためには機能的神経結合度も亜病型ごとに異なる関心領域を設定する必要があり,先行研究の結果を参考に関心領域を設定し,安静時fMRIの部分データを用いた予備解析を行い,病態に即した加重係数を加味した指数の妥当性を検討している.また従来のデフォルトネットワーク由来の指標との優劣を比較検討している.さらに,パーセレーションマップに基づく全脳コネクティビティマトリックスを用いた探索的解析も行っている.本研究計画は,アルツハイマー病の大規模臨床観察研究である米国のアルツハイマー病神経画像戦略において取得された安静時fMRIのデータを用いて,ロバストな前臨床期ADの画像バイオマーカー開発を目指すものである.高齢者の安静時fMRIデータは,高齢者の撮像中の体動の大きさが若年者と比較して大きいことが,解析の支障となっている.高齢者に特化した体動ノイズに対処する強力な画像前処理を行うために,fMRIデータのノイズプロパティ分析を行い,一番主要なノイズ源は体動によるものだと確認した.その対応方法として,サルでのfMRI(Science 2002)を報告した際と同様に,動作補正の剛体運動パラメターを用いたリグレッションのみならず,スパイク的な体動を示したスキャンに対するリグレッションも有効であると確認した.また,独立成分分析を用いて,体動を含めたアーティファクトのコンポーネントデータを集積した.これらをテンプレートとして用いることにより,各種のアーティファクトを選択的に除去できるシステムを構築することが出来る見通しである.また,前臨床期アルツハイマー病ではデフォルトモードネットワークの機能低下が重要な所見であるが,デフォルトモードネットワークもサブネットワークから構成されるとの報告があり,その構成要素の機能分化を知ることは,本研究の目標である,前臨床期アルツハイマー病の病態に即した関心領域設定と新指標の開発解析には重要である.今回,後部帯状回とその主要連絡線維である脳弓に圧排をしめした松果体腫瘍の症例を調べる機会を得て,記憶のサブコンポーネントを詳細に解析したところ,脳弓は記憶想起に特異的に重要であり,再認には影響が少ないことを示したため,Neurologyに報告した.初期のアルツハイマー病では想起は障害されても再認は保たれることが多く,関心領域設定に有用な知見だと考えている.本研究のロバストな前臨床期ADの画像バイオマーカー開発を達成するには,それぞれ以下の3つの要素を解決することが重要であると考え,研究計画を立てた.1高齢者に特化した体動ノイズに対処する強力な画像前処理2ノイズにロバストな関心領域設定と統計解析法3前臨床期ADの病態に即した関心領域設定と新指標の開発本年度は,1.の体動の伊豆に対処する前処理方法に関して,予備実験にて有効性を確認できた.また,3.の前臨床期ADの病態に即した関心領域設定に関して,松果体腫瘍の術前後での記憶機能を調べることにより記憶の機能分化による新たな知見を得た.本研究計画は,アルツハイマー病の大規模臨床観察研究である米国のアルツハイマー病神経画像戦略において取得された安静時fMRIのデータを用いて,ロバストな前臨床期ADの画像バイオマーカー開発を目指すものである.高齢者の安静時fMRIデータは,高齢者の撮像中の体動が若年者と比較して多くて大きいため,画像にアーティファクトが入るのが解析の支障となっている.高齢者に特化した体動ノイズに対処する強力な画像前処理を行うために,fMRIデータのノイズプロパティ分析を行い,動作補正の剛体運動パラメターを用いたリグレッションと,スパイク的な体動を示したスキャンに対するリグレッションを行い,さらに独立成分分析を用いた体動を含めたあーティファクトのコンポーネントの選択的除去を行うシステムを構築した.また,前臨床期アルツハイマーでは,楔前部・後部帯状回を中心とするデフォルトネットワークの機能的神経結合度の低下が安静時fMRIにて観察される主な所見であるが,極早期であるが故に機能障害を認める部位とあまり認めない部位が存在する可能性が高く,さらにアルツハイマー病には非典型的亜病型も3割に上るとの病理学的報告がある.病態に即した正確な評価のためには機能的神経結合度も亜病型ごとに異なる関心領域を設定する必要があり,先行研究の結果を参考に関心領域を設定し,安静時fMRIの部分データを用いた予備解析を行い,病態に即した加重係数を加味した開発中の指数の妥当性を検討している.

本研究の目的であるロバストな前臨床期アルツハイマー病の画像バイオマーカー開発を達成するためには,それぞれ以下の3つの要素を解決することが重要であると考え,研究計画を立てた.1.高齢者に特化した体動ノイズに対処する強力な画像前処理2.ノイズにロバストな関心領域の設定と統計解析法3.前臨床期アルツハイマー病の病態に即した関心領域設定と新指標の開発昨年度は1の有効性を確認し,本年度は2と3の前半についての解析を行い,その妥当性の検討しているが,解析パイプラインとして機能することが確認できている.本研究計画は,アルツハイマー病の大規模臨床観察研究である米国のアルツハイマー病神経画像戦略において取得された安静時fMRIのデータを用いて,ロバストな前臨床期ADの画像バイオマーカー開発を目指すものである.高齢者の安静時fMRIデータは,高齢者の撮像中の体動が若年者と比較して多くて大きいため,画像にアーティファクトが入るのが解析の支障となっている.高齢者に特化した体動ノイズに対処する強力な画像前処理を行うために,fMRIデータのノイズプロパティ分析を行い,動作補正の剛体運動パラメターを用いたリグレッションと,スパイク的な体動を示したスキャンに対するリグレッションを行い,さらに独立成分分析を用いた体動を含めたあーティファクトのコンポーネントの選択的除去を行うシステムを構築した.また,前臨床期アルツハイマーでは,楔前部・後部帯状回を中心とするデフォルトネットワークの機能的神経結合度の低下が安静時fMRIにて観察される主な所見であるが,病態に即した正確な評価のためには機能的神経結合度も亜病型ごとに異なる関心領域を設定する必要があり,先行研究の結果を参考に関心領域を設定し,安静時fMRIの部分データを用いた予備解析を行い,病態に即した加重係数を加味した指数の妥当性を検討している.また従来のデフォルトネットワーク由来の指標との優劣を比較検討している.本研究の目的であるロバストな前臨床期アルツハイマー病の画像バイオマーカー開発を達成するためには,それぞれ以下の3つの要素を解決することが重要であると考え,研究計画を立てた.1.高齢者に特化した体動ノイズに対処する強力な画像前処理2.ノイズにロバストな関心領域の設定と統計解析法3.前臨床期アルツハイマー病の病態に即した関心領域設定と新指標の開発本年度は2と3について解析パイプラインとして構築して,関心領域設定と新指標の開発を行っていたが,年度途中の異動により研究用機器の運搬と再セットアップが必要となり,さらに本計画で用いていた前所属での既存の研究用機器が使用できなくなったため,研究期間を延長し,解析環境再構築を行っている.本研究計画は,アルツハイマー病の大規模臨床観察研究である米国のアルツハイマー病神経画像戦略において取得された安静時fMRIのデータを用いて,ロバストな前臨床期ADの画像バイオマーカー開発を目指すものである.高齢者の安静時fMRIデータは,高齢者の撮像中の体動が若年者と比較して多くて大きいため,画像にアーティファクトが入るのが解析の支障となっている.高齢者に特化した体動ノイズに対処する強力な画像前処理を行うために,fMRIデータのノイズプロパティ分析を行い,動作補正の剛体運動パラメターを用いたリグレッションと,スパイク的な体動を示したスキャンに対するリグレッションを行い,さらに独立成分分析を用いた体動を含めたあーティファクトのコンポーネントの選択的除去を行うシステムを構築した.
微弱電流刺激のエビデンスを創造する

本研究は,微弱電流刺激(MES)が軟部組織や骨格筋損傷に対して影響するか検討することが目的である.研究は手術後の腫脹や柔軟性,疼痛を対象とした臨床研究と,急性創傷や骨格筋損傷モデルラットを用いた基礎研究から構成された.また,糖尿病モデルラットを用いて,難治性創傷の治癒促進効果の検証も行われた.臨床研究では,MESが疼痛軽減よりも,軟部組織の柔軟性に対して効果を示す結果となった.また基礎研究ではMESが,骨格筋損傷後の治癒や,糖尿病による難治性創傷の治癒を促進させることがわかった.MESが,スポーツ外傷や,断端形成に難渋する糖尿病合併症による切断患者等に対して効果を発揮する可能性を示唆した.本研究は,微弱電流刺激(MES)が軟部組織や骨格筋損傷に対して影響するか検討することが目的である.研究は手術後の腫脹や柔軟性,疼痛を対象とした臨床研究と,急性創傷や骨格筋損傷モデルラットを用いた基礎研究から構成された.また,糖尿病モデルラットを用いて,難治性創傷の治癒促進効果の検証も行われた.臨床研究では,MESが疼痛軽減よりも,軟部組織の柔軟性に対して効果を示す結果となった.また基礎研究ではMESが,骨格筋損傷後の治癒や,糖尿病による難治性創傷の治癒を促進させることがわかった.MESが,スポーツ外傷や,断端形成に難渋する糖尿病合併症による切断患者等に対して効果を発揮する可能性を示唆した.創傷治癒促進作用を期待して用いられてきた微弱電流刺激は,近年スポーツ界などを中心に,急性期の外傷に対して,疼痛緩和や腫脹の軽減を目的に用いられている.しかしながら,その効果および作用機序はほとんど解明されていない状況である.本研究の目的は2つあり,一つ目は理学療法における微弱電流刺激の効果検証を行うとともに,より多くの理学療法場面にて用いるための症例検討を行うことである.また,二つ目として,その作用機序を解明するべく,動物を用いた基礎研究を行うことである.今年度,「臨床研究」として,足関節骨折後の術後早期からの微弱電流刺激の効果検証を行った.術後早期から長時間の微弱電流刺激を行うと,腫脹の軽減を図ることができるとともに,固定による足関節背屈の関節可動域制限を軽減できることが明らかになった.この研究では,症例数が少なかったものの,今後の研究の方向性を示唆するものであるとともに,理学療法場面における微弱電流刺激の応用場面の一つを提示できた.また,「基礎研究」においては,切開創縫合モデルラットを用いて,微弱電流刺激の外傷性浮腫軽減作用を検証した.創部に対して微弱電流刺激を用いることで,創部の硬度に変化が現れた.これは,臨床的にみられる術創部周辺の「硬い浮腫」の形成を抑制する作用が考えられた.これは前述の臨床研究の結果を指示するものである.また,皮膚全層欠損モデルラットを用いて,微弱電流刺激の外傷性浮腫軽減作用,創傷治癒促進作用を検証したところ,急性創傷の治癒促進作用が確認できた.本研究の目的は,二相性微弱電流刺激(MES)が,整形外科疾患等の手術後の創部に対してどのような効果があるかという臨床に即した研究と,皮膚や筋といった軟部組織損傷の治癒に対してどのような効果があり,どのように作用するかを明らかにすることで,二相性MESのエビデンスを蓄積することである.まず,臨床部分については,足関節周囲の骨折後の患者に対し,術後早期の固定時期からMESを長時間使用することで,腫脹を抑制し,固定除去後の関節可動域角度の制限を減少させることができた.このような結果から,MESは術後の炎症期から組織修復過程において,何らかの影響を与えることが考えられたため,次に組織損傷に対する影響を基礎実験にて確認した.皮膚全層欠損モデルラットを作成し,創部に対して毎日二相性MESを30分間使用することで,非介入に比べ,創部の面積が減少することが確認された.組織学的な観察では,二相性MES使用群は,非介入群に比べて,炎症期から組織修復期で創部周囲に集積するマクロファージの数が減少していたことから,この時期において,組織修復のステージ進行を促進していると考えられた.また,糖尿病モデルラットを用いた皮膚全層欠損モデルにおいても同様に,創部の面積を,より早く縮小させることが確認された.糖尿病罹患患者の創部は,治癒が遅延することが知られており,二相性MESが糖尿病罹患患者の創傷治癒に対して効果がある可能性が示唆された.一方,スポーツ現場において頻繁に発生する筋損傷に対し,近年では二相性MESが経験的に用いられているが,そのエビデンスは皆無であった.今回,筋損傷モデルラットに対して,二相性MESが張力回復を促進させること,組織学的に筋組織の再生を促進することが確認された.これらのことから,二相性MESが,軟部組織の損傷に対して有効であることが確認された.本研究は,動物を用いた基礎実験と臨床における研究から成り立っている.平成24年度,術創の硬さに着目し,基礎実験を行った.ラット背部に切開創を作成,その後縫合した術創モデルを用いて,その術創部に対して微弱電流刺激を行った.時間経過とともに,コントロール群に比べ,微弱電流刺激群では,術創部の硬度が減少することを確認し,微弱電流刺激が術創部に対して何らかの影響を与えることを第47回日本理学療法学術大会(神戸)にて報告した.