hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ウイルス性慢性肝炎モデルのための免疫機能を保持したヒト肝細胞キメラマウスの作成

この細胞をスフェロイド形成による3次元培養を行うことで、CYP3A4やCYP7A1といった成熟肝細胞機能遺伝子の発現誘導が見られる一方で、細胞外マトリクゲル内への包埋培養を行うことで胆管様に分化し、二方向性の分化能を持つことが示された。一方で、免疫不全マウスの皮膚下に移植しても、肝癌細胞株などと異なり腫瘍を形成しないことから、癌細胞とは異なる性質を持つことが示唆された。2.肝障害誘導マウス胎仔を用いた、生体由来肝幹・前駆細胞の移植系の構築マウス胎仔・新生仔肝臓への細胞移植を行った結果、マウス胎生肝幹・前駆細胞の移植では一部の細胞の生着が観察されたものの、強い細胞増殖は見られなかった。今後、肝障害モデルマウスで同様の実験を行う予定である。ヒトiPS細胞からの肝幹・前駆細胞の分化および増殖誘導系に関しては、我々が独自に構築したフィーダー細胞を用いる新規培養系によって、ほぼ達成されつつある。マウス胎仔・新生仔への移植に関しては、移植に用いる遺伝子改変マウスの準備等を行っている。25年度が最終年度であるため、記入しない。ヒトiPS細胞からの肝幹・前駆細胞の分化および増殖誘導系に関しては、我々が独自に構築したフィーダー細胞を用いる新規培養系を用いて数カ月に渡る長期増殖が可能となり、また幹・前駆細胞の特徴である多分化能(成熟肝細胞および胆管細胞への分化能)を保持していることが示された。マウス胎仔・新生仔への移植に関しては、移植に用いる遺伝子改変マウスの交配等を進めている。我々が誘導したヒトiPS細胞由来肝幹・前駆細胞等が生体での生着能や分化能を持つか確認するために、免疫不全マウスへの移植実験を予定している。また、肝幹・前駆細胞の増殖や試験管内での未分化性め維持に必要な分子メカニズムの解明を行う。マウス胎仔・新生仔への移植に関しては、現在Fumarylacetoacetate hydrolase(EAH)欠損マウスやiDTRトランスジェニックマウスなどの、肝障害を誘導可能なモデルマウスの肝臓への移植実験を予定している。胎仔または新生仔への移植後に肝障害を誘導することで、どの時期への移植がキメラマウスに有用か検討を予定している,25年度が最終年度であるため、記入しない。ヒトiPS細胞由来肝幹・前駆細胞については、当研究で樹立した培養法によって長期増殖が可能になった一方で、一部の細胞はサイトケラチン7陽性の胆管系細胞へと分化していることが明らかとなっている。そこで、網羅的遺伝子発現解析等により、より未分化性を維持したままヒトiPS細胞由来肝幹・前駆細胞の培養が可能な条件を検索する。マウス胎仔・新生仔への移植については、当初計画のFAHノックアウトマウスに加えて、ジフテリアトキシン依存的に肝障害を誘導できるiDTR・AlbAFP-Creダブルトランスジェニックマウスを交配によって作製中であり、今後これらのマウスを用いた移植系の検討を行う予定である。
滲出液ＲＴ－ＰＣＲ法による褥瘡感染バイオマーカーの確立

細菌の作用により治癒遅延するが、炎症徴候を伴わないため発見が困難な創傷「クリティカルコロナイゼーション」の、客観的同定指標の開発を目的に研究を行った。前年度の基礎研究及び臨床研究の成果により、滲出液中細胞を対象にRT-PCRを行うことによって、クリティカルコロナイゼーション及び感染創傷のみで高発現を示し、バイオマーカーとして高い有用性が示された6つのヒト遺伝子が得られ、マーカー遺伝子として日本国内での特許出願を完了した。又、国際学会にて口頭発表し、Best Presentation Awardを受賞するなど、国際的にも研究成果を発信し、当研究の新規性が高く評価されたと考える。当該年度は、マーカー遺伝子群の創傷感染現象における作用メカニズムの解明を目指し、前年度、マーカー探索目的で行った創傷滲出液中細胞の網羅的遺伝子発現解析のデータを用い、全体を探索的に再解析した。クリティカルコロナイゼーション及び感染特異的に高発現する遺伝子群のGO Analysisの結果、神経系関連遺伝子の発現変動の割合が優位に高く、発現プロファイルを俯瞰的に捉えた際、これまで良く研究されている炎症や細胞死関連の遺伝子群の発現変化より劇的であった。現在ほとんど研究されていない、創傷での感染現象への神経系の関与の実態解明を通じて、病態生理の未解明なクリティカルコロナイゼーションへの理解や、新たな感染制御への戦略について、示唆が得られる可能性が高いと考えた。以上から、感染制御への神経学的アプローチをテーマとした研究計画を応募し、現在までイェール大学医学部神経外科学分野において基礎研究を継続する機会を得ている。本研究成果は、従来法では不可能だった創傷の同定を非侵襲的方法で実現するのみならず、感染現象の理解や制御を目指す研究に神経学的アプローチという新展開を加えるものであり、更なる今後の発展が期待される。26年度が最終年度であるため、記入しない。近年問題となっている、炎症徴候を伴わずに治癒遅延ずるクリティカルコロナイゼーション及び感染創傷の客観的同定指標を得るため、報告者が確立した「滲出液RT-PCR法:滲出液に含まれる細胞を対象としたRT-PCR法」の臨床応用を目指した基礎研究並びに臨床研究を行った。クリティカルコロナイゼーションとは特有の臨床徴候を示さず、「最適なケアにも関わらず2週間以上治癒傾向が認められない」創傷とされる。本研究において下記のような結果を得、早期の介入を必要とする創傷のみを検出できる、臨床的に有用なバイオマーカーを同定することができた。1.クリティカル=ロナイゼーション動物モデルの確立を試みた結果、報告者が確立した動物モデルの細菌負荷条件を調節することにより、定義通り炎症徴候を伴わない治癒遅延を示す妥当なモデルを確立し得た。これにより、慢性創傷の感染の概念である、infection continuum(汚染・定着・クリティカルコロナイゼ一ション・感染)にそれぞれ対応する一連の動物モデルが得られ、滲出液中細胞の網羅的遺伝子発現解析を行うことにより、クリティカルコロナイゼーション及び感染のみで高発現を示すマーカー候補遺伝子を絞り込むことが可能となった。2.対照群、定着群、クリティカルコロナイゼ一ション群、感染群の4群の動物モデルについて、滲出液中細胞群のポピュレーションを明らかにしたのち、フローサイトメトリーで細菌由来の細胞を除き、宿主の細胞のみをソーティングした:各群サンプルの細胞ペレットからtotal RNAを抽出後、DNAマイクロアレイ(Whol Rat Genome Olig Microarray 4x44K v3, Agilent)を施行し、創傷滲出液中細胞の網羅的遺伝子発現データが得られた。3.得られたマイクロアレイデータから、クリティカルコロナイゼーション及び感染群のみで高発現する遺伝子を550同定し、感染群の対照群に対する発現比が高い順にソートしたマーカー候補遺伝子のリストを得た。臨床研究において、慢性創傷の滲出液が染み込んだガーゼからtotal RNAを抽出し、このリストの上位から順にreal-time RT-PCRで発現量を定量し、18S rRNAとHPRT1遺伝子の内部標準による補正を行ったΔCt法で群間比較した。4.臨床の創傷は1週間に1回、4週間連続して観察することにより、専門家による臨床的判断、創面スワプ(Levine法)による細菌数、創面積変化による定義から、臨床的転帰を決定し、明らかに分類可能な正常治癒群(n=4)、クリティカル=ロナイゼーション群(n=3)、感染群(n=4)についてマーカー候補遺伝子の発現量を比較した。マーカー候補遺伝子発現の有無のみで、正常治癒とそれ以外を区別する感度・特異度を算出した結果、共に100%を示す5つのマーカー遺伝子を得た(特許申請中)。本研究の成果は従来法では不可能な、臨床介入の必要な感染関連創傷のみの同定を実現するのみならず、クリティカルコロナイゼーション創傷の病態理解において重要な貢献をなすと考えられる。

当該年度は、マーカー遺伝子群の創傷感染現象における作用メカニズムの解明を目指し、前年度、マーカー探索目的で行った創傷滲出液中細胞の網羅的遺伝子発現解析のデータを用い、全体を探索的に再解析した。クリティカルコロナイゼーション及び感染特異的に高発現する遺伝子群のGO Analysisの結果、神経系関連遺伝子の発現変動の割合が優位に高く、発現プロファイルを俯瞰的に捉えた際、これまで良く研究されている炎症や細胞死関連の遺伝子群の発現変化より劇的であった。現在ほとんど研究されていない、創傷での感染現象への神経系の関与の実態解明を通じて、病態生理の未解明なクリティカルコロナイゼーションへの理解や、新たな感染制御への戦略について、示唆が得られる可能性が高いと考えた。以上から、感染制御への神経学的アプローチをテーマとした研究計画を応募し、現在までイェール大学医学部神経外科学分野において基礎研究を継続する機会を得ている。本研究成果は、従来法では不可能だった創傷の同定を非侵襲的方法で実現するのみならず、感染現象の理解や制御を目指す研究に神経学的アプローチという新展開を加えるものであり、更なる今後の発展が期待される。26年度が最終年度であるため、記入しない。滲出液を用いた非侵襲的な感染バイオマーカーの開発の為、滲出液中細胞の網羅的遺伝子発現解析を基盤として、動物実験から臨床研究と精力的に研究を行い、臨床的に求められているクリティカルコロナイゼーンヨン及び感染創傷のバイオマーカーを見出した研究成果は、本研究のみならず多方面への発展が期待される成果である。1年度目にして、バイオマーカーを同定する成果を挙げており、短期間に臨床応用の十分な可能性を示した。発見したバイオマーカーについては特許申請の諸手続きを進めているなど、今後の展開が強く期待できる。今後、基礎研究では得られたマーカ一遺伝子の創傷感染現象におけるメカニズム研究が有用と考えられ、これによって病態生理の十分明らかになっていない、クリティカルコロナイゼーションを含めた創傷感染への理解や新たな治療法の発見をもたらす可能性がある。臨床研究では対象者数を増やした前向き研究などで、マーカーの予測妥当性の検証を行う研究がより意義深いマーカーとしての臨床応用を実現する上で有用と考える。今年度の研究で得られたバイオマーカーは、特許申請手続きを進めているところであり、その後簡易キットなどの開発を通じて、臨床応用を遂行していく予定である。
アゾベンゼン高分子材料の光ナノ構造制御と回折光学素子への応用

本研究では,フォトニック結晶に代表されるナノ構造を高分子材料に導入し,光波モードの究極的閉じこめ制御により,高効率な新規機能を発現させ,この材料の回折光学素子への応用のための基礎的実証研究を行う.まず、アゾベンゼン高分子膜の表面レリーフを利用した新しい機能型回折光学素子(ブラッグ回折光導波路)の基礎実験と特性解析を行った。また光散乱特性の制御が可能な拡散板の作成とそのレプリカ作成も試みた。次に、われわれが発見した電場印加による増感(表面レリーフ深さの増大)技術をこの素子に適応することを試みた.この増感現象は,出来たナノ構造を事後に帯電の操作によって制御できる新しい加工技術に道を開くもので,現象の機構解明と加工の最適化も併せて研究した.増感機構を用いて光拡散特性が制御できることも見いだした。さらに,表面レリーフ構造の発現メカニズムの解析もすすめ,数値的なモデルにより,レリーフ形成の基礎特性の解析を進めた.このモデルを使って,近接場光学による表面レリーフの書き込みの特性解析も行った.またこの表面レリーフ構造を利用した2次元フォトニック結晶構造を作製し,ブレーズ型の光回折デバイスやホログラム素子としての応用も検討した.さらに,二光子吸収による屈折率変調などを用いた光書き込みによるナノ構造制御技術を用いた3次元構造ホログラム(体積型計算機ホログラム)の作成とその設計手法(FDTD法)の開発をはじめた.また、三次元像の再生のための計算機ホログラムの設計法の研究も進め、通常の非レーザー光照明下の3次元物体のホログラム計算法の研究も始め、コンピューターシミュレーションによる原理確認を行った。今後は、アゾベンゼン高分子への書き込みも試みる。本研究では,フォトニック結晶に代表されるナノ構造を高分子材料に導入し,光波モードの究極的閉じこめ制御により,高効率な新規機能を発現させ,この材料の回折光学素子への応用のための基礎的実証研究を行う.まず,アゾベンゼン高分子膜の表面レリーフを利用した新しい機能型回折光学素子(ブラッグ回折光導波路)の基礎実験と特性解析を行った。また光散乱特性の制御が可能な拡散板の作成とそのレプリカ作成も試みた.次に,われわれが発見した電場印加による増感(表面レリーフ深さの増大)技術をこの素子に適応することを試みた.この増感現象は,出来たナノ構造を事後に帯電の操作によって制御できる新しい加工技術に道を開くもので,現象の機構解明と加工の最適化も併せて研究した.増感機構を用いて光拡散特性が制御できることも見いだした。またこの表面レリーフ構造を利用した2次元フォトニック結晶構造を作製し,ブレーズ型の光回折デバイスやホログラム素子としての応用も検討した.さらに,二光子吸収による屈折率変調などを用いた光書き込みによるナノ構造制御技術を用いた3次元構造ホログラム(体積型計算機ホログラム)の作成とその設計手法(FDTD法)の開発をはじめた.また、三次元像の再生のための計算機ホログラムの設計法の研究も進め、通常の非レーザー光照明下の3次元物体のホログラム計算法の研究も始め、コンピューターシミュレーションによる原理確認を行った。次に、われわれが発見した電場印加による増感(表面レリーフ深さの増大)

技術をこの素子に適応することを試みた.この増感現象は,出来たナノ構造を事後に帯電の操作によって制御できる新しい加工技術に道を開くもので,現象の機構解明と加工の最適化も併せて研究した.増感機構を用いて光拡散特性が制御できることも見いだした。さらに,表面レリーフ構造の発現メカニズムの解析もすすめ,数値的なモデルにより,レリーフ形成の基礎特性の解析を進めた.このモデルを使って,近接場光学による表面レリーフの書き込みの特性解析も行った.またこの表面レリーフ構造を利用した2次元フォトニック結晶構造を作製し,ブレーズ型の光回折デバイスやホログラム素子としての応用も検討した.さらに,二光子吸収による屈折率変調などを用いた光書き込みによるナノ構造制御技術を用いた3次元構造ホログラム(体積型計算機ホログラム)の作成とその設計手法(FDTD法)の開発をはじめた.また、三次元像の再生のための計算機ホログラムの設計法の研究も進め、通常の非レーザー光照明下の3次元物体のホログラム計算法の研究も始め、コンピューターシミュレーションによる原理確認を行った。今後は、アゾベンゼン高分子への書き込みも試みる。
一酸化窒素の高分子化DDS開発による肺局所デリバリーと難治性肺疾患治療戦略

本研究は、一酸化窒素(NO)供与体を利用したNOの肺選択的かつ持続的デリバリーによる効果的な難治性肺疾患治療を目的として、化学修飾により機能性分子を付与した新規高分子型NO供与体を開発するものである。平成18年度は、活性酸素消去酵素であるSuperoxide dismUtase(SOD)誘導体にNO供与部位であるS-nitrosothiolを多数結合させた高分子型NO供与体の開発に成功した。平成19年度は、SODと分子サイズが異なる高分子である牛血清アルブミン(BSA)をNOのキャリアとした新たな高分子型NO供与体の開発を試みた。BSA誘導体にSAIAを用いてSH基を導入し、isoamylnitdteと反応させたところ、BSA1分子あたり約5-10分子の:NOがS-nitrosothiolを介して化学的に導入できることが確認できた。そこで、難治性肺疾患と同様、活性酸素が臓器機能低下に大きく関与する肝臓虚血再灌流障害をモデル疾患として取り上げ、作成した高分子型NO供与体あ活性酸素障害に対する治療効果を評価したところ、高分子型NO供与体は既存の低分子NO供与体(SNAPS-nitrosoglutathione)と比較して、虚血再灌流により惹起される肝障害を顕著に抑制可能であることが示された。以上、SOD、BSAをキャリアと'した高分子型NO供与体の開発に成功し、活性酸素が惹起する障害に対して優れた治療効果を示すことを明らかにした。肺疾患治療に応用するには、経肺投与デバイスの開発等の課題があるが、肺高血圧症などの難治性肺疾患には、肺におけるNOレベルの減少に加えて、活性酸素の産生が大きく関与することが明らかとなっていることから、今回開発した高分子型NO供与体は、難治性肺疾患の新しい治療薬として有望であると考える。肺高血圧症などの難治性肺疾患は、肺におけるNOレベルの減少に加えて、活性酸素の産生が関与することが明らかとなってきている。そこでまず、NOの高分子キャリアとして、活性酸素であるsuperoxideanionを特異的に消去するSuperoxidedismutase(SOD)を選択した.SODの肺障害に対する治療効果を評価する目的で、Bisphosphonate(BP)を経肺投与して肺障害を惹起させたラットに対する治療効果を検討したところ、SODを経肺投与することで、BPによる肺障害が抑制できることが明らかとなった。そこで次に、肺障害をより効率よく抑制することを目的に、炎症部位である肺細胞に効率よくSODをデリバリーすることが可能なDDSを開発することを試みた。SODにヘキサメチレンジアミンを化学修飾により導入し、SODの表面電荷を正に帯電させたカチオン化SODを作成し投与したところ、未修飾SODと比較して効率よく肺障害を抑制した。以上、SODを経肺投与することにより肺障害が抑制可能であることが示されたことから、SODをキャリアとしたNO供与体の合成を試みた。SODにSATAを用いてSH基を導入し、isoamylnitriteと反応させたところ、SOD1分子あたり約5分子のNOがS-nitrosothiolを介して化学的に導入できることが確認できた。また合成後のSODの酵素活性を確認したところ、高い酵素活性を維持していることが明らかとなったことから、SODをキャリアとしたNO供与体は、肺高血圧症をはじめとする肺疾患を効率よく抑制できる可能性が示された。
波長以下の3次元空間に局在したエバネッセント光による微小光機能素子の実現

受動形の微小光機能素子を実現するために、まずガラス基板に厚さ50nm程度の銀薄膜を蒸着し、銀薄膜上に表面プラズモンを励起した。なお、銀薄膜の厚さを均一にするために最適な蒸着条件を見いだした。特に、ガラスと銀との間にゲルマニウム薄膜を挟むと均一度が向上することを見いだした。端面の急峻性を増すための銀薄膜蒸着を実現するフォトマスク法を開発した。この結果、急峻性は30倍程度向上した。光機能性プローブチップの一形態として、少量の色素分子を100nm以下の曲率直径まで先鋭化したファイバプローブの先端に付着させる方法を開発した。これにより得られた色素から発する蛍光を用いて画像計測を行い、このプローブが高感度の近接場光学顕微鏡に使用可能であることを確認した。一方、周波数変換機能を発現させるために代表的な非線形光学材料であるリチウムナイオベート(以下LNと記す)の微小結晶を超平坦サファイア基板の上に成長させ、その特性評価と、第二次高調波発生を試みた。作成したLN微結晶(面内寸法30nmx20nm)の形状を近接場光学顕微鏡にて観測することができ、面内分解能がnmオーダーに達していることが確認された。さらに入射光の偏光状態に対する画像特性依存性は我々が開発した理論結果とよく合致していることも確認された。このLN微結晶の第二次高調波発生実験を行った。そのために幅100fsのパルスレーザー光(波長800nm)をLN微結晶に照射した。光子計数法を用いることにより発生する第二次高調波の光を観測することができた。これによりLN微結晶一個ごとに1ビットの光機能を与えることのできる可能性が確認できた。これにより本研究の目的である微小光機能素子実現の基礎が確立された。受動型の微小光機能素子を実現するために、まずガラス基板に厚さ50nm程度の銀薄膜を蒸着し、銀薄膜上に表面プラズモンを励起した。なお、銀薄膜の厚さを均一にするために最適な蒸着条件を見い出した。特に、ガラスと銀との間にゲルマニウム薄膜を挟むと均一度が向上することを見い出した。また、蒸着速度を最適化することにより均質な膜が生成したことを確認した。次に、この銀薄膜の端面を明確に形成し、この端面において表面プラズモンを反射させ、入射する表面プラズモンとの間での干渉を起こさせた。明瞭度の高い干渉縞を得ることができ、それは伝搬長18μmにわたって観測された。これらは我々の開発した近接場光学顕微鏡によって観察した。さらに高い明瞭度の干渉縞を得るために、端面の急峻性を増すための銀薄膜蒸着を実現するためにフォトマスク法を開発した。この結果、急峻度は30倍程度向上した。今後、この干渉縞の位相を変調するための電気光学結晶上への銀薄膜蒸着法、さらに二光路干渉を実現するためのパターンニングの為の考察を行った。これと並行して、非線形光学現象を示すナノ微粒子の励起を行うために、先鋭化ファイバプローブ先端に金属膜を蒸着し、先端に表面プラズモンを励起するための条件を考察した。一方、このような光機能性プローブチップの一形態として、少量の色素分子を先端100nm以下まで先鋭化したファイバプローブの先端に付着させる方法を開発した。さらにその付着の安定化を計るためにプローブ先端をシラン化した。

これにより得られた色素から発する蛍光を用いて画像計測を行い、このプローブが高感度の近接場光学顕微鏡に使用可能であることを確認した。以上の実験により、当初の目標が達成でき、次年度へむけての準備が完了したことを確認した。微小光機能を発現させるために、まず構造を有する薄膜上での表面プラズモンの波動特性を研究した。レーザー光を励起光に用い、対向する2つの表面プラズモンを金属薄膜上に発生させ、得られる干渉パターンを近接場光学顕微鏡により観測した。その結果波長554nmの表面プラズモンの干渉が観測され、これより干渉を利用したスイッチングなどの微小デバイスの可能性が確認された。次に周波数変換機能を発現させるために代表的な非線形光学材料であるリチウムナイオベート(以下LNと記す)の微小結晶を超平坦サファイア基板の上に成長させ、その特性評価と、第二次高調波発生を試みた。まず特性評価のために用いる近接場光学顕微鏡の性能を確認するために、超平坦サファイア基板上にある原子レベルの段差を測定した。測定される近接場の光が一定になるようにプローブ位置を制御しながらプローブを走査させる方法を新規に採用した。その結果、画像のコントラストが飛躍的に向上し、段差が観測された。このことから本顕微鏡の縦方向分解能は原子レベルに達していることが確認された。次に、作成したLN微結晶(面内寸法30nm×20nm)の形状を近接場光学顕微鏡にて観測することができ、面内分解能がnmオーダーに達していることが確認された。さらに入射光の偏光状態に対する画像特性依存性は我々が開発した理論結果とよく合致していることも確認された。このLN微結晶の第二次高調波発生実験を行った。そのために幅100fsのパルスレーザー光(波長800nm)をLN微結晶に照射した。光子計数法を用いることにより発生する第二次高調波の光を観測することができた。これは従来のバルクLN結晶と違い、位相整合条件の不要な第二次高調波発生として重要である。これによりLN微結晶一個ごとに1ビットの光機能を与えることのできる可能性が確認できた。これにより本研究の目的である微小光機能素子実現の基礎が確立された。
ネットワークコンピュータを介した看護自己学修の促進と支援プログラムの開発

15年度および16年度の研究で、A-type、K-type、X-typeのいずれにも対応可能なOn-Line多肢選択問題プログラムを開発し、最終年度の17年度は実際に運用する際に発生する問題点の抽出やプログラムの改良を行った。多肢選択問題作成者からはデータベースへの問題登録の簡便性には評価をもらったが、登録データの再整理と分割・統合など、登録後のデータベースの操作に関するものが多かった。そこで、登録データを小項目に分割できるようにすると同時にデータの並び替えにより整理しやすいように改良した。一方、On-Lineで利用する自己学修者からも、データベースの問題を小項目分割し、小項目ごとに逐次実行できる方式が求められた。そこで、サーバのプログラムも小項目対応可能なように改変した。これらの実際の運用に関しては問題作成者が実行初期条件ファイルを簡単なセットアップ・ウィザードで作り、その条件内で利用者の自己学修者が小項目選択できる方式に改変した。すなわち、問題作成者の命令を上位、自己学修者の命令を下位に位置付け、データベース内の小項目分類された問題群を項目ごとに扱えるようにした。この方式は授業進行に伴い、関連多肢選択問題を項目ごとに利用者に提供できることから、自己学修促進の目的にも有用であると考える。課題「ネットワークコンピュータを介した看護自己学修の促進と支援プログラムの開発」の初年度は研修的内容を含む基盤整備として、ウェブサイトの作成および画像及び音声を含む視覚教材作成の準備段階を終了した。2年次に向けて、具体的な素材を収集し、それを組み立てている。また、「看護教育のセルフラーニングを支援するコンピュータプログラムの開発」を目標に、-CBTをイメージしたMCQ-のプログラムを自作した。今回開発したプログラムはWindows-NTサーバで運用する単純択一形式のもので、問題を蓄積するデータベースには汎用性を意識してMicrosoft Accessを採用した。問題作成する教員が自室のコンピュータでデータベース入力ができ、また、その実行結果が確認できることが、教材作成を促す上でも重要である。このような考えで、プログラムはWindows XPで動作確認できるものとした。また、これに平行して、過去の看護師国家試験などの基礎データをこのデータベースに蓄積している。これらの基礎データは2年次以降、改変とポリッシュアップを重ね、看護教育の自己学修に提供していく。すなわち、教育素材の作成はプログラム開発と両輪であるとの考えで取り組んでいる。初年度開発のプログラムに様々なデータを蓄積する作業を介して、いくつかの問題点が明らかになった。その1つは、視覚素材のデータベースへの登録管理とそれらをウェブ上で利用することができように上記プログラムを改良することである。これに関しては、初年度後半から取り組み始め、現在プログラム改変の原型が出来上がった。2年次にはこれが運用できるようにするため、プログラムの完成度を高めると同時に、視覚教材を含む素材をデータベースに登録する作業を行う。初年度研究は当初計画を上回るスピードで進行した。初年度にCBTをイメージした単純択一形式の多肢選択問題(MCQ)プログラムを作成したが、2年次はこれを拡張し、画像がMCQ表示画面や解説画面で表示されるようにした。画像はフォルダー内に一括保存し、データベース入力画面においてファイル名でリンクさせる方式とした。また、MCQは単純択一形式のみならず多真偽形式のものを扱えるようにプログラムの拡張を行った。勿論、改変に際して、データベースにすでに保存されているデータを再入力することなく、データベース構造のマイナーチェンジのみで対応できるようにした。本研究で最も大切なことは、データベースへのデータの蓄積と内容のポリッシュアップであるので、このことに最大限の努力をはらった。研究の2年次後半から、大学のウェブサイトに看護専門基礎科目に関するMCQをアップし、学生の自己学修を促す試みを開始した。また、大学内の他教員へのプログラムの紹介、提供、実際の運用に関する研修会を開催し、普及に努めた。現在、自己学習者の学生およびMCQ提供教員の意見や要望を集積している。3年次に向けて抽出されてきた課題はコアカリキュラムと関連付けた入力データの整理(MCQ作成教員より)、授業進行や課題毎に利用者自身がMCQを選択できる方式(利用学生より)である。すなわち、自己学修のためにはMCQデータをモジュール(グループ)で管理、利用できる方式が求められている。一方、CBTではMCQの全体(クラスター)からの抽出が必要となるので、両方式(自己学習とCBT)の切り替えができるような対応に取組んでいる。
多元計算解剖学の画像診断における臨床展開

研究成果としては,コンピュータ支援診断(CAD)システム開発に関して,びまん性肺疾患や肺結節やCT大腸内視鏡画像などに対するCADとして,ロバストな関心領域設定手法の開発や深層学習を用いたアルゴリズムの開発をおこなった.さらに深層学習では大量のアノテーション画像が必要であるので,その作成の放射線科医への負担を減らすためにコンピュータが自ら診断基準を設けて診断する教師なし学習やごく少数のラベル付きデータのみを用いる半教師あり学習の手法による画像データの水増しに関する手法を検討した.肺癌に対するCADとして経時差分画像を用いた肺癌の検出手法の開発や術後肺機能評価のための気流シミュレーションモデルの開発をおこなった.また,オートプシー・イメージング画像に対するCADとしてミニブタの経時撮影CT画像のテクスチャ情報を用いた死後経過時間推定アルゴリズムの開発をおこない,今後の人体への応用の可能性を示した.三次元スキャナを用いた臓器モデルの作成に関して,現在は人体や臓器の表面に着目した画像データ収集はあまりおこなわれていないが,本研究では,これらの表面構造に着目して剖検臓器の三次元スキャナを用いた表面画像データ収集をおこなった.本研究では,びまん性肺疾患研究の第一人者である福井大学の伊藤春海特任教授の指導のもと,伸展固定肺標本を対象として高精度な三次元表面構造データの取得に成功しており,このような表面画像データとCT画像のレジストレーションにより,表面構造情報を保持した三次元臓器モデルの作成をおこなった.この研究はA01奈良先端大との共同研究で実施した.このような三次元モデルは医学生や研修医の臨床教育や外科手術のシミュレーションにおいて有用であると考えられ, 3Dプリンタを用いて個体ごとの臓器モデルを作成することにより,現在のものよりも有用な臓器構造の再現をおこなうことが可能である.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本計画班の目的は領域内各計画班と連携し,計算解剖学の多元化による基礎数理や基盤技術に基づいた多元計算解剖モデルを利用して構築した画像診断支援システムの臨床展開を行うことである.多元計算解剖モデルでは,空間軸,時間軸,機能軸,病理軸の4軸に基づく多元的なデータを取り扱うことを可能とすることが必要である.本計画班では,肺解剖構造のシームレスな解析を目的として,従来のCT画像に加えてミクロやマクロの病理画像やマイクロCTなどを解析対象とすることで,スケールの異なる画像における構造の把握をおこなう.本年度はまず,伸展固定肺標本を用いたマイクロCTで画像データを収集するための予備的検討をおこなった.伸展固定肺標本は福井大学の伊藤春海特任教授に協力・提供していただいた.また,マイクロCTの撮影は名古屋大学の森研究室の設備協力によりおこないデータの収集をおこなう.さらに,肺の表面構造も構造解析には重要であるので,本年度購入した3Dスキャナを用いた伸展固定肺標本表面のデータ収集を開始した.時間軸方向の多元的データとしては,死亡時画像診断のデータ収集を行っているが,本年度購入した3Dスキャナを用いて,屍体や剖検された肝臓などの撮影をおこないデータ収集を開始した.このようなデータはこれまで収集されてこなかったデータであり,学術的価値があると考えられる.診断支援に関しては,びまん性肺疾患のコンピュータ支援診断(CAD)システムの研究・開発をおこなった.本年度は新しい試みとしてDeep learningを用いた手法やびまん性肺疾患に対する類似画像検索の検討をおこなった.また,経時差分画像を用いた肺結節検出CADに関する研究をおこなった.死亡時画像診断に対する診断支援としては臓器テクスチャにより死亡時からの経過時間の推定をおこなうCADの検討をおこない,かなりよい相関を示すことができた.本計画班では,大きく臨床画像診断を対象としたコンピュータ支援診断(CAD)に関する研究とオートプシーイメージ画像(Ai画像)と病理画像などを対象とした画像診断支援に関する研究をおこなった.コンピュータ支援診断に関する研究としては,びまん性肺疾患や肺癌を対象としたコンピュータ支援診断システムの作成をおこなった.びまん性肺疾患に対する研究としては,浸潤影や蜂巣肺などを含む肺野領域に対して関心領域をロバストに設定する手法の開発をおこなった.本手法は解剖学的知識と機械学習を用いるものであり,びまん性陰影が存在する場合でも存在しない場合とほぼ同等のパフォーマンスで関心領域(ROI)の設定を行うことが可能であった.このようにして設定されたROIを用いて,本年は深層学習(Deep Learning)の代表的な手法であるConvolutional Neural Network(CNN)を用いたパターン陰影の識別に関しての研究をおこなった.自然画像のプレトレーニングモデルを用いた結果では,びまん性肺疾患のトレーニングデータを用いたものよりも良好な結果を示すことができた.また,複数施設の画像データを用いた場合では,CNNのほうがBag-of-Features法などの従来手法の場合よりも高い識別性能を示した.肺癌を対象としたCAD研究としては,経時差分画像を用いた研究をおこなった.われわれの開発したアルゴリズムにより肺結節を精度よく検出することができた.また,肺の気流シミュレーションモデルを作成することにより肺癌などの術後機能を予測できる可能性を示した.Ai画像を対象とした研究としては,Ai画像におけるテクスチャの変化から死後経過時間の推定をおこなうアルゴリズムの開発をおこなった.また,3Dスキャナを用いた剖検臓器の画像収集をおこない表面構造解析の基礎的データの収集をした.本年度は,臨床画像を対象とした,びまん性肺疾患や肺癌のCADに関する研究や病理画像やAi画像に関する研究を,昨年に引き続き行ってきたがおおむね順調に進展している.

びまん性肺疾患の診断支援に関しては,今後複数の施設での展開を想定する必要があるが,そのために,本年はロバストな関心領域の設定方法やCNNを用いた複数施設の画像データを用いた識別手法の開発を試みた.さらに,CNNを用いたびまん性肺疾患の識別においては,一般的には大量の画像データが必要であるが,自然画像を用いたプレトレーニングを行うことにより比較的少ない症例画像でも高い識別性能を示すことができた.また肺癌に関する研究では,肺結節の検出に関する経時差分法を用いたアルゴリズムの開発や術後肺の機能評価をおこなうための気流シミュレーションモデルの作成をした.肺癌治療支援に対しては,肺癌の検出や術後肺機能評価は重要であり,これらの研究の意義は大きい.また,Ai画像に対しては,死後経過時間を推定するためにテクスチャ解析の手法を用いて死後経過時間の推定をおこなった.本研究では倫理的な問題からミニブタの死後24時間連続撮影されたCT画像を用いた解析をおこなったが,テクスチャ解析による推定時間の誤差は0.63時間程度で精度高く推定することが可能であり,今後の人のAi画像への応用に期待できる結果となった.病理画像に対しては3Dスキャナを用いた剖検された肝臓臓器の表面画像データの取得し,これを新たな診断データとして利用するための基礎的な検討をおこなった.臓器を複数箇所からスキャンし融合することでCT画像データの三次元再構成では表現できない色情報を持つ表面構造データを取得することができた.本計画班は領域内各計画班と連携し,空間軸,時間軸,機能軸,病理軸の4軸に基づいた多元計算解剖モデルを利用し構築した画像診断支援システムの臨床展開を行うことを目的としている.大きく臨床画像診断を対象としたコンピュータ支援診断に関する研究とオートプシーイメージ画像(Ai画像)と病理画像などを対象とした画像診断支援に関する研究をおこなった.コンピュータ支援診断に関する研究としては,びまん性肺疾患や肺癌を対象としたコンピュータ支援診断システムの作成をおこなった.また,Ai画像に関しては死後時間推定や臓器表面データの収集をおこなった.びまん性肺疾患に対する研究としては,深層学習(Deep Learning)の代表的な手法であるConvolutional Neural Network(CNN)を用いたパターン陰影の識別に関しての研究をおこない,自然画像のプレトレーニングモデルを用いた結果では,びまん性肺疾患のトレーニングデータを用いたものよりも良好な結果を示すことができた.また,イリノイ工科大学の鈴木准教授とMTANN(Massive training artificial neural network)を用いたびまん性肺疾患の陰影パターンの検出と分類に関する共同研究をおこない良好な結果を得た.
地方移住者の就職と地域労働市場に関する研究

2016年度研究で明らかになった移住者向け就職支援の全国的な状況を踏まえ、2018年度に、個別地域における移住者雇用の実態把握を進めた。東京圏からの距離が近く雇用機会が豊富な地域では比較的多くの移住者が雇用されている。地方への円滑な移住を促進するためには、こうした移住者の雇用の実態を明らかにする研究が必要である。しかしながら、事業所がどのような求人活動をしているのか、またどのような属性の移住者がいかなる労働条件で雇用されているのかについては研究が進んでいない。本研究では、長野県須坂市とその周辺地域を事例として、事業所の求人活動、当地域で就業する移住者の労働条件や就職支援に関するデータ分析をもとに、移住が生じる要因を考察した。本研究では、須坂市役所、須坂地域に立地する25事業所を対象に訪問聞き取り調査を実施した。具体的な調査内容は、募集方法、雇用条件、採用実績、また住宅などの生活支援等である。分析結果は以下のとおりである。須坂地域における移住者雇用の特徴の1つは、「須坂市移住者受入れ協力企業」事業の存在である。これは、須坂市政策推進課が地元企業に協力を依頼して、移住希望者と地元企業との就職のマッチングを円滑に進めるために行う事業である。当地域での就職を希望する移住希望者から相談があれば、政策推進課は協力企業を紹介しながら就職相談や現地案内、住宅相談等により一元的に対処する。大都市圏での求人活動が難しい地元の中小企業にとっては、人材の確保の機会の1つとしてこの事業が捉えられている。2014年度にこの事業が開始されて以降2019年1月までに、25事業所のうち4事業所がこの事業を通じて従業者を採用した。しかしながら、労働条件の不一致等を理由に協力企業での移住希望者の就職が決まらなかった事例が全体の約3分の2に及ぶ。このため、この事業をいかに効率的に運営するのかが課題である。移住者の就業には地域差がともなうが、この地域差の実態や地域差の要因については十分に解明されていない。また自治体や民間による就職支援も地域差が大きく、地域によっては必要とされる支援が移住者に提供されていない可能性がある。このため2016年度研究では、都道府県を地域単位として、移住希望者に対する就職支援の全国的な地域差の解明を試みた。この地域差を検討するため、本研究では大都市圏以外の39道県を対象に、移住希望者に対して実施する公的な就職支援制度を分析した。なお、大都市圏の都府県は、埼玉県、千葉県、東京都、神奈川県、愛知県、京都府、大阪府、兵庫県である。公的就職支援に注目したのは、移住先の実情に詳しくない者が、就業に関する情報を自ら得るのは難しく、公的機関の支援が重要な役割を果たしていると考えたからである。本研究では、厚生労働省、各道県担当部局での訪問聞き取り調査やウェブサイト等から研究資料を収集した。公共職業安定所別に就職環境をみると、県庁所在都市が存在する地域では有効求人倍率が比較的高く、希望する職を得やすい状況にある。これに対して県庁所在都市以外の地域、とくに大都市圏から遠距離にある地域では、求人倍率が低いうえに賃金水準が低く、移住希望者の就職が容易でないことが判明した。また、39道県の移住希望者に対する就職支援を分析した結果、職業紹介の方法に道県間で違いが認められた。25道県では、企業から提出された求人票を移住希望者が閲覧し、希望求人があれば自身で申し込む求人紹介方式が採られていた。残りの14県では、求人紹介方式に加えて、移住希望者が持つ技能をもとに、担当機関が適職を探して紹介する無料職業紹介方式が採用されていた。後者の1つである長崎県では、無料職業紹介事業による就職支援が実施され、2016年度(2月1日まで)に30人の就職が決定した。2016年度の研究計画では、第1に、定量的データの分析を通じた全国スケールでの移住の地域差の把握、第2に、行政資料を用いた都道府県あるいは市区町村による就職支援の実態把握、第3に、統計資料および関係機関での聞き取り調査にもとづく地方移住の地域差の検討、を実施する予定であった。これらの研究資料の収集、資料の分析、また分析結果の考察をおおむね計画通りに実施した。ただし、市区町村による就職支援に関する資料は収集しなかった。なぜなら、移住者の就職支援に関しては、市区町村ではなく都道府県が中心となって実施していることが判明したからである。このため、就職支援の実態把握については、都道府県を分析の地域単位として研究を実施した。2017年度研究では、雇用機会が相対的に僅少な国内周辺地域における移住希望者と事業所の求人求職をめぐる問題に焦点を当てた。国内周辺地域ではホワイトカラー職求人の割合が小さく、大都市圏の移住希望者の技能を活用できる雇用機会が少ない。このため労働力需給のミスマッチが生じやすく、移住希望者と地元企業をいかに仲介するのかが、移住者受入れにとっての大きな課題である。本研究では九州地方を事例地域として取り上げ、地方自治体や公共職業安定所の提供資料、事業所聞き取りでの収集資料等の分析にもとづいて、地方移住をめぐる求人求職の実態把握を試みた。2014年の「まち・ひと・しごと創生総合戦略」の閣議決定以降、九州地方の県や市町村においても移住希望者を受け入れるための就職支援事業が実施されている。

それは主に、職業紹介事業、就職説明会の開催等の移住希望者と地元企業のマッチングを図るための事業であるが、地元企業の参加申し込みが少ないという問題を指摘することができる。こうした状況から、大牟田地域では医療・福祉サービス事業所に対する職業紹介事業への参加促進等により求人開拓が試みられている。しかしそこでも、その求人に応募する移住希望者が少数であるため、職業紹介事業への参加を中止する事業所が見受けられる。労働力需給のミスマッチは国内周辺地域への移住にとって大きな課題である。受け入れ自治体が農林水産業の職を中心に紹介するのに対して、移住希望者の多くはこれ以外の職を求める。両者の溝を埋めるためには、受入れ地域の職業に対する移住希望者の理解を進めるなどの対策が必要である。2017年度には、雇用機会が乏しい地域における移住希望者を取り巻く求人求職の実態把握を目的として、これを明らかにするための研究資料を現地調査によって収集する計画を立てた。研究資料の収集、資料の分析、分析結果の考察をおおむね計画通りに実施した。しかしながら、研究の事例地域として、計画では沖縄県を予定していたが、事例地域を九州地方に変更した。その理由は、企業規模や業種の面で偏りが少ないデータを収集するうえで九州地方が適していること、当初予定していた沖縄県に比較的近いことである。2016年度研究で明らかになった移住者向け就職支援の全国的な状況を踏まえ、2018年度に、個別地域における移住者雇用の実態把握を進めた。東京圏からの距離が近く雇用機会が豊富な地域では比較的多くの移住者が雇用されている。地方への円滑な移住を促進するためには、こうした移住者の雇用の実態を明らかにする研究が必要である。しかしながら、事業所がどのような求人活動をしているのか、またどのような属性の移住者がいかなる労働条件で雇用されているのかについては研究が進んでいない。本研究では、長野県須坂市とその周辺地域を事例として、事業所の求人活動、当地域で就業する移住者の労働条件や就職支援に関するデータ分析をもとに、移住が生じる要因を考察した。本研究では、須坂市役所、須坂地域に立地する25事業所を対象に訪問聞き取り調査を実施した。具体的な調査内容は、募集方法、雇用条件、採用実績、また住宅などの生活支援等である。分析結果は以下のとおりである。須坂地域における移住者雇用の特徴の1つは、「須坂市移住者受入れ協力企業」事業の存在である。これは、須坂市政策推進課が地元企業に協力を依頼して、移住希望者と地元企業との就職のマッチングを円滑に進めるために行う事業である。当地域での就職を希望する移住希望者から相談があれば、政策推進課は協力企業を紹介しながら就職相談や現地案内、住宅相談等により一元的に対処する。大都市圏での求人活動が難しい地元の中小企業にとっては、人材の確保の機会の1つとしてこの事業が捉えられている。2014年度にこの事業が開始されて以降2019年1月までに、25事業所のうち4事業所がこの事業を通じて従業者を採用した。しかしながら、労働条件の不一致等を理由に協力企業での移住希望者の就職が決まらなかった事例が全体の約3分の2に及ぶ。このため、この事業をいかに効率的に運営するのかが課題である。
高等教育における教授学習過程の実証的研究

昭和62年度は、大学生と教員を対象に、学部段階の「よい授業」に関する質問紙調査を行った。(1)学生調査では、学生からみたよい授業の特性を分析した。よい授業の構成要因として、学生への配慮、授業内容の個性化、学習内容の標準化、学習への動機づけなどが検出された。また多様な大学生の文化を類型化し、学生集団ごとによい授業の特性を検討した。(2)教員調査では、教員の大学教育観と、教員からみたよい授業の特性を質問し、分析した。併せて、教員と学生双方に共通する、よい授業の構成要因を比較検討した。その結果、学生への配慮と学習内容の個性化の2つが抽出された。昭和63年度は、(1)大学における教員養成、(2)大学カリキュラム変化の要因(3)留学生からみた日本の大学授業、の3調査を行った。(1)教育養成調査は、新任教員の教職能力の現状を把握し、大学における教員養成のあり方を検討することを目的とする。広島大学の四つの学部の卒業生のうち教職に就いている者(新任教員と管理職)を対象に質問紙調査を行った。新任教員がどのような領域で力不足を感じているかを分析し、管理者からみた評価と比較検討した。また、大学の授業や教育実習に対する要望を聞いた。(2)大学カリキュラムの調査は、全国の大学の学生便覧をもとに、昭和48年と57年の約10年間における学科・専攻別の開設授業科目の変化の要因を分析し、国立と私立で比較検討した。(3)留学生からみた日本の大学授業の評価調査は、わが国の大学教育のあり方を検討し、留学生への教育のあり方を探ることを目的とする。所属学部、出身国などにより、よい授業の特性が異なることが明らかになった。本研究は昭和62年度において,大学生と大学教員の双方に対して大学の「よい授業」についてのアンケート調査を計画し,その二つをともに実施することができた.二つのアンケートはいずれも昭和62年67月に実施した.その第一のアンケート調査は,大学生3184名を対象としたものである.この調査目的は,学生文化と「よい授業」の関連性を検討することにあった.第二の調査は,全国の大学教員748名に対する調査である.この調査目的は,大学教員の大学教育観を探ることにあった.そして以上二つの調査結果から,学生のもっている「よい授業」観と教員のそれを比較考察した.調査結果をまとめると次の通りである.学生調査では,以下の三点が明らかになった.第一に,学生文化は主体的学習性と授業への順応性により特徴づけられる.第二に,「よい授業」の構成因子として「学生への配慮」「学習内容の個性化」「学習内容の標準化」「学習への動機づけ」の四因子が抽出された.第三に,学生文化と「よい授業」の関連において,非主体的学習型学生は「学習内容の個性化」「学習への動機づけ」,授業離脱型学生は「学習への動機づけ」,授業順応型学生は「学生への配慮」の各因子を高く評価している.教員調査では,次の三点が明らかになった.第一に,大学教育観は年齢・設置者・専攻領域による違いが大きい.第二に,教員の理想としては教育よりも研究に多くの時間を費やしたい.第三に,講義特性は学部・専攻領域・大学院の有無による違いが大きい.以上二つの調査結果をもとにして,学生と教員の双方が考えている「よい授業」の構成因子を検討した.その結果,「学生への配慮」因子と「学習内容の個性化」因子が一致していた.昭和62年度は、大学生と教員を対象に、学部段階の「よい授業」に関する質問紙調査を行った。1)昭和63年度は、(1)大学における教育養成、(2)大学カリキュラム変化の要因、(3)留学生からみた日本の大学授業、の3調査を行った。

(1)教育養成調査は、新任教員の教職能力の現状を把握し、教員養成のあり方を検討することを目的とする。63年6月に広島大学の文・理・教育・学校教育学部の卒業生のうち教職に就いている者(教職経験4年以内の新任教員と管理職)に質問紙調査を行った。有効回答数は、新任教員298、管理職331であった。新任教員を勤務校別にみると、小学校では教科指導、中学・高校では学級経営の領域で力不足を感じていた。また女性が生徒指導や教育機器の取扱いに、非教育系学部の卒業生は生徒指導に力不足を感じていた。管理職は、新任教員の教職意識の薄弱士を批判していた。大学に対しては、仕事に直接役立つ授業研究、学級経営生徒指導への期待が大きい。教育実習に対しては、新任はモデル授業の観察機会の増大を、管理職は生徒指導、話し方技術、学校外職場体験などを望んでいた。(2)大学カリキュラムの調査は、学生便覧を元に全国の四年制大学30校374学科・専攻の昭和48年と57年の10年間における解説授業科目数の変化の要因を分析した。変化は国立よりも私立が大きい。大学・学科別の属性別に分析すると、国立では学問領域のちがいが、私立では学生定員の変化、大学院設置なと組織的要因が、変化率に大きな影響を与えている。(3)留学生からみた日本の大学授業の評価調査では、日本の大学授業の良い点、悪い点を指摘してもらった。よい授業の特性としては、文化系ではゼミや演習での討論、教師との緊密な接触、理科系では、授業のわかり易さが挙げられた。留学生の出身地域による違いは大きく、中国、ヨーロッパ、オセアニアからの留学生は厳しく反面-中国以外のアジア留学生は授業の満足度は高い。
豚体サーフィスモデルに基づいた豚体表面対流伝熱係数の算定

本研究の目的は豚体表面における対流伝熱係数を豚体形状に基づいて算定するために,豚のサーフイスモデルを用いて体表面の自然・強制対流伝熱係数を数値計算から求めることである.剥製豚(生体重27,65,88kg)の3次元形状測定から,三角形パッチで構成した3次元多面体コンピュータグラフィックスモデルすなわちサーフィスモデルを作製した.サーフィスモデル豚は,豚体表面対流伝熱係数計算における境界条件として供した.サーフィスモデル豚の体表面における空気(非圧縮・粘性流体と仮定)の流れおよび熱の流れは連続の式,運動方程式,エネルギ式からなる基礎方程式で記述できる.さらに,乱流解析においてはこれらの基礎方程式に乱流エネルギの散逸を記述する乱流モデルが連成される.3次元解析に先立ち,マイクロコンピュータを使用しての2次元解析を検討した.有限要素法において3角形1次要素が適用できるように,基礎方程式における圧力項は最新の数値解析技法である流線一渦度法により消去した.次いで基礎方程式を無次元化し,無次元基礎方程式をガラーキン法を用いた有限要素法で離散化し,空気と熱の流れを計算するプログラムを作成した.層流域におけるサーフィスモデル豚体表面周囲の無次元速度分布と無次元温度分布を,強制対流解析においてはレイノルズ数を,自然対流解析においてはグラスホフ数を,さらには強制対流と自然対流が共存する混合対流においてはレイノルズ数とグラスホフ数をそれぞれパラメータとして,計算した.計算された無次元温度分布から豚体表面における対流伝熱係数を算定中である.乱流域における自然・強制対流の解析は現在検討中である.以上の数値解析結果から,層流域および乱流域における豚体表面の対流伝熱係数が体表面形状に基づいて解明できるものと期待できる.また,2次元解析終了後は大型計算機を使用しての3次元解析を予定している.本研究の目的は豚体表面における対流伝熱係数を豚体形状に基づいて算定するために,豚のサーフイスモデルを用いて体表面の自然・強制対流伝熱係数を数値計算から求めることである.剥製豚(生体重27,65,88kg)の3次元形状測定から,三角形パッチで構成した3次元多面体コンピュータグラフィックスモデルすなわちサーフィスモデルを作製した.サーフィスモデル豚は,豚体表面対流伝熱係数計算における境界条件として供した.サーフィスモデル豚の体表面における空気(非圧縮・粘性流体と仮定)の流れおよび熱の流れは連続の式,運動方程式,エネルギ式からなる基礎方程式で記述できる.さらに,乱流解析においてはこれらの基礎方程式に乱流エネルギの散逸を記述する乱流モデルが連成される.3次元解析に先立ち,マイクロコンピュータを使用しての2次元解析を検討した.有限要素法において3角形1次要素が適用できるように,基礎方程式における圧力項は最新の数値解析技法である流線一渦度法により消去した.次いで基礎方程式を無次元化し,無次元基礎方程式をガラーキン法を用いた有限要素法で離散化し,空気と熱の流れを計算するプログラムを作成した.層流域におけるサーフィスモデル豚体表面周囲の無次元速度分布と無次元温度分布を,強制対流解析においてはレイノルズ数を,自然対流解析においてはグラスホフ数を,さらには強制対流と自然対流が共存する混合対流においてはレイノルズ数とグラスホフ数をそれぞれパラメータとして,計算した.計算された無次元温度分布から豚体表面における対流伝熱係数を算定中である.乱流域における自然・強制対流の解析は現在検討中である.以上の数値解析結果から,層流域および乱流域における豚体表面の対流伝熱係数が体表面形状に基づいて解明できるものと期待できる.また,2次元解析終了後は大型計算機を使用しての3次元解析を予定している.本研究の目的は、豚体を多面体で復元したサーフィスモデルにおける体表面の自然・強制対流伝熱係数を連続の式,運動方程式,エネルギ方程式および乱流モデルから数値計算にて求めることである.27,65,88kg剥製豚を対象とした光切断法による豚体の3次元形状測定から得られた豚体形状の3次元座標に基づいて,コンピュータグラフィックス分野における最新の手法を援用し,三角形パッチで構成される豚体サーフィスモデルを構築した.27,65,88kg豚のサーフィスモデルは三角形パッチ数がそれぞれ6598,8838,9304であり,頂点数が3317,4441,4670,稜線数が9897,13257,13956である。これらのサーフィスモデルはコンピュータ内において空気の流れに対して任意の方向に設定でき,豚体表面対流伝熱係数計算における境界条件として供すことができる.豚体表面における空気(非圧縮・粘性流体と仮定)の流れおよび熱の流れは連続の式,運動方程式,エネルギー式からなる基礎方程式で記述できる.さらに,乱流解析においてはこれらの基礎方程式に乱流エネルギの散逸を記述する乱流モデルが連成される.3次元解析に先立ち,本年度はマイクロコンピュータを使用しての2次元解析を検討した.有限要素法において3角形1次要素が適用できるように,基礎方程式における圧力項は最新の数値解析技法である流線-渦度法により消去した.次いで基礎方程式を無次元化し,無次元基礎方程式をガラーキン法を用いた有限要素法で離散化し,空気と熱の流れを計算するプログラムをFORTRAN言語で作成した.豚体表面はサーフィスモデルのデータファイルで与えられるように,また体表面における対流伝熱係数はヌッセルト数で算定できるようにプログラミングし,現在計算・解析中である.