hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
知識と技術を学ぶ放射線学習プログラムの形成と教育実践

本研究の目的は,放射線の基礎と測定について学ぶために安心安全な実験プログラムを形成して実践することである.インターネットなどのネットワーク設備を使って,学習者が遠隔から操作して放射線を測る装置を考案した.この実験方式によって,学習者は放射線被ばくの心配をせず,測定実験に集中することができた.そして,放射線防護の基本や放射線検出器の特性などの学習課題を提供して,大学生を対象とした測定実験を実施した.本研究の目的は,放射線測定実験を遠隔実験によって行うことができる安心安全な放射線学習プログラムを形成して実践することである.このため,学習者がインターネットを介して遠隔から操作して実験を行うための測定装置と学習課題に応じた教材を製作して,実践のために提供することである.今年度は,次の測定装置と学習課題の教材製作を行った.放射線測定実験は放射線源からの放射線を検出器で測る実験とした.学習者が遠隔から測定条件を随時設定して,これによって変化した検出器の測定値を読み取る.学習者が遠隔操作に使用する機器は,スマートフォン,タブレットPC,ノートPCなどの携帯型情報端末とした.そして,情報端末での遠隔操作は特殊なソフトウェアを使わず,情報端末に付属している一般的なWebブラウザを使う仕様とした.また,サーバを用いない新たな操作方式を加えた.このため,遠隔操作に使用する情報端末には機種依存やOS依存がなく,インターネットに接続できれば学習者が所有する情報端末がそのまま利用できる.学習課題として昨年度の放射線防護の基本に新たに放射線検出器の特性を加えた.防護では,学習者が遠隔操作で線源と検出器の間に遮へい板を挿入して「遮へいすること」による放射能の減衰効果を,あるいは,遠隔操作で線源と検出器の距離を変化させて「距離をとること」による放射能の減衰効果をそれぞれ知ることができる.また,検出器の特性では,線源を固定して学習者が遠隔操作で検出器を回転させることで検出器へ入射する放射線の方向を変化させる測定とした.検出器には放射線の入射方向による検出依存性があることから,この測定によって検出器の使い方を知ることができる.本研究の目的は,放射線の基礎と測定について学ぶために安心安全な実験プログラムを形成して実践することである.インターネットなどのネットワーク設備を使って,学習者が遠隔から操作して放射線を測る装置を考案した.この実験方式によって,学習者は放射線被ばくの心配をせず,測定実験に集中することができた.そして,放射線防護の基本や放射線検出器の特性などの学習課題を提供して,大学生を対象とした測定実験を実施した.本研究の目的は,放射線に関する知識,測定方法,人体への影響の評価などを学習目標とした学習プログラムの形成と教育実践である.この教育プログラムの特徴は,インターネットを用いた遠隔実験とWeb上の学習管理システムを使って教材を提供する方法を組み合わせた体験型学習である.3年間の実施計画は,遠隔の教室から学習者がパソコンを操作して放射線測定の実験ができるようにする,eラーニングとその学習管理機能を持つサーバを運用して学習者がWeb上で放射線について系統的に学習できるようにする,この教育システムを用いて放射線学習プログラムを実践する,ことである.今年度は遠隔実験に使用する放射線測定装置の製作を行った.放射線の物質透過や距離による減衰など,放射線の基本的な性質を学ぶ実験に加えて,放射線防護の基本(被ばく線量を抑えるために,遮へいする,離れる,作業時間を短くする)を知るしくみをこの測定装置に実装した.具体的には,モータを駆動して放射線源と検出器の距離を調節する機能や放射線源と検出器の間に遮へい体を出し入れする機能などである.そして,これを学習者が遠隔から操作して測定できるように遠隔制御に必要なソフトウェアも製作した.また,放射線測定装置の製作と並行して,Web上の学習に用いるサーバの構築と学習教材の作成を行うことも今年度の計画であった.しかし,次の「現在までの達成度」に記した理由により,放射線測定装置の制御系の検討に多くの時間を費やしたため,サーバの構築と学習教材の作成に遅れが生じた.本研究の目的は,放射線の基本的な性質を遠隔操作による放射線測定実験で学ぶ安心安全な放射線学習プログラムを形成して実践することである.先ず,学習者がインターネットなどの通信設備を介して遠隔から操作して実験を行うための測定装置を製作した.次に,放射線防護の基本などの学習課題を提供して測定実験を行った.学習者がスマートフォンやノートPCなどの携帯型情報端末を使って遠隔から放射線測定装置を操作する体験型学習において,当初は計画どおり学習者が測定装置に送る操作信号を1台のWebサーバが中継する方式で測定システムを構成した.学習者は標準的なWebブラウザ上で遠隔操作を行うため,情報端末には機種依存やOS依存がなく,学習者が所有する情報端末がそのまま使用できる利点がある.しかし,学習課題の追加や測定装置の台数の増加に応じて,サーバ上で動作させる処理プログラムが肥大化し,同時にプログラム数も増加した.当初の測定システムの拡張性が問題となったため,次年度ではそれぞれの測定装置にマイコンボードを1台ずつ装着して,マイコンと学習者の情報端末を通信設備を介して1対1で直接結ぶ方式を開発した.今年度は測定システムに改良を加えて,当初のシステムに比べて安価で拡張性に優れたシステムとなった.そして,これを用いて大学生を対象とした放射線測定実験を実施した.放射線測定実験は1つの課題が90分から120分程度に収まるように計画した.

学習者は自分の操作状況および放射線検出器の表示値をネットワークカメラからの画像によって各自の携帯型情報端末で確認できる.学習者にデータシートを配布して指導者が学習者全体に説明しながら実験を進める.なお,最終的にはWebサーバを使用しない測定システムとしたため,測定時のデータシートや放射線の性質を解説する教材をこのサーバを併用して配信する方式は見送った.科学教育学習者が自ら測定装置を遠隔で操作して放射線の測定値を得る体験ができるように,一定の台数の測定装置が必要である.学習者あるいは学習者グループがそれぞれに割り当てられた測定装置にそれぞれの携帯型情報端末(例えば,スマートフォン)からインターネットを介して操作信号を送るのであるが,昨年度はこの信号を複数台の測定装置が接続された1台のサーバが中継して制御する方式とした.測定装置の製作に参加している大学生を対象とした試行の結果,このクライアントサーバ方式は機能した.しかし,学習課題の追加や測定装置の台数の増加に応じて,サーバの演算速度の向上が求められ,さらに,サーバ上で動作させるために製作した処理プログラムが肥大化し,その更新に時間を要することが分かった.そこで,今年度はそれぞれの測定装置にマイコンボードを1台ずつ装着して,マイコンと学習者の情報端末をインターネットを介して1対1で直接結ぶ方式を開発した.放射線防護や検出器の特性など学習課題に応じて測定装置の操作手順は異なるが,マイコンボードに実装する制御プログラムをそれぞれの学習課題に応じて製作することで対処できるようになった.すなわち,測定装置の制御はマイコンに実装するプログラムの開発のみになるため,新たな学習課題に対するソフトウェア製作の生産性が向上した.さらに,サーバの設定やサーバのプログラムの更新に掛かる時間が省略できた.昨年度は,学習者のために準備するノートPCの他に学習者が持ち込む携帯型情報端末も使える実験方法を追加で開発したことにより遅れを生じたが,今年度は上述の改善の結果,おおむね順調に進展した.遠隔の実験室において学習者が操作するクライアント側の端末機として,当初はパソコンを予定していた.パソコンを用いた遠隔制御については,すでに実績がある.一方,スマートフォンやタブレットPCなどのスマートデバイスを携帯している人が昨今急速に多くなった.そこで,これをパソコンの代わりに端末機として利用できる機能を開発して実験システムに追加すれば,遠隔の実験室に何台ものパソコンを装備せずに実験することが可能となる.そして,遠隔の実験室の設置条件が大幅に緩和されて,実験が実施しやすくなる.このため,個人が所有するスマートデバイスで放射線測定装置を制御する実験方法を検討することにした.その結果,スマートデバイスがアクセスするコンピュータ(サーバ)を設けて,これを経由して放射線測定装置を制御するハードウェア構成に変更した.しかし,スマートフォンの機種やOSに依存しない汎用性のある遠隔制御系を考案して試験するソフトウェア開発の工程が加わり,この工程に多くの時間を費やした.
市町村行政の保健から福祉部門に配置された保健師が継承する家庭訪問援助の普遍的特質

市町村行政の保健から福祉部門に配置された保健師による、障害者及び児童の福祉、介護保険等の利用者とその家族に対する、保健師の家庭訪問等の個別支援の特質を検討した。熟練保健師8名による個別支援過程において、保健師の意図499件、保健師の行為2,781件を記述し、内容整理・分析を経て20項目に統合した。社会的妥当性を評価するため、全国市役所791の福祉担当課保健師宛に各2部質問紙を郵送し意見を把握した。538枚(35.1%)回収し、各項目で「常に意図・意図している」の平均回答者は521.1人(96.9%)で、回答者96%未満が4項目で、支援内容項目は概ね支持されたことを確認した。本研究は、市町村行政の保健から福祉部門に配置された保健師による、障害者及び児童の福祉、介護保険等の利用者とその家族に対する、家庭訪問も含む個別支援の特質を1)熟練保健師への支援事例調査により明確にし、2)有効性が高い積極的個別支援内容を取り出し評価検討する。これにより、保健師による家庭訪問も含む個別支援の普遍的特質を明確にし、福祉分野でも機能し得る積極的個別支援指針を得るための基礎的研究を行う。行政の福祉部門に持ち込まれた福祉サービス利用者と家族への、熟練保健師(原則5年以上の実務経験)による家庭訪問も含む個別支援過程における保健師の意図と行為を調べる。データ収集は、家庭訪問を行った保健師に個別支援再現記録を作成してもらい、研究者がその記述内容を理解するためインタビューで内容確認する。ここでの記述表現は、保健師が内面で考えたことが、事実に忠実に伝わるものでなければならない。記述データは、情報提供保健師が文章推敲・加筆修正し、再び研究者が確認するというやりとりを合意できるまで繰り返す。データ分析は、保健師の行為と、その行為を方向づける意図の内容分析と、視点をあてた詳細な分析を行う。詳細な分析の視点は、先行研究により妥当性が確認できており、これまでの研究経過で修正を重ねて採用してきたもので、1)看護援助を提供する者と受ける者との相互作用、2)家庭・地域生活を含めた援助提供、3)援助ニーズの優先度の判断と援助提供方法の選択、4)対象の過去の経験に対する援助提供、5)看護援助の他事例や保健事業・施策への反映、6)関係職種との連携、である。この記述データの記述と分析の適切さは、研究組織内さらに家庭訪問実践・教育経験のある看護研究者2名に検討してもらう。今年度は、障害者、児童の福祉部門に保健師を配置している「市」(富山、長野、関東圏)の、保健師(3名)による支援過程を調査した。障害者、児童の福祉、介護保険の各福祉部門に保健師を配置している「市」(富山、長野、山梨、他関東圏12か所)で、保健師(69名程度)予定のところ、保健師(3名)による支援過程を調査した。保健師(2名)の内容分析を終え、あと保健師(1名)については分析の途中にある。また保健師(2名)については依頼中であり、今年度はあと23人のデータを得る予定にしている。福祉部門には障害者、児童の福祉、介護保険があり、福祉サービス利用者と家族の多様性への対応の検討が必要であると考えられた。従って、全国調査用の質問紙作成には、追加データとさらなる分析・検討が必要である。以上のとおり、概ね当初計画どおりの進捗状況である。本研究は、市町村行政の保健から福祉部門に配置された保健師による、障害者及び児童の福祉、介護保険等の利用者とその家族に対する、家庭訪問も含む個別支援の特質を(1)熟練保健師への支援事例調査により明確にし、(2)有効性が高い積極的個別支援内容を取り出し評価検討する。詳細な分析の視点は、先行研究により妥当性が確認できており、これまでの研究経過で修正を重ねて採用してきたもので、(1)看護援助を提供する者と受ける者との相互作用、(2)家庭・地域生活を含めた援助提供、(3)援助ニーズの優先度の判断と援助提供方法の選択、(4)対象の過去の経験に対する援助提供、(5)保健医療福祉サービスへの適用、(6)看護援助の他事例や保健事業・施策への反映、(7)関係職種との連携、である。今年度は、地域包括ケア、児童の福祉部門保健師(2名)による支援過程を調査した。

障害者、児童の福祉、介護保険の各福祉部門に保健師を配置している「市」(富山、長野、山梨、他関東圏)で、保健師(69名)予定のところ、保健師(5名)による支援過程を調査し、内容分析を終えている。また保健師(1名)については依頼中である。これまでの保健師の意図と行為の記述総件数は、意図345件、行為2,053件である。内容を分析した結果、市町村行政の保健から福祉部門に配属された保健師が意図し、重要と考える個別支援の内容として13項目を抽出した。(1)当事者・家族との人間関係をつくり、支援者として受け入れてもらえるようにする。(2)住居内の整理整頓などで当事者・家族の方針を把握し、尊重しても良いか検討する。(3)当事者・家族の読み書き能力とプライドに配慮する。(4)一時保護や緊急入院など、支援する側からの強い介入の必要性を想定しながら関わる。(5)親・兄弟・親戚が、当事者の支援者になりうるかどうか判断する。(6)相談を持ち込む近隣住民が、当事者・家族の支援者になりうるかどうか検討する。(7)当事者・家族に何かあったときの見守り体制を創る。(8)施設入所等生活拠点の決定に際して、当事者・家族が自分たちで結論を出せるようにする。(9)福祉サービス提供機関職員の支援姿勢・能力を把握する。(10)福祉担当課職員が過去に介入した経過・家族歴について把握する。(11)当事者・家族の能力を見出し、日常生活の継続や就労できるようにすることをねらう。(12)当事者の日常生活の継続や就労支援で、関係職種(保健師除く)と合意・役割分担する。(13)支援事例を通して、保健分野担当保健師との連携体制を創る、である。これらの項目をもとに、重要な個別支援として合意できるかどうか、全国の市役所福祉担当課に配置された保健師の意見をきくための調査用質問紙作成する。以上のとおり、概ね当初計画どおりの進捗状況である。市町村行政の保健から福祉部門に配置された保健師による、障害者及び児童の福祉、介護保険等の利用者とその家族に対する、保健師の家庭訪問等の個別支援の特質を検討した。調査項目は、保健師の意図と行為である。行政の福祉部門に配置された熟練保健師8名(うち今年度は母子、地域包括ケア、障害担当各1名)による家庭訪問も含む個別支援過程における保健師の意図と行為を調べた。その結果、保健師の意図499件、保健師の行為2,781件を記述し、内容整理・分析し、20の支援内容項目に統合した。すなわち、1)当事者・家族と関係をつくり支援者として受け入れてもらう、2)当事者が安全に家庭に戻り、安心・自立した生活のために環境整備する、3)親・兄弟・親戚または近隣住民が、当事者の支援者になりうるか判断する、4)福祉担当課の働きかけで、兄弟・親戚との関係性が希薄になるのを避ける、5)当事者との関わり経緯・家族との関係性・プライドに配慮する、6)当事者の能力を見出し日常生活の継続や就労をねらう、7)当事者が生活拠点を決められるようにする、8)支援事例を通して、保健分野担当保健師と連携する、9)日常生活の継続・就労支援で関係職種と役割分担する、等である。これら項目の社会的妥当性を評価するため、三件法と自由記述の質問紙を全国市役所791の福祉担当課保健師宛に2部ずつ郵送し、実践者の意見を把握した。
胸腺腫の組織発生の解析

胸腺腫瘍を免疫組織学的に検討した。14例のA型胸腺腫は腫瘍細胞がpCK+/EMA-/vimentin(VM)-/claudin-1(CDN-1)+短紡錘形細胞であり、thy/TCDM, mDCは併存しなかった。化生型胸腺腫はA型胸腺腫細胞の集団と、pCK-/VM+/EM+の線維芽細胞様化生細胞(FMEC)集団のモザイク構成であった。19例のAB型胸腺腫うち14例のA様領域はFMECより成っていたが、5例のA様領域は本来のA型胸腺腫の腫瘍細胞で、両者ともB領域は未熟な皮質様領域であった。これら結果は、AB型胸腺腫にはA型胸腺腫と未熟なB領域とのモザイク腫瘍(通常型AB型胸腺腫)と、FMECs集団と未熟なB領域のモザイク腫瘍(化生性AB型胸腺腫)の2種類が存在し、後者が多数派であること示したB型胸腺腫では、B1型、B2型で、thys/TCDMsが併存し、β5tが腫瘍細胞に陽性で、c-TEC由来の腫瘍と考えられた。B3型はthy/TCDMが出現する分化型と、出現しない低分化型があり、後者は胸腺癌に類似していた。胸腺癌とB3型を比較すると、thy/TCDMとβ5tはB3型に、c-KitとCD5は胸腺癌に発現していた。thysとTCDMs,β5t, c-Kit,およびCD5をマーカーにすることによって、B3型と胸腺癌をほぼ正確に鑑別できた。胸腺腫52例(A型5例、AB型14例、B1型6例、B2型5例、B3型12例)を免疫組織学的に検討した。胸腺腫では腫瘍随伴細胞は腫瘍細胞の構成する微小環境に対応して安定しており、胸腺腫の組織発生を検討する上で有用で安定な指標であると考えられる。随伴細胞として重要なのは未熟T細胞(胸腺細胞)、樹状細胞(DC)およびマクロファージなどで、胸腺細胞は皮質特異的でCD99陽性のリンパ球として、DCは髄質特異的で、fascin陽性、HLA-DR陽性の成熟DCとして認識される。マクロファージ系細胞には筆者らが発見した胸腺皮質樹状マクロファージ(TCDM)と通常型マクロファージがあるが、TCDMは皮質特異的でfascin陽性、HLA-DR陰性である。そこでこれらの随伴細胞がそれぞれのタイプの胸腺腫にどのように分布するのかを免疫組織化学的に検討した。A型胸腺腫ではこれらの随伴細胞はいずれも認められなかったが、fascin陰性、HLA-DR陽性の未熟DCが瀰漫性に分布していた。AB型胸腺腫では、B領域に多数の胸線細胞が集族する皮質様領域が確認されたが、TCDMは未熟で非機能的形態を示すものが多く、さらに狭い領域に成熟DCが集族する髄質様小領域が確認された。B1およびB2型胸腺腫では多数の胸腺細胞と正常胸腺皮質のTCDMに酷似する良く発達したTCDMが分布する皮質様領域が主体で、多数の成熟DCが高密度に分布する髄質様領域が確認された。B3型胸腺腫ではTCDMと胸線細胞が出現する分化型、TCDMのみ出現する中間型、どちらも出現しない未分化型に細分類可能であった。この結果から、A型は皮質髄質の分化以前の未分化な上皮、AB型は未熟な胸腺オルガノイド、B1,B2型は成熟胸腺オルガノイド、B3型は退形成性の胸腺オルガノイドであることが推定された。以上の結果を関係学会で報告した。前年度の成果に踏まえて、B3型胸腺腫の細分類の妥当性とAB型胸腺腫の特異性について免疫組織化学的に検討した。

まずB3型胸腺腫については、前年度では胸腺細胞(Thy)と胸腺皮質樹状マクロファージ(TCDM)の出現頻度によって3クラスに亜分類可能であることを明らかにしたが、さらに症例を統計的解析が可能な数まで増やして、これらB3胸腺腫亜型の様々な予後に関わる免疫組織学的マーカーの発現について比較・検討した。具体的には、B3型胸腺腫はThyとTCDMの分布パターンから、Class-1:ThyもTCDMも比較的多数出現する亜型、Class-2:Thyは殆ど出現しないが、TCDMは比較的多数出現する亜型、Class-3:ThyもTCDMも殆ど出現しない亜型の3亜型に細分類することが可能で、それぞれのGLUT-1,cKIT,CD5,MIB-1,p53などの胸腺癌マーカーの発現の有無、程度を免疫組織学的に検討した。さらにCD205やclaudin-1などの胸腺皮質上皮細胞(cTEC)および髄質上皮細胞(mTEC)の分化抗原の発現の有無、程度、MIB1-index(%)についても検討した。その結果、B3/C1とB3/C2は比較的予後の良いB1,B2型胸腺腫に準ずるものであるのに対して、B3/C3は高悪性の胸腺癌に類似するフェノタイプを示す事が明らかになった。さらに、A型胸腺腫は正常mTECにはない特徴が幾つも検出された。また、A型胸腺腫症例の中に1例のmetaplastic thymomaとすべき症例があった。この症例は短紡錘形でサイトケラチン陽性、ビメンチン陰性の上皮性の腫瘍細胞と、長紡錘形でサイトケラチン陰性、ビメンチン陽性の線維芽細胞様腫瘍細胞のモザイク構成であったが、AB型胸腺腫のA部分はこの線維芽細胞様腫瘍細胞に酷似していることが判明した。このことから、AB型胸腺腫は単なるA型とB型の混合腫瘍でなく、独自の腫瘍である事が確認された。以上の結果を日本病理学会、国際肺癌学会、日本胸腺研究会にて発表した。2010、2011年度の結果を踏まえて2012年度は特にB3型胸腺腫と胸腺癌、肺扁平上皮癌の鑑別と、AB型胸腺腫の更なる詳細な解析を症例を増やして行った。まず、B3型胸腺腫の特徴として症例ごとにthymocyteやTCDMなどの非腫瘍性の胸腺皮質環境細の出現頻度に大きな違いがあり、これらが比較的多数出現するサブタイプ1と両者が殆ど出現しないサブタイプ2に分類することが実際的と考えられた。サブタイプ1はフェノタイプ上B1、B2型胸腺腫に類似し、胸腺癌との鑑別は容易であった。これに対してサブタイプ2は胸腺皮質上皮分化抗原の発現に乏しく、フェノタイプ上も胸腺癌との鑑別は難しかった。その中で、胸腺プロテアソームβ5t、c-kit, CD5が鑑別に特に有用であることが判明した。β5tはサブタイプ2B3型胸腺腫にほぼ特異的に発現したのに対し。c-kitとCD5は胸腺癌にほぼ特異的であり、肺扁平上皮癌には発現しないことも確認された。以上より、胸腺皮質環境細胞の有無、胸腺プロテアソームβ5t、c-kitおよびCD5発現の有無を検討する診断に至るフローチャートを提案した(Journal of Clinical and Experimental Hematology, 2013 in press)他方、AB型胸腺腫はA領域の違いにより2種類に細分類しうることが判明した。19例のAB型胸腺腫のA領域を検討すると、5例はA型胸腺腫とほぼ同じ、サイトケラチン(CK)陽性、ビメンチン(BM)陰性、EMA陰性のフェノタイプを示す通常型、14例はmetaplastic thymomaでみられるCK陰性、BM陽性、EMA陽性の線維芽細胞様上皮である事が判明し、これを化生型とした。A型胸腺腫の上皮細胞としての性質がmTECとは異なる事を明らかにし、さらにAB型胸腺腫が単なるA型とB型胸腺腫の混合主要でない事を示す事ができた。さらにB3型胸腺腫はTCDMとThyの分布パターンによって3種類に細分しうること、それによって特に予後不良な腫瘍型を検出しうる可能性を示した事など順調な成果と考えている。
ショウジョウバエ微小脳における性的二型神経回路網とその機能の解明

ショウジョウバエ成虫の脳には、雌雄で構造的な違いがあることが示され、雄にしかないP1ニューロン群が雄の性行動の開始に重要なはたらきを持っていることがわかった。さらに、このP1ニューロン群は、性を決定する二つの因子フルートレスとダブルセックスというタンパク質が協調して働くことで形成され、その結果、雄と雌で異なる脳の神経回路を作り出され、雄と雌の行動の違いが保証されていることが明らかになった。本研究では、ショウジョウバエ微小脳の高次中枢神経回路網に注目し、構造上の性差の存在を明らかにし、性行動における機能を解明することを目的とする。Fruitless(Fru)タンパクを発現する神経細胞群は、雄の交尾行動を制御する神経回路網に関わっていると考えられる。このFru発現ニューロン群がどのような回路網を形成しているか明らかにするため、遺伝子発現神経細胞の形態および投射領域を網羅的に調査し、Fru発現ニューロン群の脳地図作成を進めた。Fru発現ニューロン群でGa14を発現する系統としてNP21系統を用い、NP21(Fru)発現ニューロン群の特定のsubsetをGFPラベルするためMARCM法を利用した。抗GFP抗体とneuropile特異抗体を用いた二重蛍光染色をおこない、共焦点レーザー顕微鏡を用いて3次元構築し、特定のクラスターの神経細胞群が脳のどの領域に投射しているか調査した。脳内におよそ500対のFru発現ニューロンが存在し、それらがおよそ50程度のクラスターに分類できることが明らかになった。現在までに、雄において7割程度のFru発現ニューロン群の投射パターンを同定することができている。その結果、1)雄特有のニューロン群および2)雌雄差のあるニューロン群を特定することができた。これら同定された性的二型神経細胞について、中枢投射領域のどこに入力部位があり、どこが出力部位となっているか明らかにするため、前シナプス領域に蓄積されるシナプトタグミンをヘマグルチニン(HA)で標識したタンパクを性的二型神経細胞群に強制発現させ、HAの蓄積部位を抗体染色する必要がある。このための系統作成を終え、投射領域のうちHA標識シナプトタグミンの蓄積がある出力部位と、蓄積がない入力部位を特定できることを確認した。今後、このシステムを使い、性的二型神経細胞群の入出力部域の特定を行う。Fruitless(Fru)タンパクを発現するニューロン群は、雄の交尾行動を制御する神経回路網に関わっていると考えられる。このFru発現ニューロン群がどのような回路網を形成しているか明らかにするため、Fru遺伝子発現ニューロンの形態および投射領域を網羅的に調査し、Fru発現ニューロン群の脳地図作成を進めてきた。その結果、Fru発現ニューロン群のいくつかには明らかに性差が存在することが明らかになった。同定されたFru発現ニューロン群が、交尾行動をどのように制御しているか明らかにするために、中枢神経系の一部のニューロン群を雄化するモザイク系統を作製し、雌において雄の交尾行動を開始するために必要なニューロン群の同定を試みた。その結果、脳後方背側領域に存在する特定のニューロン群P1が雄化することにより、雌において雄特異的な交尾行動が開始されることを見いだした。このニューロン群P1は、雄特異的に存在するニューロン群であり、雌には存在しない。細胞死を抑制すると雌においてもP1ニューロン群が形成されることから、ニューロン群P1の雌雄差形成に雌特異的な細胞死が関与することが明らかになった。このニューロン群P1は、ショウジョウバエの雄交尾行動の開始に重要な役割を持っているものと考えられる。Fru発現ニューロンの形態および投射領域を網羅的に調査し、脳地図作成を進めてきた。同定されたFru発現ニューロン群が、交尾行動をどのように制御しているか明らかにするために、脳の一部を雄化したモザイク雌を形成し、雄の交尾行動を開始するために必要なニューロン群の同定を試みた。P1ニューロン群について、中枢投射領域における入出力部位を特定するため、前シナプス領域に蓄積されるシナプトタグミンをヘマグルチニン(HA)で標識し、P1ニューロン群に強制発現させた。

その結果、P1ニューロン群は両側性に投射し、前大脳領域に出力域があることが示され、様々な入力情報を高度に処理し運動系へ情報を伝達する介在ニューロンであることが示唆された。P1は雄特異的に存在するニューロン群であり、この雌雄差形成には雌特異的な細胞死が関与する。この性特異的細胞死が、性決定因子によりどのように制御されているか調査した。その結果、雌では性決定因子の一つDoublesexの雌型タンパクが発現することにより、細胞死が誘導されていることが示された。一方、細胞死を逃れた雄のP1ニューロンでは、Fruタンパクが発現することにより、正常な投射を行うことができるようになることが示された。このように、2つの性決定因子が協調して働いて、雄と雌で異なる脳の神経回路を作り出し、雄と雌の行動の違いを保証していることが明らかにされた。
光励起三重項状態による超高感度NMRの汎用化

一般的な動的核偏極は、NMRやMRIの感度を飛躍的に増大させることが可能であるが、大きな電子スピン偏極を得るために4.2K以下の極低温や高磁場環境が必要となっている。我々は温度や磁場に依存せず大きな電子スピン偏極を持った光励起三重項電子を用いる動的核偏極(トリプレットDNP)の研究を行っている。本研究では、トリプレットDNPに適した三重項状態を持つ水溶性の新規な分子探索を行うことで、トリプレットDNPの汎用性向上を目指している。本年度は、パルス電子スピン共鳴(ESR)装置を開発し、光励起で生成された三重項電子スピンの評価法の確立を行った。三重項状態は、(a)電子スピン偏極、(b)ゼロ磁場分裂定数、(c)減衰時間、(d)スピン格子緩和時間のパラメータを実験から測定する必要がある。ESRスペクトルの粉末パターンからMatlabのEasy Spinパッケージを用いて(a)、(b)を決定した。その粉末パターンの中から分子の主軸系が外部磁場と平行となるな6つの静磁場強度で、パルスESR実験を行った。光励起後の電子スピン操作の間隔を変えながら測定することで、ESR信号の減衰情報を得た。3準位の(c)、(d)のパラメータ数は9つあるため、様々な静磁場強度で実験を行う必要がある。その実験結果を解析するために遺伝的アルゴリズムのプログラムを作成し、実験結果をフィッティングすることで(c)、(d)の値を得ることに成功した。それらの結果から、十分な精度でパラメータを決定できることが分かった。また温度を150Kから300Kまでのそれらの温度依存性を測定した。三重項状態生成のために用いているレーザの故障により、当初の計画に遅れが生じた。前年度は、トリプレットDNPでよく用いられているペンタセン分子を用いて電子スピン特性評価の確立を行った。本年度は、その確立した特性評価法を用いて、水溶性の三重項電子スピンの特性を測定し、トリプレットDNPに適した新規な分子探索を行う。トリプレットDNPでは、電子スピン偏極は高く、スピン格子緩和時間は長いものが望まれる。三重項から基底状態への減衰時間は10-100マイクロ秒程度が適している。ローズベンガル等の分子について、それらの特性を測定する。また前年度と同様に温度依存性についても測定を行う。それらにラジカル分子を少量加えた試料を作製し、ESR信号強度の変化や、吸光光度計を用いた吸収量の変化から光励起による分子の安定性を評価する。
正確度(Accuracy)と精度(Precision)に着目した咬合高径決定法

初年度において、顎間関係を運動生理学的に決定する方法を開発することを目的とした研究を行った。安静時空隙利用法(Niswonger)を利用して咬合高径を決定した上下全部床義歯を製作し、良好な経過を得ている無歯顎者9名を選択した.被験者の咬合高径を変化させるための口腔内装置を作製した。被験者には、様々な顎間関係条件において、画面上に映し出されるターゲットフォースを狙って、自身の咬合力を調節するよう指示した。ターゲットフォースと、発揮された咬合力とのずれを正確度(Accuracy)とし、発揮された咬合力の安定性を精度(Precision)とし、両パラメータと顎間距離との関係を評価した。その結果、適正な咬合高径の条件では、咬合高径を変化させた条件と比較して、有意に高い正確度と精度が認められた。以上の結果から、この関係を利用すれば、咬合高径を機能的に決定することが可能であると考えられる。次年度には、カロリンスカ研究所(スウェーデン)のProf.Trulssonらの研究グループの実験プロトコルに参画し、適切な咬合高径においては、試験食品の破砕を最も効率よく行うことができることが分かった。また、その制御機構は、閉口筋筋紡錘に振動刺激を与えてIa線維を活性化することにより、かく乱される現象を得た。さらに、これは閉口筋以外の筋紡錘を刺激した際には同様の結果は得られなかった。これらの結果より、咬合力の制御機構には筋紡錘の機能が関与していることが示唆された。以上、2年間の研究期間において、1編の国際誌の掲載を得た。本研究では、顎間関係を運動生理学的に決定する方法を開発することを目的とした。まず、咬合力を継時的に測定するための小型シリンダー状圧力センサを作製し、その校正実験を行った。その結果、信頼性の高い校正係数が得られた。そして、そのセンサが検知した力とターゲットフォースとを同時に表示させるためのビジュアルフィードバックシステムを作製し、その測定システムの安全性を確認した後に、ヒトを対象として測定を行った。大阪歯科大学附属病院障害者歯科にて、安静時空隙利用法(Niswonger)を利用して咬合高径を決定した上下全部床義歯を製作し,良好な経過を得ている無歯顎者9名(男性6名,女性3名, 67.2±4.4歳)を選択した.被験者の咬合高径を変化させるために,小型シリンダー状圧力センサ安静時空隙利用法で決定された高径,そこから1.5mm高い高径,1.5mm低い高径を設定した.被験者には、様々な顎間関係条件において、画面上に映し出されるターゲットフォースを狙って、自身の咬合力を調節するよう指示した。また、Bland-Altman分析によって、術者内信頼性と術者間信頼性を明らかにした。以上の結果から、あるターゲットフォースに対して咬合力を発揮させた場合に、有意に優れた精度、正確度となるのは,至適な咬合高径においてのみであると考えられる.従って,この関係を利用すれば,咬合高径を機能的に決定することが可能であると考えられる.原稿を国際誌に投稿済みである初年度において、顎間関係を運動生理学的に決定する方法を開発することを目的とした研究を行った。原稿受理に向け執筆を継続する。研究計画の変更や研究を遂行する上での課題は現段階では認められない。予定より安価に備品と材料を購入できたため次年度使用額が生じた。
高機能形状記憶合金の開発

TiNi形状記憶合金の医療分野や産業分野等への応用拡大のために,高機能形状記憶合金を開発した。一つは傾斜機能TiNi形状記憶合金であり,もう一つは高耐食性TiNi形状記憶合金である。傾斜機能TiNi形状記憶合金については,Ni濃度を段階的に変化させて作製した焼結体に適切な加工熱処理を行うことで局所ひずみの傾斜機能特性が現れることを明らかにした。また,高耐食性TiNi形状記憶合金において,熱窒化処理によって合金表面に不動態皮膜を生成でき,耐食性が未処理材対比大幅に向上することを明らかにした。1.傾斜機能TiNi形状記憶合金の開発塑性加工における加工率,加工温度の変態および変形特性への影響を概ね明らかにした.幅5mm,長さ30mm,厚さ1mmの焼結体に熱間および冷間圧延によって断面減少率(加工前後の断面積の減少割合)5%および10%の塑性加工をそれぞれ与え,示差走査熱量測定でマルテンサイト変態および逆変態温度の長手方向分布を,デジタル画像相関法で引張負荷によるひずみの分布を調べた.その結果,変態温度幅(各変態の開始と終了温度の差)は熱間および冷間圧延によって大幅に縮小することを明らかにした.また引張負荷中において,材料の長手方向に沿って連続的にひずみが変化することを確かめた.低Ni濃度の位置では負荷過程で比較的大きなひずみが生じ,除荷後の加熱によって見かけ上の塑性ひずみが回復する形状記憶効果が現れ,高Ni濃度の位置では負荷過程でのひずみは比較的小さく,除荷のみで大きなひずみが回復する超弾性の特性が現れることを明らかにした.これらの一連の結果は圧延加工によって集合組織が形成され,より溶製材の特性に近づいたことによって生じたと考えられる.2.高耐食性TiNi形状記憶合金の開発高温酸化処理によってTiNi形状記憶合金ワイヤの表面に均質な不動態皮膜が生成されることを明らかにした.この処理において,材料の表面粗さが成膜の品質に影響を及ぼすため,種々の条件下で研磨を行って処理を行った.これらの材料においてアノード分極試験を行い耐食性を評価した結果,バフ研磨を行って最も表面粗さを小さくした材料において耐食性が最も高くなることを明らかにした.さらに,この材料および比較材(大気中熱処理材,研磨材)について10%NaCl水溶液中で回転曲げ疲労試験を行い腐食疲労寿命を評価した結果,有意な差異は現れなかった.この点はアノード分極試験の結果に反するものであり,今後の検証が必要である.1.傾斜機能TiNi形状記憶合金の開発上記の通り計画に従って順調に進めることができており,一部の研究では計画以上の成果が得られている.塑性加工を施した材料において,計画通りNi濃度に応じたマルテンサイトおよび逆変態温度の分布が現れることを確かめることができた.ひずみ分布については当初は複数のひずみゲージを貼り付けて測定する計画であったが,デジタル画像相関法を適用することでより精度よい測定を可能にした.2.高耐食性TiNi形状記憶合金の開発高温酸化処理した材料の耐食性が向上することを確かめた点においては計画通りであった.しかしながら腐食疲労特性の評価においてはアノード分極曲線との整合性が得られない結果が得られたため,今後の進め方を改めて検討する必要がある.1.傾斜機能TiNi形状記憶合金の開発平成27年度に得られた傾斜機能TiNi形状記憶合金の変形特性および変態特性の再現性を確認するために,新規導入した高温対応の圧延機を用いて平成27年度と同様の条件(圧下率:熱間圧延5%+冷間圧延10%)で作製した試料についてデジタル画像相関法による引張負荷中のひずみ分布取得および示差走査熱量測定を行った。その結果,変態温度分布はほぼ同様の結果を得られることを確認したが,変形特性においては圧延加工による加工割れの発生により応力ーひずみ曲線の再現性が損なわれ,局所的なひずみ集中が現れることを示した。さらに熱間圧延によって40%の圧下率で6%の密度改善を図ることができ,焼結体の相対密度を99%まで高めることが可能であることを示した。2層の積層による傾斜機能化についても試みたが,NiとTiの相互拡散範囲が狭く,Niの緩やかな濃度勾配を設けるには至らなかった。2.高耐食性TiNi形状記憶合金の開発高温酸化処理した材料の腐食疲労寿命に比較材に対する有意差が現れなかったことについて検証を重ねた結果,母材と不動態皮膜の密着が十分でないために回転曲げ負荷中に皮膜の一部が剥離することが原因であると結論付けた。密着性を向上させるために母材表面の更なる平滑化が必要であると考えており,平成29年度には電解研磨を行い検証する予定である。また,高温酸化処理の雰囲気ガス比率を窒素:酸素=8:2から10:0(純窒素ガス)に変更した場合に耐食性がさらに向上する結果を得ており,今後はこの点についても詳細な検討を加える予定である。さらにオージェ電子分光によって高温酸化処理で生成される皮膜の厚さは約100nmであり,表面にNiフリー層が生成されることも明らかにした。1.傾斜機能TiNi形状記憶合金の開発上記の通り,変態温度分布については再現性を確認することができたものの,加工割れの発生によって変形特性の再現性を確認するには至らなかった。

加工割れの発生は当初より予測しており対策を講じたものの,より精密な材料寸法のコントロールや酸化皮膜の除去などが必要であり,完全に抑制するには至っていない。しかしながら熱間および冷間圧延加工による密度の改善効果を明確に示すことができ,変形特性の改善を期待できる。この点では当初の計画を超える成果を得ている。2.高耐食性TiNi形状記憶合金の開発腐食疲労寿命において高温酸化処理の優位性を見出すことができなかったものの,母材表面の平滑化および純窒素ガスによる皮膜生成に活路を見出すことができた点で一定の成果を挙げることができた。さらにオージェ電子分光による皮膜の厚さについても当初の計画通り明らかにすることができた。1.傾斜機能TiNi形状記憶合金の開発熱処理および熱間圧延・冷間圧延の条件を種々に変動させたTiNi形状記憶合金焼結体について,密度,硬さ,X線回折による結晶構造解析および示差走査熱量測定による変態温度の確認等を行った。その結果,(1)熱間圧延で当初懸念されていた析出物の生成は本プロセスでは生じないこと,(2)圧下率30%の熱間圧延と同5%の冷間圧延を行った場合に密度と硬さの向上を図れること,を明らかにした。今後は上記プロセスで作製したサンプルについてデジタル画像相関法を用いた引張試験を行うことで,変形抵抗の傾斜機能特性を明らかにする必要がある。2.高耐食性TiNi形状記憶合金ワイヤの開発よく研磨したTiNi形状記憶合金ワイヤーについて純窒素ガス中で400°C1時間の熱処理(TN処理)を行うことによって,耐食性が大幅に向上することを明らかにした。この耐食性は最も広く用いられる純Ti材に匹敵するものである。さらに,10%NaCl水溶液中の腐食環境での疲労試験においても未処理材に対する有意差が認められ,生体材料への応用に向けた道筋を立てることができた。一方で,高いひずみを与えた場合は優れた寿命向上効果が認められず,TN処理によって生成された不動態皮膜が早期に剥離している可能性が示唆される。今後は電解研磨条件の最適化を図り,さらに平滑な表面を得ることで,TN処理による不動態皮膜の母材との密着性を高めることが必要である。TiNi形状記憶合金の医療分野や産業分野等への応用拡大のために,高機能形状記憶合金を開発した。一つは傾斜機能TiNi形状記憶合金であり,もう一つは高耐食性TiNi形状記憶合金である。傾斜機能TiNi形状記憶合金については,Ni濃度を段階的に変化させて作製した焼結体に適切な加工熱処理を行うことで局所ひずみの傾斜機能特性が現れることを明らかにした。また,高耐食性TiNi形状記憶合金において,熱窒化処理によって合金表面に不動態皮膜を生成でき,耐食性が未処理材対比大幅に向上することを明らかにした。1.傾斜機能TiNi形状記憶合金の開発平成27年度に得られた結果の再現性を確認する.前回と同じ条件下で熱間および冷間圧延を施したTiNi形状記憶合金焼結体について変態温度およびひずみの分布を評価し,材料,圧延条件,測定精度のばらつきを評価する.さらに,焼結時の粉末充填条件を変えた材料の評価も行う.
悪性腫瘍の温熱療法のためのワイヤレス温度計測・治療システムの研究開発

日本では癌によって2017年に37万人の尊い命が失われ、医療費は年間4兆円を超えており、その治療技術の高度化は焦眉の急である。そこで、本研究は医学部との共同研究を重ね、手術不可能末期癌患者のQOL(生活の質)の向上を目的とした温熱化学療法に向けた低侵襲温熱治療システムを研究開発している。過去に本研究が開発した金被覆感温磁性体は金被覆ナシの感温磁性体(マイクロサイズ)より発熱効率は向上するが、金被覆により外部からの磁束がシールドされ、金被覆ナシの感温磁性体と比べ検出されるピックアップ電圧の変化量は減少し、検知精度を低下させるという問題があった。そこで、最終年度では金コーティングの代わりに磁性ナノ微粒子(市販または研究室内で開発のナノ微粒子)を感温磁性体に混合した新たなインプラント(マイクロ@ナノ磁性微粒子の混合物)を開発した。さらに、開発したインプラントの発熱効率や磁気特性(透磁率)の印加磁場強度・周波数の依存性を評価し、高い発熱効率かつ高い透磁率を同時に実現するインプラントの設計指針や印加磁場の励磁条件を明らかにした。最終年度に科研費による支援で得られた研究成果を基に2件の特許(公開)、筆頭著者として学術雑誌に1件の論文(第二著者論文も含めると3件)の採録・掲載された。さらに、筆頭著者として国際会議に2件、国内学会1件発表した。また、上記の国際会議2件中1件がポスター賞、前年度に採録された原著論文が電気学会東北支部優秀論文賞、本学の学生表彰優秀賞を受賞した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,手術不可能な進行癌患者のQOLの向上のための温熱化学療法に向けた低侵襲温熱治療システムの研究開発を目指している。本システムにおいて,患部に注射された感温磁性体が呼吸や拍動等により移動し,患部温度検知精度が低下するという問題があった。そこで,平成28年度ではロボットアームによる磁場印加検知ユニットを回転走査させる「体動アーチファクト低減法」を提案し,物理実験より妥当性を検証した。その後,本体動低減法で使用するスペクトル解析によって発生する遅延時間を改良するために,磁場印加コイルの中に複数の検知コイルを対称的に設置する「対称型マルチ検知コイルによる遅延時間短縮法」を考案し,数値計算に基づくシミュレーションにより妥当性を確認した。これらの成果を基にして国際会議ICEE2016で発表し,電気学会論文誌に和文の原著論文が掲載された。加えて,本研究を進める過程において目視等では探知できない磁性体の位置を探索する手法を考案し,位置探索システムを構築して物理実験により妥当性を検証した。この成果は特許出願を完了し,電気学会論文誌に英文の原著論文として投稿(条件付採録)しており,同時に国際学会EMBC'17(論文提出済)で発表する予定である。当初計画に加えて,従来の金被覆感温磁性体では被覆なしの感温磁性体よりも発熱効率を向上できるが,金被覆によって外部からの磁束が遮蔽されるため,検出されるピックアップ電圧の変化量が被覆なしの感温磁性体のときよりも大きく減少するという問題があった。そこで,温熱療法に適した発熱効率を向上させると共に,温度変化によるピックアップ電圧の変化量が感温磁性体単体のときよりも大きい発熱体を開発している。この成果を基にして2件目の特許として現在申請準備作業を進めており,同時に国際学会ICMR2017(論文提出済)で発表し,原著論文を作成する予定である。当初の計画どおりに,磁場印加コイルの内側に対称的に設置する三つの検知コイルの誘導起電力を手かがりとした「磁性体の位置探索方法」を提案し,物理実験によってその妥当性を検証した。同時に,過去に提案した「回転走査による体動アーチファクト低減法」において,新たに複数検知コイルを用いることで遅延時間を短縮できることを明らかにした。さらに,「磁場印加検知ユニット」および「ロボットアームによる位置探索用プログラム」を作成し組み合わせることで,「磁性体の位置探索システム」を開発した。また,磁場環境下でも安定してLock-in Amplifierに参照信号を入力するために無誘導抵抗を導入すると共に,ロボットアームや計測装置による環境ノイズを除去する「電圧計測用プログラム」をLabVIEWで開発することで,磁性体の透磁率に依存する信号の精度を向上した。当初の計画に加えて,従来の金コート感温磁性体よりも温度変化による信号の変化量が大きく,同等の発熱効率を持つ発熱体を開発している。以上により,本研究が当初の予定通り進行していると判断した。本研究は医学部との共同研究として手術不可能な末期癌患者のQOL(生活の質)の向上を目的とした温熱化学療法のための低侵襲温熱治療システムを研究開発している。前年度までに取り組んだワイヤレス温度検知の精度向上を目的とした回転走査による体動アーチファクト除去の実績を踏まえて,本年度に実施した研究及び得られた成果を以下に示す。(1)患部に埋め込まれた磁性体の自動位置探索システムの開発・評価磁場印加用コイルの内側に三つの磁場検知用ピックアップコイルを対照的に設置した磁場印加検知ユニットを,多軸ロボットアームを利用した粗調整(回転走査)と微調整(直線走査)を組み合わせることで,体内に埋め込まれた磁性体の位置を1mm以下の空間分解能で定位できることを明らかにした。この研究成果を特許として出願すると共に,国際会議IEEE EMBC

'17で発表し日本電気学会論文誌に筆頭著者の原著論文として出版された。(2)磁気ハイパーサーミア用高発熱効率・高透磁率のインプラントの開発・評価従来の金被覆感温磁性体は金被覆ナシの感温磁性体(マイクロサイズ)より発熱効率は向上するが,金被覆により外部からの磁束がシールドされ,金被覆ナシの感温磁性体と比べ検出されるピックアップ電圧の変化量は減少し,検知精度を低下させるという問題があった。そこで,発想を転換し金コーティングの代わりに磁性ナノ微粒子を感温磁性体に混合した新たなインプラントを開発した。この研究成果を基にして2件目の特許を出願すると共に,国際会議ICMR'17やISAMMA'17などで発表し米国電気電子学会誌に2本の筆頭著者の原著論文として採録された。当初の研究計画の通り,発熱体の自動定位探索システムを構築・評価した。それに加えて,磁気ハイパーサーミア用に,高い発熱効率と高い透磁率を兼ね備えた発熱体を開発・評価することを成功したため。日本では癌によって2017年に37万人の尊い命が失われ、医療費は年間4兆円を超えており、その治療技術の高度化は焦眉の急である。そこで、本研究は医学部との共同研究を重ね、手術不可能末期癌患者のQOL(生活の質)の向上を目的とした温熱化学療法に向けた低侵襲温熱治療システムを研究開発している。過去に本研究が開発した金被覆感温磁性体は金被覆ナシの感温磁性体(マイクロサイズ)より発熱効率は向上するが、金被覆により外部からの磁束がシールドされ、金被覆ナシの感温磁性体と比べ検出されるピックアップ電圧の変化量は減少し、検知精度を低下させるという問題があった。そこで、最終年度では金コーティングの代わりに磁性ナノ微粒子(市販または研究室内で開発のナノ微粒子)を感温磁性体に混合した新たなインプラント(マイクロ@ナノ磁性微粒子の混合物)を開発した。さらに、開発したインプラントの発熱効率や磁気特性(透磁率)の印加磁場強度・周波数の依存性を評価し、高い発熱効率かつ高い透磁率を同時に実現するインプラントの設計指針や印加磁場の励磁条件を明らかにした。最終年度に科研費による支援で得られた研究成果を基に2件の特許(公開)、筆頭著者として学術雑誌に1件の論文(第二著者論文も含めると3件)の採録・掲載された。さらに、筆頭著者として国際会議に2件、国内学会1件発表した。また、上記の国際会議2件中1件がポスター賞、前年度に採録された原著論文が電気学会東北支部優秀論文賞、本学の学生表彰優秀賞を受賞した。I。フィードバック制御機構の計測・制御用プログラムを開発する。II。自動定温加熱治療システムを試作する。III。物理実験および動物実験により本手法の妥当性と安全性を評価する。最終年度は,本年度に新たに考案したマイクロ・ナノ磁性微粒子の混合物の最適な混合比や発熱機構を解明すると共に,体外から印加磁場強度・周波数の依存性を評価し,高い発熱効率・高い透磁率を同時に実現する発熱体の設計指針や励磁条件を提示する。また,これまでに研究開発した要素技術(発熱体,自動定位探索技術,深部温度計測技術,回転走査による体動除去技術など)を統括した「自動定温加熱治療システム」を試作・評価する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
亀裂性岩盤の3次元コンピュータモデリングと安定性解析

本研究プロジェクトの目的は、岩盤構造の安定性解析のための、速く、正確なプログラムを開発することにある。このために、博士論文の一環として開発されたプログラムであるSFA-3D (3D Sliding Failure Analysis Program)、を基に研究を始めることとした。SFA-3Dはエキスパートシステムシェル(Kappa PC 2.1)を用い書かれており、オブジェクト志向の構造を持つ。SFA-3Dは対象となる岩盤を、幾何学的、地質学的な特徴を基に三次元的に表現した後に、岩盤斜面崩壊の解析を行うことが出来る。実データを用いた解析を行った結果、プログラムのデータ入出力部、表面生成アルゴリズム、配列要素のサイズ限定の除去、システムの実行速度部分の4点を改善する必要があることがわかった。これらの改善要求を鑑み、Visual C++を用いた開発環境への移行を試みたが、Kappa PCとC++では、開発環境の違いから、全てを移行することはできず、最終的にはKappa PCで以下の点が改善された。1.大規模なプロジェクトに対応するため、スプレッドシートのような入力フォームを使用可能な改良が行われた。また、データファィルに関して、テキストエディターを用いての編集を可能とした。2.等高線図からのデータをも扱うことが出来るように、データ入出力部が改良された。具体的には、plane上の3点の座標を使用する方法、長方形のグリッドを使用する方法、大きさの規定されない三角形のグリッドを使用する方法の3種類のデータ入力方法を付与した。3.Visual C++への移行を念頭に、プログラムのオブジェクト構造を改良した。1.作成中のモデリングプログラム(SFA-3D)の開発環境としてVisual C++を新しく採用した。その理由としては、オブジェクト指向のプログラミングができること、グラフィカルなインターフェイス数値計算に対するパフォーマンスが優れていることによる。2.SFA-3Dを大規模プロジェクトに対応させるため、いくつかの点で改良を加えた。-入力用のデータファイルを利用できるよう付け加えた。小規模なプロジェクトでは利用者に問合せる方法が容易であったが、大規模プロジェクトでは大量のデータを扱わねばならず、入力ファイルの利用が必要となってくる。-表層平面の定義に3地点の座標を用いることが付け加わった。以前に平面データは"傾斜方位/傾斜量と平面上の座標点"によって与えられていた。しかし方位データがなく、座標データが利用可能な場合にこの手法が利用できる。-表面の定義に自由三角測を用いることを付け加えた。もし定義すべき表面が複雑でなければ、表面は不規則な三角形に分割でき、そしてこの三角測はコンピュータ上で表面を再現する際に用いることができる。-表面の定義に直交グリッド(メッシュ)を用いることが付け加わった。この方法はコンターマップからデータを読み込むのに適している。コンターマップ上でXとYの両方向に望ましい間隔でとられた直交メッシュを作成することで、表面を再現する際にノードの座標を用いることができる。4.開発中のプログラムをテストするために実際の岩盤データを収集した。石灰石鉱山の一般的な構造データおよび単一ベンチにおける小規模な岩盤崩壊データを得て、異なる開発段階でのプログラムをテストした。