hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
強相関電子系における量子相転移

平成11年度及び12年度に行なった研究を以下に列挙する。(1)Shastry-Sutherlandスピン模型の厳密な基底状態と励起スペクトルを解析し、磁化曲線にあらわれるプラトーの存在を明らかにした。さらに、このスピン模型において可能ないろいろな相の間の量子相転移を研究した。これらの理論解析結果は、二次元のスピンギャップ系SrCU_2(BO_3)_2に応用できる。(2)2次元のプラケットRVB系における量子相転移が不純物効果によって消滅することがあることを、stochastic series展開の手法により明らかにした。(3)ダイマー状態や、プラケットRVB状態、混合スピン構造などをもったスピン系における量子相転移を研究した。valence-bond solid状態と種々の磁気秩序状態の間の量子相転移の起こる条件をいろいろな場合に対して調べた。(4)スピンと軌道の自由度についてSU(4)対称性をもった一次元のKugel-Khomskii模型を、数値的及び対称性の観点から解析的に研究した。さらに、CaをドープしたSr_2RuO_4における多軌道効果を、軌道に依存したMott転移で重要となるスピンと軌道の自由度に着目して解析した。(5)幾何学的にフラストレートしたパイロクロア格子上の量子スピン系を、スピン1/2とスピン1の場合に研究した。ヤーンテラー的な格子歪み転移も含めて、大きな残留エントロピーを解放するために生じる量子相転移について考察した。(6)伝導キャリアをドープした近藤格子模型のLuttinger流体としての特性を調べ、低エネルギーに特徴的なエネルギースケールが生じることを明らかにした。(7)スピン三重項超伝導体Sr_2RuO_4に対して、磁気相関と異方的超伝導秩序との間の関係を考察した。(8)非対角な乱れをもつ量子細線あるいは梯子模型について、低エネルギーでの状態密度とアンダーソン局在効果を調べた。平成11年度の研究実績は以下のとおりである。1)SrCu_2(BO_3)_2は二次元のスピンギャップ系であるが、その構造は直交ダイマー系として特徴づけられる。その基底状態がダイマーシングレットの波動関数であることはShastry-Sutherlandによって示されていたが、その量子相転移点を明らかにした。また、トリプレット励起がほとんど局在していることを指摘し、磁化プラトーの起源を明らかにした。2)重い電子系の基礎モデルである近藤格子について、一次元模型の性質を密度行列繰り込み群を用いて調べ、総合報告にまとめた。3)梯子格子スピン系の量子相転移について、国際的な共同研究を遂行し、実験と理論の詳細な比較検討を行なった。4)スピンと軌道の結合したモデルの一次元における臨界的性質を、SU(4)対称性のある場合の周辺を中心にして明らかにした。5)伝導電子と結合したスピンおよび格子自由度の量子相転移を研究するため、このような系に対する量子モンテカルロ計算のアルゴリズムの開発を行った。これによって有限サイズスケーリングによる臨界現象の解析が可能となった。また、二重交換系におけるスピン-格子相互作用のスピン動力学に対する影響をダイアグラム計算によって研究した。6)スピンギャップを持つ絶縁体と金属相との間の量子相転移を調べるため、1次元近藤格子の静的および動的相関関数の温度およびドーピング依存性を調べた。また、反強磁性絶縁体とd波超伝導の間の量子相転移を2次元t-Jモデルを用いて調べ、1電子レベルのコントロールによる超伝導相関の増強を明らかにした。7)磁気秩序相と無秩序相間の量子相転移の問題を、級数展開法を用いて、梯子型・プラケット・混合スピン等の構造をもった2次元量子反強磁性模型に対して研究した。

8)量子臨界点に近接したスピン液体に非磁性不純物を導入した系の低エネルギー有効模型はランダムな交換相互作用をもつ一次元の量子スピン模型になる。この系を、拡張された実空間繰り込み群の方法を用いて解析し、スピンの相関が非常に長距離にわたっていることを明らかにした。9)磁気相転移点に近接した異方的超伝導体中の非磁性不純物効果を、Ginzburg-Landau理論により解析した。平成12年度の研究実績は以下のとおりである。1)ダイマー状態、プラケットRVB状態、そして混合スピン構造をもった量子スピン系における量子相転移を、valence-bond solid状態と種々の磁気秩序相との間の相転移に着目して、解析した。2)秩序相と無秩序相の間の量子相転移に対する非磁性不純物の影響を、プラケットRVB状態やダイマー状態をもつスピン1/2の量子スピン系について研究した。3)CaをドープしたSr_2RuO_4について、3種類のd電子軌道がフェルミ面に寄与していることの効果を研究し、一種の部分的なMott転移により局在したスピンや軌道の自由度が生じていることを明らかにした。4)パイロクロア格子上のスピン系の基底状態と低エネルギーでの物性を解析し、大きな残留エントロピーにより引き起こされる量子相転移を議論した。5)二重交換模型における量子相転移を調べるため、量子モンテカルロ計算を行ない、転移の臨界指数を数値的に評価した。6)Mott転移近傍の銅酸化物のフェルミ面の形状変化(切断)に対するウムクラップ散乱の影響を、弱結合の繰り込み群の手法により解析した。7)非対角の乱れをもった準一次元系(量子細線)における低エネルギー準粒子の状態密度やアンダーソン局在の問題を調べ、種々のユニバーサリティクラスについて特徴的な量子効果を明らかにした。8)d波超伝導体の表面で起こる相転移について研究し、磁気的秩序をもった超伝導状態と時間反転対称性の破れた超伝導状態の間の競合について議論した。
微小転移モデル確立による食道癌の転移メカニズムと各転移過程における細胞動態の解明

マウスモデルの作成において同所移植モデルの作成が困難であったため、腹腔内の微小転移モデルを作成し微小転移巣を可視化する手技を確立した。colon26-luc細胞をマウス腹腔内投与することで腹膜播種モデルを作成した。7週齢雌BALB/cマウスを用いてイソフルレン麻酔下にルシフェリンを腹腔内投与し発光を観察した。肉眼的に不可視であるday10の時点で微小腹膜播種病変の描出が可能であった。播種病巣の定量に用いられる腹膜の重量は発光強度と相関し、腫瘍の定量を発光量で評価できることが証明された。マウスの腹膜播種モデルを用いて犠死させることなく腹腔内の病勢を評価することが可能な実験系を確立した。「研究の目的」癌細胞の転移のメカニスム(特に微小転移について)について、その転移能の獲得についての解明を目的とする。複数の複雑なメカニズムが予想されるが、臨床的に転移が比較的早期から品会に認められる食道癌をモデルに、動物実験モデルおよび臨床検体を用いて検討する。具体的には動物モデルの作成、リンパ節微小転移の際の発現蛋白の解析、および病理学的な検討。血行性転移時の細胞動態の解析を行う。「研究実施計画」実験動物(ヌードマウス・ヌードラット)を用いてヒト食道癌細胞株TE-13にGFPで標識した細胞を接種し食道癌同所移植転移モデルを作成する。同モデルも用いて病理学的、免疫組織学的に腫瘍細胞及び周囲環境における蛋白発現を検索してその発現様式と状態を観察する。さらに、発現蛋白の転移におけるメカニズムの解析を行う。「研究成果」TE-13を用いた実験動物での同所移植モデルで実験動物の生存および腫瘍細胞の生着に問題があったため、開胸モデルから開腹モデルに方針変更してマウスの前胃に移植した。現在はより悪性度の高いTE-8のGFP細胞を樹立している。マウスおよびラットの腫瘍細胞の移植モデルの作成を継続して行い、併行して臨床検体からのstudyを行う予定である。「研究の目的」癌細胞の転移のメカニズム(特に微小転移について)について、その転移能の獲得についての解明を目的とする。より悪性度の高いTE-8のGFP細胞を樹立したがヌードマウスの前胃にに生着困難であるためマウス皮下に生着させてmassとして前胃に移植する系を試みている。研究の目的:癌細胞の転移のメカニズム(特に微小転移について)について、その転移能の獲得についての解明を目的とする。研究方法:複数の複雑なメカニズムが予想されるが、臨床的に転移が比較的早期から品会に認められる食道癌をモデルに、動物実験モデルおよび臨床検体を用いて検討する。現在の活動状況:現在マウスモデルの作成を行っている。食道癌細胞株TE-8を用いたマウス食道癌同所移植実験では胸部食道への生着が困難であったため、前胃への移植実験に変更して継続している。現在のところ細胞株の種類、接種の条件を変えて再度予備実験を行っているとともに、観察と評価を容易に行う目的でGFP発現株を樹立中である。

複数の複雑なメカニズムが予想されるが、臨床的に転移が比較的早期から品会に認められる食道癌をモデルに、動物実験モデルおよび臨床検体を用いて検討する。具体的には動物モデルの作成、リンパ節微小転移の際の発現蛋白の解析、および病理学的な検討。血行性転移時の細胞動態の解析を行う。「研究実施計画」実験動物(ヌードマウス・ヌードラット)を用いてヒト食道癌細胞株TE-8にGFPで標識した細胞を接種し食道癌同所移植転移モデルを作成する。同モデルも用いて病理学的、免疫組織学的に腫瘍細胞及び周囲環境における蛋白発現を検索してその発現様式と状態を観察する。さらに、発現蛋白の転移におけるメカニズムの解析を行う。「研究成果」TE-13を用いた実験動物での同所移植モデルで実験動物の生存および腫瘍細胞の生着に問題があったため、開胸モデルから開腹モデルに方針変更してマウスの前胃に移植した。より悪性度の高いTE-8のGFP細胞を樹立を試みたが、現在樹立に難航している。マウスおよびラットの腫瘍細胞の移植モデルの作成を継続して行い、併行して臨床検体からのstudyを行う予定である。「研究の目的」癌細胞の転移のメカニズム(特に微小転移について)について、その転移能の獲得についての解明を目的とする。「研究方法」複数の複雑なメカニズムが予想されるが、臨床的に転移が比較的早期から頻回に認められる食道癌をモデルに、動物実験モデルおよび臨床検体を用いて検討する。「研究実施計画」マウスモデルの作成において同所移植モデルの作成が困難であった。縦隔内の腫瘍の生着、リンパ節転移の作成が困難であったため、腹腔内の微小転移モデルを作成し微小転移巣を可視化する手技およびモデルを作成した。colon26-luc, mouse colorectal carcinoma celllines transfectedpMSCV-luciferaseを使用した。colon26-luc細胞を1x106個をマウス腹腔内投与することで腹膜播種モデルを作成した。7週齢雌BALB/cマウスを用いて行った。マウスはイソフルレン麻酔下にルシフェリンを腹腔内投与しOptimaShot CL-420αを使用し発光を観察した。肉眼的に不可視であるday10の時点で微小腹膜播種病変を描出することが可能であった。播種病巣の定量に用いられる腹膜の重量は発光強度と相関し、腫瘍の定量を発光量で評価できることが証明された。また、同モデルを用いて抗癌剤(シスプラチン及びGemcitabin)の治療効果判定が可能であった。これらのことから、マウスの腹膜播種モデルを用いて犠死させることなく腹腔内の病勢を評価することが可能な実験系を確立した。26年度が最終年度であるため、記入しない。外科学26年度が最終年度であるため、記入しない。培養細胞の実験系で移植可能と考えていたものが、生着せず、また、開胸して移植するモデルが、施行困難であることが判明した点である。培養細胞の実験系で移植が困難であること。移植予定していた食道癌細胞の樹立に難航している点である。
高い形状自由度を持つ積層型誘電エラストマーアクチュエータの研究開発

積層型の誘電エラストマーアクチュエータはソフトロボティクスの技術として有望であるが、その形状は限定的で、製作には長い時間がかかり、特殊で複雑な設備が必要である。本研究では、積層型の誘電エラストマーアクチュエータを自由度の高い形状で、極めて単純な工程で作ることができるモールディング法を提案する。本研究の目的は、モールディング法によるアクチュエータの特性を明らかにし、ソフトロボットへの有効性を実機の開発を通して実証することである。
術中照射専用可動型電子線照射装置の開発

術中照射専用可動型電子線照射装置が完成した。電子線エネルギーは4,6,9,12MeVのいずれかを選択可能で、出力は最大10Gy/分、照射野は直径3-10cmが可能である。既存の手術場内に設置して、一人による装置の移動が可能である。米国、カルフォルニア大学において、臨床治験を開始した。同施設において、漏洩線量を測定した結果、1週間に12例、2400Gyを照射して、手術室周囲の最大検出線量は、室外のドア表面で72μシ-ベルトであった。従って、室内を放射線管理区域に設定することによって、追加遮蔽を要さないことが確認された。電子線エネルギーが大きくなるに従って、漏洩線量も増加することが示された。実際の運用は以下のようなものとなる。先ず、装置の保管室から手術場へ移送する。装置を規定の場所に設置し、ケーブル類をとりつけた後、QAに関するチェックを行う。この段階で放射線治療スタッフは一旦退出し、外科スタッフが装置にプラスティックキャップとドレープで装置を覆う。外科操作が完了すると、放射線治療スタッフとともに、使用アプリケータを選択する。手術台を照射装置まで移動させる。放射線スタッフがアプリケータを照射装置にドッキングさせ、照射線量と電子線エネルギーを決定する。スタッフは保管室に入り、モニタをテレビで観察しながら、約2分の照射を行う。この後、必要に応じて、手術操作を継続する。本装置を規制する法規として、科学技術庁関係の放射線障害防止法と厚生省関係の医療法について検討を行った結果、放射線障害防止法では装置の移動に関する問題はなく、放射線管理区域設定上の運用が問題となるのみと考えられるのに対して、医療法では、診断用高エネルギー放射線発生装置は決められた使用室で使用するとされており、今後の重大な検討項目となった。術中照射の適応の検討とこれまでの臨床成績の解析を、研究組織の実験例および文献検索から行った。この結果、脳腫瘍、頭頚部癌、肺癌、胃癌、膵癌、胆道癌、直腸癌、子宮頸癌、骨肉腫、軟部組織肉腫、膀胱癌、前立腺癌、小児癌などほとんどすべての領域の悪性腫瘍に対して術中照射は有効であることが確認された。さらに、これまでの手術場、照射室間を移動する方法の問題点が明らかとなり、移動型電子線照射装置が実現する機動的運用には大きな期待が持たれていることが調査された。さらに、適応疾患毎に臨床的解析から、装置の仕様としては、電子線エネルギーは12MeV以上、線量率は5Gy/分以上、照射野直径は10cm以上が望ましいことが分かり、要求仕様がほぼ特定された。これまでのS周波数帯マイクロ波からX周波数帯に変更した加速管を2個直列に連結させることで、長さ約1.2メートル程度、総重量1.5トン程度の電子線専用発生装置を作成できるメドを得て、米国との共同で一部試作した。要求仕様はほぼ満たされると考えられた。漏洩に関しては評価途上であるが、加速管間からの漏洩線量を制御することで、管理区域要件以内の線量とすることが可能であると示唆されたが、試作機での実測定が来年度の大きな研究課題であることが分かった。また、麻酔科学的、周手術学的立場における運用面でのシミュレーションを行った結果、保管場所や整備の問題などの課題が明確となり、法規面との検討とともに来年度以降の大きな課題となった。術中照射専用可動型電子線照射装置が以下の仕様で、試作された。

本装置は、本体(Cアームで可動式),電源モジュレータ,操作器からなり、電子線エネルギーは4,6,9,12MeVのいずれかを選択可能で、出力は最大10Gy/分、平坦度は±5%以内で、本体ガントリ-回転±45度およびCアーム回転±30度が可能である。照射野は直径3-10cmが可能である。本体の重量は1140Kgで、寸法は輸送時、193cm×109cm×225cm、治療時290cm×109cm×266cmである。この結果、既存の手術場内の設置と、一人による装置の移動が可能となった。また、周囲の漏洩線量を減少させる目的で、加速管に鉛シールドを施した他、ビーム中心軸上の患者後方にビームストッパーを置いた。壁面と、床面での漏洩線量測定を行った。患者等価ファントムに対して、10Gyを照射して測定した結果、本体ガントリ-角度は30度までにした場合にはファントムから3mの壁面での線量は10μGy以下であり、問題はないことが分かった。同一のファントムに10Gyを照射した場合の床下1mでの線量は、最大50μGyとなり、放射線管理区域の要求を満たすには、さらなる遮蔽効率の向上が必要であることが分かり、来年度の重要な課題となった。本装置を規制する法規として、科学技術庁関係の放射線障害防止法と厚生省関係の医療法について検討を行った結果、放射線障害防止法では装置の移動に関する問題はなく、放射線管理区域設定上の運用が問題となるのみと考えられるのに対して、医療法では、診療用高エネルギー放射線発生装置は決められた使用室で使用するとされており、今後の重大な検討項目となった。術中照射専用可動型電子線照射装置が完成した。電子線エネルギーは4,6,9,12MeVのいずれかを選択可能で、出力は最大10Gy/分、照射野は直径3-10cmが可能である。本体の重量は1140Kgで、寸法は輸送時、193cmx109cmx225cm、治療時290cmx109cmx266cmであり、既存の手術場内の設置と、一人による装置の移動が可能となった。米国、カルフォルニア大学において、臨床治療を開始した。同施設において、漏洩線量を測定した結果、1週間に12例、2400Gyを照射して、手術室周囲の最大検出線量は、室外のドア表面で72μシ-ベルトであった。従って、室内を放射線管理区域に設定することによって、追加遮蔽を要さないことが確認された。使用エネルギー別の測定では、4MeV電子線79Gyに対し最大44μシ-ベルト、6MeV電子線104Gyに対し最大51μシ-ベルト、9MeV電子線52Gyに対し最大52μシ-ベルト、12MeV電子線48Gyに対し最大142μシ-ベルトであった。電子線エネルギーが大きくなるに従って、漏洩線量も増加することが示された。実際の運用は以下のようなものとなる。先ず、装置の保管室から手術場へ移送する。装置を規定の場所に設置し、ケーブル類をとりつけた後、QAに関するチェックを行う。この段階で放射線治療スタッフは一旦退出し、外科スタッフが装置にプラステイックキャップとドレープで装置を覆う。外科操作が完了すると、放射線治療スタッフとともに、使用アプリケータを選択する。手術台を照射装置まで移動させる。放射線スタッフがアプリケータを照射装置にドッキングさせ、照射線量と電子線エネルギーを決定する。
系外地球型惑星マントル対流シミュレーション:大きさ・組成・圧縮の効果の整合的理解

多様な地球型惑星のマントルダイナミクスの整合的な理解を進める第一歩として、本年度は応募者が開発してきた2次元箱型領域におけるマントルの熱対流シミュレーションプログラムを使用して、対流の様式に影響を及ぼすと期待されるいくつかのパラメータの値を系統的に変化させて数値シミュレーションを実施した。その際、大きな地球型惑星のマントル内部でとりわけ重要となるマントル物質の圧縮性の効果に特に注目してパラメータ値の選定と解析を行った。まず第1に、地球と同じ平均組成を持ちながら、質量の異なる地球型惑星を対象としたマントルの熱対流シミュレーションを実施し、断熱圧縮の効果が顕著となる惑星質量の最小値を推定した。その結果、地球質量と比べて約4倍以上の質量をもつ地球型惑星では断熱圧縮がマントルの対流様式に大きく影響を及ぼし、圧縮性の効果を無視した場合と比べてリソスフェアが非常に厚く発達することに加え、マントル深部からの高温の上昇流の活動が著しく弱まることを見出した。なおこの成果は雑誌Earth, Planets and Spaceに論文として発表済みである。第2に、地球の10倍の質量を持つ「スーパー地球」のマントル内に期待される圧縮性の強さを前提とし、(i)熱伝導率や粘性率といったマントル物質の物性やその空間変化、および(ii)放射性元素の崩壊によるマントル内部での発熱がマントルの熱対流の構造に与える影響を調査した。(i)のシミュレーションにより、熱伝導率の深さ依存性が十分強く、かつマントルの浅部と深部での粘性率のコントラストが十分に大きい場合には、「深部成層圏」とでもいうべき温度の安定成層で特徴づけられる構造がマントルの最深部に発達することが分かった。また(ii)のシミュレーションにより、マントル内部での発熱は前述の「深部成層圏」の発達を促進する効果があることも分かった。2次元箱型形状モデルを用いたシミュレーションが順調に進んでいる。これにより広大なパラメータ空間の網羅的な調査の第一歩となる、マントル物質の物性の効果や惑星の大きさの効果を検討するためのシミュレーションが当初の計画通りに実施できている。また次の段階として、「対流容器」たるマントルの3次元形状の影響を調査するための予察的なシミュレーションの実施に向けて、2次元円環形状モデルの整備も滞りなく進んでいる。第1に、2次元形状モデルを用いたシミュレーションを今後も継続的に実施する。特に、これまで主に使用してきた2次元箱型形状モデルに加えて2次元円環形状モデルを用いたシミュレーションを実行し、両者で結果を比較する。これによりマントル物質の物性や圧縮性が対流様式に及ぼす効果が、「対流容器」たるマントルの形状によってどう影響されるかを検討する。なお場合によっては、軸対称性を仮定することで「2次元化」した球殻形状モデルを新たに開発することも見込んでいる。このモデルを開発することには、マントルの形状の効果を3次元空間に外挿した場合の効果を見積ることに加え、マントル深部からの上昇プルームのダイナミクスに関するシミュレーション研究の実施も念頭に置いている。さらに次の段階では3次元モデルを用いて、ターゲットを具体的に絞ってシミュレーションを実施する。ここでは先の2次元モデルを用いたパラメータ探索の結果を利用し、地球と似たマントル対流が発現すると見込まれる条件を用いたシミュレーションを主に想定している。ただし、場合によっては実際に発見されている太陽系外地球型惑星を想定したシミュレーションにより、「その地球型惑星は本当に生命を宿すのか?」という問いへの答を優先することも想定している。

これにより広大なパラメータ空間の網羅的な調査の第一歩となる、マントル物質の物性の効果や惑星の大きさの効果を検討するためのシミュレーションが当初の計画通りに実施できている。また次の段階として、「対流容器」たるマントルの3次元形状の影響を調査するための予察的なシミュレーションの実施に向けて、2次元円環形状モデルの整備も滞りなく進んでいる。第1に、2次元形状モデルを用いたシミュレーションを今後も継続的に実施する。特に、これまで主に使用してきた2次元箱型形状モデルに加えて2次元円環形状モデルを用いたシミュレーションを実行し、両者で結果を比較する。これによりマントル物質の物性や圧縮性が対流様式に及ぼす効果が、「対流容器」たるマントルの形状によってどう影響されるかを検討する。なお場合によっては、軸対称性を仮定することで「2次元化」した球殻形状モデルを新たに開発することも見込んでいる。このモデルを開発することには、マントルの形状の効果を3次元空間に外挿した場合の効果を見積ることに加え、マントル深部からの上昇プルームのダイナミクスに関するシミュレーション研究の実施も念頭に置いている。さらに次の段階では3次元モデルを用いて、ターゲットを具体的に絞ってシミュレーションを実施する。ここでは先の2次元モデルを用いたパラメータ探索の結果を利用し、地球と似たマントル対流が発現すると見込まれる条件を用いたシミュレーションを主に想定している。ただし、場合によっては実際に発見されている太陽系外地球型惑星を想定したシミュレーションにより、「その地球型惑星は本当に生命を宿すのか?」という問いへの答を優先することも想定している。2次元形状モデルによるシミュレーションが順調に進んだため、年度内に新たな計算機資源を追加で導入する必要がなくなった。これによって生じた次年度使用額と翌年度分を合わせた額により、当初の想定よりも高度な計算機資源の導入や研究支援者の雇用を計画している。
肝硬変治療のための新規低出力体外衝撃波を用いた肝細胞及び肝組織再生療法の開発

肝硬変に対する従来の治療法は残された肝臓の機能を助け、合併症をコントロールすることが主である。本質的に有効な治療法は今のところないため、低侵襲かつ有効性の高い新しい治療法の開発が強く望まれている。低出力衝撃波を体外から虚血組織に照射することによる血管新生作用や心筋リモデリング抑制作用がすでに報告されている。本研究では、肝臓に対する低出力衝撃波の及ぼす作用を明らかにすることと、肝硬変に対する治療応用を動物モデルにより検討を行った。1、体外衝撃波による肝細胞再生療法を行うための動物実験を行うためにはマウス肝硬変モデルが必要である。本研究では胆管結紮モデル、ジメチルニトロソアミン、四塩化炭素を用いて肝硬変モデルを作成しモデルとしての適性を検討した。それぞれのモデルには特徴があることが明らかとなった。胆管結紮モデルは結紮の程度にばらつきが生じるため、肝硬変の程度や肝における局所性の片よりのため不適切と思われた。ジメチルニトロソアミンは肝壊死が生じるため肝硬変の病変を評価することは難しいと考えられ、モデルとして不適切であった。四塩化炭素を用いるモデルが肝硬変の程度にばらつきが少なく、犬山分類F3,F4程度の肝硬変が作成できた。2、四塩化炭素を用いて肝硬変モデルを作成し、体外衝撃波を照射した。Wisterラット(SPF),オス, 200 g(約7週齢)に四塩化炭素:オリーブ油=1:1混合液を作成し、2.0 ml/kgを週2回、、腹腔内投与した。0.25 mJ/mm3, 4Hz、200発×5箇所(剣状突起から肋骨弓下縁までを等分した5点に対し、肋弓下から照射を行った。衝撃波施行群、コントロール群とも照射後4病日に犠牲死させ、病理学的に評価を行った。体外衝撃波を照射された肝組織に肉眼的に破壊的な所見は認められず、他に特に合併症を認めなかった。病理学的に門脈周囲に微小出血が見られ、門脈血管新生の初期像に一致する像を観察している可能性が示唆された。さらに病理学的に解析を進めるとともに体外衝撃波による肝組織での効果は血管新生を介して生じる可能性があるため、今回得られた標本を用いてHGFやVEGFなどの血管新生因子を分子生物学的に解析していく予定である。本年度は体外衝撃波による肝細胞再生療法を行うための基礎的実験を行った。正常肝に対して体外衝撃波を照射し、肝臓構成細胞および間組織構造への影響を評価した。1、ラット健康肝に体外、季肋部より衝撃派(0.55mj/mm2,3Hz、1000shocks)を照射し、7病日に犠牲死させ病理学的変化を検討した。体外衝撃波による肝組織での効果は血管新生を介して生じる可能性があるため、次年度において血管新生因子に対する分子生物学的解析と免疫組織学的解析が必要となった。2、SDラット(8-9周)に対し70%肝部分切除を施行。施行後、残肝に衝撃派を直接照射し、72時間後に犠牲死させた。残肝を摘出し摘出肝重量/予想残肝重量比を求め対象群と比較検討した。SW群6.75±1.90、control群6.52±1.89と有意差は得られなかった。肝切除後の肝組織はHGFやVEGFなどの血管新生因子の産生が盛んな状態であるため、衝撃波による血管新生因子の増加による上乗せ効果が得にくい状態であることが示唆された。虚血心筋に対する衝撃波の作用と同様に肝臓においても病的状態で衝撃波の効果を検討しなければならないことを示唆している。肝再生因子と線維化のバランスがより線維化に傾いた薬剤性肝硬変モデルや血管結紮による虚血肝での実験系による評価が次年度に必要であることが示唆された。また、一連の実験において体外衝撃を照射された正常肝組織に破壊的な像や線維化は認められず、衝撃波を照射されたラットに合併症は認められなかったため、肝臓に対する体外衝撃波の照射は安全に施行することができると考えられた。本研究では体外衝撃波の有効性と安全性を明らかにすることを目的としている。動物実験において有害な事象を認めておらず体外から低出力の衝撃波を照射することは安全に施行できると考える。有効性に関して門脈周囲の血管新生を今後評価する必要性と血管新生因子について検討する必要が生じていることは新たな知見と考える。東日本大震災によって動物実験が約6か月機能不能になったことを考慮すると時間的制限と進歩を比較しおおむね順調に進展していると考える。1、葉構造の再生の評価。平成23年度の研究成果により明らかになった低出力体外衝撃波の条件をもとに、ラット肝硬変モデルに対して体外衝撃波照射を行う。

摘出肝の病理学的検討により線維隔壁に対する影響と再生結節の線維化を改善する。さらに線維成分を定量化することにより肝硬変が改善される程度を数値化し評価する。2、低出力体外衝撃派照射の肝機能に及ぼす効果。衝撃派照射後に血液生化学的解析を行い、肝臓の機能的改善に対する効果を評価する。3、体外衝撃波の肝硬変改善のメカニズムの解析。平成23年度の実験と同様に肝硬変モデルにおいてもその内因性血管新生因子と肝再生因子の定量と局在を評価する。4、有害事象の検討。腹腔内と胸腔内の詳細な観察と各臓器の病理標本により他臓器への影響を解析する。当初の予定通り使用する計画である。
異種心臓移植の臨床応用のための実験的研究ーdiscordant modelにおけるbridge useの可能性についてー

平成元年および2年においては、おもにモルモットからラットの系で抗補体剤を用い、宿主側の補体の動きを抑え、超急性拒絶反応を抑制する方法を検討した。また、ブタ、イヌ間においても同様の検討を加えた。その結果モルモット、ラット間においてはFUT175およびK76の組み合わせで補体のalternative pathwayを抑えることによりgraftの生着延長を認めたが、自然抗体の影響の強い、ブタ、イヌ間においては併用効果も弱く、有意の生着延長を認めなかった。こうした系においては、より有効に補体classical pathwayを抑える薬剤の開発がのぞまれた。平成3年からは、graftの宿主補体に対する反応の抑制を検討した。ヒト補体制御因子(CD55およびCD59)を各種動物の細胞に取り込ませて、異種細胞膜上でのヒト補体の反応の変化を検討した。その結果、ブタおよび羊では、CD55がCD59に比しより有効にC3stepでの補体反応およびMAC形成を抑制した。一方、補体制御がなされ超急性拒絶反応を回避しえた後には、移植後数日間で起こる移植臓器に対する補体以外の免疫反応が問題となる。そこで超急性拒絶反応の起こらないラット、マウス間異種移植における拒絶反応機構について検討した。心移植モデルにおいては移植後3-4日目より、graft血管内皮細胞に対する抗体の産生が認められ、拒絶心の病理所見ではこの抗体が、主たる拒絶反応のeffectorと考えられた。皮膚移植モデルにおいては抗CD4モノクローナル抗体投与によりgraft生着延長がえられ、CD4^+細胞がヘルパー細胞およびeffector細胞としても重要であることが示された。ドナ-不足の折からレシピエントの心不全の憎悪の時の救命手段として、完全型人工心臓と同様、bridge用に異種移植を考え、ドナ-が獲得しやすいdiscordant異種移植の免疫抑制を検討した。これまで我々は、モルモット→ラット異種移植の系を用いて、discordant異種移植における超急性拒絶反応にはホストの補体系、特にalternative pathwayが関与し、C1を枯渇させるコブラ毒や、蛋白分解酵素阻害剤であるnafamostat mesilate(FUTー175)を用いると、この系の移植心の生存期間を延長することを明らかにしてきた。本年度は、次の2つの実験を行った。1。モルモット→ラット異種心移植におけるFUTー175及び補体抑制剤K76COOH(K76)の腹腔内投与(ip)の効果の検討(対象と方法)モルモット→ラットの系で、腹腔内異種移植を行った。その生着期間を観察し、ホストの補体価(CH50、ACH50)及びB、D因子を移植後15分に測定した。I群は対象群として無処置移植群、II、III群はFUTー175を各々20、40mg/kg ip前投与した群、IV群はFUTー175 20mg/kgとK76 100mg/kg ip前投与した群とした。(結果)I群の生着期間(17±8分)に比し、他の3群の移植心の生着期間は有意に延長した(II群34±14分、III群47±15分、IV群104±60分)。III、IV群でCH50、ACH50、及びB因子が、I群に比して減少していた。(結語)FUTー175及びK76の腹腔内投与は、alternative pathwayを抑制し、生着期間を延長したものと考えられた2。豚→雑種成犬異種心移植におけるFUTー175の静脈内投与(iv)の効果の検討(対象と方法)約25kgの豚の心臓を雑種成犬の左頚部に移植した。I群は対照群として無処置移植群、II群は移植直後から豚心の鎖骨下動脈からFUTー175 450mg/hr持続投与した群とし、移植心の生着期間を観察した。

(結果)移植心は、I群、II群ともに全例20分以内に心停止した。(結語)自然抗体を持つとさている豚→雑種成犬の系では、蛋白分解酵素阻害剤であるFUTー175は無効であった。平成3年度は主として以下の2点において成果をおさめた。1)我々はこれまでDiscordant xenograftのhyperacute rejectionには補体の活性化が重要な役割を果たしているとを明らかにしてきた。本年は補体制御因子の種特異性から、異種補体の作用を抑制出来ないことが、この補体の活性化の重要な鍵を握っていること考え、レシピエントの細胞性補体制御因子をドナ-の細胞上に発現させることで、レシピエントの補体の動きを抑制することを試みた。【方法】PーI anchor型ヒト補体制御因子(DAFおよびMACIF)をヒト赤血球より抽出し、モルモット、羊、および豚の赤血球膜上に取り込ませることでヒト補体のpathwayをこれら異種細胞がどの程度抑制できるかを検討した。【結果】1.モルモット細胞上で、DAFはclassical pathway(CP)を16.1±10.8%,alternative pathway(AP)を50.0±16.5%抑制した。MACIFはCPを53.0±16.8%,APを88.1±9.8%抑制した。2.羊細胞上でDAFはCPを71.3±13.4%,APを49.2±18.1%,MACIFはCPを9.9±12.7%,APを2.9±3.7%抑制した。2)一方、hyperacute rejectionを抑制しえた場合には、異種抗体の産生が次の問題となると考えられる。そこで抗体産生抑制作用を持つ抗補体レセプタ-抗体を用い異種抗体産生抑制作用を検討した。【方法】ラットからマウスへの皮膚移植モデルを用いた。移植前日に抗補体レセプタ-抗体を腹腔内投与し、移植前および移植後経日的にマウス血清を採取し、抗マウス抗体価を測定した。【結果】抗補体レセプタ-抗体非投与群では移植後5日目より抗体価の上昇がみられたのに対し、投与群では抗体価の上昇がみられなかった。今後、心移植モデルにて同様の検討を行い、グラフト生着延長がみられるか否かを検討する方針である。平成4年度は,前年度に引き続き,discordant異種移植における超急性拒絶反応の制御を目的として,異種細胞上にヒト補体制御因子を取り込ませ,ヒト補体に対する制御効果を検討した。また,超急性拒絶反応の起こらない異種移植モデルにおける異種抗体および細胞性免疫応答の役割について検討した。1,ヒト補体制御因子による超急性拒絶反応の抑制効果について(方法)ヒト補体制御因子(CD55及びCD59)をモルモット,羊,およびブタの赤血球に取り込ませ,ヒト補体の抑制の程度を調べた。(結果および考察)ブタおよび羊では,CD55がC3stepでCD59に比し有効に補体を抑制した。またブタおよび羊では自然抗体を除くとalternative pathwayの影響は少ないと考えられた。2,ラット,マウス間異種移植における拒絶反応機構について(方法)ラット、マウス間皮膚移植モデルにおいて,抗CD4,抗CD8抗体,および抗体産生の特異的抑制効果を持つ,抗補体レセプター抗体の投与効果を検討した。
不均一系触媒を用いた酸素酸化反応による環境調和型分子変換法の開発

昨年は、不均一系触媒と酸素共存下での多環芳香族化合物のトリフルオロアセトキシ化反応を開発した。本年度は、最初に、上記反応で得たアシロキシ化アントラセンを用いて1,4-ナフトキノンとのDiels-Alder反応を検討した。加熱条件ではほとんど進行しなかったが、ルイス酸として塩化鉄を用いるとDiels-Alder反応が円滑に進行し、環化付加体を高収率で得られることを見出した。塩化鉄以外に、塩化アルミニウムやスカンジウムトリフラートを用いても高収率で環化付加体が得られた。また様々な置換1,4-ベンゾキノンとの反応も進行した。次に、環化付加体の脱水素酸化反応により、橋頭位にアシロキシ基を有するトリプチセンキノンへと変換した。トリプチセンキノンは、イプチセン合成の前駆体として有用性が高い。本反応は、様々な基質にも適応可能であり、官能基化トリプチセンの簡便合成法として期待できる。次に、不均一系触媒による分子内アシロキシ化反応について検討した。これまでの知見に基づき条件検討を行ったところ、不均一系白金触媒を用いた時に、2-ナフチル安息香酸の酸化的ラクトン化反応が円滑に進行することを見出した。様々に置換した安息香酸誘導体のアシロキシ化反応も円滑に進行し、ベンゾクマリン類の簡便合成法として期待できる。2-アセトアミドアントラセンをトリフルオロ酢酸中で不均一系ロジウム触媒に作用させると、アントラセン9位炭素上でトリフルオロアセトキシ化反応が選択的に進行することを見出した。本反応の最適条件を決定すべく、様々な不均一系触媒を検討した。その結果、不均一系ロジウム触媒以外に、銅、ルテニウム、パラジウム、白金などの不均一系触媒存在下で本反応は進行することが分かった。その中でも白金触媒は高活性を示したが、アントラセンの過剰酸化によりアントラキノンが生成し、目的物は低収率に留まった。検討の結果、不均一系Rh/C触媒を用いると最も良好な結果が得られることを明らかにした。最適条件を明らかにしたので、次に基質一般性について検討した。アミド誘導体として、2-ピバルアミドアントラセンを最適条件下で反応に付したところ、円滑にトリフルオロアセトキシ化反応は進行し、目的の生成物を収率86%で得た。ベンズアミド体にも適応可能であり、2-メトキシベンズアミド、2,4-、2,5-、3,4-ジメトキシベンズアミド体を用いた場合に目的のトリフルオロアセトキシ化体を高収率で得ることに成功した。さらに、2-ピリジル体や2-フリル体を用いても所望の生成物を与えた。アントラセン以外にピレンを用いてもトリフルオロアセトキシ化が進行することも分かり、本反応の汎用性が高いことを明らかにした。次に、触媒の回収・再利用について検討した。最も良好な結果を与えた基質と不均一系Rh/C触媒を反応に付した後、反応溶液の遠心分離処理を行い、Rh/C触媒を沈殿させた。上澄みから目的加賀応物を定量的に得ると同時にRh/C触媒を回収した。回収したRh/C触媒を用い反応に付したところ、初回と同様に高収率で付加体を得ることに成功した。以下同様に際利用実験を繰り返した結果、8回の再利用が可能であることを明らかにした。アントラセンの酸化では、9,10-アントラキノンまで容易に変換されるため、直接的な酸素官能基化反応は容易ではない。今回新たに見出した方法は、重金属酸化剤を用いる必要なく、空気中室温という温和な条件下で触媒的に進行する点で特徴的な反応である。アントラセン以外にピレンやペリレンなどの多環縮合芳香環にも適応できること、不均一系触媒の再利用が可能であること等を明らかにした。さらに、ジクロロ酢酸中で反応に付すと、ジクロロアセトキシ化反応が高収率かつ選択的に進行することを明らかにした。以上より、本研究の進捗状況は順調であると考えている昨年は、不均一系触媒と酸素共存下での多環芳香族化合物のトリフルオロアセトキシ化反応を開発した。今後の予定としては、上記反応の分子内アシロキシ化反応への展開を計画している。

これまでの研究で見出した最適条件にて反応に付したところ、期待した反応が進行する知見をすでに得ている。しかし反応が遅く収率が中程度に留まるなど、改善の余地が残されている。従って、次年度は引き続き条件検討を試み、基質一般性を明らかにする。研究室既存の試薬や器具等を使用したため、若干の未使用額が生じた。次年度は、分子内アシロキシ化反応の条件最適化に加え、基質一般性に関する検討を予定しており、試薬を中心に多数の物品購入が見込まれる。繰り越した研究費と併せてこれらの物品購入に研究費を使用する予定である。
牛の肝臓にみられる内膜増生と好酸球浸潤を特徴とする血管炎

本研究で取り上げた牛の肝臓の奇妙な管状病変は,初発例が12年以上前に記録されていた事が調査の結果明かとなった。この管状硬化性病変は,九州,四国,本州では主として黒毛和種,北海道では乳用去勢雄にかなり頻繁に見られ,糸くず塊,短ファスナ-状,細目の肥厚性胆管炎様病変などと形容され,肝臓の表面にも割面にも隆起・突出し,肝臓各葉の辺緑部に目立つ傾向があった。少数例に肝蛭成虫寄生あるいは慢性肥厚性胆管炎が見られたが,多くが肝蛭症に特徴的な胆管を欠き,肝臓以外の変化は乏しく,罹患牛は栄養状態も良く,肉質も高く評価されていた。多くの場合病変は線維性に拡大した小葉間質の門脈枝を中心に生じていたが,動脈系も同時に侵され,侵された血管を判定するのが困難なこともあった。いずれの症例でも絨毛形成性内膜肥厚,夥しい好酸球およびリンパ球の浸潤,血管中膜の平滑筋の著しい増生による壁の肥厚が特徴的であった。内腔の狭窄や閉塞,再疎通も見られた。好酸球よりリンパ球の浸潤が目立つ症例もあった。
新生児集中治療室(NICU)における音環境調節方法の開発

【はじめに】新生児集中治療室(NICU)の音環境は、1970年代からの知見をもとに新生児の聴覚形成に与える影響を予防するための指針がある。環境音対策として、近年、個室を採用し環境整備を行っている報告もあるが、多くのNICUは開放型ユニットであること、音源は多様な要因から構成されるため環境音対策は容易ではない。可能な方法の一つとして、環境音を可視化することが対策につながると考える。そのため、本研究は環境音の可視化による音環境調整について明らかにすることを目的とする。【研究方法】調査施設は、1,100床を有する総合病院の総合周産期母子医療センターのNICUである。調査内容は最大音圧と音質を測定した。第1回測定結果を施設に報告後、施設にて環境音調整を行い、約2か月後に第2回測定を行った。第3回測定は、測定機器による相違を検討した。測定器機は、第1回測定と第2回測定はマイクロミニ音型センサー(AMI社)を用いて3日間、第3回測定はサウンドメーターLA-3560(Ono Sokki, )とマイクロミニ音型センサーを用いて約15時間、および第1回測定に音質調査を30分間加えた。【結果・考察】第1回測定の昼間は、やや強い音圧があり環境音推奨基準を上回った。その結果を施設に報告後、施設で調査結果を共有し最大音圧の発生源に対する取り組みを行った。第2回の最大音圧は、第1回測定値より低減していた。これらから、環境音を可視化することは環境音対策につながる可能性が示唆された。第3回測定の結果、等価音圧、時間率音圧、最大音圧は推奨基準値をやや上回り、マイクロミニ音型センサーの昼間の最大音圧は夜間より強い音圧であった。これらから、最大音圧を低減する方法をさらに検討する必要はあるが、警報音を音圧に頼る限界があるため、今後の課題として電波に切り替える等の検討が必要と思われる。新生児集中治療室(NICU)において早期産児を取り巻く音環境を適切に保つことは、睡眠覚醒状態の安定を通し早期産児の発達を支えることにつながる。調節が比較的容易な光環境(照度)と異なり、音環境の調節は難易度が高く、また音環境調節に関する研究報告は少ない。そのため、本研究は、早期産児の療養環境における音環境の現状を明らかにし、より侵襲の少ない音環境調節方法を試行し、脆弱な早期産児の発達を支える環境構築を目指している。調査方法は、計測機器を用いてNICUおよびGCUの音環境の強さ(dB)を72時間程測定した(1回目測定)。加えて30分程の音質測定を行い、音の発生源について主観的観測を加えて測定した。測定後、調査施設に調査結果の概要を報告し、約2か月後に環境音量を再測定し(2回目測定)、得られたデータを解析した。その結果、音環境の現状として、高い音量発生頻度は、NICUはGCUよりも少なく、より静かな音環境であったこと、音質として高い音環境の発生源はアラームや電話等の機械音が含まれていた。音環境を調査施設報告前後で比較すると、NICUの変動は少なかったが、GCUの音環境は、2回目測定は1回目測定より高い音量の発生頻度が低下した傾向にあった。調査施設における取り組みは、1回目の測定値を報告後に音環境の現状把握を共有し、高い音量の発生源と推測される機械音について、アラーム音等の設定音量を低減する取り組みを行っていた。これらから、音環境の現状を理解することは、音量の低減をもたらし環境を調整することにつながる可能性があることを示唆している。研究計画をもとに調査を開始し、予定していた計画を推進中であるため。【はじめに】新生児集中治療室(NICU)NICUの環境音指針は、1970年代からの知見をもとに作成され、環境音は胎児と新生児の聴覚形成に影響を与えるリスクがあるため、NICUを早期産児の発達に適した環境に保つことを勧めているが(American Academy of Pediatrics)、環境音調節は多様な要因が絡むため容易ではない。本研究はNICUにおける環境音の現状を明らかにし、早期産児の発達を支えるNICU環境への示唆を得ることを目的とし、2017年度はその現状を調査した。【研究方法】調査期間は2017年1月2018年3月、2施設において環境音測定を2回実施し、施設への測定値の報告は測定後1週間以内に実施した。測定機器はサウンドレベルメーター、マイクロミニ音型センサーを用い、1分毎の測定値を48時間程収集した。また、音質把握のため研究者が調査期間中に30分間の環境音の発生状況を調査した。解析は、Oscope, Action4を用い、昼間と夜間および24時間の傾向を把握した。倫理的配慮については、所属大学の研究倫理審査委員会の承認を得て実施した。【結果・考察】NICUにおける等価音圧は、45 dB55 dB程度であり比較的静かな環境が保たれていた。最大音圧は60 dB70 dB程度であり、昼間は夜間よりやや強い音圧傾向にあった。比較的強い音圧の音質は、主にアラーム等の機械音であった。2か月後の2回目測定値は5 dB程弱い音圧傾向を示していた。

これらから、NICUの環境音は等価音圧としては比較的静かさが保たれているが、最大音圧の強さからも機械音については、その要因に成り得る音の対策が必要といえる。また、環境音測定値の報告は、現状の環境音の認識につながり対策へとつながる可能性があることを示していた。データ解析と論文公表を残しているが、次年度取り組める内容であるため。【はじめに】新生児集中治療室(NICU)の音環境は、1970年代からの知見をもとに新生児の聴覚形成に与える影響を予防するための指針がある。環境音対策として、近年、個室を採用し環境整備を行っている報告もあるが、多くのNICUは開放型ユニットであること、音源は多様な要因から構成されるため環境音対策は容易ではない。可能な方法の一つとして、環境音を可視化することが対策につながると考える。そのため、本研究は環境音の可視化による音環境調整について明らかにすることを目的とする。【研究方法】調査施設は、1,100床を有する総合病院の総合周産期母子医療センターのNICUである。調査内容は最大音圧と音質を測定した。第1回測定結果を施設に報告後、施設にて環境音調整を行い、約2か月後に第2回測定を行った。第3回測定は、測定機器による相違を検討した。測定器機は、第1回測定と第2回測定はマイクロミニ音型センサー(AMI社)を用いて3日間、第3回測定はサウンドメーターLA-3560(Ono Sokki, )とマイクロミニ音型センサーを用いて約15時間、および第1回測定に音質調査を30分間加えた。【結果・考察】第1回測定の昼間は、やや強い音圧があり環境音推奨基準を上回った。その結果を施設に報告後、施設で調査結果を共有し最大音圧の発生源に対する取り組みを行った。第2回の最大音圧は、第1回測定値より低減していた。これらから、環境音を可視化することは環境音対策につながる可能性が示唆された。第3回測定の結果、等価音圧、時間率音圧、最大音圧は推奨基準値をやや上回り、マイクロミニ音型センサーの昼間の最大音圧は夜間より強い音圧であった。これらから、最大音圧を低減する方法をさらに検討する必要はあるが、警報音を音圧に頼る限界があるため、今後の課題として電波に切り替える等の検討が必要と思われる。研究計画をもとに、複数施設における調査を実施する予定であり、今後、得られるデータを解析する。次年度は最終年度となるため、得られたデータを解析し学会発表および論文投稿の予定である。また、先駆的取り組みを行っている海外施設の見学を予定している。音環境に対する先進的取り組みを行っている海外の施設を訪問する予定であったが、未実施であるため、この施設訪問については次年度に回すこととなった。研究期間を1年延長したため、次年度使用予定の論文投稿料、海外施設の見学に伴う必要経費等を残した。調査の継続費用および海外の施設訪問費用等を予定している。
人工現実感システムによる臨床歯学教育シミュレータの開発

視角や聴覚などの人間の感性に働きかける種々のインターフェースを介して、コンピュータによって創出された空間に没入することが可能な人工現実感(VR)技術を利用し、より体験的な臨床歯科教育の実現を目的とするシミュレーションシステムの開発研究を行った。システムとして当初導入された汎用性の高いワークステーションを基盤に、ハード、ソフト両面での適正化を図り、歯科用シミュレータとしての完成を目指した。周辺機器では、シミュレーション中に装着する機器の軽量化、画像出力の高品位化、あるいはユーザーの手指の位置や運動を検出するロボットアーム型入力装置の開発と改良を行う一方、ソフトについては齲蝕の除去や支台歯の形成などの歯科診療手技を模したシミュレーション用プログラムを新たに開発し、現在のVR技術において困難とされているユーザーへのフィードバックついて、音響を利用して手指の運動を制御させる方法を試み、有効性を見い出した。さらに高度情報ネットワーク環境への対応を踏まえ、オンライン上で複数のユーザーが同一のVR空間を共有しながらシミュレーションを実行できる教育システムとしての効用性について、その可能性を探った。また本システムの普及の点で経済および物理的にシステムを小型・簡便化することが有効であり、パソコンを基盤とするVRシステムの構築を開始した。こうした技術は窩洞形成等、歯科医学における基礎的な技術教育だけではなく、CAD/CAMやマルチメディアなどのシステムとの連結、医療画像押す郷診断を支援するインターフェースとしての利用が模索され、卒前、卒後を問わず歯科医師の生涯教育のための手段として有望視された。今後の課題として、触覚へのフィードバック手段の開発や画像・音響処理の高速・精緻化を図り、より臨場感を向上させるとともに、さまざまな歯科治療技術に対応したアプリケーションを開発する必要がある。1.設備備品の納入状況初年度設備備品である「人工現実感システム」,「三次元形状計測装置」が納入,検収を終え稼働し,このシステムの運用に習熟するため研修を重ねている.2.基本的な応用例の開発ソフトウエア面では基礎的な応用例の開発が進行している.すなわちヒトの口腔を想定した上下歯列モデルが作成され,その一部は齲蝕の羅患を表現した歯牙とし,別の歯牙では多層構造を有するモデルとなっている。齲蝕歯のモデルでは,齲蝕を示す黒色キューブに歯牙切削タービンとみなした三次元マウスを接触させることにより齲蝕の除去をシミュレートし,多層構造モデルでは咬合面表層にマウスを接触させることにより最外層から順次構造が消質するようになっており,歯牙の切削をシミュレートすることができた.レーザースリットを利用した水平あるいは回転走査方式の表面形状測定装置を用いて、対象表面上の空間座標を計測する超高速画像入力装置を顎模型計測用に試作,改良することができた.3.現在の問題点と次年度への展開現在使用している三次元マウスは歯科医が臨床で使用する治療用器具と比べ,形態,構造ともに大きく異なるため本研究の目的を満足するためには新たな装置を開発する必要がある.ソフトウエアでは,現在の基礎的応用例の模式的なモデルをよりリアリティの高い歯列モデル,口腔環境モデルの作成が重要であり,操作上の過誤の警告,操作感のフイードバックなどの改善を行う.1)コンピュータ内に構築された「仮想空間」に再現された歯列モデルや仮想のハンドピースは,術者の動きに対してやや遅れはあるものの,ほぼリアルタイムで追随して空間を移動することが可能であり,治療部分へのアクセスを理解する上で効果があると期待できる.各物体間の衝突時のフィードバック情報の伝達について,現在は歯牙切削音を模倣・再現し,その音響を変化させたり,磁気の反発力を利用するなどの工夫を加えた.また,治療対象歯以外の接触などの誤操作への警告なども加味しているが,さらに患者の不意の動きによる切削部位への接近など,より偶発的な状況を考慮したアプリケーションの開発にも着手した.