hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
無歯顎者の下顎位置感覚を利用した新しい咬合採得法の開発

本研究では,全部床義歯における咬合高径決定法として,咬合高径をランダムに変化させて無歯顎者の下顎位置感覚を測定し,精神物理学的手法の一つである恒常法を用いて,患者が高くも低もなく丁度よいと感じる快適咬合域を求め,咬合高径を決定する方法について検討を行ってきた.平成9年度には,この快適咬合域は測定日間で再現性の高いことが示され,その測定をより簡便に行うための下顎位置感覚測定装置の開発により,測定時間が大幅に短縮され,臨床応用が可能となった.本法の特徴の1つとして,咬合高径決定後,直ちにゴシックアーチの描記とチェックバイトの記録を行うことが可能であり,より客観的な顎間関係記録が可能である点があげられる.従来の装置では,ランダムに咬合高径を変化させるためのスタイラスがスクリュー式になっており,患者ごとに高さを変化させることが可能であったが,スクリュー部分を保持するのに数mmの高さが必要なため,スタイラスの保持部分が記録板の裏面に大きく突出していた.これが舌房を侵害するために,保持板を上顎に,記録板を下顎に装着することに限られていた.そこで本年度は,スクリュー式でなく各個の高さは固定で,1mm間隔で高さの異なる砲弾型のスタイラスを13種類用意し,その中から個々の患者に対して適応する6から9種類の高さを選択して測定を行うことで,保持部分の高さを小さくした改良型の下顎位置感覚測定装置を開発した.この改良型装置を用い,従来のようにスタイラス保持板を上顎に装着する場合と,下顎に装着する場合の下顎位置感覚の測定を実際の無歯顎者に対して行った結果,求めた快適咬合域には差が認められなかった.また,顎堤吸収の程度や顎堤形態不良などによって,スタイラスの取り付け位置を考慮する必要性が示唆された.さらに,本研究の患者の感覚を利用した咬合採得に関連する研究課題として,より再現性が高く客観的な無歯顎者の印象採得方法にピエゾグラフィを取り入れ,義歯床の形態に対する心理的影響などの基礎的研究を行っている.主に発音を利用するこの印象法において,あらかじめ本法によって求めた快適咬合域を参考に咬合高径を決定することによって,より再現性の高い機能運動を行わせることが可能となった.我々は,全部床義歯における顎間関係の記録に際して,これまでのような術者の臨床試験と主観に基づく咬合高径決定法に代るものとして,より客観的な情報である患者自身の下顎位置感覚を利用する方法について検討を加えた.まず,咬合高径をランダムに変化させ,精神物理学的手法の一つである恒常法を用いて無歯顎者の下顎位置感覚から求めた快適咬合域は,測定日間で再現性が高く,咬合高径の決定に利用可能であることが示された.また,快適咬合域を基準にした高さの異なる実験用義歯を装着した無歯顎者における咀嚼時の咀嚼筋筋活動量は,咬合高径が低下すると有意に増加することが示され,咬合高径が顎口腔系機能に対して影響を及ぼすことが示唆された.そこで,新しい下顎位置感覚測定装置の開発を行い,測定時間が大幅に短縮され,臨床応用が可能となった.本装置は咬合高径決定後,直ちにゴシックアーチの描記とチェックバイトの採得が可能であり,より客観的な顎間関係記録が可能となった.現在,上下顎のいずれに対してもゴシックアーチの描記が可能な改良型の装置の試作を行っている.一方,当教室において開発を行い,臨床的にも応用されている試験用グミゼリーを用いた咀嚼能率診査法を用い,本法によって求めた快適咬合域を参考に咬合高径を決定した全部床義歯装着者の咀嚼能率の評価を行った.その結果,経過良好な症例間においても,咀嚼能率には幅が認められ,特に筋力の低下や顎堤の過度の吸収によって顎機能が低下している症例においては,グミゼリーの大きさや形態を工夫する必要性が示唆された.そこで現在,グミゼリーの硬さあるいは大きさや形態が,咀嚼能率に及ぼす影響について検討中であり,今後,改良型下顎位置感覚測定装置により顎間関係記録を行った全部床義歯装着者においても,これらのグミゼリーによる咀嚼機能評価を行い,咬合高径と顎機能についてさらに検討を加え予定である.本研究では,全部床義歯における咬合高径決定法として,咬合高径をランダムに変化させて無歯顎者の下顎位置感覚を測定し,精神物理学的手法の一つである恒常法を用いて,患者が高くも低もなく丁度よいと感じる快適咬合域を求め,咬合高径を決定する方法について検討を行ってきた.平成9年度には,この快適咬合域は測定日間で再現性の高いことが示され,その測定をより簡便に行うための下顎位置感覚測定装置の開発により,測定時間が大幅に短縮され,臨床応用が可能となった.本法の特徴の1つとして,咬合高径決定後,直ちにゴシックアーチの描記とチェックバイトの記録を行うことが可能であり,より客観的な顎間関係記録が可能である点があげられる.従来の装置では,ランダムに咬合高径を変化させるためのスタイラスがスクリュー式になっており,患者ごとに高さを変化させることが可能であったが,スクリュー部分を保持するのに数mmの高さが必要なため,スタイラスの保持部分が記録板の裏面に大きく突出していた.

これが舌房を侵害するために,保持板を上顎に,記録板を下顎に装着することに限られていた.そこで本年度は,スクリュー式でなく各個の高さは固定で,1mm間隔で高さの異なる砲弾型のスタイラスを13種類用意し,その中から個々の患者に対して適応する6から9種類の高さを選択して測定を行うことで,保持部分の高さを小さくした改良型の下顎位置感覚測定装置を開発した.この改良型装置を用い,従来のようにスタイラス保持板を上顎に装着する場合と,下顎に装着する場合の下顎位置感覚の測定を実際の無歯顎者に対して行った結果,求めた快適咬合域には差が認められなかった.また,顎堤吸収の程度や顎堤形態不良などによって,スタイラスの取り付け位置を考慮する必要性が示唆された.さらに,本研究の患者の感覚を利用した咬合採得に関連する研究課題として,より再現性が高く客観的な無歯顎者の印象採得方法にピエゾグラフィを取り入れ,義歯床の形態に対する心理的影響などの基礎的研究を行っている.主に発音を利用するこの印象法において,あらかじめ本法によって求めた快適咬合域を参考に咬合高径を決定することによって,より再現性の高い機能運動を行わせることが可能となった.
リーマン多様体の収束とラプラス作用素

リーマン多様体を特別なものとして含む,正則ディリクレ空間の族のスペクトル収束とその極限の解析を前年度に引き続き行った.具体的には,次の結果を得た:(1)距離球体の測度の増大度とポアンカレ不等式の一様成立の下に,内在的距離に関して完備な正則ディリクレ空間の族のコンパクト性を示した.(2)局所的正則ディリクレ空間からリーマン多様体への写像のエネルギーを定め,エネルギー最小写像の存在,一意性,正則性を示し,さらにスペクトル収束のもとでのエネルギーの連続性を,非正曲率多様体へのホモトピー類の中の解の場合および領域の上の境界値問題の解の場合においてそれぞれ明らかにした.(3)コンパクトリーマン多様体のスペクトル距離収束の考えに基づいて,接続の与えられたエルミートベクトル束の粗ラプラス作用素のスペクトル収束およびエネルギー形式のモスコ収束に関する全有界性と極限のベクトル即の解析を行った.また微分形式に関するホッジラプラシアンとの関係から,下に有界な準同形作用素をポテンシャル項として含む場合も考察した.この場合は幾何的に重要な場合であり,詳細な解析は今後の課題である.リーマン多様体を特別なものとして含む,正則ディリクレ空間の族のスペクトル収束とその極限の解析を前年度に引き続き行った.具体的には,次の結果を得た:(1)距離球体の測度の増大度とポアンカレ不等式の一様成立の下に,内在的距離に関して完備な正則ディリクレ空間の族のコンパクト性を示した.(2)局所的正則ディリクレ空間からリーマン多様体への写像のエネルギーを定め,エネルギー最小写像の存在,一意性,正則性を示し,さらにスペクトル収束のもとでのエネルギーの連続性を,非正曲率多様体へのホモトピー類の中の解の場合および領域の上の境界値問題の解の場合においてそれぞれ明らかにした.(3)コンパクトリーマン多様体のスペクトル距離収束の考えに基づいて,接続の与えられたエルミートベクトル束の粗ラプラス作用素のスペクトル収束およびエネルギー形式のモスコ収束に関する全有界性と極限のベクトル即の解析を行った.また微分形式に関するホッジラプラシアンとの関係から,下に有界な準同形作用素をポテンシャル項として含む場合も考察した.この場合は幾何的に重要な場合であり,詳細な解析は今後の課題である.リーマン多様体は、リーマン距離をもつ距離空間であると同時にリーマン測度とエネルギー形式によって定まる正則ディリクレ空間である。後者の視点から研究代表者と分担者久村憲裕氏との共同研究で導入されたスペクトル収束の概念を中心に研究した。以下成果を要約する。(1)スペクトル収束は,エネルギー形式の一種のガンマ収束の形で表現できる(2)スペクトル収束はグロモフ-ハウスドルフ距離を"dominate"する.具体的には,極限空間のリプシッツ関数のエネルギー測度は絶対連続で,その密度関数は局所リプシッツ定数を越えることはない.さらに測地球体のある種の単調性と測度ポアンカレ不等式の一様成立の下に,局所リプシッツ定数自身,密度関数の定数倍によって評価され,従ってエネルギー形式から決まる測地的距離と極限の距離は同値なリプシッツクラスを定める.言い換えると,このようなクラスは,スペクトル収束そしてグロモフ-ハウスドルフ収束位相いずれに関してもある意味で閉じている.(3)局所スペクトル収束の成立,および開集合上のラプラス方程式の解-境界条件を満たす調和関数-の収束が成立する.(4)非正の曲率を持つ完備多様体をターゲットとする写像空間とそのエネルギースペクトルの連続性および調和写像の収束が成り立つ.これらの応用として、アルバネーゼトーラスおよびアルバネーゼ写像の連続性を示す.この事実は,極限空間の位相的性質を反映している事実であると期待できる.リーマン多様体を特別なものとして含む,正則ディリクレ空間の族のスペクトル収束とその極限の解析を行った.具体的には,次の結果を得た:(1)距離球体の測度の増大度とポアンカレ不等式の一様成立の下に,内在的距離に関して完備な正則ディリクレ空間の族のコンパクト性を示した.(2)収束する正則ディリクレ空間の内在的距離(カルノーカラテオドリ距離)の極限は,極限空間の内在的距離とは一般には一致せず,大小関係・支配関係のみ成立することを示した.(3)距離球体の測度の増大度とポアンカレ不等式の一様成立の下に,非正曲率多様体をターゲットとする調和写像の収束を明らかにすることによって,極限空間から非正曲率多様体への写像空間の構造について,古典的なEells-Sampson型の結果を示した.さらに調和写像に関する領域の上の境界値間題の解の収束を確かめた.(4)コンパクトリーマン多様体のスペクトル距離収束の考えに基づいて,接続の与えられたエルミートベクトル束の粗ラプラス作用素のスペクトル収束およびエネルギー形式のモスコ収束に関する全有界性と極限のペクトル即の解析を行った.また微分形式に関するホッジラプラシアンとの関係から,下に有界な準同形作用素をポテンシャル項として含む場合も考察した.この場合は幾何的に重要な場合であり,詳細な解析は今後の課題である.リーマン多様体を特別なものとして含む,正則ディリクレ空間の族のスペクトル収束とその極限の解析を前年度に引き続き行った.具体的には,次の結果を得た:(1)距離球体の測度の増大度とポアンカレ不等式の一様成立の下に,内在的距離に関して完備な正則ディリクレ空間の族のコンパクト性を示した.

(2)局所的正則ディリクレ空間からリーマン多様体への写像のエネルギーを定め,エネルギー最小写像の存在,一意性,正則性を示し,さらにスペクトル収束のもとでのエネルギーの連続性を,非正曲率多様体へのホモトピー類の中の解の場合および領域の上の境界値問題の解の場合においてそれぞれ明らかにした.(3)コンパクトリーマン多様体のスペクトル距離収束の考えに基づいて,接続の与えられたエルミートベクトル束の粗ラプラス作用素のスペクトル収束およびエネルギー形式のモスコ収束に関する全有界性と極限のベクトル即の解析を行った.また微分形式に関するホッジラプラシアンとの関係から,下に有界な準同形作用素をポテンシャル項として含む場合も考察した.この場合は幾何的に重要な場合であり,詳細な解析は今後の課題である.
密度汎関数法による荷電高分子のシミュレーション(メゾスケールにむけて)

本研究の目的は、生物の環境適応を様々な観点から明らかにすることである。単細胞生物の集団行動を知るためのモデル生物としてゾウリムシを選び、実験と理論の構築をおこなった。まず実験においてゾウリムシが一次元のチューブ内で自発的に集合し、クラスターを形成することが明らかになった。さらにクラスターが時間経過にしたがって移動する様子が観察された。各個体の軌跡を画像解析した結果、ゾウリムシの方向転換と速度の制御によってクラスターの生成と移動が起きることが明らかになった。物質の同定には到らなかったが、ゾウリムシがなんらかの誘因物質を水溶液中に放出し、クラスターの形成が行われると考えられる。さらに本研究では拡散方程式をベースにしたシミュレーションを行った。微生物の運動をモデル化した方程式がいくつか存在するが、それらは個体の運動を環境依存のパラメータのみで記述している。本研究ではゾウリムシの内部状態をモデル化し、ダイナミックなクラスターの移動を説明する方程式を提唱した。このモデルにもとづいたシミュレーションを行ったところ、各個体の内部状態が環境の誘因物質の濃度に適応するまでの緩和時間が、単位時間当たりの方向転換から得られる時間スケールと等しくなったときに、集合体であるクラスターが移動するという現象が起こることが明らかになった。つまり、細胞内に環境適応という新たな時間スケールがあることが集合体としての多様な運動を生んでいるということである。以上のように単細胞生物の集団行動に焦点をあて、単細胞生物が自発的に集合し、集合体が移動するメカニズムを生物の内部状態から明らかにした。細胞は平衡から遠く離れた状態(非平衡系)で自己組織化された系である。細胞の集合としての生体は細胞、組織、器官等の階層性を伴っており、階層間の情報交換は個体の生命維持に不可欠である。したがってDNAレベルからのモデル構築、細胞膜レベル、個体レベルでの現象の観察から研究を行った。ミクロなレベルからは、非平衡状態で自己組織化するDNAの階層構造を明らかにする計画である。そこで本年度はDNAを一本鎖の荷電高分子としてモデル化し、一本鎖の荷電高分子が多価カチオンと相互作用している系の理論構築を行った。特に自由度が大きい多価カチオンを粗視化するパラメーターを導入した。細胞膜レベルでは、モデル生物としてゾウリムシを用い、膜に埋め込まれたイオンチャネルに注目している。電位勾配を溶液中につくることで、ゾウリムシの一個体としての行動を調べている。繊毛の運動性は、静止膜電位によってコントロールされており、膜電位はイオンチャネルの集団運動を反映している。したがって、イオンチャネルの働きから静止膜電位の変化を予測することができれば、ゾウリムシの一個体としての行動を理解できる。一個体の行動として、環境因子(光、温度、変動磁場、水流)を組み合わせてゾウリムシに与え、速度、ターン数、一個体の軌跡を定量化できる実験系を構築した。環境因子を組み合わせた刺激に対する生物の応答の因果関係を議論し、理論構築を行っている。今後、ミクロなレベルでのDNAの挙動を調べることと、モデル生物の研究の中から、本質的に非平衡・非線形である生命がどのように多様な環境の変化に対応しているのかを解明する計画である。1.自発的な集団行動2.環境からの刺激を複合的に組み合わせたときの応答3.刻々と変化する環境中での自らの動きの適応それぞれの観点ごとにモデル生物として、1.ゾウリムシ2.ゾウリムシ、ボルボックス3.ドジョウ1のゾウリムシの実験に関しては、集団行動に焦点をあて自発的に集合する過程を明らかにした。また集合体が崩壊する過程の存在することが実験結果から明らかになり、そのメカニズムとしてゾウリムシのターン数と速度の制御機構モデルを提唱した。2のボルボックスの実験に関しては、走光性と走電性を組み合わせた実験を行った。走性のベクトルを合成し応答することが明らかになり、また走行性と走電性の符号の逆転に相関がみられる実験結果が得られた。現在、拡散方程式をベースにしたモデルを構築中である。2のゾウリムシの実験に関しては、交流電場という環境の中で温度勾配をかけたときに走熱性の発現のしかたを実験している。3のドジョウの実験に関しては、格子状に作られた釘の中での動きを定量化した。格子間隔によってドジョウの運動の軌跡を離散化した結果、ドジョウ固有の周期が見つかった。格子中という新たな環境の中でも、規則正しい運動を行う様子が定量化できた。この固有の周期がドジョウのどういった性質によるものなのか、格子の種類をかえて実験を行っている。

本研究ではゾウリムシの内部状態をモデル化し、ダイナミックなクラスターの移動を説明する方程式を提唱した。このモデルにもとづいたシミュレーションを行ったところ、各個体の内部状態が環境の誘因物質の濃度に適応するまでの緩和時間が、単位時間当たりの方向転換から得られる時間スケールと等しくなったときに、集合体であるクラスターが移動するという現象が起こることが明らかになった。つまり、細胞内に環境適応という新たな時間スケールがあることが集合体としての多様な運動を生んでいるということである。以上のように単細胞生物の集団行動に焦点をあて、単細胞生物が自発的に集合し、集合体が移動するメカニズムを生物の内部状態から明らかにした。
多次元・多重周期構造体の非線形および量子光学

本研究では,まず,半導体基板上に作製可能なスラブ型フォトニック結晶についてフォトニックバンドの分散関係と寿命,および,擬ギャップ中の局在欠陥モードの周波数とQ値を詳しく解析した。また,大変小さな光の群速度の実現が期待される金属フォトニック結晶について,プラズモン由来のフォトニックバンドの分散関係と対称性を明らかにした。次に,2次の非線形光学効果を利用した量子光学現象の代表例として直交位相成分スクイージングを取り上げ,グリーン関数法による近似解を求めて小さな群速度による増強効果を明らかにするとともに,電磁場の量子揺らぎを線形近似の範囲で取扱う数値解法を開発してスラブ型フォトニック結晶に適用した。さらに,物質系のコヒーレントな分極による協力的な発光現象である超放射を解析して,フォトニックバンドギャップが引き起こす大きなラビ分裂,電子準位の反転分布の部分的緩和,および,超放射のパルス形状の特異な原子数依存性等,フォトニック結晶に固有の量子電気力学効果を詳しく調べた。他方,デイトン大学の協力を得て,イオン交換法を用いて2次の非線形感受率を有するニオブ酸リチウム光導波路を作製し,その上にフォトレジストの1次元および2次元周期パターンを形成して弱変調スラブ型フォトニック結晶を作製し,特性を解析した。また,大きな2次の非線形感受率をもつ新しい有機材料を開発した。これらの研究を含めて,代表者の過去10年間ほどの研究成果を2冊の著書にまとめてシュプリンガーと森北出版からそれぞれ刊行した。2次元スラブ型フォトニック結晶,ならびに,誘電体多層膜から成る1次元フォトニック結晶の特性解析と試料設計のためのシミュレーションソフトを,FDTD(時間領域差分)法,平面波展開法,ならびに,転送行列法を用いて開発した。これにより,試料設計の重要なポイントである電磁モードの分散関係,群速度,Q値,透過率,光増幅係数の精密な理論解析が可能となった。このシミュレーションソフトによる試料設計に基づいて,金属酸化物を母体とし,発光体として希土類酸化物を含む誘電体多層膜試料を試作した。また,可視近赤外領域で機能する2次元スラブ型フォトニック結晶を設計した。他方,発光体を含む誘電体多層膜試料に期待される,新しい量子光学現象を理論解析によって見い出した。すなわち,誘電体多層膜の1次元的なフォトニックバンドギャップ端に発光帯をもつ原子では,光の超放射のエネルギーの一部が原子の近傍に留まってコヒーレントな巨大分極を形成する。また,電磁場との相互作用によるラビ分裂に伴って発光帯の一部が周波数シフトし,試料外部に取り出すことができる。これを観測することによって,間接的にではあるが超放射光の局在現象が実証できる。従来から知られているフォトニック結晶中の電磁波の局在現象は,誘電体構造の局所的乱れに起因する古典的現象である。これに対して,今回発見した超放射光の局在現象は原子と電磁場の共鳴的相互作用に基づく量子論的局在であり,これを実証することはフォトニック結晶の量子光学の基礎を固める上で大変重要である。フォトニック結晶で実現される大変小さな光の群速度(群速度異常)、ならびに、多彩な分散関係による位相整合は、高調波発生や直交位相成分スクイージングなどの非線形光学過程に大きな増強効果をもたらすことが期待できる。本年度はこのうち、直交位相成分スクイージングの増強効果をグリーン関数法を用いた摂動計算により評価する理論式を導き、無限結晶における増強度の正確な予測が可能になった。また、ローマ大学との共同研究から、1次元有限結晶のスクイージングについて、平均場からの揺らぎを線形近似の範囲で厳密に取扱う方法を開発した。通常の実験条件では比較的大強度のコヒーレント光を入力とするので、平均場からの揺らぎは小さい。したがって、今回の成果によって1次元有限結晶中のスクイージングについて、疑似位相整合による増強度の正確な予測が可能になった。

他方、群速度異常による光の誘導放出の増強と低しきい値レーザー発振については、誘電体球から成る面心立方結晶を利用した試料作製、および、平成14年度に導入したナノ秒波長可変レーザーによる評価を準備中である。さらに、大阪大学・信州大学との共同研究から多重周期系における光の局在現象を見い出した。このような局在モードは群速度異常と同様に電磁場と物質系の実効的な相互作用を増大させるので、各種の非線形光学現象に増強効果が期待できる。特に、差周波混合法によるテラヘルツ波発生の効率化は応用上も重要なので、平成15年度にさらに検討する。フォトニック結晶で実現される大変小さな光の群速度(群速度異常),ならびに,多彩な分散関係による位相整合は,高調波発生や直交位相成分スクイージングなどの非線形光学過程に大きな増強効果をもたらすことが期待できる。このことを実証するために,2次の非線形感受率を有するLiNbO_3基板上にイオン交換法で非線形光導波路を作製した。さらに,光導波路上にフォトレジストの1次元,および,2次元周期パターンを形成することにより,スラブ型フォトニック結晶を作製した。この試料について,導波モードの分散関係の測定と第2高調波発生の特性評価を行った。他方,従来から大阪大学・信州大学と共同でマイクロ波領域のフォトニック結晶の性質と局在モードについて調べていた。試料作製は大阪大学が感光性エポキシ樹脂を原料として光造形法で行っていたが,この方法は大変適用範囲が広く,マイクロ波領域の3次元フラクタル構造の作製にも世界で初めて成功した。マイクロ波の反射・透過特性を測定すると,試料の構造と屈折率で決まる特定の周波数において反射率・透過率ともに極端に小さくなることから,大きな共振のQ値をもつ局在モードの生成が推測された。これを確かめるために,FDTD法(時間領域差分法)によるシミュレーションプログラムを作成して局在電磁モードの固有周波数,空間分布,および,Q値の解析を行った。最後に,これまでの研究の集大成として「フォトニック結晶入門」(森北出版)を出版した。
液晶を使った微小物体操作技術の開発とアクチュエータへの応用

平成18年度は、昨年度完成させた液晶チップの製作技術を用いて、液晶を使った微小物体操作法の応用技術の検討を行った。実施項目は以下のものである。(1)バイオ分析への適用液晶を使った微小物体操作法は、低電圧、低消費電力で駆動できるため、生体や静電気で破壊されやすい物質の搬送に適用できる。さらに、基板に垂直方向の電場で微小粒子を操作できることから新しいタイプのバイオチップや、キャピラリー電気泳動法に代わるクロマトグラフィーへの応用も予想される。本年度は、様々な負荷をガラスビーズなどの微小物体に吸着させたり、微小セルに封入したりして搬送実験を行った。粒子運動および液晶の配向状態の確認には偏光顕微鏡を用いて行った。液晶の性質には温度依存性があるので最適温度の検討が不可欠である。現在は電熱素子、制御ボード、熱電対などを用いて自作の顕微鏡用のホットステージを作って温度制御を行っている。(2)液晶アクチュエータの試作微小粒子の代わりに可動フィルムまたはネットを導入し外部に動力を取り出すことで液晶アクチュエータとしての利用が可能になる。このような液晶アクチュエータは液晶自身が潤滑剤をかねており摩擦の問題がないことと、超薄型にできるという2つの利点がある。さらに可動部に給電する必要がなく積層化にも適する。高速運動がスムーズに行えるよう印加電圧の制御装置の開発などを行った。現在、得られた成果の発表準備中である。平成19年度中には論文投稿および発表を行いたいと考えている。研究代表者は、これまでにねじれマネティック液晶において発生する液晶流動を利用した混入微小物体の2次元操作法の開発に成功している。しかし、現状の液晶チップでは粒子の運動に若干の分布が見られるという問題点が見られた。そこで平成17年度は、この分布の原因を突き止め、チップ化技術を完成させる研究を行った。(1)液晶材料の検討これまでの成果から、微小物体操作には液晶性物質の粘性が強く影響することが推測されている。そこで粒子運動の揺らぎを少なくするために、常温ネマティック液晶の他に、強誘電性液晶などより高い粘性を持つ液晶性物質の利用を検討した。その過程において、強誘電性液晶を用いた、新たな微小物体操作法を見出した。(2)配向処理剤の検討粒子運動の空間分布をなくすためには、チップ内で液晶配向にムラがないことが重要である。液晶配向は基板処理剤により決まるので、さまざまな配向処理法を検討した。また、流れの強度には基板界面における液晶のプレチルト角も影響すると考えられる。そこで、様々なプレチルト角を持つ配向処理剤を用いた検討も行った。(3)液晶チップの設計及び試作基板素材の選択など、移動量の多く取れる構造を検討した。機構の試作のために機械部品および電子部品を購入した。また、微小物体の材質、質量の影響を調査した。(4)性能評価配向状態の観察は、偏光顕微鏡にホットステージを組み合わせて行った。画像解析による変異量測定を行い、チップ温度に対する変位量および応答速度を評価した。
実用材料の液体環境中摩擦・摩耗に関する電気化学的研究

腐食性環境中の摩擦・摩耗機構を詳細に知るために、一方向すべりとフレッチング条件下で炭素鋼、純鉄、純銅など実用材料の空気中、純水中、食塩水中における摩擦・摩耗特性を調べた。空気中の試験ではシビヤおよびマイルド摩耗面の表面形状を3次元的に解析して、シビヤーマイルド摩耗のせん移条件を考察した。水溶液中では摩耗形態のせん移に及ぼす荷重、前腐食時間、溶液濃度、溶存酸素、カソード防食の効果を調べた。またフレッチング摩擦・摩耗に及ぼす溶存酸素の効果も調べた。新しい知見を以下に述べる。1.空気中の摩耗試験では突起の摩耗により平担面が次第に形成され、接触部の平均面圧が大きく低下し、シビヤーマイルド摩耗へのせん移が起こった。2.シビヤーマイルド摩耗のせん移荷重は乾燥空気中よりも液体中のほうが約2オーダーも大きい。3.純水中では、前腐食時間が短い時シビヤ摩耗、ある前腐食時間でシビヤーマイルド摩耗のせん移が起こり、それ以上の時間でマイルド摩耗となった。4.0.5wt%食塩水中では、調べた溶存酸素量の全範囲(DO〓0.0518mg/l)でマイルド摩耗が起こり、DOの減少と共に摩耗率は低下した。一方0.01wt%食塩水中では、腐食作用が弱いためにDO<__=2mg/lでシビヤ摩耗にせん移した。5.0.5wt%食塩水中ではDOに関係なく、設定電位E=-0.50-0.80V(vs.Ag/AgCl)の範囲の不完全な防食ではマイルド摩耗が優勢であり、E<__=-0.90Vになると完全なシビヤ摩耗に移行し、焼付きが生じる危険性があった。6.純鉄の純水中および食塩水中フレッチングではDOが小さいとき摩擦は高く、DOの増加とともに摩擦は減少した。一方摩耗はこれと逆の傾向を示した。7.純銅の食塩水中フレッチングではDOと摩擦の関係は純鉄の場合と同様であるが、DOに対する摩耗挙動は食塩水の温度によって複雑に変化した。実用材料の腐食環境中摩擦・摩耗試験におけるシビヤーマイルド摩耗のせん移機構を調べるため,炭素鋼S15Cを用いて,湿り空気中,乾燥空気中,イオン交換水中および食塩水中において,接触荷重,食塩水の重量%濃度,溶液中の溶存酸素量を変数として,ピンーディスク形式の摩耗試験を行った.試験中,ピンとディスクの相対変位を連続的に測定し,摩耗率を算定した.試験後,摩耗面と摩耗粉の走査形電顕写真を撮影し,摩耗粉に関しては二次元画像処理装置を用いて,円相当径や真円度などの頻度分布を求めた.乾燥空気中のシビヤーマイルド摩耗のせん移荷重(シビヤ摩耗が発生しない下限界値)は0.1kgf程度であるが,空気飽和イオン交換水中のせん移荷重は著しく増加して30kgf程度となった.空気飽和0.5%食塩水中ではせん移荷重は40kgf以上となり,摩耗試験機の負荷容量を越える恐れのため,これ以上の荷重で試験を実施できなかった.マイルド摩耗域では,摩耗率は荷重にあまり依存しない.つぎに,接触荷重を40kgfの一定とし,空気飽和の条件(溶存酸素量約9mg/l)で食塩水の濃度を0.5%から順次減少させて摩耗試験を行ったところ, 0.005%付近でマイルド摩耗からシビヤ摩耗へのせん移が起こった.

一方,アルゴンガス吹き込みで溶存酸素量を約0.05mg/lに低下させると, 0.5%付近でシビヤ摩耗へのせん移が起った.マイルド摩耗が起こる食塩水濃度の範囲では,摩耗率は濃度の増加とともに若干減少する傾向にある.乾燥空気中の摩耗試験で採取された摩耗粉の寸法・形状に関して画像解析を行った結果,平均粒径はマイルド摩耗粉で約1μm,シビヤ摩耗粉でも約3μmであり,大きい摩耗粉が発生すると言われているシビヤ摩耗域でも,大多数は微小摩耗粉で占められているようである.今後,溶液中で発生する摩耗粉の解析を行う予定である.腐食性環境中の摩耗機構を調べるため、本年度は高接触荷重下(P=40kgf一定)で低炭素鋼の純水、食塩水中摩耗試験を行い、シビヤ-マイルド摩耗のせん移に及ぼす前腐食時間、溶存酸素量の効果等を求めた。また摩耗形態のせん移に及ぼすカソード防食効果を調べるため、種々の設定電位下で食塩水中摩耗試験を行った。得られた主な結果を要約すると、(1)純水中では前腐食時間は摩耗形態のせん移に大きい効果を及ぼす。前腐食時間が短いときシビヤ摩耗、ある前腐食時間でシビヤ-マイルド摩耗のせん移が起こり、その時間以上ではマイルド摩耗となる。(2)0.5wt.%食塩水中では、溶存酸素量の調べた全範囲(DO〓018mg/l)でマイルド摩耗が支配的であり、DOの減少とともに摩耗率は低下する。一方0.01wt.%食塩水中では、DO〓218mg/lの範囲ではマイルド摩耗であるが、DO≦2mg/lでシビヤ摩耗にせん移し、焼付きに至る場合がある。(3)0.5wt.%食塩水中ではDOに関係なく、防食電位E=-0.500.80V(VS.Ag/AgCl)の範囲ではマイルド摩耗が優勢であるが、E≦-0.90Vになると完全なシビヤ摩耗となり、焼付きが生じる危険がある。次に純水中、食塩水中で純鉄と純銅のフレッチング試験を行い、摩擦・摩耗挙動に及ぼす水溶液中の溶存酸量DOの効果を調べた。得られた主な結果を要約すると、(1)純鉄の純水中および食塩水中フレッチングでは、DOが小さいとき摩擦は高く、DOの増加とともに摩擦は減少する。一方、摩耗はこれと逆の傾向を示す。(2)純銅の食塩水中フレッチングではDOに対する摩擦の変化傾向は純鉄の場合とほぼ同様であるが、DOに対する摩耗挙動は食塩水の温度によって複雑に変化する。
日本産アリ類における「隠れた種多様性」の解明～統合的アプローチの提案～

分子系統解析、接合前隔離隔離機構に関連する形態形質の詳細な観察、配偶者認識に用いられる体表炭化水素組成解析、接合後隔離機構に関連する核型の解析などを取り入れたIntegrated Taxonomyによって、アリ類やハエトリグモ類における隠れた種多様生の解明(隠蔽種の探索)に取り組んだ。その結果、インドシナ北部に広域分布するAcanthomyrmex glabfemoralisが複数の隠蔽種や遺伝的に明瞭な集団からなる種群であることが明らかとなった。また、ベトナムにハエトリグモ科Phintella属が22種分布することを明らかにした。それらを含む成果は12編の論文として発表した。研究の計画段階では、日本に広域に分布する7種を研究対象種候補として挙げていた。しかしながら、その後の予備的研究の結果に基づき、研究対象種の再検討を行い、今後は、以下の7種/種群を主たる対象として研究を進めることとした:Cerapachys sulcinodis種群(東南アジア)、フタイロマガリアリ種群(東南アジア)、Odontomachus monticola種群(日本東南アジア)、オオハリアリ種群(日本東南アジア)、Acanthomyrmex glabfemoralis種群(東南アジア)、オオズアリ種群(日本東南アジア)、アメイロアリ種群(日本および周辺地域)。研究開始1年目であるが、本研究課題の成果として、4編の論文を発表した(雑誌論文の欄)。その中で、以下の2編は本研究が目指す「分類学における統合的アプローチ」の好事例であり、国内外から高い評価を得ている。その概要は以下の通りである。スマトラに産するアギトアリ属(Odontomachus)について、コロニー単位での採集に基づき、働きアリだけでなく、雄や女王の詳細な形態比較と、DNA barcodingにより、種分類を再検討した。その結果、1新種を含む5種が確認された。またO. latidensのなかに隠蔽種が存在することを発見し、それがO. latidensのシノニムとされていたO. procerusに対応することを明らかにした(種名の復活)。また、Eguchi et al. (2016)は、ベトナム中部山岳地帯から得られたトゲオオズアリ種群の未同定種について、詳細な形態比較とDNA barcodingを行い、本種群に属する既知種のいずれとも明瞭に異なる新種であることを明らかにし、記載・命名した。これは、マレーシア熱帯以外からの本種群の初記録である。平成27年度は、研究対象種・種群の確定、標本採集(国内では紀伊半島と小笠原諸島、国外ではベトナム)、マイクロサテライトプライマー・セットの設計(フタイロマガリアリ種群、O. monticola種群、オオハリアリ種群、A. glabfemoralis種群、アメイロアリ種群)、論文の執筆(4編を誌上発表)などを行った。(なお、野外調査旅費は別の研究費から支出。)ベトナムに産するA. glabfemoralisが隠蔽種群であることがほぼ確実となり、本研究の対象として極めて適していることが分かった(学会発表の欄の「山田・江口,2016」)。ベトナム北部および中部で採集され、これまでの種分類体系に従えばA. glabfemoralisと同定されるコロニーについて、働きアリ、女王、オスの形態比較とMtDNAのCOI領域に基づいたDNA Barcodingを行った。その結果、多数の地域集団間に顕著な遺伝的差異が認められ、そのうちのいくつかの集団間には大型働きアリ、女王、オスの形態に一貫した差異が確認された。また、地理的に遠く離れた集団間のみでなく、側所的に分布する集団間や、同地域で垂直分布を異にするような集団間にも、オスの形態やCOI領域の塩基配列に顕著な差異が認められた。また、コロニーの構成にも多様性が見られた。したがって、A. glabfemoralisには複数の生物学的種からなる隠蔽種群である可能性が高いという実態が明らかになりつつある。我々はA. glabfemoralis種群のコロニーを実験室で飼育することに成功しているので、本研究計画に盛り込んでいる体表炭化水素組成分析や核型分析を行う上で最適な発育段階の新鮮な標本を安定的に入手できる目処が立った。以上の進捗状況を鑑みて、我々は本研究が「当初の計画以上に進展している」と考えている。以下の種/種群を主たる対象として、研究を進めている:Cerapachys sulcinodis種群(東南アジア)、フタイロマガリアリ種群(東南アジア)、Odontomachus monticola種群(日本東南アジア)、オオハリアリ種群(日本東南アジア)、Acanthomyrmex glabfemoralis種群(東南アジア)、オオズアリ種群(日本東南アジア)、アメイロアリ種群(日本および周辺地域)。ミトコンドリアCO1および核ITS1を分子マーカーとして用いた系統解析や、詳細な形態比較により、A. glabfemoralis種群が複数の生物学的種や遺伝的に明瞭な集団からなる種群であることが明らかになりつつある。本年度は、ベトナム北部中部、台湾(本島南部および蘭嶼)においてコロニーの採集と飼育を行った。新規標本を含めた分子系統解析では台湾の蘭嶼及び墾丁国家公園の集団(A. crassispinusと命名されている)が、ベトナム北部の集団とともに単系統群を構成し、後者が前者に対して側系統となることが明らかとなった。また、ベトナム中部におけるほとんどの集団が通常の有翅女王によって繁殖を行っている一方で、ベトナム北部のいくつかの集団と台湾の2集団では胸部が縮小し翅の退化した無翅女王によって繁殖が行われていることがわかった。

台湾の集団の再記載、社会構造、2つのCO1ハプログループの分布パターンに関する論文を近日中に投稿予定である。Acanthomyrmex属の分子系統解析、詳細な形態比較、社会構造の検討の過程で、マレー半島から1新種を認識した。本種では、形態に明瞭に異なる2つのタイプの女王が同一コロニー内に存在することが明らかとなった。本属における分散・繁殖様式の多様化を考察する上で、非常に意義深い発見である(近日中に投稿予定)。「研究実績の概要」において示したように、Acanthomyrmex glabfemoralis種群を対象とした研究で、大きな進展があった。加えて、ベトナムや台湾から採集し、飼育しているA. glabfemoralisコロニーから得られた前蛹段階の幼虫の頭部神経節組織を用いて、核型の観察にも成功した。中央アフリカおよびマダガスカルからのみ知られていたXymmer属をベトナム中部で発見し、新種X. phungiとして記載し、分布様式について議論した(Satria et al. 2016)。その際、マイクロX線CTを用いて小型の対象物(体長2.5mm程度のX. phungiの働きアリ)を高精度で3次元イメージングする手法の検討を行った(YouTube上でサンプル動画を公開)。DNA barcodingと詳細な形態比較からなる統合的アプローチを、ハエトリグモ類の分類学的再検討に適用した(Phung et al. 2016)。ハエトリグモ類では雌雄の形態的差異が顕著であるため、種分類体系が混乱している。したがって、統合的アプローチによる分類学的再検討が必要不可欠である。東アジアから東南アジアに産するAnochetus rugosus種群について分類学的再検討を行い、A. yunnanensis Wang, 1993がA. mixtus Radchenko, 1993の新参シノニムであることを明らかにした(Satria et al.投稿中)。その結果、Anochetus属や姉妹群であるOdontomachus属において、雄の交尾器に種分類形質が数多く存在することが明らかとなった。以上の進捗状況を鑑みて、我々は本研究が「おおむね順調に進展している」と考えている。アリ類などを対象として、Integrated Taxonomyによる種多様性、種分化プロセスの解明に取り組んできた。昨年度までの分子系統学的手法により、隠蔽種群であることが強く示唆されていたAcanthomyrmex glabfemoralis種群について、本年度は、A. glabfemoralisの模式産地である中国広西省の花坪国家公園で複数のコロニーを得ることができた。それらを含めて分子系統解析およびDNA barcodeギャップ解析を行った結果、10ないし11の隠蔽種候補が識別された。同所的あるいは側所的に分布する隠蔽種候補間では、オスの触角、複眼、単眼の形態(いずれも生殖的隔離に関連する可能性のある形質)において明瞭な差異が見られた。
マルチメディアを利用した点字楽譜学習システムの開発とその利用における教育学的意義

本研究では、視覚障害者が興味をもって点字楽譜の学習に取り組める点字楽譜学習システムを開発すると共に、システムの教具としての意義を検討・考察した。なお、システムは、本研究で開発したソフトウェア、パーソナル・コンピュータ・システム、点字ピンディスプレイ、点字プリンタおよびオ-ディオ機器から構成されている。開発したシステムの特色は、以下の通りである。1.入力作業者にとっては、パソコン画面上の五線譜上で各種の音符や記号がマウス操作のみで容易に配置できるため、簡単に楽譜の作成(入力作業)ができる。したがって、墨字楽譜と点字楽譜における複雑な楽譜記号の意味や表記の規則など専門的な記譜法を知らない者でも、容易に墨字楽譜を点字楽譜に点訳できる。引いては、点訳のボランティアも得やすくなる。2.あらかじめ点字紙に点字楽譜を作成していなくても、墨字楽譜にしたがって入力すれば、その場で点字ピンディスプレイに点字楽譜が表示される。したがって、教師は教えたい内容に即した音符や記号などを適宜生徒の前で容易に入力でき、生徒はリアルタイムで翻訳された点字楽譜を触読・判断できることから、臨機応変かつ柔軟な授業展開が可能となる。3.利用者である視覚障害者にとっては、パソコンに組み込まれている音源機能とオ-ディオ機器を活用して、各種の楽譜に対応した電子演奏(楽器の選択も任意)を聴くことが可能であり、さらにその点字楽譜をピンディスプレイにも出力できるため、同時に音(演奏)と文字(点字楽譜)の両方のメディアにより学習ができる。評価の結果、システムを用いた授業では、従来の授業に比べて学習も楽しく、理解もしやすく、学習意欲も高揚されることが明らかになると共に、この理由としてシステムのマルチメディア性(点字ピン表示と演奏)が重要な役割を演じていることが示唆された。晴眼者(教師)がパソコン画面上の五線譜上で音符などを配置することで容易に楽譜の作成ができ、かつ様々な楽器による電子演奏もでき、さらにその点字楽譜をピンディスプレイおよび点字プリンタに出力出来るシステムを開発した。開発したシステムは、次のような特色を有している。(1)入力作業者にとっては、パソコン画面上の五線譜上で各種の音符や記号がマウス操作のみで容易に配置出来るため、簡単に楽譜の作成(入力作業)ができる。したがって、教師のみならず点字の知識を持たない者でも十分に対応でき、その結果、入力作業のボランティアを新しく開拓できる。(2)利用者である視覚障害者にとっては、パソコンに組み込まれている音源機能を活用して、各種の楽譜に対応した電子演奏(楽器の選択も任意)に聴くことが可能であり、さらにその点字楽譜をピンディスプレイにも出力出来るため、同時に音(演奏)と文字(点字楽譜)の両方のメディアにより学習が出来る。(3)教師の教育意図に即した楽譜教材が容易に作れると共に、ピンディスプレイを備えていることから、教師は教えたい内容に即した音符などを適宜生徒の前で容易に入力でき、生徒はリアルタイムで翻訳された点字楽譜を触診・判断できることから、極めて高い教育効果が期待できる。(4)数々の曲をディスク・ファイルで管理できるため、曲の蓄積・検索・演奏・点字出力が極めて容易であり、かつ、他の教師が作成した楽譜教材をファイル交換することで容易に活用できる。本研究では、視覚障害者をとりまく音楽教育環境を改善し、視覚障害者が興味を持って点字楽譜の学習に取り組める点字楽譜学習システムを開発すると共に、システムの教具としての意義を検討・考察した。なお、システムは、パーソナルコンピュータ・システム、点字ピンディスプレイ、点字プリンタおよび本研究で開発したソフトウェアから構成されている。開発したシステムの特色は、下記の通りである。(1)入力作業者にとっては、パソコン画面上の五線譜上で各種の音符や記号がマウス操作のみで容易に配置できるため、簡単に楽譜の作成(入力作業)ができる。

したがって、墨字楽譜と点字楽譜における複雑な楽譜記号の意味や表記の規則を知らない晴眼者でも、容易に墨字楽譜を点字楽譜に点訳できる。引いては、点訳のボランティアも得やすくなる。(2)あらかじめ点字紙に点字楽譜を作成していなくても、墨字楽譜にしたがって入力すれば、その場で点字ピンディスプレイに点字楽譜が表示される。したがって、教師は教えたい内容に即した音符などを適宜生徒の前で容易に入力でき、生徒はリアルタイムで翻訳された点字楽譜を触診・判断できることから、臨機応変かつ柔軟な授業展開が可能となる。(3)利用者である視覚障害者にとっては、パソコンに組み込まれている音源機能を活用して、各種の楽譜に対応した電子演奏(楽器の選択も任意)を聴くことが可能であり、さらにその点字楽譜をピンディスプレイにも出力ができるため、同時に音(演奏)と文字(点字楽譜)の両方のメディアにより学習ができる。評価の結果、システムを用いた授業では、従来の授業に比べて学習も楽しく、理解もしやすく、学習意欲も高揚されることが明らかになると共に、この理由としてシステムのマルチメディア性が重要な役割を演じていることが示唆された。
体外循環のための動物用人工心肺装置および回路の改良と操作法の確立

獣医科領域においても診断・治療技術の発達および飼主の意識の高揚等により高度医療が要求される時代を迎えた。中でも循環器系疾患の治療としての外科的根治術等のニーズは高まりつつある。本研究の目的は、動物における心疾患の根治術や医学領域における長期生存動物用人工心肺装置、回路、膜型肺の改良、およびそれを臨床や実験の現場で安全かつ確実に使いこなすための施行方法を確立することにあり、以下の実験を実施し評価した。先ず、我々が開発した小動物用人工心肺装置が無血充填下でも使用可能なことを証明し、さらに臨床応用例においても多くの成功例を見るに至った。しかしその結果、多くの問題点も浮上してきた。それらの問題点を解決するために、初めに体外循環中および術後における溶血の小原因とされている充填液の組成について検討した。その結果、高張液である晶質液と膠質液の両者では溶血の程度に有意差は認められないことを明らかにした。次いで体外循環施行方法の違いによる手術成績の比較検討をした。具体的には内部灌流型人工肺を用いて常温下体外循環と中心冷却体外循環の比較検討をし、常温下体外循環法は手術時間も短く、寒冷ストレスによる内分泌変動が少ないが、長時間手術では酸素化に難点があること、逆に中心冷却体外循環は手術時間は延長するが酸素化や心機能評価において勝れてあり、長時間手術に適していることを明確にした。さらに人工肺の違いによる検討を内部灌流型と外部灌流型人工肺の両者間で実施し、多くの面において外部灌流型が勝れていることを明らかにした。引き続き、外部灌流型人工肺においてシリューンおよびヘパリンをコートしたヘパリンコーティング人工肺とノンコーティングの両者間において比較検討を進めている。本研究の目的はこれまで我々が開発した、動物用人工心肺装置および回路をよりよいものに改良し、安全な操作法を確立することにある。本年度は、従来の成果を充分に再検討および解析し、先ず以下の点について検討した。1人工心肺装置のセッティングの検討:これまでの多くの体外循環施行時の、人工心肺や回路を再検討し、より装置間の距離を短縮化し、吸引回路を血液と心停止液および心筋保護液と別々のルートとし、より効率のよい回路設定を確立した。2流体力学的研究:従来の人工心肺運転中のパラメーターを検討し、血行動態学的(血圧や送血流量)に、よりよい操作法を確立した。3装置の改良:従来より獣医科領域で応用してきた人工心肺はすべて内部灌流型模型人工肺であったが、今回は外部灌流型模型人工肺を新しく作成し、従来の内部灌流型と血行動態学的に、また内分泌学的、血液凝固学的に、比較検討中である。また同時に新しく作成した、外部灌流型の膜型人工心肺をシリコーンおよびヘパリンコートし、無処理のものと比較検討中である。4回路の改良:回路についても新しいタイプのヘパリンコート(マルチ-イオン複合体構造、ヘパリン濃度が高く、かつ血中への溶けだし速度が適切)を加え、従来のものと検討中である。以上のように現在までにすでに新しいタイプの人工心肺回路を作成しており、順次各種の測定結果により、さらなる装置の改良、回路の改良、充填液の改良、肺への抗血栓性賦与などの点において検討をしているところである。本研究の目的は、これまで我々が開発した動物用人工心肺装置および回路をよりよいものに改良し、安全に関心術が施行できるようにすることゝ、その場合の操作法を確立することにある。本年度は昨年度の研究成果に基づき、以下の点について検討した。1)操作法の改良従来より使用してきた内部潅流型膜型人工肺を用いて、常温下体外循環と中心冷却併用体外循環との間で比較検討した。

その結果、人医領域ではこれまで冷却法が多くの部分において優れていると報告されていたが、今回の術後長期生存下での観察では、それぞれ長所、短所が明確にできた。つまり、常温群では冷却という寒冷ストレスが作用しないために、内分泌学的に変動が少なく、さらに手術時間の大幅な短縮が認められたが、長時間にわたる体外循環では、酸素化が低下することが判明した。一方、冷却群では各種のパラメータの変動が大きく、冷却・加温操作のために手術時間が延長した。しかし、長時間にわたる体外循環でも酸素化は良好であった。その結果常温法は比較的短時間の体外循環に、また冷却法は長時間にわたる体外循環に適していることが判明した。2)人工肺の改良昨年度のより効率の良い回路設定に続き、本年度は動物用の外部潅流型膜型人工肺を試作し、従来の内部潅流と比較検討した。未だ最終的に検討中であるが新しく試作した外部潅流型の方が酸素化が良好で凝固系、血球破壊の面からいっても優れていることが判明した。3)装置の改良:現在引き続き、人工肺と回路の改良のためにヘパリンコート(マルチ-イオン複合体構造、ヘパリン濃度が高く、かつ血中への溶出が適切)した外部潅流型膜型人工肺と非コートとの間で比較検討中である。本研究の目的は、従来我々が開発した小動物用人工心肺装置および回路をさらによりよいものに改良し、安全に開心術が施行できるようにすることゝ、併せて体外循環法や手術操作法を確立し、操作マニュアルを作成することにある。本年度は初年度(平成8年)、昨年度(平成9年)に引き続き以下の点について検討した。1)操作法の改良本年も昨年度に引き続き従来より使用してきた内部灌流型模型人工肺を用いて、常温下体外循環と中心冷却体外循環の両者間において、循環動態学的および内分泌学的に比較検討した。その結果、昨年度の報告と同様の結果を得ることが出来た。2)人工肺の改良昨年度までの結果をもとに、さらに例数を増やし、内部灌流型と外部灌流型模型との間で比較検討した。その結果、外部灌流型の方が酸素加工率に優れ、さらに酸塩基平衡、血小板CRP等に与える影響も少ないことが判明した。3)人工肺と回路およびその他付属品のヘパリン化この事項についても昨年度に引き続き、ヘパリンコートの人工肺及び回路等とそうでない人工肺等で比較検討をした。その結果は現在とりまとめ中である。4)体外循環法と開心術操作のマニュアル化現在本研で目的としたすべての実験が終了し、体外循環法や手術操作法をマニュアル化している。