hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
感潮河道蛇行部における懸濁土砂の横断方向輸送と河岸形成に関する研究

筑後川感潮河道の蛇行部において流速分布を測定し,二次流の空間構造を把握した.その結果,上げ潮時に二次流の発達が顕著であり,SS輸送フラックスは底層で内岸側を向いていた.河床地形は洪水期に浸食された後に,約半年をかけて底泥が堆積してゆくが,湾曲内岸側でかつ上流側に堆積斜面が延びていた.これら複数の調査により,感潮河道では上げ潮時にSSが逆流輸送され,二次流の影響で湾曲部上流の内岸側に堆積してゆくことを明らかにした筑後川感潮河道の蛇行部において流速分布を測定し,二次流の空間構造を把握した.その結果,上げ潮時に二次流の発達が顕著であり,SS輸送フラックスは底層で内岸側を向いていた.河床地形は洪水期に浸食された後に,約半年をかけて底泥が堆積してゆくが,湾曲内岸側でかつ上流側に堆積斜面が延びていた.これら複数の調査により,感潮河道では上げ潮時にSSが逆流輸送され,二次流の影響で湾曲部上流の内岸側に堆積してゆくことを明らかにした筑後川の河口から14km地点において,2002年から測量と底質採取を行った.2009年4月23日2010年11月7日までは,底質採取に加えて12.014.6kmまでの間で横断方向に100200m間隔で17測線,縦断方向に5060m間隔で45測線を設定して詳細測量を行った.1回の測量での延べ走行距離は約17kmである.測量では,デジタル音響探知機により緯度・経度・水深を,小型水位計により水面標高を記録し,河床標高データを作成した.観測は13ヶ月の間隔で計45回行った.14Km地点ではどの年も,梅雨の洪水により流量が2,000m^3/sを超える期間に断面積が大幅に拡大し,中央粒径が0.5mmを越えて河床に砂が現れている.断面積の拡大量は流量の大きさと,その期間によって変化していることが読み取れる.その後,平水流量(約50m^3/s)が継続する期間で徐々に断面が回復していくが,中央粒径が0.01mm以下になることから底質が泥に戻っているのが分かる.湾曲部の詳細な河床地形図(平面図)を作成した。7月25日に洪水が発生しており,7月28日の地形図では13km付近より上流側で左右対称の逆台形型の横断面となっている.これに対して,12月5日では特に14km地点で等深線が流心側に膨らんでおり,湾曲の内岸側に斜面が形成されたことを示している.湾曲内岸領域における横断面変動量を調べると,堆積の初期段階では13.4km地点に最大の堆積が見られるが,その後,最大ポイントが上流側の14km地点に移動している.河川感潮域では高濁度水塊による平常時の土砂輸送が卓越しているため,湾曲の下流側ではなく上流側に堆積斜面が形成されると考えられ,通常の河川中流部とは異なる地形変動が起こっていることが分かった.感潮河道の湾曲部における流れの特徴と高濁度水塊の横断分布,シルト・粘土の沈降・巻き上げについて検討した.湾曲の上流側で流速とSSの横断分布を計測したところ,上げ潮では湾曲外側において流速が速く,SS濃度は低かった.湾曲内側では流速が遅く,高濃度のSSが観測された.また横断方向の流れは表層で外岸側に,底層で内岸側に向かっていた.湾曲上流側において2次流や,それによるSSの集積が見られたことから,筑後川感潮河道では順流によるSS輸送よりも塩水遡上によるSS輸送が卓越していると推察された.Rouseの浮遊砂濃度式を用いて水中SS濃度の再現性が最も高くなるように浮泥層の厚さと粒子沈降速度を推定した.湾曲の外岸側では浮泥層はほとんど無かったが,内岸側では満潮時に1.3mまで発達し,3潮汐を経て正味0.2mの層が形成された.Rouse分布から推定された粒子沈降速度は0.01m/sに達し,単体粒子の理論沈降速度よりも10100倍大きい値となった.高濁度水塊中でフロックが形成されてSSが沈降しやすくなり,数時間で浮泥層が形成されたと推測される.SSの巻き上げフラックスと粘着性土の浸食速度式の比較を通じて粒子の粘着性について考察した.湾曲外岸の巻き上げフラックスは上げ潮と下げ潮で差はみられず,摩擦速度の3乗に比例していた.粘着性土の浸食速度も摩擦速度の3乗に比例するため,浸食速度式が対象とする粒子の剥離現象が浮泥の表面でも生じていると考えられる.一方,湾曲内岸では下げ潮の巻き上げフラックスは上げ潮に比べて小さく,かつ摩擦速度が0.02m/sを超えると急激に増加していた.つまり,上げ潮から満潮にかけてSSが沈殿して浮泥層が形成され,粘着性などの効果によって撹乱されにくくなっていると推測される.

河川の湾曲部では横断方向の二次流が発達することで土砂の湾曲内岸方向への輸送が起こり,砂州が形成されると言われているが,これらは理論的・実験的な研究に基づいており,実際の河川で二次流と地形変化の関係性を調査した例はほとんどない.本研究では感潮河道において潮汐流で土砂輸送が発生することに着目し,筑後川感潮河道の蛇行部において流速分布を測定し,二次流の空間構造を把握した.また測量を行って河床地形の経年変化を調べて,二次流と地形変化の関係性について考察した.流速観測の結果,表層では流速ベクトルが円弧の接線方向に沿っているが,底層では湾曲内側を向いていた.底層で横断方向流速が湾曲外岸から内岸へ向かう二次流が現れていた.実測値と理論値との比較を行ったところ,上げ潮時には両者が整合した側線と,理論値よりも強い二次流が観測された側線が200mごとに交互に現れており,二次流が強弱を伴いながららせん状に遡上していることが分かった.次に,多項目水質計から得られたSS濃度の鉛直分布と横断方向流速を乗じてSS横断フラックスを算出した.断面中央部から湾曲内岸にかけて底層のSSが内岸に輸送されており,河床面を遡上する際に二次流が減衰してSSが堆積すると考えられた.測量から得られた河床地形図をみると,洪水直後は断面形の左右が対称的であるが,4ヶ月が経過すると内岸側の等深線が流心方向に膨らんでおり,湾曲内岸に堆積傾面が形成されていた.また,堆積期の初期には曲率の中心部に斜面が形成されたが,徐々に斜面が上流側に延びていった.以上をまとめると,筑後川感潮域では潮汐流によって下流から輸送されてきたSSが二次流によって湾曲内岸側に運ばれる.そしてSSが湾曲内岸部に堆積することで斜面が形成され,一定の量が堆積するとさらに上流部へと堆積が進行してゆくと考えられ,二次流と地形変化の関係性が明らかになった.研究内容は(1)湾曲部の流れ構造(主流と二次流,乱流強度),(2)SSの横断分布特性,(3)横断面内の水・土砂(シルト・粘土)の輸送フラックス,(4)湾曲地形の変化特性,(5)高濁度水塊が湾曲部の地形形成におよぼす影響であるが,このうち(1),(2),(4)がほぼ完了した.24年度が最終年度であるため、記入しない。湾曲部の単独横断面における流れと浮泥層の特徴,地形変化特性は概ね調査・解析したので,最終年度は湾曲部全体の二次流の特性,広域的な地形変化特性を調べ,以上の成果をとりまとめる.24年度が最終年度であるため、記入しない。
疫学研究と実験研究による食塩摂取の糖尿病発症・増悪に対する影響の検討

疫学研究と実験研究により、食塩摂取による糖尿病発症、増悪のメカニズムを明確にし、糖尿病予備軍の発症を予防する適切な塩分摂取量の設定を目指し、疫学研究については健診センターより既存の健診(人間ドック)データの提供を受け、並行して実験研究(動物実験)を、糖尿病モデルマウスを用いて実施し、疫学研究の結果と絡めて検討する予定であったが、本研究で目的とするところの自然発症糖尿病およびその重症化、という病態を再現することができなかった。そのため、方針の転換を行い、当初予定の健診データの件数(1,500件程度)を大幅に増やし、のべ62万件の人間ドックデータを入手して、調査研究のみで検討を行うこととした。ドックデータには血液検査やCT検査等の臨床検査データ、既往歴、家族歴、食事行動や運動等の生活習慣に関連するデータやストレス等に関するデータが含まれる。糖尿病および高血圧と、食事行動の内容についてデータを抽出し、最近5年間のデータについて解析を行った。主な結果としては、糖尿病患者や高血圧患者では、減塩が推奨されていると考えられた。最終年度には過去20年間の健診受診者の背景について分析し、受診者の6割近くが20年間で複数回受診していること、現在治療中の疾患では高血圧症が全体の10%を超えること、異常所見を認めない者は全体のわずか0.3%未満であることなどがわかった。さらに、初回受診時に生活習慣病が治療中である場合やがんの既往がある場合は、その後の受診がない者の割合が高く、軽度変化や経過観察のみの所見である場合には複数回人間ドックを受診する者の割合が高かったことなど、受診者の背景にある健康状態と、健診受診行動との関係を考察する上で重要な結果が得られた。疫学的研究については、健診センターより既存の健診(人間ドック)データ提供を受けた。健診(人間ドック)データには血液検査やCT検査等の臨床検査データ、既往歴や家族歴、食事行動や運動などの生活習慣についての調査、ストレス等に関するデータが含まれる。対象人数は当初の予定では検診受診者のうち500名であったが、より多様で信頼性の高い解析を行うため、対象人数の追加を検討した。HR-QoL等を組み込んだ独自の調査票では既存のデータの使用が不可能であり、新規に募集する必要があるので、対象者数は限られた数となるが、既存の健診(人間ドック)データを用いることで対象者数の追加が可能なことから、初年度は独自の調査票の使用を取りやめ、既存の健診(人間ドック)データの提供を受けた。これにより過去にさかのぼってデータ解析を行うことが可能となり、対象人数も当初の予定に比べて大幅に増加させることが可能となった。調査票、検査項目の形式が現在用いられているものとほぼ同じ形式となった1998年度から2年おき(最近4年分は連続して)の人間ドック(1日ドックまたは2日ドック)健診データの提供を受け、現在これらデータの統合と解析のための作業(各年によって異なる書式の統一や欠測値の処理等)を行っている。実験研究については、動物実験で糖尿病モデルマウス(db/bd、KK、NSY、AKITA、TSOD(及び対照のTSNO)の各系統)を購入し、通常飼料での飼育下において、血糖値等の血中マーカーの追跡による糖尿病発症、進行についての予備的な検討を行っている。疫学的研究において、研究の対象者を健診受診者500名から、独自の調査票を用いないことにより、大幅に増加させた。このことにより、より信頼性が高く、多様な解析が行うことが可能となったが、その一方で健診(人間ドック)データ数が数万件以上と大きく増加したため、それに伴う作業負担も増大し、データの統合や処理、解析に予想以上の時間を費やすこととなった。実験研究については予備実験の段階であるが、実験動物での病態の進行が想定していたよりも遅く、条件検討は未だ完了していない。疫学研究と実験研究により、食塩摂取による糖尿病発症、増悪のメカニズムを明確にし、糖尿病予備軍の発症を予防する適切な塩分摂取量の設定を目指している。疫学研究については健診センターより既存の健診(人間ドック)データの提供を受けた。同データには血液検査やCT検査等の臨床検査データ、既往歴、家族歴、食事行動や運動等の生活習慣に関連するデータやストレス等に関するデータが含まれる。昨年度より収集するデータを既存の健診データに絞り、対象人数の増加を目指した。その結果、当初予定を大幅に上回る、58.9万件あまりのデータを得ることができた。同データは多くの内容を含むが、取り急ぎ、糖尿病(医師の診断、血糖値、ヘモグロビンA1c等)および高血圧(医師の診断、収縮期血圧等)と、食事行動(食習慣、食事摂取頻度調査票)の内容についてデータを抽出し、最近5年間のデータについて解析を行った。主な結果として、糖尿病患者においては高血圧を合併していることが多く、減塩が推奨されていると考えられる。実際に主観的な食事行動では特に男性の糖尿病患者で、より塩分摂取を控えるような食事行動をとっていると回答している者の割合が多かったが、食事摂取頻度調査票から推定された塩分摂取量は、逆に糖尿病患者で多いという結果であった。この結果はカロリー、炭水化物、脂質などについては主観的な食事行動と推定摂取量が同じ傾向を示していたのとは対照的であった。

実験研究については動物実験で糖尿病モデルマウスの飼育を通常飼料下で行い、糖尿病関連の指標を追跡しており、食事行動と糖尿病合併症、特に高血圧との関連について、疫学研究の結果と絡めて検討する予定である。疫学研究については現在約60万件のデータを解析する手法を検討中である。データ件数とともに、1件ごとのパラメータが非常に多いため、全てのデータを一括で解析するのは現状、困難であるが、データ自体は概ね揃っている。実験研究に関しては、実際のヒトにおける2型糖尿病の病態ー本研究において取り上げているような比較的マイルドな病態ーを再現できていない。特に通常飼料を用いて、糖尿病を発症し、血圧の上昇を追跡できるようなモデルの再現が困難な状況である。疫学研究と実験研究により、食塩摂取による糖尿病発症、増悪のメカニズムを明確にし、糖尿病予備軍の発症を予防する適切な塩分摂取量の設定を目指し、疫学研究については健診センターより既存の健診(人間ドック)データの提供を受け、並行して実験研究(動物実験)を、糖尿病モデルマウスを用いて実施し、疫学研究の結果と絡めて検討する予定であったが、本研究で目的とするところの自然発症糖尿病およびその重症化、という病態を再現することができなかった。そのため、方針の転換を行い、当初予定の健診データの件数(1,500件程度)を大幅に増やし、のべ62万件の人間ドックデータを入手して、調査研究のみで検討を行うこととした。ドックデータには血液検査やCT検査等の臨床検査データ、既往歴、家族歴、食事行動や運動等の生活習慣に関連するデータやストレス等に関するデータが含まれる。糖尿病および高血圧と、食事行動の内容についてデータを抽出し、最近5年間のデータについて解析を行った。主な結果としては、糖尿病患者や高血圧患者では、減塩が推奨されていると考えられた。最終年度には過去20年間の健診受診者の背景について分析し、受診者の6割近くが20年間で複数回受診していること、現在治療中の疾患では高血圧症が全体の10%を超えること、異常所見を認めない者は全体のわずか0.3%未満であることなどがわかった。さらに、初回受診時に生活習慣病が治療中である場合やがんの既往がある場合は、その後の受診がない者の割合が高く、軽度変化や経過観察のみの所見である場合には複数回人間ドックを受診する者の割合が高かったことなど、受診者の背景にある健康状態と、健診受診行動との関係を考察する上で重要な結果が得られた。疫学的研究については初年度に提供を受けた健診(人間ドック)データの解析を継続するとともに、未だ提供を受けていない年度のデータの提供を受ける。既存の健診(人間ドック)データの解析では健診(人間ドック)項目にない血中マーカー等の解析は行えないので、健診(人間ドック)データの解析、また実験研究の結果によっては新たに検診を受ける被験者からの残余血清の提供を受けることも考慮する。実験研究については動物実験の予備検討が終了後、塩分負荷や運動負荷の影響について実験を行い、血中マーカーや遺伝子、タンパク質の発現等の所見から培養細胞を用いたin vitro実験系の構築ができないか検討する。疫学研究については大量のデータを一括で処理できるような手法を検討するとともに、ターゲットを絞った解析を行う。すなわち、糖尿病とその合併症ー網膜症、心血管疾患、神経障害、腎症(特に高額な医療費との関連から腎症)ーに関連する項目を抽出し、コンパクトなデータセットとして解析を行う。或いは、過去20年分の健診データを保有しているので、数年ごとの区分で層別化して解析するといった手法を検討している。
成人T細胞白血病・リンパ腫におけるエピジェネテイック異常の包括的解析

成人T細胞白血病・リンパ腫(ATLL)の発症機構をDNAメチル化状態、ヒストン修飾状態、miRNA発現、ポリコーム遺伝子群、クロマチン構造変換等エピジェネテイック異常の観点から患者検体・培養細胞等を用いて解析した。ポリコーム遺伝子群の発現の異常偏り、ヒストン修飾状態の大幅な変化、miRNAの異常発現,様々な遺伝子の異常発現およびDNAメチル化異常が発症に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。成人T細胞白血病・リンパ腫(ATLL)の発症機構をマイクロアレイ等による包括的網羅的解析によりDNAメチル化状態、ヒストン修飾状態、miRNA発現、ポリコーム遺伝子群、クロマチン構造変換等エピジェネティック異常の観点から患者検体・培養細胞・動物モデル等を用いて解析する。本研究はこれまでの我々の成果をふまえ、更に発展させ造血器腫瘍のエピジェネティック異常による発症機構を詳細に解析することが目的である。現在、ATLLをはじめとする様々なタイプの白血病及びMALTリンパ腫、NK/Tリンパ腫をはじめとする各種リンパ腫・白血病の患者検体が臨床の医師の御協力の下に集まってきている。本研究ではこれらの検体中からATLLに集中して詳細な解析を行った。その結果急性型ATLLとリンパ腫型ATLLにおいては特異的に発現パターンが異なる遺伝子群が同定された。これらの遺伝子群は病型特異的な病態との関連が強く示唆され統計的な解析により有意に臨床検査パラメータとの相関を示した。特にSHP1、DAPK、HCADのメチル化は遺伝子発現とよく対応し病態の変化と有意な相関を示した。急性型ATLLとリンパ腫型ATLLなど病型のちがいが何によって引き起こされているのか、さらに急性転化が起こるときに引き金になっているジェネティックあるいはエピジェネティックな変化は何か多くの患者検体を用いてより詳細に検討を進めつつある。さらにATLLの病態進展とよく相関しエピジェネティックな異常が蓄積される表現型CIMP(CpG island methylator phenotype)も確認された。これまでの腫瘍細胞側のターゲット遺伝子のメチル化とともにHTLV-1ウイルス自身のメチル化が患者様の病態ととのような関連でメチル化が起こっていくのか詳細に解析も現在更に詳細な解析が進行中である。これら一連の結果よりHTLV-Iウイルス感染によりCIMPをはじめとするエピジェネティックな異常が誘導されているのではないかということが強く示唆された。更に現在HTLV-I感染細胞、及び腫瘍細胞のクローンが患者の病態の進展に伴ってどのように変化しているか解析を進めており、エピジェネティック異常の蓄積とともにクローンの交替現象も観察している。またポリコーム遺伝子群、クロマチン構造変換等エピジェネティック異常の観点から患者検体・培養細胞を用いて解析を進めつつあり、興味深い成果が得られることが期待される。現在、ATLLをはじめとする様々なタイプの白血病及びMALTリンパ腫,NK/Tリンパ腫をはじめとする各種リンパ腫・白血病の患者検体が臨床の医師の御協力の下に集まってきている。特にSHP1、DAPK,HCADのメチル化は遺伝子発現とよく対応し病態の変化と有意な相関を示した。急性型ATLLとリンパ腫型ATLLなど病型のちがいが何によって引き起こされているのか,さらに急性転化が起こるときに引き金になっているジェネティックあるいはエピジェネティックな変化は何か多くの患者検体を用いてより詳細に検討を進めつつある。更に高悪性型(急性型及びリンパ腫型)ATLLと低悪性型(くすぶり型及び慢性型)ATLLとの間でmiRNA発現をマイクロアレイで解析し特徴的な変化を示すmiRNAを同定した。現在その一つのmiRNAの機能解析を進めつつある。またポリコーム(PcG)遺伝子群の悪性リンパ腫・白血病に於ける発現について解析を進めBmi1遺伝子及びEzh2遺伝子について興味深い発現異常を見いだしている。現在更に詳細な解析を進めつつある。成人T細胞白血病・リンパ腫(ATLL)の発症機構をDNAメチル化状態、ヒストン修飾状態、miRNA発現、ポリコーム遺伝子群、クロマチン構造変換等エピジェネテイック異常の観点から患者検体・培養細胞・動物モデル等を用いて解析した。ポリコーム遺伝子群、ヒストン修飾状態については広範な悪性リンパ腫・白血病の患者検体を用いnon-Hodgikinリンパ腫における異常発現プロファイルを明らかにした。

さらに培養細胞を用いて解析を行い、Ezh2, Bmi1をはじめとするポリコーム蛋白群の発現異常を解析し、反応性リンパ節および正常末梢血単核球においてPRC1.4がPRC1.2とほぼ同等にバランスを持ち発現しているのに対し悪性リンパ腫においてPRC1.4の発現はPRC1.2の発現に対し大きく偏りが生じていることが明らかとなった。このことはPRC1の下流遺伝子の発現に大きな影響を及ぼすことが推測され腫瘍化との関連が強く示唆された。またATLにおけるmiRNA発現の網羅的解析より特に異常発現をするmiRNAを同定し患者検体でそのことの確認をし、miRNA異常発現のATL発症・進展における役割の解析について重要な手がかりを得た。慢性活動性EBウイルス感染症(CAEBV)とNKTリンパ腫についてマイクロアレイ法による包括的網羅的解析により特異的異常発現をする遺伝子群の同定に成功した。我々はこれまでにHTLVーI感染直後から始まる特定遺伝子のDNA異常メチル化がATLL発症の起点となっている可能性を強く示唆するデータを報告してきた。このことをさらに詳細に明らかにするためにDNA異常メチル化をlivecell imagingの手法を用いて測定することを試みこのシステムの作製に成功した。その結果ウイルス遺伝子産物とりわけtaxが異常DNAメチル化に深く関与していることが明らかとなった。我々はマイクロアレイなど様々な方法を用いATLLの発症・進展に伴うDNAメチル化異常を定量的に解析することに成功している。更にmiRNAの異常発現、ポリコーム遺伝子群の腫瘍化に伴う異常発現など興味深い知見を得ている。現在更に機能解析・情報伝達経路解析の段階に入っているが,当初の予定どうり順調に進展していっている。24年度が最終年度であるため、記入しない。現在、当初の予定どうり順調に研究計画が進んでいる。特に研究計画の変更あるいは研究を遂行する上での問題点はない。予定どうり研究を推進させていく。
フェムト秒Yb添加セラミックレーザー光源の最短パルス高強度化研究

複数のYb利得媒質を用いた複合利得媒質セラミック超短パルスレーザーを開発し、約53fsのパルス幅で1W以上の出力を得た。また高出力化の為に薄型ディスクレーザーを開発し、連続発振で70W出力が得られた。超短パルスレーザー構築・評価の為の各種計算コードの開発も行った。1.異なる利得媒質であるYb:Y_2O_3とYb:Sc_2O_3を同一共振器内で用いる事によって利得帯域の拡大を実現し、パルス幅66fsにおいて出力1.5W、53fsにおいて1Wという結果を得た。これはYb添加系超短パルスレーザー光源からの直接発生における最短パルス発生であり、同時に100fs以下のパルス幅における最高出力であり。安価なLD直接励起という条件において短パルス性、高出力性、効率性に優れた光源を開発した。2.セラミック媒質の代わりに単結晶材料を用いた実験を行い、1W以下の出力では超短パルスの発生においてセラミックス、単結晶という材料の違いにおいて大きな差が無い事を実験的に確認した。今後は高出力動作においての比較を行う予定である。3. Iの光源開発において、非線形効果であるカーレンズ効果を取り入れた共振器設計コードを開発した。そのコードを用いての非線形効果による出力スケーリングリミット計算と、有限要素法を用いての熱的要因(熱レンズ、熱破壊等)によるスケーリングリミットの計算を行い、30W出力以上の高出力thin-diskレーザー光源の土台となる設計を行った。5.フォトニック結晶ミラーを用いたマイクロチップ径偏光レーザーを開発した。径偏光レーザーは加工分野や医療分野において応用がある。今回開発したレーザーは非常に小型でシンプルな構成であり、パルス発振にも成功した。平成21年度までに複合利得媒質セラミックやdisorderedセラミックを用いたカーレンズモード同期セラミックレーザーを開発し、サブ60fsのパルス幅において出力1W以上という、サブ100fsレベルのYb添加固体超短パルスレーザーにおける世界最高出力を達成した。さらに励起光源の改善により一層の高効率化も可能と考えられる。並行してカーレンズ効果を取り入れた共振器設計コードを開発し、これによって研究当初、実験的なノウハウに依存する所が大きかったカーレンズモード同期共振器の設計、最適化が、任意共振器において計算可能になった。このようなソフトウェアは市販されておらず、非線形効果が大きい高出力超短パルスレーザー開発において大きな意味を有する。上記計算機コードを用いて一層の高出力化の為の薄型ディスクレーザー共振器を設計した結果、結晶に施す無反射コーティングのダメージ閾値以下の電界強度においても、十分なカーレンズ効果が得られる可能性が高い事がわかった。薄型ディスクレーザーでのカーレンズモード同期発振は世界で初めての試みであり、非常に高い独創性を有する。また同時に一層の高出力化のために必要となってくる高効率かつ均一な結晶冷却技術の開発を目指し、サブmmサイズの構造体を施した金属ヒートシンクを作製した。現在表面粗さRa0.02μm以下の超高精度加工、真空技術を用いたボイドフリーな、厚さ5μm以下の高均一予備半田膜精製技術を利用した、ヒートシンクと結晶のダイボンド接合法を開発中である。高出力超短パルスレーザー光はその高い瞬時電界強度から、理化学研究や産業応用に関して高い関心が寄せられ、現在ドイツなどを中心に精力的に研究が進められている。本研究では安価で高効率・高出力な超短パルス光源の開発を目的とし、(1)共振器条件・非線形効果計算コード開発、(2)新レーザー材料研究、(3)結晶とヒートシンクの接合技術開発、および(4)実際のレーザー発振実験などを行ってきた。(1)数値計算では非線形レンズ効果を考慮した共振器設計および自己位相変調効果を考慮した共振器内パルスの振る舞い計算をする事が可能となり、高出力超短パルスレーザーを設計する上で基礎となる重要な計算結果が得られている。(2)新材料研究では企業より提供を受けた新材料に関して、分光特性、非線形特性、及びレーザー特性などの評価・フィードバックを行ってきた。(3)(4)においてはInSn半田を用いた結晶とヒートシンクの接合を行い、レーザー発振に成功し、Yb:Y2O3セラミックレーザーにおいて連続発振出力70Wを得ることに成功した。70W発振時においても熱的な問題は発生しておらず、より一層の高出力化も可能と考えられる。また上記以外にも近年、加工などの分野でおおきな注目を集めているラゲールガウシアンモードレーザーについても研究を行った。本年度は特に連続発振においては大きな進展があり当初の予測を超える出力と効率を得ることに成功した。実施計画書に記述した半導体可飽和吸収体モード同期発振に関しても、共振器設計、結晶接合はすでに行い現在レーザー発振実験を行っており、今後の大きな進展が期待できる。
急性心筋梗塞におけるNASHと血管内皮ADAM17の役割の解明

本国際共同研究では、急性心筋梗塞におけるNASHと血管内皮ADAM17の役割の解明を目指す。急性心筋梗塞と非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)は、内皮障害が病態に関連することが分かっている。内皮を含む全身の細胞には、A Disintegrin And Metalloproteinase domain-containing protein 17(ADAM17)が発現しており、このADAM17が炎症性サイトカインのTNFαを活性化させることが知られている。しかし、これまでに血管内皮のADAM17がNASHや急性心筋梗塞発症に関連するかは分かっていない。本研究では内皮特異的ADAM17欠損マウスおよびラット胸部大動脈内皮細胞由来の初代培養細胞を用いて、NASHや急性心筋梗塞発症の関連を解明する。基課題であるNASHを背景とした急性心筋梗塞への臓器間クロストークの影響は、主に肝臓特異的な血管の類洞内皮に注目した研究であるが、本国際共同研究で標的とするADAM17は全ての血管内皮に発現され、代表的な炎症性サイトカインのTNFαを活性化させる。また、基課題研究の標的である類洞内皮の病理学的変化を発展させ、全身の血管内皮障害とNASHや急性心筋梗塞の病態が関連するかどうかを解明するため、血管内皮特異的ADAM17欠損モデルマウスの形態・機能変化を解析する。また、ラット胸部大動脈内皮由来の初代培養細胞を用いることで、内皮障害と炎症、細胞老化におけるADAM17の役割を調べる。当該年度では、ラット胸部大動脈内皮由来の初代培養細胞を用いて、ADAM17がその病態に主に働くことが知られているAngiotensin II投与をすることで細胞老化や白血球との接着に変化が現れるかどうかを調べるため、B-gal染色とTHP1アッセイを行った。また、細胞老化を誘導することが知られているp16をアデノウイルスを用いてサイレンシングした場合に細胞老化や白血球の接着に変化が現れるかを同様の実験で確認した。当該年度の計画ではADAM17欠損モデルマウスを用いてADAM17が内皮障害に直接関連するかどうかを解析する予定であったが、動物飼育や管理のエフォートが大きすぎるため、動物実験よりもエフォートを少なく、すぐに実験を開始できる初代培養細胞を用いた細胞老化との関連を調べることとしたため。今後は、ADMA17がその病態に主に働くことが知られるアンジオテンシンを内皮に投与することで細胞老化や炎症反応、ミトコンドリア障害、小胞体ストレス、プロテインアグリゲイションなどを引き起こすかどうかを解析する予定である。研究を遂行する上での課題として、ひとつの実験系でのみによる細胞老化評価では、本当に細胞老化といえるかどうか疑問が残るため、B-gal染色以外の実験系で多角的に解析する予定である。内定年度:2018本国際共同研究では、急性心筋梗塞におけるNASHと血管内皮ADAM17の役割の解明を目指す。
糖尿病網膜症に対する包括的・画期的治療法の開発

糖尿病網膜症における網膜上線維血管増殖組織形成と黄斑浮腫という重要2大病態に着目した新しい分子標的療法を確立することを目的とした。増殖組織特徴遺伝子であるテネイシンCの網膜線維血管増殖への関与を明らかにできた。また、テネイシン標的核酸が有意な抑制効果を示した。一方、ROCK阻害点眼薬リパスジルを培養血管内皮細胞に前処理後、炎症性サイトカイン刺激(MCP-1, IL-6, TNF-a)を行ったところ、経内皮電気抵抗値の低下およびclaudin-5発現低下が有意に抑制されることを確認した。リパスジルがVEGF以外の炎症性サイトカインによるバリアー機能破綻を抑制することを明らかにした。テネイシンCタンパク質を中和しうる高分子ナノ粒子を同定するため、高分子ナノ粒子ライブラリーを調整した。PDRの疾患責任分子であるペリオスチンとテネイシンCの患者硝子体中濃度は有意に相関した(p<0.01、r=0.439)が、VEGFとテネイシンCは相関がなかった(p<0.05、r=0.181)。増殖組織を伴うPDRでは、増殖組織のないPDRに比し有意にテネイシンC濃度が高値であった(P<0.05)。増殖組織の免疫染色では、テネイシンCはαSMAおよびCD34陽性細胞上のintegrinαVと共染色を認めた。また、マウスOIRモデルにおいて、テネイシンCは虚血網膜内のαSMA陽性細胞や網膜上新生血管中のαSMAおよびCD31陽性細胞と共染された。培養VSMCの低酸素暴露後3時間でテネイシンC遺伝子の発現は有意に高値を示した(P<0.05)。さらにテネイシンCは容量依存的にHRECの増殖、遊走、管腔形成を促進した。テネイシンCは虚血網膜中の血管平滑筋や網膜新生血管の周皮細胞から産生され、integrinαV受容体を介してパラクライン的に網膜血管新生を促進する可能性が示唆された。患者硝子体や網膜血管新生モデルを用いて、テネイシンCが網膜上増殖に促進的に作用することを確認できた。国内、国際学会で発表を行い、成果を発信した。さらにプラスチック抗体ライブラリーやROCK阻害剤の血管新生抑制効果についても順調に検討が進んでいる。In vitroで、ヒト網膜微小血管内皮細胞(HRMEC)をリパスジルで前処理し、次いでVEGFで刺激した。ROCK活性は、MYPT-1のリン酸化によって評価した。網膜におけるリパスジルの濃度は、液体クロマトグラフィー質量分析法(LC-MS/MS)によって測定した。In vivoでは、正常食塩水、0.4%、または0.8%リパスジルを虚血網膜血管新生モデル(OIR)マウスあるいはVEGF強制発現マウスに1日3回投与した。出生後(P)15、P17、またはP21に網膜フラットマウントで血管新生および無血管網膜領域を定量した。網膜低酸素領域を、P17で免疫組織化学により低酸素感受性薬剤ピモニダゾールを用いて評価した。血管の正常化はP17の免疫組織化学によっても評価した。リパスジルは、30μmol/LのHRMECにおけるVEGF誘導MYPT-1のリン酸化を有意に減少させた。リパスジルは、VEGF誘導HRMECの遊走、増殖、血管透過性亢進とクローディン5膜発現を有意に阻害した。網膜におけるリパスジルの濃度は、それぞれ0.4%および0.8%のリパスジル処置の後、3.8-10.4μmol/Lおよび6.8-14.8μmol/Lであった。0.4%および0.8%のリパスジル処置OIRマウスでは、P17およびP21の生理食塩水処置マウスのものと比較して、血管新生および網膜の無血管領域の面積が有意に減少した。VEGF強制発現マウスにおいて蛍光造影検査での透過性促進が抑制され、光干渉断層計における網膜浮腫が抑制されることを観察した。ピモニダゾール染色は、0.4%および0.8%リパスジルでの処置が生理食塩水と比較して低酸素領域の増加を有意に阻害することを明らかにした。選択的ROCK阻害剤(リパスジル)が、VEGF強制発現マウスでおけるの蛍光造影検査での透過性促進が抑制され、光干渉断層計における網膜浮腫が抑制されることを観察できた。液体クロマトグラフィー質量分析法を用いて、リパスジル点眼後に薬剤が網膜と脈絡膜にて薬剤濃度が上昇することを確認できた。さらにin vitroにおいて網膜血管内皮細胞を用いた。VEGFにより誘導される血管透過性亢進とクローディン5膜発現をリパスジルにより有意に抑制することを観察した。1.我々はこれまで、糖尿病網膜症に伴う線維血管増殖にテネイシンC(TNC)が関与することを報告した。今年度は、TNCによる網膜色素上皮(RPE)細胞の上皮間葉移行(EMT)への関与を検討した。In vitroでは、TNC siRNA導入後TGF-β2で刺激したRPE細胞のEMTマーカー(αSMA, SNAIL, E-cadherin)の遺伝子発現、蛋白発現を検討した。また、TNC siRNA導入時のSmad2/3リン酸化とSmad2/3, SARA結合能の変化をウェスタンブロット、免疫沈降法で検討した。In vivoでは、マウス線維血管増殖モデルの光凝固後7日目にTNC siRNAを硝子体注射し、21日目の線維組織体積を比較した。TNC siRNAはTGF-β2依存性のEMTを抑制した。

TNC siRNAはTGF-β2により誘導されるSmad2/3リン酸化を抑制し、同時にSmad2/3とSARAの結合能を抑制した。さらにマウスモデルにおいて、TNC siRNAを硝子体注射した群ではコントロール群と比べ線維組織体積が減少した。TNCはRPE細胞においてSARA, Smad2/3を介したTGF-β2依存性EMTに関与することが示唆された。2.リパスジル(ROCK阻害剤)がVEGF以外の炎症性サイトカインによるバリアー機能破綻を抑制するのではないかと仮説を立て、in vitroにて検証を行った。リパスジルを培養血管内皮細胞上清に前投与した後に、炎症性サイトカイン刺激(MCP-1, IL-6, TNFa)を行ったところ、TEER(経内皮電気抵抗値=バリアー機能の指標)の低下およびclaudin-5発現低下が有意に抑制されることを確認した。糖尿病網膜症における網膜上線維血管増殖組織形成と黄斑浮腫という重要2大病態に着目した新しい分子標的療法を確立することを目的とした。増殖組織特徴遺伝子であるテネイシンCの網膜線維血管増殖への関与を明らかにできた。また、テネイシン標的核酸が有意な抑制効果を示した。一方、ROCK阻害点眼薬リパスジルを培養血管内皮細胞に前処理後、炎症性サイトカイン刺激(MCP-1, IL-6, TNF-a)を行ったところ、経内皮電気抵抗値の低下およびclaudin-5発現低下が有意に抑制されることを確認した。リパスジルがVEGF以外の炎症性サイトカインによるバリアー機能破綻を抑制することを明らかにした。(1)テネイシンC標的プラスチック抗体の調整:タンパク質認識プラスチック抗体調整法を用いて組み換えテネイシンCに強く結合するナノ粒子をスクリーニングする。(2)ROCK阻害剤の網膜血管内皮細胞におけるoccludin,claudin-5発現への効果:培養ヒト網膜血管内皮細胞(HREC)を高血糖刺激や糖尿病網膜症患者血清、Rho activatorリゾホスファチジン酸(lysophosphatidic acid)、VEGFで刺激し、occludinやclaudin-5の発現変化をWestern blottingや蛍光抗体法を用いて評価する。さらにROCK阻害剤を前処置することによって、これら刺激によるoccludinやclaudin-5の発現の変化にどのような影響を与えるか評価する。(3)マウスを用いた治療効果の確認とベクターの投与至適濃度の決定:マウス4週齢の片眼に、1.0x106-2.5x108 TU/mlのSIV-hPEDFを網膜下投与し、投与後4週(8週齢)までの網膜厚をOCTで経時的に評価し、投与後4週ならびに8週で眼球を摘出し、病理組織的検討を実施する。さらに、治療効果と網膜ならびに全身への影響を考慮し、ベクターの至適濃度を決定する。(1)テネイシンC標的プラスチック抗体の最適化と網膜血管新生抑制効果の検討:タンパク質認識プラスチック抗体調製法を用いて組み換えテネイシンCに強く結合するナノ粒子(プラスチック抗体)の2次スクリーニングを行う。既に合成した高分子ナノ粒子ライブラリーからテネイシンCタンパク質に結合する高分子ナノ粒子をELISA法でスクリーニングし、必要な機能性モノマーの混合比を決定する。
自己由来細胞分化誘導システムによる新規人工再生口腔粘膜の開発

われわれが作成し臨床応用を行ってきた培養複合口腔粘膜は、その作成過程において、従来の人工粘膜作成に使われていたfeeder layerや動物血清といった他動物由来物質を全く使用しないものの、患者自身の口腔内より採取・培養した上皮細胞の支持体としてヒト真皮無細胞マトリックス(Allo Derm^<(R)>)を使用し、この他個体由来物質を使用することが唯一問題であった。本研究では、培養複合口腔粘膜作成過程において、他動物・個体由来の物質を完全に排除するため、Allo Derm^<(R)>に替わる生体材料の開発・改良が目的である。平成17年度は、その一端として、粘膜という上皮組織には基底膜再生は必須であるという観点に立ち、従来より作製してきた培養複合口腔粘膜において基底膜再生機転について研究を行った。併せて、培養複合口腔粘膜として移植される細胞の、移植後の細胞動態についても検討した。今年度の研究において、われわれの作製する培養複合口腔粘膜は、完成時に基底膜を有しており、その主要成分として.Collagen, Laminin等を保持していることが明らかとなった。また、この基底膜構成成分は経時的に変化し、それに伴い基底膜立体構造が変化していることも明らかとなった。さらにわれわれの作成した培養複合口腔粘膜移植後の創傷治癒過程においては、Laminin-5の発現が明らかであり、通常の創傷治癒と極めて類似したものであることが確認された。移植された上皮細胞は脂肪酸代謝や上皮組織防御機能の評価から、正常細胞と同等の細胞機能を獲得していることが明らかとなった。これらの結果から、開発する生体材料に必要な条件は、1,移植上皮細胞が生着し、さらに正常な代謝活動を行える材質および微小環境を有する、2,移植上皮細胞もしくはdermis構成細胞が、基底膜構造を作り得る環境および材質である、の2条件であると考えられた。今年度の研究において、われわれの作製する培養複合口腔粘膜は、完成時に基底膜を有しており、その主要成分としてCollagen, Laminin等を保持していることが明らかとなった。移植された上皮細胞は、移植後の脂肪酸代謝や上皮組織防御機能の評価から、正常細胞と同等の細胞機能を獲得していることが明らかとなった。

これらの結果から、開発する生体材料に必要な条件は、1,移植上皮細胞が生着し、さらに正常な代謝活動を行える材質および微小環境を有する、2,移植上皮細胞もしくはdermis構成細胞が、基底膜構造を作り得る環境および材質である、の2条件であると考えられた。われわれが作成し臨床応用を行ってきた培養複合口腔粘膜は、従来の人工粘膜作成に使われていたfeeder layerや動物血清といった他動物由来物質を全く使用しないものの、患者自身の口腔内より採取・培養した上皮細胞の支持体としてヒト真皮無細胞マトリックス(Allo Derm^<(R)>)を使用し、この他個体由来物質を使用することが唯一問題であった。本研究では、培養複合口腔粘膜作成過程において、他動物・個体由来の物質を完全に排除するため、Allo Derm^<(R)>)に替わる生体材料の開発・改良が目的である。平成17年度においては、それに先立ち、粘膜組織の再生には基底膜再生は必須であるという観点に立ち、従来より作製してきた培養複合口腔粘膜において基底膜再生機転について研究を行った。併せて、培養複合口腔粘膜として移植される細胞の、移植後の細胞動態についても検討した。平成18年度においては、われわれの作製する培養複合口腔粘膜は、完成時に基底膜を有しており、その主要成分としてCollagen, Laminin等を保持していることが明らかとなった。この基底膜構成成分は経時的に変化し、それに伴い基底膜立体構造が変化していることも明らかとなった。さらにわれわれの作成した培養複合口腔粘膜移植後の創傷治癒過程においては、Laminin-5の発現が明らかであり、現在までに明らかにしてきたperlecanやLaminin-1の発現している事実との併せると、通常の創傷治癒と極めて類似したものであることが確認された。
3元半電子系化合物における新物質探索と環境効果

Ce-T-Si系三元化合物における新物質探索の過程で、頻繁に現れるCeSi二元化合物はこれまで構造は確定されているものの、単結晶化はなされていなかったので、本年度はこの物質を取り上げ単結晶化に成功した。トリアーク炉で原料元素を1:1に溶融し、チョクラルスキー法で作成されたもので、直径35mm、長さ30mm、成長方向はほぼb軸である。単結晶軸はラウエ写真法で決定し、比熱および各軸方向について、帯磁率、磁化、電気抵性短距離秩序によると思われる幅広い山と5.9Kに反強磁性転移による鋭いλ型ピークが現れる。エントロピーの計算の結果、低温の反強磁性秩序で失われるエントロピーはほぼRln2となり基底二重項を示唆している。高温帯磁率はキュリーワイス則に従い、有効磁化は自由イオン値に近く、Ceの価数が3価であることを示している。b軸帯磁率は5.9Kに鋭い大きなピークを示し、a,c軸はこれに比べて小さくb軸が主軸であること示している。磁化測定の結果、b軸は4.2K、0.5Tにメタ磁性転移を示し、1.6μ_B/Ceの飽和モーメントを示す。これに対しa、c軸については低磁場ではほぼ直線的に増加し、3T以上でブリリュアン関数的に飽和していく、飽和モーメントは約1μ_B/Ceである。電気抵抗は温度下降に従って直線的に減少し30K以下急速に減少する。各軸方向の相対的な大きさは帯磁率同様一軸的でb軸方向が最も伝導度が大きい。さらに、反強磁性秩序状態において、大きな負の磁気抵抗が観測され、b軸方向については8Tで40%の減少率に達する。この減少率はメタ磁性転移による磁化の増加に対応しており磁化mの4乗に比例する。このことは大きなスピン揺動効果が電気抵抗に含まれていることを示唆する。
電子工学および光電子工学に関する調査および共同研究

代表者、一岡は研究全体を推進すると共に、光コンピュ-タのア-キテクチャ・デバイスに関する調査共同研究を行った。この研究により光コンピュ-タの研究の世界的な大きな潮流を把握すると共に、現時点で遂行すべき課題を明らかにすることができた。そして光コンピュ-タの早期実現には、(1)3次元ホログラフィ-技術が大容量並列メモリ作製に極めて有望である、(2)具体的なシステム、デバイス作製には並列光接続技術の応用可能性が高い、(3)高分解能の液晶空間光変調素子がプロトタイプシステムに利用可能、(4)並列演算アルゴリズムの研究が大切である、(5)日本の光・電子デバイスの2次元並列化の実用化技術を推進することが急務である、などの重要な知見を得た。そして、光コンピュ-タのア-キテクチャの研究を遂行すると共に、並列アルゴリズムの具体例の研究を行って良好な結果を得た。分担者保立は、米国に於けるコヒ-レント光センシングの研究動向を調査し、この分野の研究者と議論を通して、分担者の研究の位置付け、今後の研究の方向付け等についての知見を得た。光ファイバ通信国際会議においては、Erド-プ光ファイバアンプ・レ-ザ、波長掃引半導体レ-ザ、低損失ガラス光導波路、高機能LiNbO3光集積回路等、関連デバイスの最新情報を得た他、光ファイバジャイロ、フライバイライト等、直接本研究につながる解説講演から多くの知見を得た。スタンフォ-ド大においては、Prof.Shaw,Prof.Byer,Prof.Goodmanの研究室を訪問し、光ファイバジャイロ、半導体レ-ザ励起の高機能固体レ-ザ、光インタ-コネクション等の話題での討論を行った他、研究分担者の最近の成果について講演する機会を得て、多くの有用な意見交換が図れた。また、MITにおいては、Prof.Ezekielを訪問し、双方共通の研究テ-マである共振型光ファイバジャイロについて詳細な議論を行い、今後の研究の方向付けにとって価値ある知見を得た。分担者伊東は、カリフォルニア州パサディナのシェット推進研究所において、Breckinridge博士とRibak博士他多数の研究者と多次元光画像システム、特に分光映像システムについて十分に議論をすることができた。この議論を通じて分光画像システムの宇宙観測における重要性を肌で感じた。この他、南カリフォルニア大学のSawchuk教授およびIBMアルマデン研究所のStrand博士とも意見の交換をすることができた。サンディエゴでは第33回SPIE国際テクニカルシンポジウムに参加し、2次元エリプソメトリに関する論文発表を行ない、多次元画像システム、特に、2次元パタ-ン認識のための光学システムの研究動向を主に調査した。ハワイ大学のRoddier教授からRoddier夫妻の最近の天体干渉計に関する研究成果について詳細を聞くことができた。分担者白石は、AT&Tベル研究所での共同研究により、光受動部品に要求される微小化・高機能化のための新しい素子構造が明らかになってきた。これを基礎にしていくつかの受動素子の高性能化並びに新しい構造をもつ素子を開発することができた。具体的には、(1)アイソレ-ション44dB,挿入損失0.9dBの特性を有する光ファイバ埋込型アイソレ-タの実現、(2)2種の誘電体薄膜の交互多層膜から成る新しいビ-ムシフト型偏光素子の考案、(3)45°のファラデ-回転時の挿入損失が0.08dBの極低損失特性をもつ高ファラデ-回転ガ-ネットの新しい育成方法の確立、(4)レ-ザと単一モ-ド光ファイバとの高効率結合が可能な先球ビ-ム拡大ファイバの提案、等の成果を得た。

また、MITにおいては、Prof.Ezekielを訪問し、双方共通の研究テ-マである共振型光ファイバジャイロについて詳細な議論を行い、今後の研究の方向付けにとって価値ある知見を得た。分担者伊東は、カリフォルニア州パサディナのシェット推進研究所において、Breckinridge博士とRibak博士他多数の研究者と多次元光画像システム、特に分光映像システムについて十分に議論をすることができた。この議論を通じて分光画像システムの宇宙観測における重要性を肌で感じた。この他、南カリフォルニア大学のSawchuk教授およびIBMアルマデン研究所のStrand博士とも意見の交換をすることができた。サンディエゴでは第33回SPIE国際テクニカルシンポジウムに参加し、2次元エリプソメトリに関する論文発表を行ない、多次元画像システム、特に、2次元パタ-ン認識のための光学システムの研究動向を主に調査した。ハワイ大学のRoddier教授からRoddier夫妻の最近の天体干渉計に関する研究成果について詳細を聞くことができた。分担者白石は、AT&Tベル研究所での共同研究により、光受動部品に要求される微小化・高機能化のための新しい素子構造が明らかになってきた。これを基礎にしていくつかの受動素子の高性能化並びに新しい構造をもつ素子を開発することができた。具体的には、(1)アイソレ-ション44dB,挿入損失0.9dBの特性を有する光ファイバ埋込型アイソレ-タの実現、(2)2種の誘電体薄膜の交互多層膜から成る新しいビ-ムシフト型偏光素子の考案、(3)45°のファラデ-回転時の挿入損失が0.08dBの極低損失特性をもつ高ファラデ-回転ガ-ネットの新しい育成方法の確立、(4)レ-ザと単一モ-ド光ファイバとの高効率結合が可能な先球ビ-ム拡大ファイバの提案、等の成果を得た。
柔道における頭部衝撃力評価方法と新たな頭部外傷予防策の先進的検討

中学校教育に武道が必修化され,その安全対策確立の緊急性が叫ばれて久しいが,未だ柔道での重症頭部外傷事故が発生している.本研究は,交通外傷解析分野で確立された方法論を用い,柔道技で投げられた際の頭部衝撃力(頭部加速度)を詳細に検証し,新たな頭部外傷予防対策の可能性について模索することを目的とする.具体的には,1衝突試験用ダミーを用いた頭部衝撃力測定,2研究ボランティア(人)による頭部衝撃力測定,3柔道における頭部外傷予防対策としての“マウスガード装着"有効性検証実験,以上3つの観点から考究する.中学校教育に武道が必修化され,その安全対策確立の緊急性が叫ばれて久しいが,未だ柔道での重症頭部外傷事故が発生している.本研究は,交通外傷解析分野で確立された方法論を用い,柔道技で投げられた際の頭部衝撃力(頭部加速度)を詳細に検証し,新たな頭部外傷予防対策の可能性について模索することを目的とする.具体的には,1衝突試験用ダミーを用いた頭部衝撃力測定,2研究ボランティア(人)による頭部衝撃力測定,3柔道における頭部外傷予防対策としての“マウスガード装着"有効性検証実験,以上3つの観点から考究する.
コンピュータネットワークを利用した数学教育環境の研究

数式処理システムmathematicaを利用して,簡単な微分積分の問題をとかせる,電子メールでレポートを出させるなどの実験をおこなった.この際,電子メール,エディタの使い方など最小限のコンピュータの使い方を習得していないと支障が出る.今回はこの程度の教育は受けていることを前提にしたが,実際にやらせてみると必ずしもうまく使えない学生が出てきた.これらの学生に対応することを考えると,メニュー方式の専用システムを考える必要があるが,今回はそれを作るまではできなかった.コンピュータを使っている学生の状態を知ることも研究の対象にしたが,mathematicaのような市販のソフトウェアにモニタープログラムを追加するのは困難であった.そこで今回は数式処理システムとは別に学生が編集作業をしているようすをモニターするシステムを試作して行動を調べてみた.今回はプログラムを作っている様子をモニターしたが,学生が分からずに考え込んでいる,問題が簡単で大半の学生がすぐに終ってしまっているといった状況が,リアルタイムで把握でき、問題の難易度,理解度の情報がえられることが分かった.このような情報を得るにはネットワークの機能が不可欠である.グラフィック機能のある数式処理システムは便利ではあるが,学習者向けとは言えない.これらの機能を中心にして,エディタ,電子メールなどをとりこんだ環境が必要と思われるが,どのような形で提供すべきかは,現時点では確定していない.また,学習者の状況を調べるにはモニターする機能が必要になるが,これは市販のソフトウェアでは困難である.ソースプログラムが公開されている,数式処理システムを利用して,学生の行動をモニターし,解析することを検討中である.これらの解析結果をもとに,総合的なシステムの設計を考える予定である.数式処理システムmathematicaを利用して,簡単な微分積分の問題をとかせる,電子メールでレポートを出させるなどの実験をおこなった.この際,電子メール,エディタの使い方など最小限のコンピュータの使い方を習得していないと支障が出る.今回はこの程度の教育は受けていることを前提にしたが,実際にやらせてみると必ずしもうまく使えない学生が出てきた.これらの学生に対応することを考えると,メニュー方式の専用システムを考える必要があるが,今回はそれを作るまではできなかった.コンピュータを使っている学生の状態を知ることも研究の対象にしたが,mathematicaのような市販のソフトウェアにモニタープログラムを追加するのは困難であった.そこで今回は数式処理システムとは別に学生が編集作業をしているようすをモニターするシステムを試作して行動を調べてみた.今回はプログラムを作っている様子をモニターしたが,学生が分からずに考え込んでいる,問題が簡単で大半の学生がすぐに終ってしまっているといった状況が,リアルタイムで把握でき、問題の難易度,理解度の情報がえられることが分かった.このような情報を得るにはネットワークの機能が不可欠である.グラフィック機能のある数式処理システムは便利ではあるが,学習者向けとは言えない.これらの機能を中心にして,エディタ,電子メールなどをとりこんだ環境が必要と思われるが,どのような形で提供すべきかは,現時点では確定していない.また,学習者の状況を調べるにはモニターする機能が必要になるが,これは市販のソフトウェアでは困難である.ソースプログラムが公開されている,数式処理システムを利用して,学生の行動をモニターし,解析することを検討中である.これらの解析結果をもとに,総合的なシステムの設計を考える予定である.