hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ピントル型噴射器を有する液体ロケットエンジン燃焼器の振動燃焼ダイナミクス

ピントル型噴射器を持つエタノール/LOxモデル燃焼器を設計し製作した.光学測定を実施するため石英を外筒とする可視化燃焼器と金属を外筒とする金属燃焼器を作成した.噴射器に関して,内部構造にオリフィス部を設置し一定流量の確保を行った.本研究においては,ロケットエンジン燃焼器内の燃焼不安定性を調べるため,高速度カメラを使用した高速測定に加え,高周波で測定可能な圧力センサを燃焼器壁面に設置した.実験装置が完成した後,スリット型噴射器を使用して基礎燃焼試験を実施した.本年度は実験機器の作動,制御や測定および解析手法の確立を行った.圧力測定結果に関しては,FFTあるいはウェーブレット解析プログラムを作成し,高周波で燃焼不安定性を捉えることができた.従来の計測では燃焼に起因すると考えられていた不安定性がインジェクタ起因であることが高周波圧力測定により明らかとなった.また,高速度カメラ中心波長430nmのバンドパスフィルタを用いることで431nmのCH*化学発光を20,000fpsで実施した.得られた高速度カメラの映像を各画像に変換し,画像データをベクトル化することで固有直行分解法(POD)および動的モード分解法による解析を実施した.結果,PODおよびDMD両方において,画像から燃焼室内で観察された燃焼振動のスペクトルを明確に捉えることができた.これらのスペクトログラムにおいては,燃焼室の長さ方向に振動する長さモードの振動とその整数倍成分が明確に捉えることが出来た.また,激しい燃焼振動が起きているときには,その長さモードが高周波数方向にシフトし,燃焼室の燃焼温度が高くなっていることが示唆された.一方で,これらの解析手法は時不変的な現象解析となっており,これらの燃焼振動のピークが二重で観察されるようになっており,今後遷移状態を捉えられるよう手法を改善していく必要がある.本年度はロケットエンジンモデル燃焼器の実験装置の設計および製作を実施し,基礎燃焼試験を実施した.モデル燃焼器の作動シークエンス,停止シークエンスは適切に設定され,燃焼状態は概ね想定の範囲内であった.制御系および計測系の構築もスムーズに行われた.可視化燃焼器においては,ある強い振動燃焼時において破損が確認されたが,それ以外に関しては焼損も無く,安定した実験の実施が可能となった.金属燃焼器においては,特筆すべき問題は観察されず,今後燃焼試験を円滑に実施できる環境が構築された.高周波数圧力センサを使用した計測においても,圧力センサの焼損の可能性が懸念されたが,冷却システムに問題も無く安定して計測を実施することが出来た.また,取得されたデータへのFFTおよびウェーブレット解析による非定常解析結果から多くの情報を取得できた.音響振動モードや流体に起因する圧力変動を明確に捉えることが出来ている.高速度カメラ画像を用いた固有値直行分解,および動的モード分解に関して,解析プログラムの開発を速やかに終了し,標準的な手法による解析を行うことが出来た.この結果,圧力測定で観察されたスペクトルと同様のスペクトルが化学発光測定においても確認された.今後,圧力挙動と化学発光挙動の位相差および変化を調べていくことでロケットエンジン燃焼器内における燃焼振動発生メカニズムを詳細に調べることが可能となった.以上,ロケットモデル燃焼器を用いた燃焼試験を実施するに当たり,必要な実験装置の設計製作,制御系や計測系の構築および実験シークエンスの確立を行った.一年目において概ね通常試験を実施できる状態となり,本燃焼試験を実施することが可能となった.また,今後,本試験を実施しながら,噴射器形状パラメータの変更を行い,様々な噴射条件でのC*効率や燃焼不安定性の挙動を実験的に調べる.本研究では,一般的に燃焼安定であると言われているピントル噴射器を用いたロケットエンジンモデル燃焼器内において燃焼不安定性を調べることを目的としている.実際の燃焼試験において,燃焼不安定性の発生が観察されている.現在はスリット型の燃料噴射器を使用しているが,スポーク型の燃料噴射器を設計製作し実験を実施することで燃焼不安定性の発生メカニズムの違いを調べる.ピントル噴射機においては推進剤の全運動量比が微粒化や燃焼効率の増大に大きく影響を及ぼすとされている.スポーク型においては局所的な運動量比が大きくなる.ピントル型噴射器における燃焼不安定性が全運動量比あるいは局所運動量比の違いによる微粒化特性の変化に影響されるのかを調べ,影響するパラメータを明らかにする.また,本研究においては燃焼不安定性の発生および遷移メカニズムを明らかにすることを目指している.そのため,これまで行ってきた線形解析手法に基づく固有値直行分解手法を非線形カーネルに基づく主成分分析手法に拡張するのに加え,窓関数を用いた動的モード分解を実施することで非定常現象を明らかにする.そのため,高速度カメラで測定された動画に対して非線形解析手法を応用する.燃焼不安定性は一般的にレイリー条件に基づき判断されている.本研究ではCH*化学発光が燃焼による発熱量分布に比例していると考えているが,高温ロケット燃焼器においては二酸化炭素などの発光などの影響も無視できないと考えられる.そのため,今後は分光器を使用してロケットエンジンモデル燃焼器内の発光分析を行う.また,燃料中に粒子を含む場合,音響波の減衰等により燃焼不安定性が抑制される可能性がある.推進剤であるエタノールにアルミニウム粒子等を添加し,単純なバーナーを使用して燃焼させる.粒子含有液体燃料の燃焼挙動に関する知見を獲得する.ピントル型噴射器を持つエタノール/LOxモデル燃焼器を設計し製作した.光学測定を実施するため石英を外筒とする可視化燃焼器と金属を外筒とする金属燃焼器を作成した.噴射器に関して,内部構造にオリフィス部を設置し一定流量の確保を行った.

本研究においては,ロケットエンジン燃焼器内の燃焼不安定性を調べるため,高速度カメラを使用した高速測定に加え,高周波で測定可能な圧力センサを燃焼器壁面に設置した.実験装置が完成した後,スリット型噴射器を使用して基礎燃焼試験を実施した.本年度は実験機器の作動,制御や測定および解析手法の確立を行った.圧力測定結果に関しては,FFTあるいはウェーブレット解析プログラムを作成し,高周波で燃焼不安定性を捉えることができた.従来の計測では燃焼に起因すると考えられていた不安定性がインジェクタ起因であることが高周波圧力測定により明らかとなった.また,高速度カメラ中心波長430nmのバンドパスフィルタを用いることで431nmのCH*化学発光を20,000fpsで実施した.得られた高速度カメラの映像を各画像に変換し,画像データをベクトル化することで固有直行分解法(POD)および動的モード分解法による解析を実施した.結果,PODおよびDMD両方において,画像から燃焼室内で観察された燃焼振動のスペクトルを明確に捉えることができた.これらのスペクトログラムにおいては,燃焼室の長さ方向に振動する長さモードの振動とその整数倍成分が明確に捉えることが出来た.また,激しい燃焼振動が起きているときには,その長さモードが高周波数方向にシフトし,燃焼室の燃焼温度が高くなっていることが示唆された.一方で,これらの解析手法は時不変的な現象解析となっており,これらの燃焼振動のピークが二重で観察されるようになっており,今後遷移状態を捉えられるよう手法を改善していく必要がある.本年度はロケットエンジンモデル燃焼器の実験装置の設計および製作を実施し,基礎燃焼試験を実施した.モデル燃焼器の作動シークエンス,停止シークエンスは適切に設定され,燃焼状態は概ね想定の範囲内であった.制御系および計測系の構築もスムーズに行われた.可視化燃焼器においては,ある強い振動燃焼時において破損が確認されたが,それ以外に関しては焼損も無く,安定した実験の実施が可能となった.金属燃焼器においては,特筆すべき問題は観察されず,今後燃焼試験を円滑に実施できる環境が構築された.高周波数圧力センサを使用した計測においても,圧力センサの焼損の可能性が懸念されたが,冷却システムに問題も無く安定して計測を実施することが出来た.また,取得されたデータへのFFTおよびウェーブレット解析による非定常解析結果から多くの情報を取得できた.音響振動モードや流体に起因する圧力変動を明確に捉えることが出来ている.高速度カメラ画像を用いた固有値直行分解,および動的モード分解に関して,解析プログラムの開発を速やかに終了し,標準的な手法による解析を行うことが出来た.この結果,圧力測定で観察されたスペクトルと同様のスペクトルが化学発光測定においても確認された.今後,圧力挙動と化学発光挙動の位相差および変化を調べていくことでロケットエンジン燃焼器内における燃焼振動発生メカニズムを詳細に調べることが可能となった.
美術科教育と特別支援教育との複合研究領域の創設と発展のための基盤的研究

本研究の目的は、美術科教育と特別支援教育の複合領域を創設すること、そして国内外の研究者や実践者が本領域にアクセスしやすい研究基盤を整備することである。本研究の主な成果は次の3点である。1)重度・重複障害児のQOLを高める造形活動の指導理論を体系的に示した。2)全国の特別支援学校に所属する各学部の美術の主任教員を対象とした質問紙調査を行い、美術の実施実態、学生時代の学習機会、着任後の研修機会、指導困難事項等に関する統計データを示した。3)美術科教育と特別支援教育の複合領域で活用できる研究方法として、質的研究、量的研究、ミックス法を整理した。本研究は、美術科教育と特別支援教育の複合研究領域を創設することを目的としている。そのために、1年次は、1)前回科研(課題番号:24730738)「重度・重複障害児の高次の造形活動を導く指導原理・方法の構築に関する研究」の継続研究、2)全国の特別支援学校における美術の実施実態に関する質問紙調査、3)研究組織づくり、の3点を実施した。成果は次の通りである。1)美術科教育学会が発行する『美術教育学』第36号に掲載された「重度・重複障害児を対象とした造形活動のアクション・リサーチー衝動・不随意運動型の児童生徒の造形活動におけるQOL向上をめざしてー」が、第13回『美術教育学』賞を受賞した。また、学会等の発表に関して、これまでは美術教育学系の学会での口頭発表が中心であったが、今年度は、特別支援教育系の学会である第53回特殊教育学会でのポスター発表、そして、広島大学教育学部特別支援教育学講座主催のシンポジウムでの成果発表、及びワークショップを行った。2)平成28年3月初旬に、全国の特別支援学校(分校を除く970校)に在籍する美術を担当する教員(約2900名)に対して質問紙を送付した。質問項目は、週当たりの美術の実施時間数、指導上の問題点、研修の有無等、全27項目からなる。現時点で約760通の返信(回収率約26%)がある。3)研究組織づくりは、美術科教育学会に平成26年度新設された「インクルーシブ美術教育部会」の部会員を中心に組織を編成した。研究成果の交流を行うとともに、役割分担や新たな共同研究テーマの焦点化を行っている。本年度は、計画していた研究がおおよそ実施できた。実績として、論文、論考、報告書を、学会誌に1稿、紀要に1稿、附属校が発行する雑誌に1稿、シンポジウム報告書に2稿公表できた。また、口頭発表等では、美術科教育学会での口頭発表、特殊教育学会でのポスター発表、研究方法に関するシンポジウムでの発表、通常学級でのインクルーシブ教育に関するシンポジウムでの口頭発表、及びワークショップを実施できた。また、全国調査では、約760通(回収率26%)の返信があったため、分析を行う上での一定の妥当性は確保できると考える。ただし、研究組織づくりでは、各メンバーとの交流と、今後の具体的な役割分担がおおよそ決まった段階である。2年次は、1)特別支援学校における美術の実施実態に関する全国調査の分析、2)重度・重複障害児を対象とした造形活動の指導理論の構築、3)特別支援学校の教員を対象とした美術の指導に関する研修会の開催、4)iPadを用いたインクルーシブな集団での協同的な学習に関する題材の開発を行った。1)特別支援学校における美術の実施実態に関する全国調査では,分校を除く970校の各学部に在籍する美術の主任教員2909名を対象に質問紙を送付した。821名から返信があり,そのうち不備の無かった508名を分析対象とした。分析の結果,99%の特別支援学校・学部で美術の授業が実施され,週に平均1.83コマ(1コマの単位時間の平均は48.18分)の授業が行われていた。しかし,90%の教員は養成課程で障害のある子ども達を対象にした美術の指導に関する学習の機会を得ておらず,着任後の研修の機会もほとんどないことが明らかとなった。2)継続的に取り組んできた、重度・重複障害児を対象とした造形活動の研究成果を博士論文『重度・重複障害児のQOLを高める造形活動の指導理論に関する研究』として著し、指導理論を体系的に示した。3)特別支援学校の教員を対象とした美術の指導に関する研修会では、2)でまとめた指導理論を研修会で用い、題材開発のワークショップを行った。事後アンケートでは、知識、技能、応用の各項目で高い評価が得られた。4)iPadを用いたインクルーシブな集団での協同的な学習を可能にする題材を開発した。逆再生されるアプリケーションを用いた映像制作を行い、国内では、10代から70代の参加者全員が協同的に活動可能であることが確認できた。また、国際学会でのワークショップでは、7か国からの参加者全員が協同的に活動できた。実績として、論文、報告書等を、学会誌に3稿、紀要に1稿、研修会報告書に1稿公表できた。また、口頭発表等では、InSEA(国際美術教育学会)ヨーロッパ地区大会でのワークショップ、美術科教育学会での口頭発表、特殊教育学会でのポスター発表、特別支援学校教員を対象とした研修会、及び国内でのワークショップを実施できた。

また、研究組織づくりでは、美術科教育と特別支援教育の複合領域を専門とする研究者や教員と研究組織を作ることができ、次年度の成果発表に向けた準備を進めている。しかし、海外の研究者との協力体制づくりは進んでいない。本研究の目的は、美術科教育と特別支援教育の複合領域を創設すること、そして国内外の研究者や実践者が本分野にアクセスしやすい研究・実践基盤を整備することである。最終年度の成果は次の通りである。1)質問紙調査の再分析を行い、教員が感じる指導困難事項に焦点をあて、25項目の質問内容の因子分析と多重比較を行った。その結果、教員が所属する学部、教員の特別支援学校教員歴、及び所有免許状の違いにより、美術指導の困難さを感じる内容が異なることが分かった。2)韓国大邸市で開催されたInSEA World Congress 2017にて、我が国の特別支援学校の美術の実施実態に関する全国調査に関する口頭発表を行った。本研究期間全体を通じて実施した研究の成果は次の3点である。1)重度・重複障害児のQOLを高める造形活動の指導理論を、「確定的実態の把握」、「題材開発」、「授業実践」、「評価」、「変動的実態の把握」、「授業改善」の6項目で体系化した。2)全国の特別支援学校の各学部に所属する美術の主任教員を対象にした質問紙調査では、配布した2909名のうち、821名から回答があった。そのうち不備がなかった508名分を分析した結果、全国の特別支援学校(学部)の99.2%で美術の授業が実施されており、授業は週に平均1.8コマ、単位時間の平均は48分であった。しかし、学生時代に障害のある子供達を対象にした美術の授業を受けていたかどうかを問う質問では「全く受けていない」と「ほとんど受けていない」の合計が90%であった。3)リサーチ・メソッドの整理・検討に関する研究では、実践知・暗黙知の探究においてエスノメソドロジーやM-GTAを用いた質的研究を、実施実態の把握において質問紙調査法を用いた量的研究を、そして、仮説検証においてアクション・リサーチによるミックス法を用いたことを、研究目的と対応させて示した。本研究の目的は、美術科教育と特別支援教育の複合領域を創設すること、そして国内外の研究者や実践者が本領域にアクセスしやすい研究基盤を整備することである。本研究の主な成果は次の3点である。1)重度・重複障害児のQOLを高める造形活動の指導理論を体系的に示した。2)全国の特別支援学校に所属する各学部の美術の主任教員を対象とした質問紙調査を行い、美術の実施実態、学生時代の学習機会、着任後の研修機会、指導困難事項等に関する統計データを示した。3)美術科教育と特別支援教育の複合領域で活用できる研究方法として、質的研究、量的研究、ミックス法を整理した。2年次の課題は、次の3点である。1)継続的に行っている「重度・重複障害児を対象とした造形活動」に関する研究成果を国内外の学会誌や雑誌、及び学会で発表すること。2)回収した質問紙の分析を研究組織のメンバーで協働的に行い、結果を公表すること。3)研究協力者を海外にも求め、国際的な研究組織を編成すること。3年次の課題は、次の2点である。1)美術科教育と特別支援教育の複合研究領域の創設に向けたシンポジウムを開催し、本領域の可能性を広く周知すること。2)国際学会、及び海外のジャーナルで研究成果を発表すること。美術科教育
確率解析に関する国際研究集会のための企画調査

本研究は、14年度に予定されている、京都大学数理解析研究所プロジェクト研究「確率解析とその周辺」、日本数学会国際研究集会「大規模相互作用系に関する確率解析」という、確率解析に関する2つの大きな国際研究集会・共同研究を有意義かつ円滑に実施するための企画調査を目的として行われたこのために、以下のように全体会議、海外動向調査、研究者招聘によるコミュニケーションの深化を図った。1.全体会議について:5月19日に大阪大学において初めての全体会合を持ち、各研究集会の基本的な枠組みについて話し合った。その後、代表者・分担者が各方面と連絡を取り合い、具体的な案作りを行った。これを受けて、10月4日に九州大学において2回目の全体会合を持ち、具体案の確認と今後の作業の分担の仕方について話し合った。2.海外動向調査について:6月上旬に木上は、オーストリアでフラクタルの国際研究集会において視察・情報収集を行った。また、10月に松本は、フランスでの確率解析の国際研究集会を視察し、Elworthy教授、Yor教授らと、次年度にプロジェクト研究の一環として行われる研究集会の打ち合わせを行った。熊谷は、10月中旬よりイギリスを中心に、フランス、ドイツを2ヶ月に渡り歴訪し、イギリスのLyons教授、フランスのYor教授、Emery教授、ドイツのAlbeverio教授、Sturm教授らと事前の意思疎通を図るとともに近隣大学での最新の研究動向を詳細に調査した。これらの渡航の結果、ヨーロッパを中心とした確率解析の研究動向の最新情報を得るとともに、関連分野研究者とのコミュニケーションを深めることが出来た。3.研究者招聘について:12月にOxford大学のHambly講師を招聘し、当該分野研究動向の報告を受けた。また、次年度に向けての日本側の準備状況を説明し、理解を得た。
ＮＩＭＡ関連キナーゼを介したストレス応答機構の解析

植物は生育環境の変化に敏感に応答して、発生過程を柔軟に変化させる能力を持つ。この過程では、植物の環境応答と形態形成を協調させる機構が重要であるが、その分子機構についてはほとんどわかっていない。本研究では、シロイヌナズナのNIMA関連キナーゼ(NEK)ファミリーに着目し、その環境応答と形態形成における機能を解析した。シロイヌナズナの7つのNEKの内、NEK6が細胞伸長の制御において主要な役割を果たすことを明らかにした。NEK6はNEK4,5と相互作用し、チューブリンやキネシンのリン酸化を介して、細胞の伸長方向を規定する表層微小管の構造を制御することを示した。また、シロイヌナズナNEKファミリーの発現パターンを解析したところ、分裂組織や維管束で発現しており、nek6変異体では細胞分裂面や細胞列が乱れること、nek多重変異体では細胞分裂の異常が顕著になることから、NEKファミリーは細胞伸長だけでなく、細胞分裂も制御することが明らかになった。また、nek6変異体やnek多重変異体は様々なストレスに弱く、これはストレス応答性遺伝子の発現が低下するためと考えられた。更に、NEKファミリーと相互作用する新規なタンパク質を酵母2ハイブリッド法や免役沈降法により探索し、NEKファミリーが環境応答やストレス応答に関与するタンパク質と相互作用することが示された。以上の研究から、NEKファミリーが微小管の制御を介して植物細胞の伸長や分裂を調節することがわかった。また、NEKファミリーが遺伝子発現や微小管制御を介してストレス応答に関わることが示唆された。24年度が最終年度であるため、記入しない。植物は、生育環境の変化に応答して、自らの成長様式や形態を柔軟に変えて適応する高い能力を持つ。本研究では、植物の発生と環境を協調させる因子として、Never in mitosisA (NimA)関連キナーゼ(NEK)に着目し、その環境応答と形態形成における機能の解明を目的とした。遺伝学的解析が容易なシロイヌナズナの利点を生かし、NEKファミリー(NEK1からNEK7)のストレス応答における機能解析を行った。Nek6/ibo1変異体において発現が変動する遺伝子を解析したところ、野生株と比較してストレス応答性遺伝子の発現が顕著に変動していた。また、NEKファミリーの変異体のアブシジン酸応答を解析した結果、アブシジン酸感受性やストレス応答が変化していることが示された。以上より、NEKファミリーがストレス応答や遺伝子発現の制御に関与することが示唆された。NEKファミリーの発現パターンを解析したところ、組織特異的な発現を示し、幾つかにグループ分けできることがわかった。また、NEKファミリーの変異体の形態観察を行ったところ、葉や根など多様な形態形成を制御することがわかった。NEKの分子機能を明らかにするため、NEKファミリーと相互作用するタンパク質を酵母2ハイブリッド法と免役沈降法により同定した。NEK6はNEK4,5と相互作用し、チューブリンのリン酸化を介して細胞伸長を制御することがわかった(Motose et al.2011)。また、NEK6は様々なタンパク質と相互作用して働くことが示唆された。動物や菌類のNEKは主に細胞分裂を制御するが、本研究から、植物NEKの機能が細胞伸長や環境応答へ多様化してきたと考えられる。今後もNEKファミリーの機能解析を進め、植物が環境変化に敏感に応答し、発生過程を変化させる柔軟性の分子機構に迫る。これまでの研究から、NEKファミリーがストレス応答と遺伝子発現に関与することを示すことができた。Nek6/ibo1変異体において発現が変動する遺伝子をマーカーとして用いることで、NEKを介した情報伝達経路と遺伝子発現制御機構を明らかにできることが期待される。

また、NEKの発現パターンと変異体の表現型を組み合わせ、環境応答と形態形成におけるNEKの機能の一端を示すことができた。今後もNEKの機能解析を行い、環境変化と成長を協調させるしくみを明らかにしたい。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、NEKファミリーがどのようにストレス応答と遺伝子発現を制御しているかについて、その分子機構を明らかにしたい。NEKファミリーの変異体において発現が変動する遺伝子を手がかりとして研究を進める。また、NEKの発現パターンと変異体の表現型をより詳細に解析し、環境応答と形態形成を協調させる分子機構を明らかにしたい。今後も研究環境の改善と研究内容の更なるレベルアップを目指し、研究成果を論文や学会、ホームページ等において公表していきたい。
ドイツ・ラテン中世博物誌写本データの情報処理及びその古文書学的・文献学的実証研究

0.リーダープリンタによる写本テクスト読み取りと複写作業の継続:昨年度入手したマイクロフィルムをリーダープリンタで読み取り,新たに導入したプリンタにより複写作業を行った。1.マイクロフィルムスキャナーによる写本テクスト読み取りとデジタルファイルのデータベース化:ドイツ・ラテン中世博物誌写本のマイクロフィルムをフィルムスキャナーを利用してデジタルイメージファイル化し,研究室のPCに記録保存しデータベース化する作業を行った。2.TUSTEP, UNIXプログラム及びナイサス・ライターに基づくテクスト・コンコーダンスの完成:>Physiologus<写本テクストの電子テクスト化を完成させ,これらの電子テクストのコンコーダンスをTUSTEP, UNIXプログラム,ナイサス・ライターに基づき作成した。TUSTEPに関し,Tubingen大学Ott教授から助言を受けた。ナイサス・ライターのインデクス作成機能に基づき>Physiologus<写本テクストの語彙頻度コンコーダンスを作成した。3.ドイツ・ラテン中世博物誌の主要写本データの比較分析:ドイツ中世博物誌の主要写本マイクロフィルムからデジタルファイル化されたデータベースに基づき,TUSTEP, UNIXプログラムを用いて各写本間に現れる個々の異同比較分析を行い,各写本の特徴と差異を精密に記述分析した。4.ドイツ・ラテン中世博物誌の主要写本所蔵図書館における写本調査分析:当該写本を所蔵するウィーン国立図書館を訪問し,所蔵写本の文献学的・古文書学的調査分析を行った。5.研究成果に基づく論文執筆と中世ドイツ語・中世ラテン語「博物誌」の史的原典批判版の校訂・編纂作業:当該研究を修正・強化した後,当該研究の成果に基づく論文を執筆した。>Physiologus<写本テクストの史的原典批判版の校訂・編纂及び翻訳・注釈作業を継続した。ヨーロッパの各写本所蔵図書館に、第一次文献としての当該中世ラテン語及び初期・盛期中世高地ドイツ語写本の有無を確認し、文献目録として、当該研究関連文献データ・ベースを作成した。これらの図書館の写本部局にマイクロ・フィルム、マイクロ・フィッシュ、並びにカラー・スライドを発注した。次に、研究補助を使いながら、中世ラテン語及び中世高地ドイツ語博物誌校訂本テクスト・データをコンピューターへ入力した。作成されたテクスト・データ・ベースの校正を重ねて綿密に行った。また、平成11年9月16日から19日にかけてドイツ連邦共和国シュタイナウで開催されたグリム兄弟協会主催の第一回独日グリム兄弟シンポジウムに参加し、"Zur Moglichkeit und Grenze der morphologischenTypologie in Textsorten-Marchen und mettelalterliche Tierepik"と題する、当該研究に関連する研究発表を行い、このテーマに関して参加者と討議した。この発表の後、Wolfram von Eschenbach協会会長でザールラント大学近代言語学文学部ドイツ語学ドイツ文学科教授のWolfgang Haubrichs博士を現地に訪ね、当該研究計画の実施状況・経過に関し、特に中世ラテン語・中世高地ドイツ語博物誌写本の古文書学的・文献学的並びに図像学的分析に関する多くの有益な助言を得た。平成11年10月にHaubrichs教授が徳島大学での日本独文学会招待講演のために来日された折、共同企画の中世文学シンポジュウム"Kulturelle Verhaltensmusterund Begrifflichkeit der Ehre in der Literaturdes deutschen Mittelalters"に参加し、中世ラテン語及び中世高地ドイツ語写本の図像学的分析結果を発表し、討議に加わった。この際に当該研究の写本分析に関する詳細な打ち合わせを行った。その後、研究室でのコンピューター入力作業を更に効率化するため、新たに高性能ワークステーション一台を購入し、複数のコンピューターによるテクスト・データ入力を実現した。中世ラテン語及び古代中世高地ドイツ語博物誌校訂本のテクスト・データベース作成のため、昨年度に写本所蔵各図書館に発注した第一次文献の当該中世ラテン語及び中世高地ドイツ語写本のマイクロフィルムを解読し、研究補助を使いながら、OCR及びスキャナーを使用しコンピュータヘ入力した。昨年度に引き続き、この作成されたテクスト・データベースの校正を綿密に行った。平成12年9月には、共著で『中世ヨーロッパに見る異文化接触』と題する著作を公刊し、その中で「ドイツ中世に見られる世界のイメージ-『博物学者』と『世界年代記』を中心に-」と題する章を執筆した。海外の当該研究専門分野研究者訪問によるレヴューとして、ドイツ語圏で最も権威ある中世ドイツ語学・ドイツ文学学会Wolfram von Eschenbach協会会長、ザールラント大学教授Wolfgang Haubrichs博士を平成12年10月4日から7日にドイツ連邦共和国・アイヒシュッテット大学で開催されたWolfram von Eschenbach協会の学会の際に訪問し、当該計画の実施状況・経過について報告し、専門上の助言・レヴューを受け、中世ラテン語・古代高地ドイツ語及び中世高地ドイツ語博物誌写本、特に『古高ドイツ語フィジオログス』写本の古文書学的・文献学的並びに図像学的分析に関する多くの助言を得た。また、平成12年12月に東京で開催された国際アーサー王学会日本支部学会に参加し、当該計画の実施状況・経過に関して、日本のヨーロッパ中世文学語学研究者と学術上の情報交換を行った。更に、リーダープリンタ用のズームレンズを購入することで、マイクロフィルムの解読が飛躍的に改善された。平成12年末に、当該研究の成果の一部として、広島大学文学部紀要に、論文"Aspekte der, Imago mundi'in der "Weltchronik" Rudolfs von Emsund im "Altdeutschen Physiologus""を発表した。0.リーダープリンタによる写本テクスト読み取りと複写作業の継続:昨年度入手したマイクロフィルムをリーダー

プリンタで読み取り,新たに導入したプリンタにより複写作業を行った。1.マイクロフィルムスキャナーによる写本テクスト読み取りとデジタルファイルのデータベース化:ドイツ・ラテン中世博物誌写本のマイクロフィルムをフィルムスキャナーを利用してデジタルイメージファイル化し,研究室のPCに記録保存しデータベース化する作業を行った。2.TUSTEP, UNIXプログラム及びナイサス・ライターに基づくテクスト・コンコーダンスの完成:>Physiologus<写本テクストの電子テクスト化を完成させ,これらの電子テクストのコンコーダンスをTUSTEP, UNIXプログラム,ナイサス・ライターに基づき作成した。TUSTEPに関し,Tubingen大学Ott教授から助言を受けた。ナイサス・ライターのインデクス作成機能に基づき>Physiologus<写本テクストの語彙頻度コンコーダンスを作成した。3.ドイツ・ラテン中世博物誌の主要写本データの比較分析:ドイツ中世博物誌の主要写本マイクロフィルムからデジタルファイル化されたデータベースに基づき,TUSTEP, UNIXプログラムを用いて各写本間に現れる個々の異同比較分析を行い,各写本の特徴と差異を精密に記述分析した。4.ドイツ・ラテン中世博物誌の主要写本所蔵図書館における写本調査分析:当該写本を所蔵するウィーン国立図書館を訪問し,所蔵写本の文献学的・古文書学的調査分析を行った。5.研究成果に基づく論文執筆と中世ドイツ語・中世ラテン語「博物誌」の史的原典批判版の校訂・編纂作業:当該研究を修正・強化した後,当該研究の成果に基づく論文を執筆した。>Physiologus<写本テクストの史的原典批判版の校訂・編纂及び翻訳・注釈作業を継続した。
ポジトロンCTを用いた肝腫瘍における酸素ならびに糖代謝とその相互関係に関する研究

悪性腫瘍は、劣悪な環境でも活発に分裂および増殖を繰り返す。このためのエネルギーを獲得する際、解糖系の寄与が大きいと考えられている。すなわち、悪性腫瘍細胞では、通常の細胞とは異なり嫌気性糖代謝が充している。この現象を画像診断に応用したのが18F-fluorodeoxyglucose(FDG)を用いたポジトロンCT(PET)検(FDG-PET)である。種々の画像診断を用いても、良悪性の鑑別や腫瘍の浸潤範囲の同定に困難な症例に遭遇することがよくあるが、FDG-PETはこれらの定性的な診断を画像的に可能にする。一方、PETを利用することで腫瘍の糖代謝についての定量的な評価が可能である。肝以外の腫瘍ではFDG-PETによる検出率は高く、肝においても転移性肝癌では高率であるが、肝細胞癌だけは検出率が極めて低い。肝細胞癌とその他の臓器の癌との根本的な違いは、その血流量にあると考えられる。肝細胞癌は他の癌に比べて非常に血管に富んでおり、血流量は非常に豊富である。すなわち、好気的糖代謝が盛んであると考えられる。FDG-PETは嫌気的糖代謝の指標であり、好気的代謝が盛んな部位ではFDGの集積は低い。つまり、癌の血流量と嫌気的糖代謝量(DG-PETの検出率)が逆相関するのではないかと考えられる。本研究の目的はFDG-PETでの肝細胞癌の検出率の低さを解明することであった。腫瘍の血流量と嫌気性糖代謝との関係は、腫瘍の種類を越えて普遍的であるようだ。また、嫌気的糖代謝は、癌では血流量および酸素消費量と深い関連が、他の悪性腫瘍では酸素摂取率と深い関連が示された。通常は酸素不足を血流量の増加でなく効率的な酸素摂取(酸素摂取率)によって補おうとするが、血流量の豊富な肝細胞癌では血流量をさらに増やそうとしていると考えられた。すなわち、悪性腫瘍細胞では、通常の細胞とは異なり嫌気性糖代謝が亢進している。この現象を画像診断に応用したのが^<18>F-fluorodeoxyglucose(FDG)を用いたポジトロンCT(PET)検査(FDG-PET)である。つまり、癌の血流量と嫌気的糖代謝量(FDG-PETの検出率)が逆相関するのではないかと考えられる。

本研究の究極の目的はFDG-PETでの肝細胞癌の検出率の低さを解明することである。さいわい、これまで肝における血流量測定をポジトロンCTを用いて行ってきた。また、ポジトロンCTでは酸素代謝量、糖代謝量を定量することができる。この手法を用いて肝細胞癌のFDG-PETによる検出率の低さを解明し、さらには、治療法の選択までつなげようとすることがこの研究の目的である。平成17年度は主に転移性肝癌について解析を行ったが、転移性肝癌のFDGの取り込みは、腫瘍の酸素消費量と深い関連を示した。悪性腫瘍は、劣悪な環境でも活発に分裂および増殖を繰り返す。このためのエネルギーを獲得する際、解糖系の寄与が大きいと考えられている。すなわち、悪性腫瘍細胞では、通常の細胞とは異なり嫌気性糖代謝が亢進している。この現象を画像診断に応用したのが18F-fluorodeoxyglucose (FDG)を用いたポジトロンCT (PET)検査(FDG-PET)である。種々の画像診断を用いても、良悪性の鑑別や腫瘍の浸潤範囲の同定に困難な症例に遭遇することがよくあるが、FDG-PETはこれらの定性的な診断を画像的に可能にする。一方、PETを利用することで腫瘍の糖代謝についての定量的な評価が可能である。肝以外の腫瘍ではFDG-PETによる検出率は高く、肝においても転移性肝癌では高率であるが、肝細胞癌だけは検出率が極めて低い。肝細胞癌とその他の臓器の癌との根本的な違いは、その血流量にあると考えられる。肝細胞癌は他の癌に比べて非常に血管に富んでおり、血流量は非常に豊富である。すなわち、好気的糖代謝が盛んであると考えられる。FDG-PETは嫌気的糖代謝の指標であり、好気的代謝が盛んな部位ではFDGの集積は低い。つまり、癌の血流量と嫌気的糖代謝量(FDG-PETの検出率)が逆相関するのではないかと考えられる。平成18年度は主に肝細胞癌について解析を行ったが、肝細胞癌のFDGの取り込みは、腫瘍の血流量と深い関連を示したが、腫瘍の酸素消費量とは関連を示さなかった。この現象を画像診断に応用したのが18F-fluorodeoxyglucose(FDG)を用いたポジトロンCT(PET)検査(FDG-PET)である。
浮体式海洋建築物に作用する2次波浪外力とそれによる共振的な応答の予測と制御

緊張係留式海洋構造物(TLP)においては,上下モードの動揺の固有周期が海洋波の周期に比べて非常に短く,波と同周期の1次波浪外力との共振が避けられ応答が抑制されるが,一方で,系の減衰が小さいことから,2次波浪外力の周波数和成分と同調して高周波応答を生起する可能性が存在し,設計上の重要な検討要目となる。本研究では,不規則波中のTLPに作用する2次波浪外力の予測理論を2次回折理論に基づいて展開し,これを評価するためのハイブリッド型積分方程式法による数値解析プログラムを開発するとともに,実機TLPの縮尺模型を用いて,不規則波水槽中における波浪外力,浮体動揺及び係留索張力の計測実験を行い,理論の妥当性を検証した。さらに,この理論を応用して,2次周波数和力が浮体の動揺特性や緊張係留索の張力変動,疲労寿命などに及ぼす影響を検討するとともに,付加減衰機構(粘性ダンパー)による2次周波数和応答の抑制効果について研究した。本研究の結果得られた知見は以下のように要約される。1.TLPの上下モードの応答や係留索張力には,顕著な2次周波数和成分が含まれ,その大きさは1次波浪外力による応答と比較しうる程度である。2.このような応答を励起する主要な外乱は2次波浪外力の周波数和成分であり,その大きさは2次回折理論に基づく解析によって精度良く予測できる。3.TLPの2次周波数和応答は共振周波数の近傍において粘性減衰の影響を顕著に受ける。この応答を精度良く予測するには,粘性減衰係数の適切な評価が不可欠である。4.2次周波数和応答の存在は緊張係留索の変動張力と疲労寿命に顕著な影響を及ぼす。5.付加減衰機構(粘性ダンパー)の設置は,TLPの2次周波数和応答を抑制するのに効果的である。
超臨界水中での加水分解反応機構

超臨界水中での加水分解の反応速度の評価及び反応機構の解明は、超臨界水を反応溶媒とする化学反応技術の構築のためには必要不可欠な知見である。本研究では、加水分解機機構の解明、反応速度の温度圧力依存性、加水分解の基質依存性(局所構造)の評価の観点から、超臨界水中での反応特性の理解を目的として研究を行なった。まず、開発したin-situ紫外可視分光装置を用いた高温高圧水中での溶質周囲の水和構造と温度圧力依存性、ならびに含窒素有機化合物の吸収スペクトルの波長と温度圧力の関係の評価を行なった。その結果、1)臨界点近傍の水蒸気様の超臨界域でも若干の水和構造が保持されること、2)亜臨界領域での水素結合は水密度の低下とともに減少し、また、その減少の割合は溶質種に依存しないことを見出した。次に、高温高圧水中での種々の二糖類を用いた流通式装置による加水分解速度の測定及び反応速度の温度圧力依存症の評価を行なった。その結果、1)臨界温度近傍の超臨界水中では糖分子周囲に水和構造が形成し得ること、2)超臨界水中では水密度の増大とともに加水分解速度が増大し、また、加水分解反応は糖分子への水分子の直接攻撃機構により進行することを見出した。以上、超臨界水中での反応速度の評価には、溶質周囲の局所水和構造の理解が重要であることを明らかとした。本研究では、超臨界水中での反応速度の記述を目的とし、A)超臨界水中でのセルロースモデル化合物の加水分解速度の評価およびB)in-situ紫外可視吸収スペクトル測定による溶質周囲の局所構造の解析を行なった。A)超臨界水中でのセロビオースの加水分解流通式装置を用い、反応温度250°C400°C、反応圧力25MPa40MPaにおいてセロビオースの加水分解実験を行った。加水分解速度は、いずれの反応温度においても反応圧力にともない増大した。亜臨界領域での反応速度の温度・圧力依存性は、Kirkwood式により良好に説明できた。本理論に基づけば、超臨界水中では水密度、誘電率が大幅に減少し、加水分解速度は特に低おい圧力下では大きく低下すると予想されたが、測定結果はより大きな値を示した。これはセロビオース周囲の局所誘電率がバルクに比べて高いことに起因していると考えると説明できる。In-situで紫外可視吸収スペクトル測定が可能な流通式装置を用い、まず常温・常圧において様々な溶媒中でキノリン分子のE2吸収帯の波長シフトを測定した。その結果、シクロヘキサンをはじめとする無極性溶媒中からDMSOやDMFといった極性溶媒中まで、測定結果は古典的なMcRaeの式により良好に相関することができた。しかし、水やアルコール等、水素結合性溶媒中では全く相関できなかった。これは、水素結合の形成の影響をMcRaeの式で記述できないことを示唆している。次に、同じ流通式装置を用い、測定温度25°C400°C、測定圧力25MPaの水中での測定を行なった。その結果をMcRaeの式を比較したところ、臨界点近傍以上ではMcRaeの式による記述が可能であることがわかった。これは、臨界点近傍以上で、キノリン分子と水分子間の水素結合が消失している可能性を示唆している。超臨界領域での加水分解反応速度は、圧力により大きく変化する。そのため、反応速度の評価は超臨界反応プロセスの設計・解析において極めて重要である。本研究では、加水分解機構の解明、反応速度の圧力依存性、基質依存性(局所構造評価)の観点から、反応速度の理解と記述を行なうことを目的とする。昨年度は、反応場のinsitu分光法の開発を進めるとともに、臨界点近傍でのセロビオースの加水分解反応速度の評価を行ない、その古典的Kirkwood式による記述の可能性を検討した。その結果、臨界点近傍では分子周囲の水和構造の形成により、バルク物性を用いては説明できない可能性が示唆された。本年度は以下の2点について研究を行った。

1)昨年度開発した紫外・可視in situスペクトロスコピーを用いて、キノリンの吸収、発光、蛍光スペクトルの波長の圧力依存性を種々の溶媒中、また超臨界CO_2中で評価した。溶媒物性とスペクトルシフトとの関係について、Kamlet Taft理論による相関により、水和の寄与を評価した。水和構造の寄与は温度とともに低下し、臨界点近傍で急激に消失したが、水蒸気ライクの場においても若干の水和構造の形成が認められた。2)セロビオースの加水分解反応速度を流通式装置により測定した。臨界点近傍での反応速度定数の圧力依存性を評価し、その結果をKirkwood式による誘電率依存性として記述した。バルク誘電率と局所誘電率がほぼ同じと仮定できる亜臨界領域において評価した反応速度を用いて推算された超臨界状態での反応速度は実測値よりも低い値を示した。この差異は局所水和構造の形成を示唆している。グロモスを用いたMDによっても、水和構造形成が示唆された。25MPaにおける反応速度は、異常に高い速度を示し、水和構造の形成だけでは説明できず、全く異なる反応機構の導入の必要性が示唆された。超臨界水中での加水分解の反応速度の評価及び反応機構の解明は、超臨界水を反応溶媒とする化学反応技術の構築のためには必要不可欠な知見である。本研究では、加水分解機機構の解明、反応速度の温度圧力依存性、加水分解の基質依存性(局所構造)の評価の観点から、超臨界水中での反応特性の理解を目的とした。昨年度は、in-situ紫外可視分光装置を用いた溶質周囲の水和構造と温度圧力依存性の評価から、臨界点近傍の水蒸気様の超臨界域でも若干の水和構造が保持されることを見出した。また、セロビオースの加水分解速度の測定及び反応速度の温度圧力依存性を評価した結果、臨界温度近傍の超臨界水中での溶質周囲の水和構造の形成が示唆された。本年度は、以下の2点について研究を行なった。1)昨年度開発したin-situ UV-vis分光装置を用いて、高温高圧水中でのキノリン、ピリダジン、ピラジンの吸収スペクトルの波長の温度圧力依存性を評価した。溶媒物性とスペクトルシフトとの関係についてMcRae Bayliss理論による比較から、溶質周囲の水和および溶質のN原子と水分子間の水素結合の評価を行った。亜臨界領域では、水素結合は水密度減少とともに減少し、その減少の割合は溶質種の依存性は認められなかった。さらに、この傾向は中原らのNMRによる超臨界水の水分子間水素結合の評価結果と良好な相関が得られた。2)セロビオースとは異なる一糖類(トレハロース)を用いた流通式装置による加水分解速度の測定及びその温度圧力依存性を評価したところ、超臨界水中では水密度の増大とともに加水分解速度は増大し、また、セロビオースの場合と同様に糖と水分子の二分子反応で進行することが示唆された。以上、超臨界水中での加水分解反応は、水の直接攻撃機構により進行すること、また臨界点近傍での反応速度の評価には、基質周囲の局所水和構造の理解が重要であることを明らかとした。
広く見え、指のような触覚をもつ内視鏡の開発

がんの見逃しを防ぐために,広く見える魚眼レンズユニットと、腸に穴があくことを防ぐ触覚センサーをつけた安全な次世代内視鏡を開発した。牛の大腸に挿入できる程度のサイズの魚眼レンズユニットを試作した.また,透視変換を利用した方法を画像処理法として提案してその有用性を明らかにした.さらに,触覚センサーの開発では,感圧エラストマーを使った触覚センサーを試作し,内視鏡スコープに作用する垂直方向の荷重が検出できたることを明らかにした。(研究の全体構想)本研究では、がんの見逃しを防ぐ広く見える魚眼レンズユニットと、腸に穴があくことを防ぐ触覚センサーをつけた安全な次世代内視鏡を開発する。(平成25年度の計画)(A)試作モデル(ハード)の作製1)広く見える内視鏡:(上原、植木)平成25年度に作成した試作品を評価し、反射鏡と小型レンズやCCDの組み合わせ方を改良する。魚眼レンズユニットの径を、実用化サイズの13mm以下まで小型化できるよう設計した。2)指のような触覚をもつ内視鏡:(植木、上原、八島、佐々木)内視鏡の先端に装着したドーナツ型触覚センサーからの情報を、検査者に音声で伝える警報システムを検討した。ブタ切除大腸を用いた実験で、内視鏡にドーナツ型触覚センサーをつけて、大腸に穴があく閾値を明らかにした。実験で得られた閾値をもとにエラストマー抵抗体の材質や厚さを決定した。(B)画像デジタル合成(ソフト)方法の開発1)広く見える内視鏡(李)工学研究科李教授により、先端の魚眼レンズから得られる前方画像と、手前の魚眼レンズから得られる反射鏡の画像を合成して、画像の歪みをデジタル処理により補正する方法を検討した。抵抗体の材質や厚さを決定した。2)圧力センサーから得られる情報を内視鏡モニターに表示するためのソフトを開発した。平成25年度は、シリコンゴム製の大腸トレーニングモデルに加え、ブタ切除大腸を用いた実験を行った。(平成24年度の計画)(A)試作モデル(ハード)の作製1)広く見える内視鏡(上原、植木)共同研究契約を結んでいる富士フイルム株式会社より、内視鏡部品の提供(および技術的アドバイス)を受け、魚眼レンズユニットの小型化を検討した。反射鏡と、提供される小型レンズやCCDを組み合わせて、広い視野をもつ魚眼レンズユニットを試作した。また、大腸の内部を照らすため、大腸に見立てた筒型模型において、照明の最適な配置を検討した。2個のカメラと1個のお椀型鏡を組み合わせた全天周レンズの有用性が示された。次年度に向けて、初年度に作製したモデルは、さらに小型化と製品化に向けての要素開発につながり、具体的な課題点を見つけることができた。2)指のような触覚をもつ内視鏡(植木、上原、八島、佐々木)内視鏡の先端にシリコンゴムを被せて土台にし、内視鏡に着脱できるドーナツ型触覚センサーを開発した。本センサーは、内視鏡に対して12時、3時、6時、9時の4方向(816方向も可能)に加わる圧力を独立して検出できるため、どの方向から内視鏡に圧力が加わっているかを判断できた。それぞれの部位で、腸に穴があくとされる3kg/cm2の圧力を検出できるかを明らかにするための試作品が完成した。次年度は、圧力情報をグラフ表示から内視鏡の画像の外周に合成させるソフトの開発を行う予定であり、その前段階としてハードの作製に成功した。大腸内視鏡の機能として、広く見え、指のような触覚を実現するために平成26年度は(1)二つの魚眼レンズを用いた全天周内視鏡モデルによる画像表示方法の検討と(2)電極に異方導電性布を採用した試作圧力センサーによる豚大腸破断実験を実施し、以下の研究成果を得た。(1)画像表示方法の検討二つの魚眼レンズとそれらのレンズの間に配置した反射鏡から構成される全天周内視鏡ユニットの試作品を用いて、二つの魚眼レンズで撮影した三つの視野(前方、側方、後方)の情報を一つの画面にすべて表示するスーパーインポーズ方式で評価した。この方式では各視野の画像を分割してROIを設定し、それぞれのROIに適した画像処理を施す方法を採用した。

全天周内視鏡ユニットを簡略化した大腸モデルに挿入してその有用性を評価した結果、本研究で提案したスーパーインポーズ方式に対しては、各視野の元画像間に重複領域があればROIの設定によって十分な視野の確保が可能であり、観察対象の見逃し防止に有効であった。しかし、高速演算可能な汎用PCでも画像処理の実時間化は困難であり、ルックアップテーブルを使用するなどの高速化処理の必要性が明らかになった。(2)試作圧力センサーの評価内視鏡スコープ先端に搭載できる圧力センサーとして感圧エラストマーと一組の電極を組み合わせた方法において、臨床現場での利便性を考慮した設計検討を進めた。本年度は、電極の一つに異方導電性布を採用した構成とし、ポリウレタンによる被覆でセンサーに防水処理を施した。豚大腸粘膜の穿孔実験の結果、製造工程で生じる組み立てばらつきが原因でセンサー感度にばらつきが生じたものの、内視鏡スコープ挿入時のナビゲーション用途としては十分機能することがわかった。また、ポリウレタン被覆によってセンサー内への体液等の進入が防止された結果、体腔内挿入時にセンサーの誤動作はみられなかった。消化器内科(A)試作モデル(ハード)の作製1)広く見える内視鏡(上原、植木)では、当初の計画通り、企業と連携して経13mm以下の作成可能な設計を行うことができた。2)指のような触覚をもつ内視鏡(植木、上原、八島、佐々木)内視鏡では、平成24年度までのモデルに比べさらに薄型化し、1.5mm厚のセンサーの作成に成功した。さらにブタの大腸破断試験を行い、センサーの感度を調整した。(B)画像デジタル合成(ソフト)方法については、予定通り合成方法の検討を行った。したがって、研究はおおむね順調に進展していると判断した。(平成24年度の計画)(A)試作モデル(ハード)の作製1)広く見える内視鏡(上原、植木)では、当初の計画通り、共同研究契約を結んでいる富士フイルム株式会社より、内視鏡部品の提供(および技術的アドバイス)を受けることができた。内視鏡用の撮像素子の分析を行い、全天周内視鏡における撮像素子の形状と配置を詳細に検討することができた。また、具体的な課題点として、内視鏡自体を全天周化する開発方法と、着脱型にする方法の利点と欠点を見つけることができた。今後はそれぞれの方法で検討を進めていく方針となった。2)指のような触覚をもつ内視鏡(植木、上原、八島、佐々木)内視鏡では、平成23年度までのモデルに比べ、実物の内視鏡に装着できる形式の着脱型キャップセンサーを開発することができた。センサーの作動を確認できたが、内視鏡の径とキャップの適合により、圧力センサーの値の信頼性が変わり、対策を検討することができた。次年度は、圧力情報をグラフ表示から内視鏡の画像の外周に合成させるソフトの開発を行う予定であり、内視鏡に実装した状態での検討を可能にした。(B)画像デジタル合成(ソフト)方法については、お椀型の鏡の形状によりソフトの解析演算方法が異なり、まずはハードの形態を検討することが重要であった。すでに、放物線と双曲線の鏡であれば、画像の歪みを補正できるソフトを開発できており、放物線状の鏡を作製でき、量産化できる技術をもつ会社を探したところ、それらを設計試作できる会社が見つかり、共同研究を開始することができた。実際に試作と実験を行うと、必要とされる具体的な技術について考察でき、その技術力をもつ会社に連絡して連携することができたため、次年度に向けて研究を推進する体制を整えることができた。
骨誘導能を発揮する二相性ハイブリット骨補填材料の開発

骨代謝が低下した高齢者や萎縮が進んだ歯槽突起への骨造成に対しては、骨形成能と骨誘導能を併せ持つ自家骨移植や自家骨と骨補填材料を混合した骨造成が行われている。ただし、どうしても自家骨採取に伴う疼痛、腫脹、あるいは感染などの合併症、あるいは移植後の骨吸収などの問題点が残る。しかし、既存の骨補填材は骨伝導能しかないので十分な骨造成が期待できなかった。そこで、本研究では数種の医療輸液を混合してCa/Pクラスターを生成し、それを顆粒状骨補填材料の表面や内部気孔に低結晶型ナノハイドロキシアパタイト(HA)として析出させて、骨誘導能を発揮する二相性のハイブリット骨補填材料を開発することを目的に、それをin vitroとin vivoで評価する。2018年度は、ウシ焼成骨、HA、β-TCP、炭酸アパタイトの顆粒状骨補填材を擬似体液(SBF)と、塩化カルシウム、リン酸二カリウムやリンゲル液などの一般的な医療用輸液をCa/P比=1.67に近似するように混合した過飽和なリン酸カルシウム液に1・7日間浸漬して、SEMで各顆粒表面性状の変化を観察した。また、顆粒表面の析出物をFT-IRで分析した。その結果、SBF浸漬前のHAとβ-TCPの顆粒表面は平滑であったが、ウシ焼成骨と炭酸アパタイトの顆粒表面は微細な凹凸を有し粗造であった。SBF浸漬1日後では、ウシ焼成骨と炭酸アパタイトの顆粒表面の一部を薄く被覆するように結晶性の低い析出物が認められた。SBF浸漬7日後でもHAとβ-TCPの顆粒表面はほぼ平滑のままであったが、ウシ焼成骨と炭酸アパタイトの顆粒表面全体を被覆するように厚みのある低結晶性の析出物が成長していた。さらに、過飽和リン酸カルシウム溶液への浸漬によって、より厚みを持った析出物が観察できた。また、ウシ焼成骨と炭酸アパタイトの顆粒表面の析出物は、FT-IRでHAであることが示された。効率よく低結晶ハイドロキシアパタイトを析出させるための過飽和リン酸カルシウム溶液の作製において、使用する医療用輸液の選定や混合比などの決定で大幅に時間を要した。結果的にはJ MaterSci 18: 1799-1808, 2007で報告された方法で過飽和リン酸カルシウム溶液を作製することとし実験を行った。さらに、使用する骨補填材を2種類から4種類に増やしたので表面性状の比較検討に時間を要した。そのため、次年度から細胞および動物を用いた実験を行っていく。また、初年度に予定していたナノHAの生成速度の検討は、析出量が非常に微量であることから測定困難と判断し、次年度から行うin vivoで新生骨の形成速度として評価することとした。本研究ではウシ焼成骨と合成HAの2種類で二相性ハイブリット骨補填材料を作製し、さまざまな評価を行う予定であった。しかし、炭酸アパタイトがインプラント適応として承認されたため、βTCPとともに基板材料に加え、まずは4種類の骨補填材を材料学的に評価した。その結果、ウシ焼成骨と炭酸アパタイトの過飽和リン酸カルシウム溶液浸漬が低結晶ハイドロキシアパタイトを多量に析出させることができた。この結果を踏まえ、次年度からの動物実験にはウシ焼成骨と炭酸アパタイトを用いることとする。