hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超臨界二酸化炭素を含む自然混合熱媒体を用いたヒートサイクルシステムの開発

本研究は二酸化炭素の臨界点近傍で二酸化炭素とメタノールを混合させた時に現れる大きな発熱に着目し,この熱効果を利用した環境対応型ヒートポンプの開発を目的としたものである.本年度は両流体をリサイクルさせるシステムを設計し,混合による発熱量がどの程度有効に確保できるかを検討し,次のような知見をえた.1.まず本システムのメインである混合部について,二酸化炭素近傍(308K,7.5MPa)で,液体状態のメタノールと超臨界状態の二酸化炭素を効果的に混合させるために,密度差の影響を受けない混合方式を検討し,二重管式(内管にメタノール,環状路に二酸化炭素)のラインミキサーを製作した.この混合方式により二酸化炭素35mol%付近で約20°Cの昇温効果がえられることを確認した.これは別途熱量計により測定した発熱量の約80%に相当するものである.しかし,本系の最大熱効果が期待される二酸化炭素80mol%付近では,20°C以上の昇温効果がえられなかった.それは装置が小規模のため,メタノール流量が微量であることから,組成の調整が難しいことと,発熱が混合流体の顕熱に消費されたためと考えられる.2.次に二酸化炭素とメタノールを混合させた後,両流体をリサイクルさせるために,それぞれに分離する方式を検討した.特に分離の際,液体メタノールの二酸化炭素中への飛沫同伴を防ぐことを考慮し,分離器内に網目板を付帯させ背圧弁と組み合わせた方式を考案した.この機構により,メタノールと二酸化炭素との分離が可能であることを確認した.3.さらに分離器からの二酸化炭素を液化してリサイクルさせるために熱交換型のクーラーを導入し,分離器からの二酸化炭素の断熱冷却による液化条件を熱交換器によって制御する方式を検討した.この制御については,現在検討中である。実験研究と併せて,超臨界領域の熱効果が期待できる液体の組み合わせについて,熱量計による測定を進め,現在継続中である。二酸化炭素の臨界点近傍で,二酸化炭素とメタノールとを混合させた時に現れる発熱量(混合熱)が,どの程度有効に確保できるか,また,両流体をリサイクルさせるシステムをどのように設計するかを検討し,標題の研究目的を遂行するため,平成12年度は次の諸項を行った.〇二酸化炭素臨界点近傍(308K,7.5MPa)で,液体状態のメタノールと超臨界状態の二酸化炭素を迅速かつ有効に混合させるために,密度差の影響を受けない混合方式を検討し,二重管式のラインミキサーを製作した.種々の混合組成について,まず流通式で熱効果を測定したところ,現在までに20度以上の昇温効果が得られることを確認した.更に高い熱の回収を目指して,操作条件の検討を進めている.〇二酸化炭素とメタノールを混合させた後,両流体をリサイクルさせるために,それぞれに分離する方式を検討し,背圧弁と気液分離とを組み合わせたユニットを製作した.分離の際,液体メタノールの二酸化炭素への飛沫同伴を防ぐために分離器内に網目板を付帯させた.この機構により,メタノールと二酸化炭素の分離が可能であることを確認した.○分離器からの二酸化炭素を液化してリサイクルさせるために熱交換型のクーラーの導入を検討した.本システムを実現するためには,圧力と温度の制御と二酸化炭素の定常的輸送が必要である.二酸化炭素の定常輸送についてはパーソナルコンピュータの導入によって,広い流量範囲にわたって可能であることを確認した.圧力と温度の精密制御については,今後更に検討する必要がある.○実験研究と併せて,超臨界領域の熱効果をめぐる現象の解析を行った.

本研究は二酸化炭素の臨界点近傍で二酸化炭素とメタノールを混合させた時に現れる大きな発熱に着目し,この熱効果を利用した環境対応型ヒートポンプの開発を目的としたものである.本年度は両流体をリサイクルさせるシステムを設計し,混合による発熱量がどの程度有効に確保できるかを検討し,次のような知見をえた.1.まず本システムのメインである混合部について,二酸化炭素近傍(308K,7.5MPa)で,液体状態のメタノールと超臨界状態の二酸化炭素を効果的に混合させるために,密度差の影響を受けない混合方式を検討し,二重管式(内管にメタノール,環状路に二酸化炭素)のラインミキサーを製作した.この混合方式により二酸化炭素35mol%付近で約20°Cの昇温効果がえられることを確認した.これは別途熱量計により測定した発熱量の約80%に相当するものである.しかし,本系の最大熱効果が期待される二酸化炭素80mol%付近では,20°C以上の昇温効果がえられなかった.それは装置が小規模のため,メタノール流量が微量であることから,組成の調整が難しいことと,発熱が混合流体の顕熱に消費されたためと考えられる.2.次に二酸化炭素とメタノールを混合させた後,両流体をリサイクルさせるために,それぞれに分離する方式を検討した.特に分離の際,液体メタノールの二酸化炭素中への飛沫同伴を防ぐことを考慮し,分離器内に網目板を付帯させ背圧弁と組み合わせた方式を考案した.この機構により,メタノールと二酸化炭素との分離が可能であることを確認した.3.さらに分離器からの二酸化炭素を液化してリサイクルさせるために熱交換型のクーラーを導入し,分離器からの二酸化炭素の断熱冷却による液化条件を熱交換器によって制御する方式を検討した.この制御については,現在検討中である.4.実験研究と併せて,超臨界領域の熱効果が期待できる液体の組み合わせについて,熱量計による測定を進め,現在継続中である.
ゼオライト触媒膜を用いる反応・分離と高度分離プロセスの構築

ゼオライトは結晶性アルミノケイ酸塩であり、その一つであるMFI型ゼオライトはその結晶内にベンゼン環とほぼ同じ径の細孔を持つため、分子篩効果を示す。一般には0.0数数ミクロンの粉末として合成されるが、膜として合成できれば高度分離や反応・分離同時プロセスへの応用が期待される。そこで、本研究では、このMFI型ゼオライト膜を種々の高度分離および反応・分離同時プロセスに適用することを目的として実施した。平成11年度は(1)膜の合成条件を検討することで、現在達成している分子篩能をさらに向上させることに成功した。(2)高度分離の一つとして濃酢酸溶液からの水の選択透過を実施し、化学〓業で切望されている95%以上の濃酢酸溶液からの水の選択透過に成功した。また,ガス分離として多様な分子の分離が可能となるように(3)シリカを細孔内表面の触媒活性点上へ選択的に付着させる全く新しい方法により細孔の有効径を制御する新規なシラン接触分解法を開発した。この方法をMFI型ゼオライト膜に適用して、水素と窒素(または酸素)の混合ガスから水素を分離係数100の状態で選択透過させることに成功した。平成12年度は、平成11年度に開発したシラン接触分解法をゼオライト膜の活性点である酸点の分布制御法に展開した。その結果、膜供給側の酸点のみを不活性化するする手法を開発した。この触媒膜を用い手メタノールの反応を実施したところ、供給側と透過側の差圧ゼロの状態においてもオレフィン(反応中間体)を選択率85%で得る(MTO反応)ことに成功した。ゼオライトは結晶性シリカアルミナ固体酸触媒であり、結晶内には低級炭化水素と同程度の大きさの再考を有する。細孔径の大きさはゼオライトの種類に固有であるため、細孔径を制御する方法を開発することでゼオライトの分子篩能が発現する対象となる分子サイズを変化させることができる。そこで、細孔径制御法として全く新しいシラン接触分解法を開発した。本法は、窒素雰囲気下シラン化合物をゼオライト強酸点(触媒としての活性点)上に選択的に化学吸着させた後、高温でそのシラン化合物を揮発性の炭化水素と不揮発性のSi含有物に分解させる。ついで、空気中でSi含有物をSiO_2として安定化させることで、SiO_2付着箇所の細孔径をおよそ0.1nm小さくする。この様に既往の研究で報告されているゼオライト結晶外表面での細孔径制御と異なり、細孔内部での細孔径制御法となる。MFI型ゼオライト粉末を用いてシラン接触分解法の最適化を行った結果、温度100300度Cでジメチルエトキシシラン蒸気とゼオライトを接触させ、その後、550度Cに昇温させて吸着シランを分離させる。さらにその温度で空気気流中で焼成することが望ましいことを見いだした。処理したゼオライトはNH3-TPD法により強酸点上に選択的にSiO_2を付着できていることを確認した。さらに、CO_2とベンゼンの吸着等温線を測定したところ、シラン処理によるCO_2の吸着量の減少は非常に小さいが、ベンゼンの吸着量はほぼゼロになった。また、本法をMFI型ゼオライト触媒膜に適用した。そして、処理膜を用いて110度C、H_2-N_2、H_2-CO_2、H_2-O_2の混合ガス(H_2モル分率:2080%)からの水素分離実験を流通系で実施した。その結果、何れの系においてもH_2の分離係数がシラン処理前1.52程度であったものが90130までに飛躍的に向上した。またベンゼン蒸気は全く透過しなかった。

この様にシラン接触分解法は非常に有用な細孔径制御法であり、本法で処理された膜は燃料電池等種々の水素分離を必要とする系に適用の可能性があることが分かった。ゼオライトは結晶性アルミノケイ酸塩であり、その一つであるMFI型ゼオライトはその結晶内にベンゼン環とほぼ同じ径の細孔を持つため、分子篩効果を示す。一般には0.0数数ミクロンの粉末として合成されるが、膜として合成できれば高度分離や反応・分離同時プロセスへの応用が期待される。そこで、本研究では、このMFI型ゼオライト膜を種々の高度分離および反応・分離同時プロセスに適用することを目的として実施した。平成11年度は(1)分子篩能を有するMFI型ゼオライト触媒膜の合成条件の検討と、(2)開発したゼオライト膜を高度分離へ適用する研究を実施した。高度分離の一つとして濃酢酸溶液からの水の選択透過と、混合無機ガスからの水素透過を対象とした。その際に、シリカを細孔内表面の触媒活性点上へ選択的に付着させる全く新しい方法により細孔の有効径を制御する新規なシラン接触分解法を開発した。そこで、平成12年度は主に反応・分離プロセスの構築に関する研究を実施した。平成12年度は、平成11年度に開発したシラン接触分解法をゼオライト膜の活性点である酸点の分布制御法に展開した。その結果、膜供給側の酸点のみを不活性化するする手法を開発した。この触媒膜を用い手メタノールの反応を実施したところ、供給側と透過側の差圧ゼロの状態においてもオレフィン(反応中間体)を選択率85%で得る(MTO反応)ことに成功した。差圧をつけた反応では、物質流れをベクトル制御できるため、オレフィン選択性が更に向上できることが予想され、今後研究を継続する。
CSXと会合する分子の単離とその作用の解析

我々は、Csx/Nkx2-5をbaitとして酵母two-hybrid systemを用いて、ヒト心臓cDNAライブラリーをスクリーニングし、Csxと会合する分子とし、T-box型の転写因子Tbx5をえた。Tbx5の遺伝子変異は心臓と上肢の奇形のHolt-Oram症候群(HOS)を起こす。免疫沈降、プルダウンアッセイの会合実験により、CsxのホメオドメインとTbx5のN側領域とT-boxのN側が会合に重要であった。Tbx5がCsxと同様にANPを活性化し、Tbx5のN側領域とT-boxが必要であることを明らかにした。ANPプロモーターのTbx5による活性化は-270bpと-240bpの間で大きく低下して、近くのDNAでEMSAを行い、結合配列をTCACACCTと同定した。これはT-box familyのbrachyuryの回文様結合配列T(G/C)ACACCTAGGTGTGAAATTの前半分に完全に一致していた。しかも、Csxの結合配列TGAAGTGの1bp上流にあり、Tbx5とCsxが会合してヘテロダイマーを形成し、隣合ってANPプロモーターに結合して、協調的に活性化していると考えられた。さらに結合配列に点変異をいれ、(T/c)(C/G/A)ACACCTと決定した。HOSのmisssense変異で、G80Rは上肢の異常は軽く心臓に大きな異常があり、R237Qは心臓の異常は軽く上肢に大きな異常をきたす。R237Qは野生型Tbx5と同様にANPを活性化するが、G80Rは野生型の半分程度しか活性化できず、Csxとの協調性もなかった。心筋分化モデルのP19CL6細胞株に野生型Tbx5を発現すると心筋への分化が促進され、心臓特異的遺伝子の発現が亢進していたが、R237QではもとのP19CL6細胞とあまりかわらず、G80Rでは分化は完全に抑制され、心臓特異的遺伝子の発現は抑制された。Csx/Nkx2.5をbaitとして酵母two-hybrid systemを用いて、ヒト心臓cDNAライブラリーをスクリーニングした。Csxと会合するいくつかのクローンを得たが、ひとつは、KRABドメインと11個のZincfingerをもつ転写抑制因子であり、Csxによる心房性利尿ペプチド(ANP)の活性化を容量依存的に抑制した。これはZim1として他のグループよりgenomic inprintingを受ける分子として報告され、現在解析を進めている。さらに他のひとつはT-box型の転写因子Tbx5であった。ヒトにおいてTbx5のへテロの異常により心臓と上肢に異常をきたすHolt-Oram症候群(HOS)を起こすことが報告されている。免疫沈降、プルダウンアッセイの会合実験により、CsxのホメオドメインとTbx5のN側領域、T-boxのN側、中央部が会合することが判明した。Tbx5のターゲット遺伝子は未知であったが、我々はTbx5がANPを活性化することを世界で初めて発見し、N側領域とT-boxが必要であることを明らかにした。さらにCsxとTbx5が協調的にANPを活性化することも証明し、このことがCsxの遺伝子異常による心奇形とHOSの心奇形の類似性を説明しうることを示した。

HOSのmisssense変異の中で、G80Rは上肢の異常は軽く心臓に大きな異常があり、R237Qは心臓の異常は軽く上肢に大きな異常をきたす。R237Qは野生型のTbx5と同様にANPを活性化するが、G80Rは活性化できなかった心筋分化モデルであるP19CL6に野生型Tbx5を発現すると心筋への分化が促進され、心臓特異的遺伝子の発現が亢進していたが、R237QではもとのP19CL6とかわらず、G80Rでは分化は完全に抑制され、遺伝子の発現は抑制された。これらのことが表現型の違いを説明しうることを示した。前年度、Csx/Nkx2.5をbaitとして酵母two-hybrid systemを用いて、ヒト心臓cDNAライブラリーをスクリーニングし、ヒトの心臓と上肢に異常をきたすHolt-Oram症候群を起こすT-box型の転写因子Tbx5がCsxと会合し、心筋特異的な心房性利尿ペプチド(ANP)を単独でもしくはCsxと協調的に活性化することを報告した。今年度、我々は未だ決定されていないTbx5のDNA結合配列を決定するために、ANPのプロモーターについて詳細な解析を行った。まず、プロモーターを削ってTbx5による活性化能を検討すると、-270bpと-240bpの間で大きく低下しており、Tbx5の結合配列がこの付近にあると考えられた。次にこの近辺のオリゴDNAを合成し、エレクトロモビリティシフトアッセイ(EMSA)を行い、我々は世界で初めてTbx5の結合配列を同定することに成功した。その結合配列はTCACACCTであり、これはT-box familyのメンバーであり、ホモダイマーを作りDNAに結合するbrachyury(T)のパリンドローム様配列T(G/C)ACACCTAGGTGTGAAATTの前半分に完全に一致していた。しかも、この結合配列はCsxの結合配列TGAAGTGの1bp上流にあり、Tbx5とCsxが結合してヘテロダイマーを形成し、隣合ってANPプロモーターに結合して、それを協調的に活性化していると考えられた。前年度までに、心房性利尿ペプチド(ANP)プロモーター上にあるTbx5の結合配列を同定することに成功し、Tbx5とCsx/Nkx2-5が会合してヘテロダイマーを形成し、ANPプロモーター上の1塩基おいて隣合ったそれぞれの配列に結合して、それを協調的に活性化していることを報告した。今年度は、Tbx5の結合配列のすべてに変異をいれ、それらのTbx5との結合力をEMSAで測定するとともに、Tbx5によるそれらを含む人工的プロモーターの活性化能力を検討した。ANPプロモーター上にあるTbx5の結合配列はTCACACCTであるが、1つ目のTはCに置き換えると50%の結合能力と転写活性化能があった。また、2つ目のCはGまたはAと置き換えが可能で野生型より結合力、転写活性化能が高かった。他の部位に変異をいれたものは、野生型の30%以下の結合能しかなく、転写活性化能も低いことから、Tbx5の結合配列は[T/c][C/G/A]ACACCTと決定した。次に、Tbx5とCsx/Nkx2-5の協調作用が蛋白同士の会合のみで起こるか否かを人工的なプロモーターを作成し、変異を導入し検討した。Csx/Nkx2-5は転写因子TTf1の結合配列に結合し活性化するが、Tbx5はその活性化に影響を与えず、逆にGal4-Tbx5はGAL4-UASに結合し活性化するが、Csx/Nkx2-5はその活性化に影響を与えなかった。Tbx5とCsx/Nkx2-5の結合
生き物のように反応する自律的健康増幅デザインシステムの創出

本研究は、体感型インタラクティブデザインの持つ情感的に反応する映像表現が体験者の参加の意欲を喚起するという特長を生かし、体験者の身体情報の計測データを投影して情感的に反応するCGを提示することで体験者へ健康状態の計測と身体運動へのモチベーションを与え、健康バロメータと健康増進の2つの目的を果たすような映像空間システムの開発を行うもので、1)総合的生体センシングと推定された健康状態のモデルへの投影、2)生物の持つ複雑なミクロ表面構造に起因する構造色のシミュレーション技術の開発、3)高速かつ大規模なモデル計算およびレンダリング手法の構築、を実施した。本研究は、体感型インタラクティブデザインの持つ、情感的に反応する映像表現が体験者の参加の意欲を喚起する、という特長を生かし、体験者の身体情報の計測データを投影して情感的に反応するCGを提示することで、体験者へ健康状態の計測と身体運動へのモチベーションを与え、健康バロメータと健康増進の2つの目的を果たすような、映像空間システムの開発を行うもので、1)総合的生体センシングと推定された健康状態のモデルへの投影、2)生物の持つ複雑なミクロ表面構造に起因する構造色のシミュレーション技術の開発、3)高速かつ大規模なモデル計算およびレンダリング手法の構築、を実施した。平成26年度の研究実績の概要は次の通りである。1)心拍センサおよび姿勢センサから得られた情報を、生命現象の数理モデルにパラメータとして入力することで、体験者の身体情報を生物的印象を持つCGにリアルタイムに投影する映像空間システムのプロトタイプを開発し、展示実験を行った。2)生物の持つ複雑なミクロ表面構造に起因する構造色の代表的なものの一つとして、ウリクラゲの櫛板列にみられる虹色を取り上げ、そのフォトニック結晶構造に基づく光学モデルから反射色のシミュレーションを行った。さらに遊泳に伴い虹色のパターンが流れるような見えについてもシミュレーションを行い、モデルに実装した。3)生命現象に基づく自己組織化数理モデルの代表的なものの一つとしてグロースモデルを取り上げ、その等値曲面によるジオメトリの、GPGPUに代表されるSIMD演算を用いたリアルタイムレンダリング手法を構築した。平成27年度においては、前年度に得られた手法・知見をまとめ、実際に運用可能な映像空間システムとしての実装モデルの開発、展示実験を主に行った。研究実績の概要は次の通りである。1)体験者からセンシングによって得られた身体情報に基づき情感的映像表現が生成されるような映像空間システムを構築し、学会大会、アートイベント等で展示実験を行った。2)電話番号など、個人にユニークな情報を利用して体験者毎にユニークな自己組織的形状(アバター)を生成する映像空間システムを開発し、アートイベントで展示実験を行った。3)時系列情報を含む大規模データを3次元空間上で可視化する新たな手法を構築した。本手法は、特に集団の長期的身体情報データを可視化する上で、俯瞰的傾向の把握と、部分的な特徴の抽出の両方を動的に行うことが可能で、自律的健康管理システムへの応用が期待できる。現在まで、生体センシングによって得られた身体情報を投影した映像空間システム、ならびに、個人ごとにユニークな生命らしさをもつ形状(アバター)を生命現象の数理モデルに基づき自己組織的に生成する映像空間システムの開発と展示実験が完了している。今後は、得られたフィードバックを元にさらに手法の完成度を高め、成果を取りまとめる段階に入る予定であり、目標の実現に確実に近付きつつあると評価している。前年度までの研究により、システムの基本設計とプロトタイプの開発を完了している。当該年度においては、体験者の身体情報をセンサで捉え、生命・自然現象のシミュレーションモデルの造形を操作するパラメータとして入力することで生物らしい自己組織形状を生成する手法について、複数のモデルの検討・実装・評価を行った。具体的には、グロースモデル(巻貝や植物のつるの形態に基づく自己組織形状モデル)、反応拡散モデル(BZ反応など)、粒子法による流体シミュレーションなどを用いた複数のコンピュータグラフィクス表現のパターンを開発し、体験者の位置、シルエット、動きへの情感的反応を考案した。センサへの入力については、新たなセンサを増やすことなく、体験者の身体に加えて所有する器具の位置をセンシングする方法を開発した。具体的には、器具に再帰性反射を貼り付け、センサーから照射される赤外線を赤外カメラでキャプチャした際の輝度分布から、器具の3次元位置を測定する方法を用いた。これらのモデル・提案手法を用いたシステムは、東京大学五月祭(5月)、新宿クリエイターズフェスタ(9月共にシンセサイザープログラマー松武英樹氏および尾上流日本舞踊尾上墨雪氏とのコラボレーション)、ミュージックタウン音市場(2017年2月松武氏、ミュージシャン小室哲也氏および沖縄舞踊とのコラボレーション)等のイベントにおいて上演実験を行い、体験者の身体情報に合わせ情感的に反応するCG表現が、体験者のさらなる身体運動の動機付けとなるばかりか、鑑賞者の興味を引き、体験を誘因することに有効であることが確かめられた。当該年度では前年度までに購入した機材・資材を用いて開発を行ったため、研究費は使っていない。

前年度までの研究により、システムの基本設計とプロトタイプの開発を完了している。当該年度においては、体験者の身体情報をセンサで捉え、生命・自然現象のシミュレーションモデルの造形を操作するパラメータとして入力することで生物らしい自己組織形状を生成する手法について、複数のモデルの検討・実装・評価を行った。それらのモデルは設計・実装を行っただけにとどまらず、複数のイベントにおいて上演実験を行い、体験者の身体情報に合わせ生き物のように反応するCG表現が、体験者のさらなる身体運動の動機付けとなるばかりか、鑑賞者の興味を引き、体験を誘因することに有効であることが確かめられた。本研究は、体感型インタラクティブデザインの持つ情感的に反応する映像表現が体験者の参加の意欲を喚起するという特長を生かし、体験者の身体情報の計測データを投影して情感的に反応するCGを提示することで体験者へ健康状態の計測と身体運動へのモチベーションを与え、健康バロメータと健康増進の2つの目的を果たすような映像空間システムの開発を行うもので、1)総合的生体センシングと推定された健康状態のモデルへの投影、2)生物の持つ複雑なミクロ表面構造に起因する構造色のシミュレーション技術の開発、3)高速かつ大規模なモデル計算およびレンダリング手法の構築、を実施した。平成26年度では映像空間システムのプロトタイプを開発し展示実験を行った。また、ウリクラゲに代表される生物の複雑なミクロ表面構造に起因する構造色のシミュレーションを行い、モデルに実装した。さらにグロースモデルに代表される生命現象に基づく自己組織化モデルのレンダリング手法を構築した。平成27年度では改良されたシステムを用いて展示実験を行った。また電話番号などから体験者毎にユニークな自己組織的形状を生成するシステムを開発し、展示実験を行った。さらに時系列情報を含む大規模データを3次元空間上で可視化する新たな手法を構築した。平成28年度ではグロースモデル、反応拡散モデル、流体など複数のモデルの検討・実装・評価を行った。また、所有する器具の位置もセンシングする方法を開発し、それらを組み合わせ改良を加えたシステムを用いて国内外で上演実験を行った。最終年度となる当該年度では、前年度までの成果をまとめ、国内外の学会・大会において発表を行った。主にはASIAGRAPH 2017招待講演(4月、台北)SIGGRAPH 2017オープニング(7月、ロサンゼルス)パリ大学招待講演(12月、パリ)清華大学招待講演(1月、北京)等が挙げられる。
実時間処理が可能な組み込み画像処理用IPコアの開発及び設計手法の公開

○研究目的:本研究の目的は,パソコン上で動作している画像処理プログラムを組み込み機器向けのIPコアとして実現することである.○研究方法:本研究は,次の(1)から(6)の順に実施した.(1)パソコン上での画像処理プログラムの検証(MATLAB使用),(2)FPGA評価ボード・プロセッサ評価ボードを用いた評価環境の構築,(3)FPGAへの画像入力ならびに画像出力インタフェースの実装および評価,(4)画像処理用IPコアのFIFO入出力インタフェースの作成,(5)画像処理用IPコアのVHDLシミュレータによる動作検証,(6)FPGAへの画像処理用IPコアの実装および評価.○研究成果:本研究では,組み込み機器向けの画像処理用IPコアの開発環境を構築した.そしてPC上でシミュレーションをするとともに,FPGA上においてIPコアの性能評価を行った.研究過程において,画像処理用IPコアの開発に必要な多くの要素を実現しIPコアの内部構造を明らかにした.本研究の成果は,全国の大学に配布される技術報告に公開した.○研究目的:本研究の目的は,パソコン上で動作している画像処理プログラムを組み込み機器向けのIPコアとして実現することである.○研究方法:本研究は,次の(1)から(6)の順に実施した.(1)パソコン上での画像処理プログラムの検証(MATLAB使用),(2)FPGA評価ボード・プロセッサ評価ボードを用いた評価環境の構築,(3)FPGAへの画像入力ならびに画像出力インタフェースの実装および評価,(4)画像処理用IPコアのFIFO入出力インタフェースの作成,(5)画像処理用IPコアのVHDLシミュレータによる動作検証,(6)FPGAへの画像処理用IPコアの実装および評価.○研究成果:本研究では,組み込み機器向けの画像処理用IPコアの開発環境を構築した.そしてPC上でシミュレーションをするとともに,FPGA上においてIPコアの性能評価を行った.研究過程において,画像処理用IPコアの開発に必要な多くの要素を実現しIPコアの内部構造を明らかにした.本研究の成果は,全国の大学に配布される技術報告に公開した.
本邦医学部における海外臨床実習の基盤整備に関する研究

本邦医学部での海外臨床実習の充実に向けての課題を検討する目的で、国内外の教員、海外臨床実習や海外での体験的研修に参加した学生を対象にアンケート調査やフォーカス・グループ・ディスカッションなどの方法を用いて多角的な調査を行った。本邦においても海外臨床実習参加学生数は増加傾向にあったが、多くは欧米先進国志向型であった。海外臨床実習参加により学習意欲の向上、国際性・語学力の獲得、日本の医学教育に対する新しい視点などの教育効果が認められている一方で、費用負担、語学力、カリキュラムの自由度などが課題となっていた。1.本邦での海外臨床実習の現状把握と課題抽出を目的とした調査実施に使用する質問票の最適化について検討し、最終案を作成した。既に、全国80医学部を対象にした郵送調査票を用いた調査を実施し、2月末時点で約半数の医学部から回答を得ている。しかし、回収率が十分でないため、再度、協力要請を行っている。既回収データについては、統計ソフトへの入力を完了しており、追加データの収集完了を待って解析を行う予定である。本解析により、本邦における国際化教育、専門語学教育、海外実習の現状と課題が明らかになる。2.海外臨床実習の教育効果を評価するため、海外臨床実習に参加した三重大学第6学年学生を対象にしたアンケート調査を実施した。過去4年間に行った調査とともに総合的に評価することにより、十分な母集団を確保した解析が可能になった。学生からは、日本の医学生の課題として、「語学力」「体系的な国際保健医療に対する理解」「積極的な診療参加」が上げられた。また、その効果として「熱帯病。再興感染症、新興感染症に対する理解」「国際協力への興味」「地域医療と経済、文化、社会との関係への理解」などがあることが明らかになった。さらに本テーマについて、質的評価を行うために、海外実習参加学生からの報告書の冊子化を行い、報告書内容のレビューを開始している。量的調査と質的調査を併用により、質の高い解析が可能になる。3.海外教員(米国、タンザニア、ザンビア)および本学教員、学部学生、外国人留学生による「医学教育」をテーマにしたフォーカスグループディスカッションを実施し、現在、解析中である。本庁により、外国人教員からみた「海外臨床実習の効果と課題」「日本の医学部学生に対する評価」を明らかにする計画である。平成23年度繰越分としての実施分)本邦医学部学生の海外臨床実習の課題を明らかにする目的で米国、タンザニア、ザンビアにて本学学生の受入れを行っている海外教員を対象にした聞き取り調査を実施した。以下にその結果を示す。教員が考える地球規模での医学教育の方向性として1医療のグローバル化、2医師の技能の標準化、3医療倫理が挙げられた。一方、日本の医学教育は1リーダーシップの欠如、2国際通用性のある教科書の不使用、3選択肢の少ないカリキュラム、4国民皆保険故の医療経済学に対する認識不足、5診断手技より検査結果に依存した診断学などの課題を抱えていることが示された。また、これらの課題解決に向けての提言として1国際通用性のある教材の使用と海外大学とのネット教材の共有、2教員の意識改革、3海外での学習機会の拡充、4公衆衛生学の強化が挙げられた。海外臨床実習に求める成果としては、1医療のグローバル化や疾病の地域性の理解、2医療と公衆衛生や経済との関係の理解、3先進医療や先端研究を推進するシステムの理解、4医療資源が乏しい地域での医療実践力、5医師としてのプロフェッショナリズムなどが示された。海外実習に参加した本学学生の課題としては1英会話力、コミュニケーションスキル、2自己表現力・積極性が乏しいこと、3医療経済学や公衆衛生学に対する意識が低いこと、4外来・病棟業務への興味のみで医療供給体制全体の流れが理解されていないこと、5実習に対する客観的標準的評価が行えていないことが指摘された。また、これらの課題解決に向けて1語学教育・コミュニケーション教育の強化、2海外教員との関わりを求め、自ら考え、議論し、自分の意見を述べる積極性を引き出す実践的トレーニングの導入などの助言があった。今後、学生を対象にした聞き取り調査の結果とこの結果を対比させ、本邦海外臨床実習のあり方に対する提言を行う計画である。研究最終年度である平成24年度は、研究実績の公表を中心に行った。前年度までに解析が終了した全国医学部を対象にしたアンケート調査結果を第44回日本医学教育学会にて発表した(3演題、成果は平成23年度繰越に係る実績報告書に掲載)。また、他大学学生を対象にしたアンケート調査に代わる研究として実施した「ミクロネシア連邦での保健調査」に参加した東京女子医科大学と三重大学の医学部学生を対象にした参加前後の変化に関するアンケート調査、参加後のフォーカス・グループ・ディスカッションによる海外体験的実習の意義・効果・課題の質的評価の解析結果を同学会で発表した(1演題、成果公表は同上)。

さらに、第54回日本小児血液・がん学会学術集会での招待講演にて海外交流大学との医師・医学部学生の学術交流についての講演を行った(成果公表は同上)。学術誌への論文投稿については、平成25年度中に2編の論文が小児科診療、日本小児血液・がん学会雑誌に掲載される予定である。平成23年度からの繰越であった研究計画である海外教員の聞き取り調査および海外からの受入学生に対する聞き取り調査の結果解析も終了しており、平成25年度中の公表を予定している。以上より、本研究課題の目的である「本邦医学部における海外臨床実習の基盤整備に関する検討」は、多面的な解析を実施することにより、ほぼ計画通りに達成でき、平成24年度計画であった研究成果の公表を順調に行うことができた。平成23年度から繰り越した海外教員からの聞き取り調査、海外から受入れた交換学生からの聞き取り調査は予定通り実施できた。また、昨年度実施した研究成果を学会で発表することができた。さらに、本年度研究成果についても次年度の公表に向けて準備を進めることができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。既に実施した調査研究については解析を完了し、公表を進める。研究が終了する平成24年度以降、本研究成果を活用した医学教育カリキュラムの改革を行う。とくに医学英語教育、海外早期体験実習、海外臨床実習の効果的実施に向けての教育体制の構築を図る。
Tumor Necrosis factor-αの間脳・下垂体・卵巣系に及ぼす影響

近年免疫系と神経内分泌との関連が注目されている.本研究はTumor necrosis factor-α(TNF-α)の間脳下垂体卵巣系における関与を明らかにする目的で検討を加え下記のことが明らかとなった。まず視床下部においてTNFはインターロイキン6(IL-6)の産生を高めることが明らかにされ、IL-6がGnRH分泌を促進する報告と考え合わせると、TNFが性周期のフィードバック機構にサイトカインのネットワークを介して関与している可能性が示唆された.しかしIL-6或はTNFは性周期と密接に関わる視床下部ドーパミンには影響を与えないことも明らかにされた.TNFは下垂体のIL-6産生を高めること,ゴナドトロピン分泌においてはその生物活性および免疫活性には影響を与えないこと,またTNFのプロラクチンの分泌刺激には細胞外カルシウムが必要なこと等がわかった.またTNFにより細胞内のカルシウムが上昇を示す細胞は,GnRH,GHRH,TRH,CRH等の視床下部刺激ホルモンのどのホルモンにも反応を示さないホルモン非分泌細胞,follicuro-stellatecell(FS細胞)である可能性が示唆された.さらにFS細胞で産生され,パラクライン因子として作用しているIL-6の分泌調節機構やTNFの下垂体細胞における細胞内情報伝達機構について検討を加え,視床下部で産生されているpituitaryadenylate-cyclaseactivatingpeptide(PACAP)やvasoactive intestinal peptide(VIP)がFS細胞からのIL-6の分泌を促進することを見いだし,下垂体ホルモン分泌を調節しているFS細胞に及ぼす視床下部ホルモンの関与の可能性が示唆された。一方TNFの下垂体細胞における細胞内情報伝達機構について検討の結果、TNFは下垂体細胞でアラキドン酸の遊離を促し、その代謝産物である5-Lipoxygenase代謝産物を介してホルモン分泌を促進することが明らかとなった。免疫反応物質であるTumor Aiecrosis Factorーα(TNF)の視床下部への影響について検討を加えた。すでに我々はラットの視床下部ニュ-ロンの初代培養系を確立しておりLHーRH分泌やド-パミン分泌機構を検討するに有利な糸を有している。まずTNFの視床下部LHーRH分泌やド-パミン分泌への影響を検討するに先だってLHーRHニュ-ロンの初代培養系を確立した。抗LHーRH抗体を用いてLHーRHニュ-ロンの存在を確認し、カルシウムイオノフォアを用いてLHーRHニュ-ロンからのLHーRH分泌を証明した。次いでTNFが視床下部のLHーPH分泌を促進し、かつインタ-ロイキン6の産生も促進することを明らかにした。一方インタ-ロイキン6が視床下部よりLHーFH分泌を促進する実験成績も得、これらを総合するとTNFのLHーRH分泌促進はインタ-ロイキン6を介している可能性が示唆された。一方TNFの視床下部ド-パミン分泌に及ぼす影響について検討を加えた結果、Fは特にド-パミン分泌には影響を及ぼさなかった。一方TNFの視床下部ド-パミンニュ-ロンに及ぼす性ステロイドの影響を検討するに先だって、性ステロイド(特にエストロジェン)のド-パミンニュ-ロンに及ぼす影響について検討を加えた。その結果、エストロゲンがド-パミンの放出に促進的に作用していることが明らかとなった。さらにエストロジェンが視床下部のインタ-ロイキン6の産生を促進する結果やインタ-ロイキン6がド-パミン分泌には関与しない成績を総合するとエストロジェンのド-パミン促進作用にはインタ-ロイキンは関与していないものと思われている。

以上、今年度は主としてTNFの視床下部LHーRH分泌とド-パミン分泌に及ぼす影響について検討を加え、その結果TNPはCHーRH分泌を促進し、そのメカニズムとしてインタ-ロイキン6が関与していることが明らかとなった。これまでの研究成果にてTNFは視床下部のインターロイキン6の産生を高めることから性周期のフィードバック機構に関与している可能性が示唆された。今年度は主としてTNFの下垂体への作用について検討を加えた。既に、予備実験にてTNFが下垂体に作用してゴナドトロピンやプロラクチン分泌を促進する成績を得ているので更にその詳細に渡る検討を加えた。その結果、TNFは下垂体のインターロイキン6産生を高めること、ゴナドトロピン分泌においてはその生物活性及び免疫活性には影響を与えないこと、またTNFのプロラクチンの分泌刺激には細胞外カルシウムが必要なこと等がわかった。そこでジギタルイメージングマイクロスコーピックシステムを用いてTNFの下垂体細胞に及ぼす細胞内のカルシウムの動態について検討を加えた。その結果、TNFにより細胞内のカルシウムが上昇を示す細胞はGnRH、GHRH、TRH、CRH等の視床下部刺激ホルモンのどのホルモンにも反応を示さないホルモン非分泌細胞、folliculo-stellate cell(FS細胞)である可能性が示唆された。以上のことから、TNFの下垂体ホルモン分泌刺激はホルモン分泌細胞への直接作用ではなくホルモン非分泌細胞、おそらくFS細胞に作用してパラクライン的に下垂体ホルモン分泌を調節している可能性が示唆された。また、TNFが下垂体のインターロイキン6産生を高めること、インターロイキン6がゴナドトロピンやプロラクチン分泌を促進することなどからインターロイキン6がパラクライン因子として作用している可能性が示唆された。これまでの研究成果にてTNFは視床下部のインターロイキン6の産生を高めることから性周期のフィードバック機構に関与している可能性、並びに、TNFの下垂体ホルモン分泌刺激はホルモン分泌細胞への直接作用ではなくホルモン非分泌細胞おそらくFS細胞に作用してパラクライン的に下垂体ホルモン分泌を調節している可能性が示唆された.そこでパラクライン因子として下垂体folliculo-stellate cell(FS細胞)で産生されているインターロイキン6の分泌調節機構やTNFの下垂体細胞における細胞内情報伝達機構について検討を加えた。その結果視床下部で産生されているpituitary adenylate-cyclase activating peptide(PACAP)やvasoactive intestinal peptide(VIP)がFS細胞からのインターロイキン6の分泌を促進することを見いだし、下垂体ホルモン分泌を調節しているFS細胞に及ぼす視床下部ホルモンの関与の可能性が示唆された。一方TNFの下垂体細胞における細胞内情報伝達機構についてはとくにアラキドン酸カスケードの関与を中心に検討を加えた。その結果TNFは下垂体細胞に作用してアラキドン酸の遊離を促し、主としてその代謝産物である5-Lipoxygenase代謝産物がホルモン分泌に重要であることが示唆された。
椎間板再生医療における基礎的研究:推間板細胞解析と幹細胞からの分化誘導実験

椎間板の構造、機能の維持、修復に対し再生医学的新治療法の開発が求められている。我々は自家問葉系幹細胞移植療法の椎間板再生効果を報告、その再生機序として間葉系幹細胞から椎間板細胞への分化を挙げている。しかし、実際に間葉系幹細胞(hMSCs)から椎間板細胞への分化が可能なのかについては依然未知である。そこでフローサイトメトリーを用い椎間板細胞を解析した。FSCおよびSSCの解析にて髄核細胞で大小の2極化を認め、線維輪、関節軟骨細胞に比べより大きい細胞が混在することが判明、SSCにて椎間板の外層へ向かうに従い細胞構造がより単純になり、軟骨細胞と椎間板細胞は大きさと内部構造にも差があることが定量的に証明された。次に開発した共培養法にて幹細胞から髄核細胞(NP)と線維輪細胞(AF)の誘導を試みた。誘導後、細胞の大きさ、内部構造はNPと共培養したhMSCsは共培養前と比べ、FSCが大きくなり、SSCが複雑化し、AFと共培養したhMSCsではFSCが共培養前より小さくなり、SSCが単純化し、共培養した相手の細胞の形質に非常に類似した。NPと共培養したhMSCsで共培養前では発現の少なかったtype2コラーゲン、ケラタン硫酸型プロテオグリカンが、またNP、IAF、OAFのいずれかと共培養したhMSCsはコンドロイチン硫酸、インテグリンα1サブユニットなどで発現が有意に多くなり、逆にhMSCsでより多く発現したI型コラーゲンなどでは発現が低下した。免疫染色、RT-PCRの結果においても同様の現象が確認された。今回の実験結果よりアルジネートビーズ内での共培養法にてヒト間葉系幹細胞をヒト椎間板髄核および線維輪細胞のlineageへ誘導できることが確認された。更なる解析を進めることでより完全な導出を確認し、目的細胞へ誘導を行ったhMSCを細胞移植へ導入するなど、椎間板再生への応用化が期待された。我々は、自家骨髄間葉系幹細胞移植療法が変性椎間板の再生に有効である事を報告した。しかしin Vitroでの分化誘導の試みにおいては誘導法が確立されていない。本研究の目的は間葉系幹細胞から髄核および線維輪細胞をin vitroで誘導することである。方法:誘導方法はヒト髄核細胞と線維輪細胞をヒト間葉系幹細胞とアルジネートビーズ内で3次元cocultureを行った。インフォームドコンセントのもと外見上損傷のない新鮮髄核、線維輪を酵素処理し、髄核細胞(NP)、内層線維輪細胞(IAF)、外層線維輪細胞(OAF)を得た。ヒト間葉系幹細胞(hMSCs)は25歳男性のものをCambrex社より購入、NP、IAF、OAFをhMSCs-GFPと共に1.2%アルジネートビーズ内で3週間cocultureした。培地はDMEM+10%FBSを用いた。3週間後、アルジネートビーズより全ての細胞を回収しセルソーターを用いて、GFP陽性hMSCsのみを回収した。これらNP、IAF、OAFと各々cocultureした後のhMSCsのcharacterをFACSと免疫染色、RT-PCRにて解析した。結果:結果でhMSCsはcocultureした相手の細胞のcharacterに非常に類似した。またcoculture前では発現の少なかったtype2コラーゲン、ケラタン硫酸型プロテオグリカン、コンドロイチン硫酸、インテグリンα1サブユニットなどで発現が有意に多くなり、逆にhMSCsでより多く発現したtype1コラーゲンなどでは発現が低下した。考察:今回の実験結果よりアルジネートビーズ内でのcoculture法にてヒト間葉系幹細胞をヒト椎間板髄核および線維輪細胞のlineageへ誘導できることが確認された。NPと共培養したhMSCsで共

培養前では発現の少なかったtype2コラーゲン、ケラタン硫酸型プロテオグリカンが、またNP、IAF、OAFのいずれかと共培養したhMSCsはコンドロイチン硫酸、インテグリンα1サブユニットなどで発現が有意に多くなり、逆にhMSCsでより多く発現したI型コラーゲンなどでは発現が低下した。免疫染色、RT-PCRの結果においても同様の現象が確認された。今回の実験結果よりアルジネートビーズ内での共培養法にてヒト間葉系幹細胞をヒト椎間板髄核および線維輪細胞のlineageへ誘導できることが確認された。更なる解析を進めることでより完全な導出を確認し、目的細胞へ誘導を行ったhMSCを細胞移植へ導入するなど、椎間板再生への応用化が期待された。
プラチナを使用しない新規動脈瘤治療用塞栓物質の開発

脳動脈瘤血管内治療で使用されているプラチナコイルに代わる新規塞栓物質を開発する目的で研究をすすめた。新規コイル素材として比較検討対象物質としているのはPVA(ポリビニルアルコール),PGA(ポリグリコール酸),PLA(ポリ乳酸)等既に他の医療用具でのヒト生体内使用実績のある生体分解ポリマー等の検討を行った。いずれの素材を用いた場合においても動脈瘤内に留置する目的で最終段階のコイル切断に関する有効な手段が確立できなかった。日本国内で唯一動脈瘤治療用コイル作成メーカーであるカネカメディックスの協力を仰ぐことができ、コイル離脱システムとしてコイルデリバリー用のワイヤーと生体間に微小電流を通電する電気離脱型システム;PVA接続部位に微小電流を流して切断する手法を使用することが可能となった。残念ながら、このシステムではプラチナコイルを接合したPVAの一点での切断のみ可能であり全長をPVAで作成したコイルの任意の点で切断することはできなかった。実際の体内留置、切断のシステムは以上の手技手法で可能となったが、透視装置で動脈瘤内に新規塞栓物質を留置するためには放射線不透過でなければ手技が成立しない。上記素材に放射線不透過となる性状を持たせるため、実際に人体に用いられている複数の素材とその濃度を検討した。結果、タンタルパウダー(FDAにおいて脳動静脈奇形治療目的の使用が認められたOnyxに使用されている放射線不透過素材と同一)60%が最も適しているという結論に至った。この濃度で、動脈瘤内でマイクロカテーテル先端部から瘤内に挿入できるコイル作成が可能であった塞栓物質はPVAであった。以上の切断システム、放射線不透過物質、素材を用いて実際の新規塞栓物質を作成した。残念ながら、与えられた3年間の研究期間ブタ動脈瘤モデルへの留置に至らず、試作コイルを動脈瘤シリコンモデルで動脈瘤内挙動と塞栓率を評価するにとどまった。PVAはその性質から、形状記憶が困難でありループ作成ができなかった。スチームシィピングを行い一定の形状を留置直前に持たせることは可能であった。Balloon assisttechnique(動脈瘤頚部母血管に一時的にバルーンカテーテルを用いて動脈瘤外母血管への塞栓物質逸脱を抑止する手法)を用いても瘤内に新規塞栓物質をとどめる性状をもたせることはできなかった。Stent assisted coil embolization((動脈瘤頚部母血管に恒常的にステントを留置し動脈瘤外母血管への塞栓物質逸脱を抑止する手法)を用いることで瘤内塞栓術は可能となった。新規塞栓物質の体内での使用はこの時点で現在、海外ではステント留置による整流効果を利用した動脈瘤治療が臨床試験に至っている。国外の学会発表では、ステント留置単独による動脈瘤消失効果は完全でなく、従来のプラチナコイルを動脈瘤内に置かざるを得我々が開発した新規塞栓物質はPVAが本来持つhemostaticな性質を活かし、この手技に用いることでより一層の治療効果を生期待される。今後は、ジェル状のPVAを作成することで、液体塞栓物質-固形塞栓物質の中間的な新規治療の展開に発展させこれまで治療困難、もしくは治療不可能であった巨大動脈瘤や血栓化動脈瘤の治療を行うことを最終目標とする。研究の中間報告脳動脈瘤血管内治療で使用されているプラチナコイルに代わる新規塞栓物質を開発する目的で研究を進めている。いずれの素材を用いた場合においても動脈瘤内に留置する目的で最終段階のコイル切断に関する有効な手段が確立できない。日本国内で唯一動脈瘤治療用コイル作成メーカーであるカネカメディックスの協力を仰ぐことが可能となった。現行脳動脈瘤治療用コイル離脱システムとして有効であるものは(1)コイルデリバリー用のワイヤーと生体間に微小電流を通電する電気離脱型システム。(2)チューブ先端に機械的に組み込んだコイルをチューブ内の圧上昇器具によって離脱する機械式離脱システムが主流である。我々のシステムでは、カネカメディックス特許である(1)にあたる切断メカニズム(PVA接続部位を微小電流を用いて切断)を使用することになった。残念ながら、このシステムではプラチナコイルを接合したPVAの一点での切断のみ可能であり全長をPVAで作成したコイルの切断は不可能である。我々は、このシステムを採用することが本研究で開発するコイルの実用に向けての最短距離と確信する.初年度科研費の大部分はこのシステムと動脈瘤内留置カテーテル等デバイスへの支出にあてられた。現在の研究の中心は以下の点に移る。現在臨床現場で中心的役割をになうコイル素材はプラチナ/タングステン合金である。プラチナに対する生体反応はきわめて低いが、合金中で8%(重量%)を占めるタングステンに対する生体の反応は未知数である。プラチナ合金に8%タングステンが含まれていることすら一般的には知られていない。プラチナタングステン合金に変わる素材としてメリットが最も見込めるものはチタンである。生体内使用可能な金属で生体反応が最も少ない物質がチタンであるためである。整形外科・脳神経外科領域で数々の金属医療素材がチタンに置き換わる中、これまでチタンを用いたコイルが入手不能であった原因はチタンの加工困難性にある。

0.06mm径の伸線の作成が動脈瘤治療用コイルの作成には不可欠であり、一般的な加工技術では不可能である。この技術は東京工業大学精密高額研究所先端材料部門細田秀樹先生の協力により可能となった。現時点での問題点は放射線透視下でいかにこの素材の視認性を確保するかである。この問題点を解決しさえすれば人体生体内での使用は可能となる。細田秀樹先生の専門であるNi free形状記憶合金を用いた動脈瘤塞栓物質の作成も同時進行中である。形状記憶合金の特性を生かしこれまで治療困難であった不規則な形状の脳動脈瘤の治療を可能とするデバイスも次の候補としている。3年間の研究期間ブタ動脈瘤モデル・試作コイル・アプローチシステムを用いたコイル留置とフォローアップもって最終的な治療効果・安全性を確立することが可能と判断する。研究の中間報告脳動脈瘤血管内治療で使用されているプラチナコイルに代わる新規塞栓物質を開発する目的で研究を進めている。我々は新規コイル素材として既に他の医療用具でのヒト生体内使用実績のあるPVA(ポリビニルアルコール)にしぼり開発を進めている。昨年度の中間報告で述べたように、問題となっていたのは新規素材で作成した塞栓物質の切断方法とX線透視下における視認性であった。日本国内で唯一動脈瘤治療用コイル作成メーカーであるカネカメディックスの協力によりPVA接合部を高周波電流で切断するシステムの応用が可能となった。視認性を持たせるために以下に挙げる方法を試みた。(1)プラチナ素線をPVAでcoatingすることによりプラチナのX線不透過を利用する(2)造影剤オムニパークのイオヘキソール原末をPVAに混入してX線透過性を確保する(3)タンタルパウダーをPVAに混入してX線透過性を確保する(1)の作成標本では素線の径が非常に細いため視認性を確保することができなかった。(2)の作成標本では視認性を確保できるイオヘキソールの濃度ではPVAの強度が保てなかった。(3)のタンタルパウダーの混合比を変更してPVA-タンタルパウダーの理想的混合比を特定した。タンタルパウダーは、FDAが脳動静脈奇形に対する塞栓物質として新規認可したOnyxにおいてヒト生体内使用の実績もある。PVA 4g: Ta 12.9gを使用時に生理食塩水で膨潤させることで、これまでに類を見ない固形・液体いずれでもないジェル状の塞栓物質を得ることができた。現在、動脈瘤ガラス管モデルを用いて島津3D rotational angiography解析を用いて動脈瘤堆積塞栓術を計算するin vitroの実験を準備中である(2007年4月中に結果の解析終了予定)。郡山日本大学工学部NEWCATにおいて豚頚部動脈瘤モデルを用いてstent留置下動脈瘤コイル塞栓術を行いhemodynamic stress存在下の動脈瘤塞栓効果と再発予防効果に関するin vivo実験により治療効果の最終確認を調整中である。脳動脈瘤血管内治療で使用されているプラチナコイルに代わる新規塞栓物質を開発する目的で研究をすすめた。