hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
顔面形態における三次元デジタル解析およびゲノムワイド関連解析

ヒトの顔面形態については、その遺伝性が認識されているにもかかわらず、未だ多くの遺伝因子が不明である。本研究は、非接触三次元スキャナを導入した現代日本人の顔面形態解析と、DNAマイクロアレイを用いたゲノムワイド関連解析を行うことで、顔面形態と関連する遺伝子多型を同定することを目的とする。本研究では、沖縄在住のボランティアから顔面形状データおよび血液または唾液を取得した。756人の日本人について顔面形態の解析を行った結果、顔面形態のパターンおよび琉球出身者と本土出身者間の違いを示すことができた。さらに、ゲノムワイド関連解析によって、顔幅や下顔面高などに関連する一塩基多型を同定することに成功した。顔面形態をはじめとするヒトの量的可視形質には、個体差や集団差が存在している。ヒトの量的可視形質の研究については、その遺伝性が認識されているにもかかわらず、未だ遺伝因子が不明な者が多い。その要因として、軟部組織形態の解析方法が確立していない点、正常形質が遺伝子関連解析の研究対象として扱われることが少ない点が挙げられる。そこで本研究では、非接触三次元スキャナを導入した現代日本人の顔面形態解析を行い、DNAマイクロアレイを用いたゲノムワイドSNP関連解析を行うことで、関連する遺伝子多型を同定することを目的とする。当該年度において、以下のような成果を得た。1.顔面形態データおよび試料の収集インフォームドコンセントのもと、20代30代の成人を対象に三次元スキャナによる顔面の撮影、試料採取(DNA抽出用の末梢血あるいは唾液)、簡単な生体計測(身長、体重、指極、臍高、肩峰幅、臀幅、頭長、頭幅など)を行った。沖縄出身あるいは本土出身の男女合わせて約600人のデータ及び資料を得た。2.顔面形態データの解析沖縄出身あるいは本土出身の男性30人ずつ比較し、顔面形態の違いを調べた。また、情報工学分野の方法論を取り入れながら、人類学的な視点や目的に沿った三次元顔面画像データの新たな解析方法の確立を目指している。3.ゲノムワイドSNPタイピング末梢血あるいは唾液からDNAを抽出し、DNAマイクロアレイを用いたゲノムワイドSNPタイピングを行っている。当該年度において、およそ300人分のSNP解析を終了した。ヒトの量的可視形質の研究については、その遺伝性が認識されているにもかかわらず、未だ遺伝因子が不明なものが多い。1.顔面形態データおよび試料の収集:インフォームドコンセントのもと、20代30代の成人を対象に三次元スキャナによる顔面の撮影、試料採取(DNA抽出用の末梢血あるいは唾液)、簡単な生体計測(身長、体重、指極、臍高、肩峰幅、臀幅、頭長、頭幅など)を行なった。当該年度までに合わせて約800人のデータおよび試料を得た。2.顔面形態データの解析:顔面データの特徴点の抽出などの処理を行い、特徴点間の距離や角度を算出した。細分化曲面理論に基づいた相同モデリングにより、三元次顔面形状データの新たな解析方法の確立を行った。3.ゲノムワイドSNPタイピング:末梢血あるいは唾液からDNAを抽出し、DNAマイクロアレイを用いたゲノムワイドSNPタイピングを行なった。当該年度までに、およそ600人分のSNP解析を終了した。また、集団構造を調べるための集団遺伝学的解析および予備的なゲノムワイド関連解析を行った。ヒトの量的可視形質については、その遺伝性が認識されているにもかかわらず、未だ遺伝因子が不明なものが多い。最終年度において、以下のような成果を得た。1.顔面形態データの解析:日本人約750人の三次元顔形状データを用いて、細分化曲面理論に基づいた相同モデリングを行い、主成分分析によって三次元顔面形態の共変動パターンを観察した。また、得られた主成分を目的変数、性別、地域、身長、BMIを説明変数として重回帰分析をすることで顔面形態パターンに関与する因子を特定した。

2.ゲノムワイドSNPタイピングおよび関連解析:点間距離などの計測項目あるいは主成分得点などを指標として、顔面形態に関連する遺伝子多型を同定するため、ゲノムワイド関連解析を行った。その結果、頬骨弓幅などの項目にゲノムワイドで有意(P<5.0E-08)に関連するSNPを同定した。しかしながら、本研究の結果では、先行研究で報告されていたPAX3遺伝子などに存在するSNPと顔面形態との関連は、追認されなかった。結論として、本研究により、顔面形態の性差や地域差を具体的かつ客観的に示すことに成功した。さらに、顔面形態に関連する新規のSNPを同定することができた。顔面形態をはじめとするヒトの量的可視形質には、個体差や集団差が存在している。ヒトの量的可視形質の研究については、その遺伝性が認識されているにもかかわらず、未だ遺伝因子が不明なものが多い。その要因として、軟部組織形態の解析方法が確立していない点、正常形質が遺伝子関連解析の研究対象として扱われることが少ない点が挙げられる。そこで本研究では、非接触三次元スキャナを導入した現代日本人の顔面形態解析を行い、DNAマイクロアレイを用いたゲノムワイドSNP関連解析を行うことで、関連する遺伝子多型を同定することを目的とする。当該年度において、以下のような成果を得た。1.顔面形態データおよび試料の収集:当該年度には新たに約100人のデータおよび試料を得た。2.顔面形態データの解析:約800人のデータを用いて、細分化曲面理論に基づいた相同モデリングによって三次元顔面形態の共変動パターンや性差および地域差について解析を行った。また、研究協力機関で収集された約500人の正面および側面の二次元写真や頭部X線写真の解析も行った。3.ゲノムワイドSNPタイピングおよび関連解析:詳細な顔面形状解析をもとにゲノムワイド関連解析を進めている。また、集団構造解析および新規SNP探索のための次世代シーケンシングも行った。三次元形状を詳細に解析するために、新たに細分化曲面理論に基づいた相同モデリングを解析に加えたことにより、複雑な形状の解析が可能となった。顔面形態解析において特徴点の取得など自動化が難しいところは、予想以上に労力を必要とした。その結果、形態の解析が遅れた。25年度が最終年度であるため、記入しない。ゲノムワイド関連解析において検出力を上げるためには、試料数が多いことが不可欠であり、また、精度の高い計測やより良い指標の抽出が重要となる。そのため、リプリケーション研究のための試料の解析を行った。また、細分化曲面理論に基づいた相同モデリングを行なうことで、形状のバリエーションを最もよく説明する指標の抽出に努めている。今後、形態解析の結果を精査し、本格的にゲノムワイド関連解析を進めていく。また、リプリケーション研究のための試料の収集に努める。ゲノムワイド関連解析を進め、結果をまとめる。顔面関連関係成果の発表、特に論文化することに努める。
グライコミクス的アプローチによる腫瘍マーカー探索

本研究では、早期診断や病型分類ができる有用な腫瘍マーカーが存在しないために予後が非常に悪い3つの癌(膵臓癌、胆道癌、乳癌)の新規腫瘍マーカーの探索を糖鎖に焦点を絞って探索を行っている。平成30年度では、交付申請書の「研究目的、研究方法」の項目に示したとおり、17について実施予定であった。以下、1つずつ研究の実績を説明する。1膵臓癌患者の血清中のハプログロビン(Hpt)の糖鎖の構造解析:追加サンプルの解析を行い、報告している結果を同様であることが確かめられた。2胆道癌患者の血清中のハプログロビンの糖鎖の構造解析:胆道中の原発部位別に糖鎖の構造解析を行い、異なっていることがわかり、その機序もわかりつつある。3膵臓癌患者の癌部と非癌部組織中の細胞膜上の糖鎖の構造解析:約20検体解析した。大変興味深い結果がO型糖鎖において観察された。4膵臓癌患者の癌部と非癌部組織中の細胞膜上のHptのmRNAとWB解析:様々な糖転移酵素と糖分解酵素のmRNAは検出することができたが、HptのmRNAは微量のためもしくは実際に発現していないため検出することができなかった。5胆道癌患者の癌部と非癌部組織中の細胞膜上の糖鎖の構造解析:検体が集まらず解析することができなかった。31年度に行う予定である。6胆道癌患者の癌部と非癌部組織中の細胞膜上のHptのmRNAとWB解析:検体が集まらず解析することができなかった。7乳癌の癌部と非癌部組織中の細胞膜上の糖鎖の構造解析:4つのサブタイプ別にN=6で解析を行ったが、大きな差が観察されなかった。そのため31年度では13のとおりキャリアタンパク質に絞り、その糖鎖構造解析を行うことにする。30年度の実施予定の17において、出来なかったことがあったが、その代わり31年度の実施予定の8、11、12、13は、すでに開始している。交付申請書の「研究目的、研究方法」の項目で示したように、平成30年度では17を、平成31年度では811を、平成32年度(最終年度)では12と13そして論文投稿を予定していた。前項目の「研究実績の概要」で述べたとおり、1、2、3、4、7は実施済みであり、来年度の研究につながる結果を得ている。5と6については、31年度に実施する。しかし、30年度において、31年度の実施予定の8、11、12、13は、すでに開始しているため、本研究は概ね順調に進展していると考えられる。交付申請書の「研究目的、研究方法」の項目で示したように、平成31年度では811と、平成30年度に実施できなかった5と6を行う。以下に1つずつ説明する。5胆道癌患者の癌部と非癌部組織中の細胞膜上の糖鎖の構造解析を行う。6胆道癌患者の癌部と非癌部組織中の細胞膜上のHptのmRNAとWBの解析を行う。8膵臓癌と胆道癌とこれまでに報告した他の消化器癌のHpt糖鎖の構造比較を行う。さらに9患者の血液型にその糖鎖構造変化が依存しないかを確認する。そしてその構造の違いの機序10を解明する。Hpt糖鎖の構造は、1.健常と癌で違うのか?2.炎症と癌で違うのか?3.原発臓器間で違うのか?4.同臓器中の別部位で違うのか?5.血液型により違うのか?6.癌細胞自身がHptを作るのか?などを検討する。11乳癌においては、30年度で開始しているが、続けて、トリプルネガティブ乳癌で特異的に検出されるキャリアタンパク質を同定し、その糖鎖構造を調べ、1.癌部と非癌部で違うのか?2.サブタイプで違うのか?3.トリプルネガティブのみで違うのか?を調べる。

6胆道癌患者の癌部と非癌部組織中の細胞膜上のHptのmRNAとWB解析:検体が集まらず解析することができなかった。31年度に行う予定である。7乳癌の癌部と非癌部組織中の細胞膜上の糖鎖の構造解析:4つのサブタイプ別にN=6で解析を行ったが、大きな差が観察されなかった。そのため31年度では13のとおりキャリアタンパク質に絞り、その糖鎖構造解析を行うことにする。30年度の実施予定の17において、出来なかったことがあったが、その代わり31年度の実施予定の8、11、12、13は、すでに開始している。交付申請書の「研究目的、研究方法」の項目で示したように、平成30年度では17を、平成31年度では811を、平成32年度(最終年度)では12と13そして論文投稿を予定していた。前項目の「研究実績の概要」で述べたとおり、1、2、3、4、7は実施済みであり、来年度の研究につながる結果を得ている。5と6については、31年度に実施する。しかし、30年度において、31年度の実施予定の8、11、12、13は、すでに開始しているため、本研究は概ね順調に進展していると考えられる。交付申請書の「研究目的、研究方法」の項目で示したように、平成31年度では811と、平成30年度に実施できなかった5と6を行う。以下に1つずつ説明する。5胆道癌患者の癌部と非癌部組織中の細胞膜上の糖鎖の構造解析を行う。6胆道癌患者の癌部と非癌部組織中の細胞膜上のHptのmRNAとWBの解析を行う。8膵臓癌と胆道癌とこれまでに報告した他の消化器癌のHpt糖鎖の構造比較を行う。さらに9患者の血液型にその糖鎖構造変化が依存しないかを確認する。そしてその構造の違いの機序10を解明する。Hpt糖鎖の構造は、1.健常と癌で違うのか?2.炎症と癌で違うのか?3.原発臓器間で違うのか?4.同臓器中の別部位で違うのか?5.血液型により違うのか?6.癌細胞自身がHptを作るのか?などを検討する。11乳癌においては、30年度で開始しているが、続けて、トリプルネガティブ乳癌で特異的に検出されるキャリアタンパク質を同定し、その糖鎖構造を調べ、1.癌部と非癌部で違うのか?2.サブタイプで違うのか?3.トリプルネガティブのみで違うのか?を調べる。
指向性テンソル辞書に基づく高解像度映像スパース表現手法の確立

本課題では高解像度映像をスパースに表現するための多次元テンソル辞書を効率よく設計する手法を確立することを目的としている.多次元テンソル辞書を設計する際,その辞書の次元の高さから,最適化の対象となる辞書のパラメータ数は膨大になるため最適化は困難となる.従って,パラメータ数を効率よく削減するためのアルゴリズムが必要とされている.平成29年度は高解像度映像の時空間方向の指向性の表現に優れた固定型指向性テンソル辞書である"コサインサイン変調フィルタバンク"を構成したが,平成30年度の研究ではコサインサイン変調フィルタバンクに線形結合を施して更新した新しい辞書によって,更に効率のよい高解像度映像スパース表現を達成することを目的とし検討を行った.具体的なアプローチとして,映像の局所領域における勾配ベクトルセットの従属性を考慮した最適化手法を導入した.高解像度映像の局所領域では,時空間方向の勾配ベクトル(隣接画素の差分情報)が似通った方向を示す傾向がある.従来手法として提案された「構造テンソル全変動量正則化」では,勾配ベクトルの類似性を低ランク性によって特徴づけた凸最適化を構成し,詳細なテクスチャを豊富に含む映像に対しても柔軟な表現を可能にしている.本研究では「隣接画素の差分情報のみならず,更に離れた場所に位置する画素との差分情報も類似する」と考え,複数の解像度の勾配ベクトルに基づく「多重解像度構造テンソル全変動量正則化」を導入し,頑健性の高い最適化手法を構成した.本年度は前年度に設計したコサインサイン変調フィルタバンクの線形結合によって高解像度をスパースに表現するためのフレームワークを検討した.当初のように,スパース性・低ランク性に基づく「多重解像度構造テンソル全変動量正則化」を構成できたため,概ね順調に進展していると考える.テスト高解像度映像のデータ数は膨大になるため,来年度は確率的最適化によるオンライン辞書学習(テストデータからランダムに部分データセットを取り出し最適化を繰り返す)を導入し,辞書のより効率的な学習を達成する.本研究ではオンライン辞書学習として既に提案されている確率的ADMM辞書学習の手法を基に検討する.ただし,ADMMでは最適化中に逆行列演算が必要となり,多大な計算コストが発生する可能性がある.ADMMとは別の最適化手法であるPrimal-dual splitting(PDS)は逆行列演算を必要としない特徴を持つため,ADMMでの検討が困難な場合にはPDSによる手法の構成を検討する.本研究では高解像度映像をスパースに表現するための多次元テンソル辞書を効率よく設計する手法を確立することを目的としている.多次元テンソル辞書を設計する際,その辞書の次元の高さから,最適化の対象となる辞書のパラメータ数は膨大になるため最適化は困難となる.従って,パラメータ数を効率よく削減するためのアルゴリズムが必要とされている.高解像度映像は各画素において空間方向と時間方向に対して高い相関を持つと考えられる.そこで本研究課題では,固定された非学習型指向性テンソル辞書(辞書の各ベクトルが様々な方向に振動している多次元局在波を形成している辞書)のスパースな線形結合による多層学習によって,テンソル辞書の最適化に伴うパラメータ数を削減することを狙いとし,平成29年度は特にその基盤となる指向性テンソル辞書の設計を行った.指向性テンソル辞書の設計に関しては,従来多次元非可分型指向性フィルタを用いた指向性テンソル辞書が提案されている.しかし,非可分型フィルタは各画素の演算量が高く,多層学習に適用する際に問題となる.演算量を低く抑えた指向性テンソル辞書の実現のために,非可分型ではなく可分型に基づくフィルタである"コサインサイン変調フィルタバンク"を採用した.コサインサイン変調フィルタバンクから直接導かれる指向性テンソル辞書では,単一スケールの指向性アトムのみしか実現できない欠点を持つ.そこで本研究ではフィルタにカスタマイズを施し,様々なスケールの指向性アトムを実現できることを示した.平成29年度計画では非学習型の指向性テンソル辞書の有効な設計手法の確立を目標に掲げていた.これに対して,コサインサイン変調フィルタバンクに基づく手法によって,低演算量ながら,多様な指向性を持つテンソル辞書を柔軟に設計できることを示せたため,順調に進展していると考える.本課題では高解像度映像をスパースに表現するための多次元テンソル辞書を効率よく設計する手法を確立することを目的としている.多次元テンソル辞書を設計する際,その辞書の次元の高さから,最適化の対象となる辞書のパラメータ数は膨大になるため最適化は困難となる.従って,パラメータ数を効率よく削減するためのアルゴリズムが必要とされている.平成29年度は高解像度映像の時空間方向の指向性の表現に優れた固定型指向性テンソル辞書である"コサインサイン変調フィルタバンク"を構成したが,平成30年度の研究ではコサインサイン変調フィルタバンクに線形結合を施して更新した新しい辞書によって,更に効率のよい高解像度映像スパース表現を達成することを目的とし検討を行った.具体的なアプローチとして,映像の局所領域における勾配ベクトルセットの従属性を考慮した最適化手法を導入した.

高解像度映像の局所領域では,時空間方向の勾配ベクトル(隣接画素の差分情報)が似通った方向を示す傾向がある.従来手法として提案された「構造テンソル全変動量正則化」では,勾配ベクトルの類似性を低ランク性によって特徴づけた凸最適化を構成し,詳細なテクスチャを豊富に含む映像に対しても柔軟な表現を可能にしている.本研究では「隣接画素の差分情報のみならず,更に離れた場所に位置する画素との差分情報も類似する」と考え,複数の解像度の勾配ベクトルに基づく「多重解像度構造テンソル全変動量正則化」を導入し,頑健性の高い最適化手法を構成した.本年度は前年度に設計したコサインサイン変調フィルタバンクの線形結合によって高解像度をスパースに表現するためのフレームワークを検討した.当初のように,スパース性・低ランク性に基づく「多重解像度構造テンソル全変動量正則化」を構成できたため,概ね順調に進展していると考える.平成30年度に関しては,平成29年度に設計した指向性テンソル辞書に基づく二層スパース表現を検討する.二層スパース表現を行う際,スパース性のみによる正則化では,条件が緩いために適切に設計できないことが考えられる.そこで,低ランク性等の他の評価軸を加えたコスト関数も考慮して検討を行う予定である.テスト高解像度映像のデータ数は膨大になるため,来年度は確率的最適化によるオンライン辞書学習(テストデータからランダムに部分データセットを取り出し最適化を繰り返す)を導入し,辞書のより効率的な学習を達成する.本研究ではオンライン辞書学習として既に提案されている確率的ADMM辞書学習の手法を基に検討する.ただし,ADMMでは最適化中に逆行列演算が必要となり,多大な計算コストが発生する可能性がある.ADMMとは別の最適化手法であるPrimal-dual splitting(PDS)は逆行列演算を必要としない特徴を持つため,ADMMでの検討が困難な場合にはPDSによる手法の構成を検討する.当初購入を予定していた計算シミュレーション用デスクトップPCよりも,安価で高性能なものが発売されたため,そちらを購入した.1年目にカメラの購入を予定していたが,理論検討に時間を要したため,様々なカメラを用いた実験等は二年目に実施するように計画を修正した.当初は様々なセンサを購入してテストデータを収集する予定だった。しかしながら研究課題検討の中で、現段階では未だアルゴリズムの構築と簡易なサンプルデータ等を用いた有効性の確認を行えば十分と判断し、購入を見送ることにした。全体のアルゴリズムが整備される来年度(最終年度)にて、予定していた機材の購入、網羅的なデータ収集、提案アルゴリズムの検証を行う予定である。
意識概念の歴史性とその哲学的意義

デカルトが意識概念の形成に果たした役割は、conscientiaというラテン語を倫理的な意味から心理的な意味へと変更したことではなく、外的世界との関係を欠いても真である領域を発見し、それにこのラテン語を結びつけたことにある。デカルトがこの概念を適用した「見ることを知覚する」という高階の知覚について、アリストテレス、ストア派や新プラトン主義者の分析はそれぞれ異なり、とりわけアリストテレスはこの高階の知覚が外的世界の知覚に内含されると考えたが、デカルトの意識概念はこの関係の切断による歴史的産物である。なおカドワースのconsciousness概念には、デカルトより新プラトン主義の影響が大きい。本研究の目的は、意識概念の歴史的性格の解明を通じて、意識をめぐる哲学的諸問題に新たな示唆をおこなうことである。デカルト及びカドワースを中心とした近代における意識概念の形成をたどった前年度の成果を踏まえて、当該年度は、それに先立つ前史を研究した。まず、古代における意識概念の有無や形成という問題と深く関わると考えられている自己知について、デルポイ神殿に掲げられたとされる箴言「汝自身を知れ」の起源と当時の理解を文献学的にたどり、それが世界と社会、他者との関係のなかでの自己の位置やあり方を知ることを基本的意味とすること、しかしプラトンは、その意味を基礎としながら、さらにこれを次の点で深化させていることを確認した。すなわち(1)『弁明』での神との比較における無知と他者との比較における知の自覚、(2)『アルキビアデス』における自己の内なる神的要素の認定、(3)『カルミデス』における高階の知の可能性の示唆、などである。そして(3)の論点をアリストテレスが「(自分が)見ていることを感覚する」という高階の感覚の分析において継承しており、その分析は、この高階の感覚が外的世界の感覚に伴うかたちで成立するという外在主義的な理解を示していることを論証した。さらにこの「見ていることを感覚する」という事態をめぐるキュレネ派やストア派の思考についても、「内的触覚」「内的感覚」「共通感覚」などの概念の理解とその変容を跡づけることによって、その後の展開についても一定の展望を得た。この「見ていることを感覚する」という事態は、デカルトが彼の「意識」概念を提示するときに注目した事態でもあり、この点での哲学者たちの思考の相違、とりわけアリストテレスとデカルトの扱いの対比は、近代の意識概念の特質と歴史性を物語ることが確認される。今年度は、昨年度に引き続いて意識の概念の歴史的性格を、とりわけアリストテレスの『魂について』の読解の歴史との関係を通じて明らかにした。1デカルトがconscientiaの概念を導入するうえで重要な役割を果たした「(自分が)感覚していることを感覚する」というある種の自己知覚の理解を、同じ事態についてのアリストテレスの対照的で外在主義的な分析、さらに同様の事態についてのキュレネ派、ストア派、新プラトン主義者たちの解釈の系譜をたどることによって、デカルトのconscientia概念のその歴史的性格を明確に示し、日本哲学会の学協会シンポジウムにおいて提題した。2さらに意識概念の成立の背景にある心の理解の特質を解明するために、アリストテレスの魂(psyche)についての考察の歴史的受容を、とりわけ「心理学」の形成という視点から考察し、心理学の成立についての通説的理解とは別の理解の可能性を提示した。すなわち16世紀にその名称が初めて流布したpsychologiaは、アリストテレスの『魂について』の読解を重要な基盤として形成された学であり、経験科学的局面も含む多様な性格を備えていたが、ヴォルフらによって意識概念を核として理解される心についての学とへと変容され、それがさらにヴント以後の実験的心理学(psychology)によって変革されたのである。3こうした考察の基礎資料であるアリストテレスの『魂について』について改訳をおこなうとともに、読者の理解を助ける注や2の内容を含む解説を付して公刊した。本年度は、主としてデカルトおよびR.カドワースにおける意識の概念形成にかかわるプロセスを具体的に解明することを計画し、その計画を実施した。成果の概要は以下の通りである。まず、デカルトの著作内におけるラテン語conscientiaおよびフランス語conscienceの用法を当時の言語状況との関連で分析した。ラテン語conscientiaについては、古典期およびスコラ哲学などにおけるconscientiaの用法、および聖書などの非哲学的文献でのこの言葉の用法から、デカルトがこのラテン語の意味を「良心」から「意識」へと転換したという通説は誤りであることが論証された。しかし同時に、懐疑論に対する独自の応答を通じて、デカルトがこの語およびそれによって規定されるcogitatioの概念を支える心の理論にきわめて大きな変革をもたらしたことも同時に確認された。

なお、フランス語のconscienceの意味の変遷については、Rodis-Lewisの研究が示すように、デカルトが意味の変換に重要な貢献をおこなっていると考えられる。他方、カドワースについては、その主著True Intellectual System of the Universeを中心に、そのconsciousnessの概念を分析した。カドワースのconsciousnessの概念は、デカルトからよりもプロティノスをはじめとした新プラトン主義の影響が大きいことを具体的に証拠づけ、またそのことがカドワースのこの概念理解に含まれる自己認知的、自己参照的性格の大きな源泉であることを示した。さらにいわば意識概念の確立の前史に当たるデカルト以前の関連諸概念についても、自己知の概念を手がかりに考察を進めている。交付申請書の「実施計画」を24年度分のすべて実行し、具体的な成果を挙げた。とりわけ意識概念の形成の歴史的背景については、古代ギリシア思想史全般のなかでの基層的思考と、プラトンとアリストテレスおよびストア派の具体的議論の分析をおこない、従来の解釈の誤りや問題を指摘し、より明確な理解を提示することができた。これは近代の意識概念の歴史性を照らし出す上でも重要な成果である。その一部は学会での発表、『西洋古典学研究』『哲学』への論文掲載、ソウル大学での講演などをつうじて公にすることもできた。したがって部分的には予想以上の成果を挙げているといってもよい。交付申請書の「実施計画」をすべて実行し、具体的な成果を挙げた。その一部は、すでに論文にまとめて2012年度中に西日本哲学会の編集の下で刊行される予定の書物に掲載が決定している。意識概念の形成の歴史的背景に関しては、24年度の研究において基本的な視座を得たが、さらにストア派や新プラトン主義、そして中世哲学については、共通感覚、自己知の理解を中心にさらに詳細な分析をおこなう。また、意識や自己意識に関する現代の活発な哲学的議論さらには心理学や認知科学の分析についても、こうした歴史的探索からどのような発言が可能であるのかを考察し、本研究の意義を明確にする予定である。交付申請書の「研究実施計画」では、24年度にデカルト以前の、近代的な意識概念のいわば不在状況についての分析を進める上で、デカルトが批判対象としたアリストテレスを中心にとりあげる予定とした。これを実施するとともに、さらにそのアリストテレスの前史となる古代ギリシアにおける自己知あるいは自己知覚の理解についても、24年度に分析を進める予定である。西洋古代後期を中心とした文献の購入およびそうした分析を遂行するためにデータを処理するのに必要な機器などを購入する。また、現代の哲学者や他分野の研究者との交流・議論の活性化や、英語での発表などのためにも使用する予定である。上記のように、西洋古代思想に関連する研究は、交付申請書の「研究実施計画」よりもさらに研究対象を広げたので、それにしたがって次年度に資料の購入する予定である。それ以外は「研究実施計画」どおり研究費を使用する予定である。
架橋化合物の転位反応を活用した系統的骨格形成法の開発

昨年度に引き続き、ビシクロ[3.2.1]オクト-6-エン-2-オール及び8-メチレンビシクロ[3.2.1]オクト-6-エン-2-オール骨格に組み込まれたオキシコープ系化合物の陰イオン促進シグマトロピー転位反応を取り上げ、1)可能な転位反応の選択性を向上させること、2)転位反応の活性化基で、後の変換が容易なものの開発、の二点を目的として研究を進めた。a)ビシクロ[3.2.1]オクト-6-エン-2-オール類の陰イオン促進[1,3]転位反応ビシクロ[5.2.1]デク-8-エン-4-ノンを生じない基質として、2-位にフェニル基をもつアルコール二種類を合成し、塩基としてKN(SiMe3)2を用い、溶媒を使い分けると、出発のアルコール立体化学に係わらず、置換基の立体を制御した形で、二種類のジキナン([5-5]縮環系化合物)を作り分けることができた。以上の結果を念頭に、ビニル基をもつ基質の反応を調べた。トルエン中での反応では、双方のアルコールからトランス-オキシコープ系をもつジキナンが選択的に生成した。ジグリム中の反応を、-78°Cで行うと、双方からシス-オキシコープ系をもつ化合物が主生成物となり、二炭素増炭環拡大体にあたるビシクロ[5.2.1]デク-8-エン-4-ノンが副生した。反応温度を高くすると環拡大体の割合が増大した。b)8-メチレンビシクビシクロ[3.2.1.]オクト-6-エン-2-オールの陰イオン促進[1,3」転位反応この系の[1,3]転位反応は、エキソメチレン炭素と結合するのもとC2橋炭素への転位とが考えられる。水素化カリウムやカルウムアミドを用いた場合、エキソメチレン炭素への転位が極めて起こりやすく[5-6]縮環系化合物が得られることが知られていた。ところが、ナトリウムアミドやリチウムアミドを用ると、[5-5]縮環系化合物であるC2橋炭素への転位生成物を優先して得ることができた。次いで,[1,3]転位反応を活性化し、骨格変換後は容易には変換可能な基の開発を試みた。このような基の一つとしてベンゾチアゾリル基が有効であった。これらの知見を基に、最近、単離、構造決定されたジュニセドラノールの全合成のためのモデル実験を試みた。
高齢期に困難となる動作に対する適正移動寸法と手すりの有効性に関する実験的研究

日常生活の遂行に支障を認めない19歳から80歳までの女性35名を対象に、住居内等において身体的負担の強い移動動作をモデル化し、立ち上がり座り動作の座面高、昇降動作の蹴上げ高、またぎ動作のまたぎ高の変化と手摺使用の有無を変動要因とすることで、負担の少ない移動寸法や適正な手摺の位置等について明らかにした。以下に主要な知見を整理した。(1)内観報告においてたいへん負担を感じ始めた高さはモデル動作の違いにより年代差を認めており、段の昇降動作とまたぎ動作は後期高齢群が最も低く、続いて高齢群、若年群の順となったが、立ち上がり座り動作では後期高齢群と高齢群の差は認め難かった。(2)三群中で最も身体機能の低い後期高齢群が手摺なしでたいへん負担を感じ始めた高さは、立ち上がり座り動作、昇降動作、またぎ動作の順におよそ座面高20cm以下、蹴上げ高25cm以上、またぎ高30cm以上であった。(3)手摺の使用による境界高は手摺なしの場合に比較して、立ち上がり座り動作でより低い位置を、昇降動作及びまたぎ動作でより高い位置をとり、体幹部の前屈角度の変化、重心動揺距離及び動作所要時間の短縮等も認められ、移動動作に対する手摺の有効性が確認された。(4)手摺の最適値はモデル動作や年代間の違いにより異なったが、横型手摺での最適な高さは上前腸骨棘高付近に相当しており、手摺の把持を前提とした使いやすい手摺径は36mm前後であった。
音楽経験の思想史への挑戦――身体知と主体化からのアプローチ

2014年3月17日東京藝術大学音楽学部ホールにおけるレクチャーコンサート(「メロディー/フィロソフィー、ニーチェ、アドルノ、思想と音楽」)という形で一年目の成果を報告した。さらに、2014年11月26日に、お茶の水女子大学で、現代音楽を中心とした現代音楽と文化の関係を考える公開企画を実現した。これらの成果発表を通じて、音楽は、身体を通して共有される、一つの「場」の分析であることが明確になった。札幌における研究会(公開)(2013年8月10日ならびに11日、北海道大学)の開催。アドルノとベルクの音楽と思想について、討議し、参加者と議論することができ有意義であった。岡田がアドルノの初期エッセイと音楽論を結びつけて論じ、佐藤がベルクの音楽の詩的源泉としてのボードレールの詩「酒の精」について原詩を分析し解説した。これらの成果をそれぞれが踏まえて、東京におけるレクチャーコンサート(2014年3月17日東京芸術大学第二ホール)と研究会(2014年3月18日お茶の水女子大)の開催を成功に導いた。とりわけ東京芸大におけるレクチャーコンサートは、岡田・佐藤によるアドルノを中心とした解説講演、小坂によるバルトークのピアノ独奏(と解説)、野々下によるニーチェとアドルノ歌曲の演奏、そして数十名の聴衆との活発な質疑応答と意見交換が行われた。これらは、すべて演奏と理論・哲学思想との交差と相互影響を主題とする本課題にとって、有意義な企画であったと総括できる。わたしたちの研究「音楽経験の思想史への挑戦ー身体知と主体化からのアプローチ」では、音楽学と西洋思想史の専門家と高度な演奏技術を有する優れた音楽家との共同作業で、「音楽思想史」という新しい知の分野への展望を開くことを目的としていた。二年間の具体的な研究内容は、研究会での討議により得られた一定の展望を、できるだけ広い聴衆と共有すべき場を設けるというところに特徴があった。その具体的な取り組みとして、まず初年度は19世紀から20世紀初頭のドイツ音楽における思想史的展望を公表することに決定、それを2014年3月17日東京藝術大学音楽学部ホールにおけるレクチャーコンサート(「メロディー/フィロソフィー、ニーチェ、アドルノ、思想と音楽」)という形で実現した。このコンサートでは、佐藤淳二(代表者)・岡田暁生(分担者)の説明とレクチャーの後で、野々下由香里(分担者)・小坂圭太(分担者)によるアドルノ、ニーチェが作曲した楽曲演奏に加えて、バルトーク、デュパルクの楽曲・歌曲を演奏し、その後に聴衆の参加を得て、意見交換の場を設け、広く好評を得た。二年目は、「身体知」の観点を補強し、これを2014年11月26日に、お茶の水女子大学教育学部の音楽教育の企画とジョイントさせて、現代音楽作曲家による自作曲演奏と、岡田暁生によるベンヤミンを題材とした現代音楽文化論講演を実現した。ここでも聴衆と共に有意義な意見交換・討議を実現できた。このように、わたしたちの共同研究は、萌芽研究としては十二分にその役割を果たしたと言える。その成果は、音楽を、身体を通して共有される場としてとらえ、その「場」そのものが歴史的に変遷していくという視点を据えたということである。これを文章化し公刊する作業がこれから引き続き課題として残されている。思想史当初ベルクの歌曲でコンサートを計画したが、管弦楽の伴奏が必要となり、予算や準備時間の観点からこれを断念し、演奏可能なアドルノの作曲音楽、それと比較するためにニーチェの作曲音楽を中心にコンサートを企画を変更した。結果としてこの変更は成功し、小坂分担者によるバルトークのピアノ曲独奏と野々下分担者によるアドルノとニーチェ歌曲の演奏に岡田分担者・佐藤代表によるレクチャーが、多くの一般観客から好評をもって受け入れられた。来年度も研究会と成果発表を並行して行う方針である。今年度も北海道大学で研究会を開催し、最終年度の研究成果のとりまとめをする予定である。ベルクを中心として20世紀前半の音楽と社会、思想と演奏する身体の相関について、さらに考察を深める予定である。その成果を広く一般に公表すべく、今年度も東京芸術大学と京都大学で講演発表と演奏を結合した成果発表の場を作り、広く参加者と意見を交換していく心算である。海外発注した書籍と楽譜が、相手方の事情で納品が遅れたこと、またレクチャーコンサートでの諸経費が当初予想より少なく済んだこと、以上二つの理由による。海外書店に早めに発注して、今年度中に昨年入手できなかった資料を入手するように努める。また、レクチャーコンサートについても、計画的な支出に引き続き努めることにする。
屋外空間の積極的な活用のためのフラクタル日除けによる快適空間創出手法の確立

本研究では、フラクタル日除けを用いて快適な温熱環境の屋外空間を創出することために、フラクタル日除けの熱的特性を実験により把握し、パラメータ化することで空間のシミュレーションに活用することを目的とした。実験は日本工業大学内にある都市スケールモデルサイトで行い、フラクタル日除け下空間での暑熱環境緩和効果の確認や、表面温度上昇抑制のメカニズムとしての表面熱伝達率の算出を行った。さらに、得られた熱的特性をパラメータ化することで温熱快適空間の創出検討方法の構築を試み、汎用の屋内外総合熱環境シミュレーションソフトによるフラクタル形状日除け下空間の温熱快適性の評価の可能性について検証した。ヒートアイランド対策としての「適応策」の推進においては、日射遮蔽による熱ストレスの低減が温熱快適性向上の面で重要である。日射遮蔽に関して、フラクタル日除けという従来とは全く異なる日除けが開発され、その下部環境では温熱環境的により快適な空間が形成できる可能性が高い。本研究は、フラクタル日除けの熱的な特性や快適な空間を形成するメカニズムを実験により明らかにすることを初年度の目的として、放射・熱収支の評価を中心とした試験体による実験を行った。実験は、日本工業大学内の都市スケールモデルサイトにおいて、1.5×1.5×1.5mの立方体コンクリートブロックの交差点部分に連結型ユニットを設置して行った。0.4mm厚のアルミ板を用いて、分割数の異なる4種類と2色で合計6種類の試験体を作成し、各形状・色の試験体のそれぞれ69個を上下2段に接続することで連結型ユニットとして実験・測定を行った。また、試験体ユニットの交換を繰り返して、各条件の実験を行った。実験の結果、放射特性については、フラクタル形状日除け上下に設置した長短波放射計による測定値より、日射の反射率・透過率・吸収率の特性を評価した。フラクタル形状日よけでは、分割数が多くなるにつれて日射透過率が大きくなり、逆に吸収率が少なくなる傾向を確認できた。次に、フラクタル日除けの形状と放熱特性の関係について、対流熱伝達率に着目して評価を行った。連結ユニット型試験体を用いた実験において、ろ紙法および熱収支残差法の2週類の解析手法を用いることで、対流熱伝達率の評価を試みた。2種類の評価手法に共通して、フラクタル形状にすること、特に分割数が増えるにつれて対流伝達率が大きくなり、放熱特性に優れる傾向を確認できた。形状の特徴から熱伝達の大きな部分が生まれ、全体の対流熱伝達率を高めており、その結果として、表面温度の上昇抑制効果を有することを確認できた。ヒートアイランド対策としての「適応策」の推進では、日射遮蔽による温熱快適性の向上が重要である。日射遮蔽技術としてフラクタル日除けが開発され、その下部では温熱環境的により快適な空間が形成できる可能性が高い。本研究は、フラクタル日除けの熱的な特性や快適な空間を形成するメカニズムを、実験により明らかにすることを目的とし、初年度に引き続き放射・熱収支の評価を中心とした試験体による実験を行った。実験は、日本工業大学内都市スケールモデルサイトに試験体を設置して行った。アルミ板を用いた3分割試験体と樹脂性試験体を用いて、試験体69個を上下2段に接続した連結型ユニットで実験・測定を行った。アルミ試験体実験では、黒・白の2種類の連結ユニットを用いて、放射特性が異なる2つの試験体の熱収支式を連立させる熱収支連立法で対流熱伝達率を算出した。熱収支連立法で得られた対流熱伝達率は、ろ紙法や熱収支残差法による対流熱伝達率とほぼ同様であり、フラクタル日除けがその形状の特徴から対流による放熱特性に優れていることを再確認した。次に、市販の樹脂性試験体の放射・熱特性の実験による評価を行った。放射特性は放射収支測定により評価し、熱特性としての対流熱伝達率の評価は熱収支残差法で行った。樹脂性試験体には熱容量があるため、蓄熱量の評価手法を確立することで、樹脂性試験体の対流熱伝達率を算出した。これらの結果より、樹脂性の製品であるフラクタル日除けを用いた空間の温熱環境予測に必要な放射・熱特性をパラメータ化することができた。また、フラクタル日除けを用いた空間の温熱環境の数値解析予測に関して、単純な1次元熱収支モデルによる計算と試験体実験の結果を照合し、評価手法とパラメータ化の妥当性を検証した。さらに、汎用シミュレーションツールによる予測可能性について、入力条件の整理・修正による解析の可能性を確認した。ヒートアイランド対策の「適応策」の1つの手法である、日射遮蔽による温熱快適性の向上を対象として、フラクタル形状日除けによる暑熱緩和効果の定量的な評価を目的とした、実験結果のまとめとシミュレーション手法の検討を実施した。過去2年間では、アルミニウム製試験体を用いたフラクタル形状日除けの放熱特性を、対流熱伝達率の算出によって評価を行ってきた。特に、実験による対流熱伝達率の算出手法として、複数の手法を用いた評価を実施することで、精度の向上を図ってきた。アルミニウム試験体での成果を活用してAES樹脂製品の対流熱伝達率の算出を試み、樹脂製品の熱容量等の計算を付加することで算出を可能とした。

最終年度は、AES樹脂製品下空間における温熱快適性の実験に加えて、これまでに得られたAES樹脂製によるフラクタル形状日除けの熱特性(日射反射率や熱容量、対流熱伝達率等)を用いて、フラクタル形状日除け下の温熱環境をシミュレーションにより再現する手法について検討した。シミュレーションツールとしては、多くの設計検討・提案で活用できることを想定し、汎用の放射・熱伝導解析ソフトを用いることとし、入力パラメータとして実験より得られた熱特性を用いた。汎用ソフトでは、現状の仕様では日除け下空間の計算が不可能であるため、フラクタル形状日除けの熱的パラメータを用いて表面温度を1次元熱収支計算により算出し、表面温度から算出した赤外放射量を気象条件の大気放射と置き換えることで計算を行った。COSMOにおける実験時の気象条件を用いてシミュレーションを実施し、計算結果を実験結果と比較した結果、汎用ソフトの現状仕様での問題により床表面温度や平均放射温度の一部の値にずれが生じているものの、日除けによる暑熱環境緩和の傾向が概ね再現できていることを確認した。本研究では、フラクタル日除けを用いて快適な温熱環境の屋外空間を創出することために、フラクタル日除けの熱的特性を実験により把握し、パラメータ化することで空間のシミュレーションに活用することを目的とした。実験は日本工業大学内にある都市スケールモデルサイトで行い、フラクタル日除け下空間での暑熱環境緩和効果の確認や、表面温度上昇抑制のメカニズムとしての表面熱伝達率の算出を行った。さらに、得られた熱的特性をパラメータ化することで温熱快適空間の創出検討方法の構築を試み、汎用の屋内外総合熱環境シミュレーションソフトによるフラクタル形状日除け下空間の温熱快適性の評価の可能性について検証した。研究計画においては、初年度の実験で行ったフラクタル形状日除けの熱的な特性について、さらに詳細な放射・熱収支測定を行うことを計画していた。アルミニウム板試験体を用いた初年度の実験において明らかとなった、フラクタル形状日除けの放熱特性に関して、別の評価手法である熱収支連立法を用いた実験・解析を行うことで、初年度の結果について再確認した。さらに、2年目においては、市販されている樹脂製品を対象とした放射・熱特性を明らかとすることを目標として実験・解析を行った。初年度に行った、アルミニウム板試験体実験の手法を適用することで、日射の反射・吸収・透過の特性や赤外放射率等の放射特性、表面温度が上昇しない理由としての放熱特性を明らかにできた。また、フラクタル日除けを用いた空間の温熱環境を予測するためのシミュレーション方法について、次年度以降に実施する市販の汎用屋内外総合熱環境シミュレーションソフトを用いた数値解析方法について検討を進めた。標準仕様では解析が不可能なフラクタル日除け下空間の温熱環境を計算するために、入力パラメータの整理・変更方法を検討することで解析が可能になることを確認できた。以上の通り、フラクタル日除けの放射特性や放熱特性の実験による評価ならびに温熱環境予測手法の検討に関して、ここまでの2年間で目標としていた内容に対して、ほぼ計画通りに達成できているものと判断する。建築環境工学ここまでの2年間で、フラクタル日除けの表面温度上昇が抑制されるメカニズムに関して、放熱特性である対流熱伝達率の実験による評価を行うことで、その要因を確認してきた。また、フラクタル日除けの放射・熱特性についても、実験から得られた特性から数値解析に必要なパラメータとしての整理を進めてきた。
サイクロトロン共鳴法を用いた光キャリアダイナミクスの研究

本研究では、時間分解サイクロトロン共鳴法(CR法)を用い、半導体材料の光キャリアのダイナミクス情報を取得し、光キャリアが関わる光物性を明らかにすることを目的とした。研究の結果、(1)亜酸化銅結晶で、プラズマ遮蔽効果からキャリア密度を算出できること、キャリア閾密度1012 cm-3程度でマグネトプラズマ共鳴からサイクロトロン共鳴へシフトすること、また、キャリアの散乱過程がキャリア-励起子散乱から音響フォノンによる散乱へ推移すること、が明らかになった。さらに、時間応答の立ち上がり時間の励起波長依存性から、励起子二体衝突による光キャリア生成のAuger係数を10-17 cm3/nsと見積もった。以上の結果から、光励起直後の励起子高密度状態の結晶内の様子を、共存する光キャリアの側面から明らかにすることができた。また、(2)高品位ダイヤモンド結晶で、CRスペクトルの角度依存性を観測し、電子の横・縦有効質量と軽い・重い正孔の有効質量を1.02.4%の精度で導出することができた。過去の理論計算との比較から、ダイヤモンドのエネルギーバンド計算においてもスピン軌道相互作用を取り入れることが重要であることが分かった。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、電子スピン共鳴装置を用いた時間分解サイクロトロン共鳴(Cyclotron Resonance,CR)法により、光キャリアの有効質量決定とキャリアダイナミクスの観測を行い、半導体材料において光キャリアが関連する光物性を明らかにすることを目的としている。H23年度は、まず、ナノ秒パルス光励起下での時間分解CR法をCu_2O結晶に適用し、CR信号の励起波長依存性、励起強度依存性、温度依存性を丹念に調べた。その結果、Cu_2O結晶での光キャリアは励起子のAuger解離過程で生成すること、光キャリア密度が高いとプラズマ遮蔽によりCR共鳴が低磁場シフトすること、さらに、高密度ではマグネトプラズマ共鳴することを見出した。共振器内での任意の方向に面した試料位置での光強度を実測することで、試料表面での励起強度を見積もり、試料正面(側面)での励起密度19(4.7)x10^<16>cm^<-3>に対し、80ns後の励起子密度は3.9x10^<15>cm^<-3>と見積もられ、Auger定数が4(1)x10^<-17>cm^3/nsと見積もられた。また、CR共鳴の磁場に対する結晶試料方位依存性からバンド質量の僅かな異方性を捕らえようとしたが、実験精度内では有意な差異は見出されなかった。一方、酸化物SrTiO_3結晶・TiO_2結晶で、強励起下で発生する青色発光に関与する光キャリアの時間分解CR測定を試みたが、励起紫外パルス光の強度が閾値に足らず、CR信号の取得には至らなかった。さらに、正孔移動度が高いことで知られるルブレン分子生結晶でのバンド伝導を捕らえられるかについても、ルブレン単結晶を作製して、本CR法で確かめたが、有意な信号はまだ得られていない。一部、まだCR信号が得られていない系があるものの、亜酸化銅Cu_2O結晶での時間分解CR測定は順調に実施でき、時間分解CR法のデータの解析法を確立し、キャリア数について定量的な見積もりができるように研究が進展した。本研究課題では、SrTiO_3結晶やTiO_2ルチル結晶において近年見出されている青色発光のダイナミクスと、光キャリアのダイナミクスを直接的に関連づけることも目的としている。現状では、励起強度が光キャリア生成の閾値に足りていない可能性があるので、今年度は新たに超小型プリズムを仕込み、窓から90度配置での励起強度を確実に高くしてCR信号の取得に努める。また、近年電子デバイス材料として注目されている間接遷移型半導体のダイヤモンドでもCR信号が得られるか試みる。
非接触インピーダンスイメージャの医療応用に関する研究

本研究では,環境に対して空気噴流を印加し,そのダイナミックな応答を広範囲にわたって取得することで,広範囲の機械インピーダンス特性を測定する非接触インピーダンスイメージャの医療応用について取り扱う.本年度は,主に開発したセンサシステムを用いた臨床試験を行った.まず,開発したセンサシステムを用いて臨床試験を行った.試験に際しては広島大学病院の倫理委員会の承認,及び患者さんの承諾を得ている.事前にセンサヘッドの部品をそれぞれ滅菌し,試験を行う際に手術室で組み立てた.滅菌によるセンサヘッドへの影響はほとんど確認できなかった.試験では,胸腔鏡下手術中に肺に空気パルスを当て,その時の肺表面を伝達する表面波を計測した.最終的に10例の臨床実験を行い,実験結果より空気ノズルと光学式距離計の幅について最適な値を算出した.また,照明や拍動などの臨床における特有の問題についても影響が少ないことを確認した.なお,実際に実験中に肺中の腫瘍をリアルタイムに検出できた事例も確認できた.また,本課題の派生的なテーマとして提案している「ブロードビューカメラシステム」についても研究を進めた.今年度は,カメラユニットの取り付け方法を新たに提案し,カメラユニットを体内で組み立てる構造にすることによって,従来の手術環境をほとんど変更することなくカメラを体内に配置できることを示した.最終的に4例の動物実験を行い,実際に腹腔鏡手術を模擬した環境で2-3時間程度カメラユニットを駆動させることで,提案手法の有用性を確認することができた.さらに,カメラユニットで記録した術具先端の動きを画像処理により抽出することで,モニタリングシステムとしても応用することが可能であることを示した.本研究では,環境に対して空気噴流を印加し,そのダイナミックな応答を広範囲にわたって取得することで,広範囲の機械インピーダンス特性を測定する非接触インピーダンスイメージャの医療応用について取り扱う.本年度は,これまで開発したセンサを用いて摘出臓器(肺)や動物実験を行うことを予定していたが,院内の倫理委員会での審査を通過し,臨床試験を行うことが現実的となったため,急遽臨床試験用のセンサシステムの開発を進めることにした.まず,空気圧を利用したセンサの安全性の確認のために,豚の肺を用いてダメージの検証を行った.豚の肺を実際の手術と同じような環境で測定し,測定した豚の肺を病理検査することで組織レベルの損傷を調べ,想定する印加圧力では肺に対してダメージはほとんど問題にならないことを確認した.一方,手術室用のセンサシステムについては,これまでの研究成果を基にバッファタンクや電磁弁,圧力センサといった部品を同一ユニットに組み込んで,コンパクトなシステムを開発した.このシステムでは手術室に備え付けの空気圧源から空気をシステムに供給し,空気出力口にはエアフィルタを取り付けることで清潔性を保つ工夫を行っており,センサヘッドは繰り返し滅菌ができるような素材で作成している.今後は開発システムの検証が終わり次第,実際の臨床現場で実際の手術中に測定を行っていく予定である.また,今年度十分に進められなかった,臓器硬さの調査やシミュレーションなどといった基礎研究についても次年度で積極的に進めていく予定である.本研究では,環境に対して空気噴流を印加し,そのダイナミックな応答を広範囲にわたって取得することで,広範囲の機械インピーダンス特性を測定する非接触インピーダンスイメージャの医療応用について取り扱う.本年度は,まず,手術室で空気圧を使用するために空気圧源の検討を行った.その結果,手術室の空気圧源では圧力が不十分であったことから,医療用のコンプレッサによって空気圧を発生させる手段を講じた.一方,清潔度を保つためのエアフィルタを付加したことによる空気特性の変化などについて予備的な実験によって臨床応用へ問題ないことを確認した.以上のようなシステムの検証を行った後,実際に手術室での臨床試験を行った.臨床試験では,切除予定の肺に対して滅菌処理を行ったセンサによって空気噴流を噴射し,腫瘍の探索を行った.結果として,空気噴流による肺組織へのダメージは確認されず,安全性の面で問題のないことが確認できた.また,これと並行してセンサ自体の小型化を進め,内視鏡のポートに空気チューブと距離センサをそれぞれ組み込んだセンサシステムも開発することに成功した.一方で,派生的な研究課題として前年度提案した「ブロードビューカメラシステム」についても研究を進めた.今年度は,カメラユニット自体の改良を行い,簡易に体内に取り付ける構造のものを開発し,動物実験を行うことでその有効性についての検証を行った.検証の結果,本研究課題で開発している非接触腫瘍検出センサの補助として用いることができるだけでなく,NOTES(Natural Orifice Translumenal Endoscopic Surgery)といった超低侵襲手術への応用も大変有効的であることが確認された.今後は,臨床応用を視野に入れて開発を進めていく予定である.本研究では,環境に対して空気噴流を印加し,そのダイナミックな応答を広範囲にわたって取得することで,広範囲の機械インピーダンス特性を測定する非接触インピーダンスイメージャの医療応用について取り扱う.本年度は,主に開発したセンサシステムを用いた臨床試験を行った.まず,開発したセンサシステムを用いて臨床試験を行った.試験に際しては広島大学病院の倫理委員会の承認,及び患者さんの承諾を得ている.事前にセンサヘッドの部品をそれぞれ滅菌し,試験を行う際に手術室で組み立てた.滅菌によるセンサヘッドへの影響はほとんど確認できなかった.試験では,胸腔鏡下手術中に肺に空気パルスを当て,その時の肺表面を伝達する表面波を計測した.最終的に10例の臨床実験を行い,実験結果より空気ノズルと光学式距離計の幅について最適な値を算出した.また,照明や拍動などの臨床における特有の問題についても影響が少ないことを確認した.

なお,実際に実験中に肺中の腫瘍をリアルタイムに検出できた事例も確認できた.また,本課題の派生的なテーマとして提案している「ブロードビューカメラシステム」についても研究を進めた.今年度は,カメラユニットの取り付け方法を新たに提案し,カメラユニットを体内で組み立てる構造にすることによって,従来の手術環境をほとんど変更することなくカメラを体内に配置できることを示した.最終的に4例の動物実験を行い,実際に腹腔鏡手術を模擬した環境で2-3時間程度カメラユニットを駆動させることで,提案手法の有用性を確認することができた.さらに,カメラユニットで記録した術具先端の動きを画像処理により抽出することで,モニタリングシステムとしても応用することが可能であることを示した.