hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大規模地震発生後の土砂災害警戒避難基準雨量の設定と解除時期に関する実験的研究

2016年4月の熊本地震により表層崩壊が多発した濁川流域と山王谷川流域内で不攪乱供試体を採取し,一面せん断試験を実施することにより土質強度を求めるとともに,崩壊斜面周辺部で確認された地震により生じた開口亀裂の分布状況とその規模を把握した。これらの成果を基に,現地流域をモデル化した斜面に対して飽和ー不飽和浸透流解析と斜面安定解析を実施することにより,開口亀裂の存在が地震発生後の斜面の安定性に及ぼす影響について考察を加えた。その結果,最大地下水深は亀裂が存在することにより亀裂の下流1m地点で40%程度増加することになり,亀裂の影響はその下流35m地点にまで及ぶといった興味深い事実が明らかになった。以上の結果より,地震により斜面上に開口亀裂が発生することでその下流斜面への雨水の供給が促進されるといった注目に値する事実が確認された。また,開口亀裂の存在による地下水深の増加率やその影響範囲は亀裂の発生位置によって異なり,遷急点の上流に亀裂が存在すると亀裂の影響がより大きくなる事実が明らかになった。さらに,飽和ー不飽和浸透流解析によって得られた土壌水分状態を用いて斜面安定解析を実施した結果,亀裂の下流12mの範囲では最小安全率の出現時刻が1時間以上早くなり,亀裂が存在することで亀裂の下流2m範囲では通常時の2割程度少ない雨量で斜面崩壊の危険性が高まるといった注目すべき事実が明らかになった。次に,2018年9月に発生した北海道胆振東部地震時に表層崩壊が多発した厚真川流域内より採取した不攪乱供試体に対して加速度(衝撃)試験と一面せん断試験を実施したところ,供試体に2.2Gの加速度を与えると内部摩擦角にはほとんど変化がみられないのに対し,粘着力は5.11kN/m2から0.97kN/m2へと80%程度も大きく低下するといった興味深い事実が明らかになった。本研究の主対象である花崗岩に加え2016年4月に大規模地震が発生した熊本地域(火山灰)をも研究対象として調査・解析を進め,順調に研究成果が得られた。阿蘇地域までの移動に当初の予定より多くの時間を要したものの,研究当初に予定していた項目の大部分を遂行することができた。しかしながら,研究成果の取りまとめを行っている途中の2018年9月に北海道胆振東部地震が発生し,山全体が崩壊するといった衝撃的な事実が明らかになった。この地震による崩壊密度は40%以上とわが国ではほとんど経験したことのない規模の荒廃をもたらし,火山地域での崩壊地の分布状況と地震規模との関係を明らかにすべく,北海道厚真町も研究対象地に追加して研究を進めることとなった。その結果,2.2Gの加速度が作用すると,土質強度が最大で80%程度も低下するといった驚くべき事実が明らかになった。平成30年度までに明らかになった研究成果に加え,北海道厚真町内より採取した不攪乱供試体に対して衝撃試験と一面せん断試験を追加で実施する。そして,これらの結果を用いて大規模地震発生後の土砂災害警戒避難基準雨量の引き下げ基準の設定手法を確立するとともに,同一規模の地震が発生した場合の崩壊発生限界雨量に及ぼす地質の影響を明らかにする予定である。天竜川水系与田切川流域内の花崗岩地域より土質試験用供試体を採取し,実験室内で水分調整した供試体に対して【衝撃(加速度)試験】を実施したのちに,同供試体に対して【一面せん断試験】を実施した。供試体に与える加速度は,薬品撹拌用振とう機(マルチシェイカー)と加速度計を組み合わせて自作した『振動試験装置』を用いて実施した。供試体のせん断面に対する加速度方向は,水平方向と鉛直方向の2パターンとし,加速度の規模としては,近年の大規模地震の規模とその継続時間を勘案して0.02.0Gの範囲内で与えた。以上の結果,0.5G以上の加速度が供試体に与えられると供試体のせん断強度が減少するようになり,この減少傾向は土の粘着力においてより顕著に現れる事実が明らかになった。そして,これらのせん断試験結果を基に,「加速度を説明変数とした土質強度の変化モデル」を構築し,同モデルを用いて,種々の加速度が斜面に作用した場合の斜面安定性変化を定量化した。さらに,平成29年度以降の研究で実施することになる「地震発生後の時間経過に伴う土質強度の変化特性の把握」の事前準備として,振動試験装置を用いて供試体に種々の加速度を与えた後に,それぞれの供試体を所定の期間現地流域(露天)に埋設した。上記研究に加え,平成28年4月の熊本地震により発生した崩壊地を含むその周辺斜面を対象として,地震発生後の斜面変動に関する実態把握調査を実施した。同調査より,崩壊発生にまでは至らなかったものの,崩壊予備群ともいえる,多数の大規模な開口亀裂の発生が確認された。平成28年4月に熊本地震が発生し,本科研費研究の一環として現地調査を実施したため,少なからず研究に要する時間が割かれたものの,本科研費研究当初に予定していた項目をすべて遂行することができ,研究の進捗状況は概ね順調であると判断される。天竜川水系与田切川流域内の花崗岩地域より土壌を採取し,02Gの範囲内で供試体に衝撃(加速度)を与えた後に一面せん断試験を実施した。

そして,伊那地域に激甚な土砂災害をもたらした「36災害」時の降雨波形を入力降雨波形とし,斜面勾配が3040°の範囲で土層厚が2mの斜面を想定し,これらの試験結果を用いて斜面安定解析を実施したところ,地震発生前(0G)には安全率が1.0を下回ることがなかった(Fs=1.08)のに対し,1.5Gの加速度が作用すると,計算開始22時間後に安全率は1.0を下回り,地震発生前(0G)と比較して最小安全率は12%程度低下する結果といった興味深い事実か明らかになった。さらに,02Gの加速度を与えた供試体を所定の期間信州大学構内演習林内に埋設し,所定の期間経過後の土質強度の回復状況を明らかにした。その結果,加速度を与えた後の時間経過(地震直後→0.5ヵ月→1.5ヵ月→2.5ヵ月)とともに土質強度(C,φ)は回復傾向を示し,2.0Gの加速度が作用した場合粘着力は,4.17kN/m2→6.33kN/m2→7.44kN/m2へと,内部摩擦角は39.92°→38.69°→40.20°へと回復し,この回復傾向は粘着力においてより顕著に認められた。上記に加え,平成28年4月の熊本地震により発生した崩壊地周辺部より土壌を採取し,この供試体に対して02Gの加速度を与えた後に,一面せん断試験を現在実施中である。本研究での主対象である花崗岩に加え,平成28年4月に大規模地震が発生した熊本地域(火山灰)も対象として研究を進めている。阿蘇山周辺域までの移動に多くの時間が必要となるため,当初予定よりも多くの時間が割かれたものの,本科研費研究当初に予定していた項目をすべて遂行することができ,研究の進捗状況は概ね順調であると判断される。2016年4月の熊本地震により表層崩壊が多発した濁川流域と山王谷川流域内で不攪乱供試体を採取し,一面せん断試験を実施することにより土質強度を求めるとともに,崩壊斜面周辺部で確認された地震により生じた開口亀裂の分布状況とその規模を把握した。これらの成果を基に,現地流域をモデル化した斜面に対して飽和ー不飽和浸透流解析と斜面安定解析を実施することにより,開口亀裂の存在が地震発生後の斜面の安定性に及ぼす影響について考察を加えた。その結果,最大地下水深は亀裂が存在することにより亀裂の下流1m地点で40%程度増加することになり,亀裂の影響はその下流35m地点にまで及ぶといった興味深い事実が明らかになった。以上の結果より,地震により斜面上に開口亀裂が発生することでその下流斜面への雨水の供給が促進されるといった注目に値する事実が確認された。また,開口亀裂の存在による地下水深の増加率やその影響範囲は亀裂の発生位置によって異なり,遷急点の上流に亀裂が存在すると亀裂の影響がより大きくなる事実が明らかになった。さらに,飽和ー不飽和浸透流解析によって得られた土壌水分状態を用いて斜面安定解析を実施した結果,亀裂の下流12mの範囲では最小安全率の出現時刻が1時間以上早くなり,亀裂が存在することで亀裂の下流2m範囲では通常時の2割程度少ない雨量で斜面崩壊の危険性が高まるといった注目すべき事実が明らかになった。次に,2018年9月に発生した北海道胆振東部地震時に表層崩壊が多発した厚真川流域内より採取した不攪乱供試体に対して加速度(衝撃)試験と一面せん断試験を実施したところ,供試体に2.2Gの加速度を与えると内部摩擦角にはほとんど変化がみられないのに対し,粘着力は5.11kN/m2から0.97kN/m2へと80%程度も大きく低下するといった興味深い事実が明らかになった。本研究の主対象である花崗岩に加え2016年4月に大規模地震が発生した熊本地域(火山灰)をも研究対象として調査・解析を進め,順調に研究成果が得られた。阿蘇地域までの移動に当初の予定より多くの時間を要したものの,研究当初に予定していた項目の大部分を遂行することができた。
cell-trapping法を用いたES細胞からの下垂体細胞の分化単離

本研究の目的は、下垂体の初期発生に関与すると想定される種々の転写因子をES細胞に発現させ、ES細胞が下垂体の方向に分化しないか検討することである。まず、下垂体の発生初期に出現する転写因子がES細胞の培養条件の変動によって如何に変化するかRT-PCRで調べた。ES細胞をembryoid bodyを形成させた後、あるいは形成させずに、LIF存在下、あるいは非存在下で培養を行ない、経時的にtotal RNAを抽出、これをもとににRT-PCRを行なった。下垂体形成の初期に出現するPtx-1,Ptx-2 mRNAは、いずれの条件でも出現した。Lhx-3 mRNAも出現する傾向にあった。さらに、培養期間を延長すると、驚いたことに成長ホルモン(GH) mRNAも出現した。この成績は、ES細胞が一様にGH産生細胞の方向に分化したわけでなく、一部のES細胞がGH産生細胞の方向に自発的に分化したため得られたものだと解釈している。実際に、GHmRNAを発現する細胞はどの程度あるのか、GH蛋白も産生されているのかについては、今後明らかにする必要がある。このような条件で培養したES細胞の一部は、すでに下垂体の方向にコミットメントされている可能性があり、このような細胞をさらに分化させることを計画している。すなわち、さらに多数の細胞をGH産生細胞の方向に分化させることを目的に、Ptx-1,Ptx-2,Lhx-3に引き続いて出現する転写因子であり、GH産生細胞の分化に重要なProp-1およびPit-1を強制的に発現させ、発現細胞の形質変化を調べる予定である。本年は、下垂体の初期発生に関与する種々の転写因子がテトラサイクリンにより発現制御できるES細胞系の樹立を試みた。もととなるES細胞として、フィーダー細胞なしで増殖可能で、かつテトラサイクリン制御下にOct-3/4の発現誘導が可能なZHTc6 ES細胞を丹羽博士(理化学研究所発生・再生科学総合研究センター)から供与いただいた。2 ES細胞への転写因子導入用ベクターの作製このZHTc6細胞のゲノムに組み込まれたOct-3/4cDNAを、下垂体発生の初期に発現する各種転写因子をコードするDNAで置き換えるためのベクターの作製を行なった。RT-PCRで下垂体よりPtx1,Ptx2 cDNAを得たのち、この末端にHis-tagをつけた。塩基配列を確認し、his-tagがin frameとなっていることを確認した。in vitro translationで妥当なサイズの蛋白が合成されるか現在確認中であるが、確認後には、このcDNAを相同組み換えにより、Oct-3/4と置換し、テトラサイクリン制御下にptx-2,Ptx3が発現するES細胞の樹立を試み、その発現により、ES細胞の形質に変化が生じないか検討したい。3細胞形質の変化の検討下垂体では種々の転写因子、ホルモンが時間特異的に発現することが明らかになっており、これらは下垂体分化マーカーとして使用できると考えられる。外因性転写因子発現後、ES細胞が下垂体方向に分化するか検討するため、Ptx1,Ptx2を含め、種々の転写因子、ホルモンmRNAのRT-PCR測定系の確立を2と平行してめざしている。
ドメイン超格子による複合機能非線形光デバイスの試作研究

強誘電体のドメイン方向を周期的に180°反転させた構造を有するドメイン超格子は,擬似位相整合により高効率な非線形光学デバイスを実現できる特長がある。本研究ではLiTaO_3ドメイン超格子にレーザ活性イオンであるNdをド-ピングすることにより,レーザ発振と同時に第二高調波発生(SHG)および電気光学変調等の複合機能を有する非線形光デバイスを実現することを目的として研究を行った。1)Ndイオンが0.27wt%,0.60wt%ドープしたLiTaO_3結晶を育成し,まずそのレーザ特性を測定した結果,σ偏光におけるレーザ発振波長は1.092μm,しきい値は11mW,スロープ効率は16.8%であり、またπ偏光では各々1.082μm,8mW,11.7%と効率の良いレーザ発振特性が得られた。2)ドメイン超格子作製は周期電界印加法により行い,厚み0.5mmのNd:LiTaO_3結晶の+Z面に形成したAlの周期電極を通じて電荷(ドメイン反転電圧は16.8KV/mm)を注入することにより行った。ドメイン反転領域にプリズム状の電極を付けることにより,Nd:LiTaO_3結晶の電気光学効果を利用したQスイッチ動作を行うために800Vのパルス電圧を印加した結果,パルス幅24.7ns,ピークパワー148Wのパルス出力が得られた。3)長さ5.1mm(ドメイン反転領域の長さ4mm)のNd:LiTaO_3結晶を用いてレーザ発振特性および第二高調波発生特性を測定した。波長806nmの出力0.7Wの半導体レーザを励起光として用いた結果,波長541nm,パルス幅39ns,ピークパワー2.6WのSHG出力が得られた。以上のように,本研究ではレーザ発振と非線形光学効果および電気光学効果の複合機能化した新規な光デバイスとして,レーザ活性イオンをドープしたLiTaO_3結晶を用いてSHGやQスイッチ動作を世界で初めて実現したものであり,ドメイン超格子作製技術を駆使することによりこれらの複合機能デバイスの実現が可能であることを実験的に確認したことは本研究の大きな成果と考えられる。近年、レーザ光の応用範囲は拡大化しており、その重要性は高まる一方である。このような状況の中で、中心的役割を担うレーザ光源においては、広い波長範囲,高効率、高出力などの小型・高性能化が強く望まれている。これに対して、非線形光学結晶に活性イオンをドープした新しいレーザ結晶は、高効率な非線形光学相互作用とレーザ発振とを同時に実現すると期待される。そこで、本研究では非線形光学結晶LiTaO_3に活性イオンNdをドープしたNd:LiTaO_3をベースとして、ドメイン超格子による複合機能非線形光デバイスの基本動作の確認と多機能化を計ることを目的として研究を進めている。現在までの研究成果は、以下に示す通りである。1.Nd:LiTaO_3の基本的光学特性である吸収・螢光スペクトル、螢光寿命を明らかにした。4.厚さ1mmのNd:LiTaO_3においてドメイン反転を行い、パイロ係数の正負反転よりドメイン反転を確認した。

このような状況の中で、中心的役割を担うレーザ光源においては、広い波長範囲、高効率、高出力などの小型・高性能化が強く望まれている。これに対して、非線形光学結晶に活性イオンをドープした新しいレーザ結晶は、高効率な非線形光学相互作用とレーザ発振とを同時に実現すると期待される。そこで、本研究では非線形光学結晶LiTaO_3に活性イオンNdをドープしたNd:LiTaO_3をベースとして、ドメイン超格子による複合機能非線形光デバイスの基本動作の確認と多機能化を計ることを目的として研究を進めている。現在までの研究成果は、以下に示す通りである。1.厚さ1mmのNd:LiTaO_3においてドメイン反転を行い、LD励起のQスイッチ動作により、パルス幅25ns・ピークパワー148Wの光パルス発生を確認した。2.厚さ500μmのNd:LiTaO_3において周期7.8μmでドメイン反転を行い、さらに電気光学効果によりQスイッチ動作を可能とする複合機能光デバイスを試作した。LD励起により第二高調波であるグリーンの光パルスが得られ、パルス幅39ns・ピークパワー2.6Wの基本動作が確認できた。強誘電体のドメイン方向を周期的に180°反転させた構造を有するドメイン超格子は,擬似位相整合により高効率な非線形光学デバイスを実現できる特長がある。本研究ではLiTaO_3ドメイン超格子にレーザ活性イオンであるNdをド-ピングすることにより,レーザ発振と同時に第二高調波発生(SHG)および電気光学変調等の複合機能を有する非線形光デバイスを実現することを目的としている。Ndイオンが0.27wt%,0.60wt%ドープしたLiTaO_3結晶を育成し,まずそのレーザ特性を測定した結果,蛍光寿命110μs,吸収波長806nm,吸収係数は2.6cm^<-1>(0.27wt%),5.6cm^<-1>(0.60wt%),発振波長は1082nmであった。レーザ発振波長1082nmにおけるドメイン反転周期は,Nd:LiTaO_3の屈折率分散特性から8.1μmとなる。ドメイン超格子作製は周期電界印加法により行い,厚み0.5mmのNd:LiTaO_3結晶の+Z面に形成したAlの周期電極を通じて電荷(ドメイン反転電圧は16.8KV/mm)を注入することにより行った。長さ5.1mm(ドメイン反転領域の長さ4mm)のNd:LiTaO_3結晶を用いてレーザ発振特性および第二高調波発生特性を測定した。波長806nmの半導体レーザを励起光として用いた結果,発振しきい値は130mW,吸収パワー300mWにおいて,波長541nm,53μWのSHG出力が得られた。また,ドメイン反転領域にプリズム状の電極を付けることにより,Nd:LiTaO_3結晶の電気光学効果を利用したQスイッチ動作を行うために800Vのパルス電圧を印加した結果,パルス幅39ns,ピークパワー2.6WのパルスSHG出力が得られた。さらに,固体レーザの縦モードのシングル化を行うために,厚み1.2mmのNd:LiTaO_3結晶の両面にレーザ用高反射ミラーを形成したマイクロチップレーザを作製して,そのレーザ発振特性の測定を行った。発振しきい値は220mW,吸収励起パワー343mWにおいて10mWの1082nmの単一モード発振を確認することができた。
超伝導量子液体相における異常な渦糸ダイナミクス

量子ゆらぎが超伝導体の渦糸ダイナミクスに及ぼす影響,あるいは絶対零度近傍に存在する量子渦糸液体(QVL)相(渦糸固体が量子ゆらぎにより融解した渦糸液体相)における渦糸ダイナミクスがいかなるものかは,理論・実験共,未解明である。これらの問題は,4Heの超流動とのアナロジー,あるいは渦糸の巨視的量子トンネルの観点から興味がもたれる。本研究では,熱的液体相からQVL相への移り変わりに伴う渦糸ダイナミクスの変化を,渦糸フローに伴って発生する電圧ノイズを中心とする動的測定によって明らかにすることを目的とした。比較的ピン止め力の強い2種類のアモルファス膜(Mo_xSi_<1-x>及びMg_xB<1-x>),及びピン止め力の弱いアモルファスMo_xGe<1-x>膜を調べた。その結果,いずれの系でも極低温高磁場域にQVL相が存在すること,及びQVL相において異常な渦糸ダイナミクスが現れることがわかった。すなわち,これらの現象はアモルファス物質の種類やピン止め力の強さに依らない普遍的現象であることがわかった。ノイズスペクトラムの解析から,この異常な渦糸ダイナミクスの起源として,最大で数千個の渦糸からなる渦糸バンドルの量子トンネル機構を提案した。さらに,極低温の渦糸固体相におけるダイナミクスも調べた。モードロック共鳴法を用い,フローさせた渦糸系が速度増大に伴って格子を組む動的秩序化現象を,極低温域(0.1K)において初めて観測することに成功した。また一定温度で磁場を上げると,ある磁場を境に,フローさせた渦糸系の格子の秩序が高速でも回復しなくなる動的融解現象を観測した。さらに極低温では,静的な融解磁場よりも低磁場でこの動的融解が起こること,すなわち,(静的な)固体相であっても,フローさせた渦糸状態が量子的な液体フローになっている異常な磁場域が存在する事実を初めて見出した。本成果は,4Heの"supersolid"を理解する上での手がかりも与えると期待される。(1)量子渦糸液体(QVL)相における渦糸ダイナミクスの解明量子ゆらぎが渦糸ダイナミクスに及ぼす影響,あるいはQVL相における渦糸ダイナミクスがいかなるものかは理論・実験共未知である。本研究ではまず,熱的液体相からQVL相への移り変わりに伴う渦糸ダイナミクスの変化を,渦糸フローに伴って発生する電圧ノイズを中心とする動的測定によって明らかにすることを目指した。試料はエッジ効果が効かないこと,およびQVL相の存在を確認したアモルファス(a-)Mo_xSi_<1-x>膜およびa-Mg_xB_<1-x>膜を用いた。その結果,試料の抵抗値(量子ゆらぎの強さ)やアモルファス物質の種類によらず,渦糸フロー電圧のゆらぎδV(t)の確率分布Pが渦糸の進行方向に裾をもち,かつその振幅が増大する異常な渦糸フローが,QVL相付近において現れることがわかった。詳細に見ると,Pの非対称性が現れる温度は,QVL相より若干高温側であることがわかった。またノイズスペクトラム測定により,QVL相では,最大で数千個の渦糸から形成される渦糸バンドルのランダムなdepinning-pinning過程がノイズの起源であることがわかった。これはQVL相における量子トンネルあるいは量子クリープの存在を示唆している。

(2)電圧ゆらぎ測定による2次元(2D)渦糸相図の決定これまでに2D系においては,通常の電気抵抗測定ではQVL相の存在を示す証拠は得られていない。そこで本研究では動的測定により,2D渦糸相図の作成を試みた。もし完成すれば初の2D渦糸グラス転移及び2DQVL相の実証につながり,2D超伝導絶縁体転移の問題にも新たな理解と決着をもたらす。これまでのところ,3Dに比べるとずっと高温域(液体相)からδV(t)の非対称性が観測された。これは,液体相中に固体片が共存する渦糸スラッシュ的な状態の形成を反映していると考えられる。QVL相の存在を示唆するδV(t)の振幅の増大は,極低温高磁場でのみ観測された。量子ゆらぎが超伝導体の渦糸ダイナミクスに及ぼす影響,あるいは絶対零度近傍に存在する量子渦糸液体(QVL)相(渦糸固体が量子ゆらぎにより融解した渦糸液体相)における渦糸ダイナミクスがいかなるものかは,^4Heの超流動とのアナロジーあるいは巨視的量子トンネルの観点から興味がもたれる。しかしこれらの問題は,理論・実験共,未解明である。本研究では,熱的渦糸液体相からQVL相への移り変わりに伴う渦糸ダイナミクスの変化を,渦糸フローに伴って発生する電圧ノイズを中心とする動的測定によって明らかにすることを目的とした。従来は比較的ピン止めの強い渦糸グラス系を調べてきたが,一般にピン止めの強さは渦糸状態に大きな影響を及ぼす可能性がある。そこで本年度は,これまでの試料よりピン止めの弱いアモルファスMo_xGe_<1-x>膜を用いた。その結果,やはり極低温高磁場域にQVL相が存在すること,およびQVL相において異常な渦糸ダイナミクスが現れることがわかった。すなわち,これらの現象はピン止めの強さに依らない普遍的現象であることがわかった。ノイズスペクトラムの解析から,この異常な渦糸ダイナミクスの起源として,数千個の渦糸バンドルの量子トンネルを提案した。さらに,極低温の渦糸固体相におけるダイナミクスも調べた。モードロック共鳴法を用い,フローさせた渦糸系が駆動力(速度)増大に伴って格子を組む動的秩序化現象を,極低温域(<0.1K)において初めて観測することに成功した。また一定温度で磁場を上げ,ある磁場を境に,フローさせた渦糸系の格子の秩序が高速でも回復しなくなる動的融解現象を観測した。さらに,極低温では静的な融解磁場よりも低磁場でこの動的融解が起こること,すなわち,(静的な)固体相であっても,フローさせた渦糸状態が量子的な液体フローになっている異常な磁場域が存在することを初めて見出した。
膜小胞の形成制御と細胞情報伝達連関

核小胞体標本を作製しそれにパッチクランプ電流測定法および膜容量測定法を適用することで、1)出芽過程を経時的に記録し、解析に附することができるような方法論を確立すること、2)小胞出芽の開始シグナルを細胞特異的な機能的側面から同定すること、3)出芽小胞の形態維持に関するイオンチャネルの役割(水・イオンバランス)をみること、の3点を目的とする。膵腺腺房細胞からのNEには以下のイオンチャネルが存在する:1)200pS Maxi-K channel,2)80pS K-channel,3)30pS cation-channel,4)7pS Cl-channel,5)300pS IP3R-channel(type 3),6)55pScADPR or NAADP-dependent channel,等。また、Maxi-Kチャネの発現は動物の年齢(週齢)に依存している(8-9週以後に発現)。蛍光画像法により、IP3受容体の存在が示されている。NEの外側からの、IP3受容体電流を検知することは稀であり(3/90パッチ)、膵腺腺房細胞からのNEにおいては、IP3受容体の主たる存在部位はNEの内膜と思われる。いっぽう、低浸透圧液による標本の膨張現象が観察され、それは水銀イオンにより抑制され、このことは小胞体膜上の水チャネルの存在を示唆している。小胞体内腔カルシウムイオン濃度の増加は、核膜小胞体標本の膜容量を増加させる。また、膜容量のステップ状「ゆらぎ」が局所膜で観察される。小胞体のフラグメンテーションあるいは膜小胞形成との関連に興味が持たれる。小体輸送の基点は核膜小胞体の出芽機構にある。出芽は、膜の微小部位(脂質二重膜)が球形に変異して細胞質側に凸に突き出ることであり、それが完成すれば、出芽とそのドノアーである小胞体膜は電気的に分断され小胞体膜の電気的膜容量の減少をみる。核小胞体標本を作製し、それにパッチクランプ法電流測定法および膜容量測定法を適用することで、1)出芽過程を経時的に記録し、解析に附することができるような方法論を確立すること、2)小胞出芽の開始シグナルを細胞特異的な機能的側面から同定すること、3)出芽小胞の形態維持に関するイオンチャネルの役割(水・イオンバランス)をみること、の3点を目的とする。今回、膵腺腺房細胞より核膜標本を作製し、背景となるイオンチャネルの動態を調べ、以下の知見を得た。2.核膜・小胞体Maxi-Kチャネルは、小胞体膜電位により制御され、小胞体内腔カルシウムによって活性化される。その発現はage-dependentであり、細胞膜への発現に先行する。おおよそ8週令より発現がみられ、発現率は週を追って増加し、18週でほぼ100%に達する。3.小胞体内腔カルシウムの増加は、核膜小胞体標本の膜容量を増加させる。
遺伝子操作によるコメタンパク質の消化性及び栄養価の改良

遺伝子操作を用いて、プロテインボデイ中へ親水性で、かつ高栄養価のポリペプチド(例えば牛乳カゼシン)を導入することにより疎水性構造を破壊することによりコメタンパク質の消化性と栄養価を格段に改善することを目指して研究を進めた。上記目的達成のため、本年度は難消化性プロテインボデイ(PB-1)へ集積するポリペプチドのシグナル配列に関する法則性を明らかにするための作業を主として行った。その結果、PB-1へ集積する10kDa、13kDaプロラミンのcDNA構造が完全に決定出来た。その結果、10kDaは24アミノ酸からなるシグナル配列を有すること、また、13kDaプロラミンの一つは19アミノ酸からなるシグナル配列を有することが判明した。ここに得られたシグナル配列同士および10、15、19、22kDaゼインのシグナル配列間に強い相同性(70%以上)が存在することが明らかになった。この事実はシグナル配列がPB-1タイプのプロテインボデイへプロラミン分子を導入するために、本質的に重要な寄与を果すことが想像された。このことはイネ10kDaプロラミンシグナル配列を牛乳カゼイン分子と結合させたキメラタンパク質をトウモロコシプロテインボデイへ導入するin vitoro実験によっても確認された。
ソーシャル・キャピタルと口腔の健康要因に関する研究

口腔の健康とソーシャル・キャピタルの関係について検討を行った。その結果、趣味・娯楽の行動者率と1歳6か月児歯の健全者率および、3歳児歯の健全者率、5歳児歯の健全者率および、12歳児歯の健全者率の間に有意な相関がみられた。ボランティア活動・社会参加活動の行動者率と1歳6か月児歯の健全者率および、3歳児歯の健全者率、5歳児歯の健全者率および、12歳児歯の健全者率の間に有意な相関がみられた。ソーシャル・キャピタルと口腔の健康要因に関する研究では、総務省が発表した平成18年社会生活基本調査から、ソーシャル・キャピタルの指標として用いることの出来る、趣味・娯楽、スポーツ、ボランティア活動・社会参加活動、交際・付き合いの都道府県別行動者率、実施時間のデータを得た。また、1歳6か月児、3歳児のう蝕罹患状況について厚生労働省のデータより得て、5歳児、12歳児のう蝕罹患状況を文部科学省のデータより得て、これらの関連を分析した。その結果、趣味・娯楽、ボランティア活動・社会参加活動の参加率、平均参加時間が長い、活動が活発な県ではう蝕の罹患が低い傾向がみられた。このことは、成人における地域のソーシャル・キャピタルが子どもの口腔内の健康に関連していることを示しており、成人における社会の状況が子どもの口腔の健康状態を決める要因の1つとなることを示唆する結果となった。また、子どもの口腔の健康のために、地域のソーシャル・キャピタルが豊かになることの重要性を示唆している結果となった。インターネットを用いた調査用についてはサーバーを確保し、html、PHP、Java scriptなどのweb上での開発環境を整えた。近年、web上での使用言語がクライアント側での処理で行われていたperl言語から、サーバーサイドで処理されるPHP言語に移行していることからPHP言語を用いた調査環境構築が必要となっている。そこで、これらの言語の習得を行い、web調査をすすめつっある。また、これまでに行ってきた研究成果について、広く人々が応用可能とするための情報発信用のwebページの作成を行い、運用を開始した。この結果について、2010年7月にバルセロナで行われたIADR(国際歯科学会)にて報告をした。また、ロンドン大学のSheiham教授を訪れ、直接本研究についての在り方や、今後の方向性について議論をすることができた。この中で、社会的な要因のみでなく生活習慣などの要因についても検討を加える必要性が指摘された。インターネットを用いた調査用についてはサーバーを運用し、6月にパイロット調査用のホームページを構築し、調査を実施し運用に成功した。さらに、12月には本調査用のHPを作成し、全国から回答を得ることに成功した。使用したWebサーバーのPHP言語のバージョンの更新が行われ、さらに調整が必要な課題も明らかとなった。これらの結果について、論文の執筆を進めている。また、研究協力者であるロンドン大学のSheiham教授から、社会的な要因のみでなく生活習慣や疾病相互の関連性などの要因についても検討を加える必要性が指摘されたことを受けて、疾病間の関連性についての探索を行った。その結果については国際誌へ掲載されている。第60回日本口腔衛生学会では、本科学研究の中間報告と位置づけ「口腔の健康づくりと健康づくりの概念」のテーマで自由集会を主催した。この中では、共通生活習慣手法やライフコース

疫学、サルトジェニック(健康創造)、ソーシャル・キャピタル、健康の格差などの健康づくりを進める上で今後重要となると考えられる概念についての現状とこれらの概念をどのように研究に応用するかについて、5名の研究者による報告や意見が述べられ、フロアの研究者との議論を行った。インターネットによる調査のデータについても分析を進め、その一部について報告を行った。ソーシャル・キャピタルと口腔の健康要因に関する研究では、総務省が発表した平成18年社会生活基本調査から、ソーシャル・キャピタルの指標として用いることの出来る、趣味・娯楽、スポーツ、ボランティア活動・社会参加活動、交際・付き合いの都道府県別行動者率、実施時間のデータを得た。また、1歳6か月児、3歳児のう蝕罹患状況について厚生労働省のデータより得て、5歳児、12歳児のう蝕罹患状況を文部科学省のデータより得て、これらの関連を分析した。その結果、趣味・娯楽、ボランティア活動・社会参加活動の参加率、平均参加時間が長い、活動が活発な県ではう蝕の罹患が低い傾向がみられた。これらの結果について、論文の執筆を進めている。また、研究協力者であるロンドン大学のSheiham教授から、社会的な要因のみでなく生活習慣や疾病相互の関連性などの要因についても検討を加える必要性が指摘されたことを受けて、疾病間の関連性についての探索を行った。その結果については国際誌へ掲載に引き続き国内雑誌への投稿を行い広く周知をはかった。第53回日本歯科医療管理学会では、インターネットによる調査のデータについても分析を進め、その一部について報告を行った。インターネット調査の結果として近所との付き合いのある者や付き合いのある人数の多い人は口腔の健康状態を示す得点が高かった。また、スポーツや趣味娯楽の活動をしている者は口腔の健康状態を示す得点が高かく、日常生活の問題や心配事の解決に、近所の人々や親せきが頼りになると考える人も口腔の健康状態を示す得点が高かい結果となった。このように、ソーシャルキャピタルと口腔の健康の間には関連が見られ、ソーシャルキャピタルは口腔の健康とも関連することが示唆された。社会生活基本調査から、ソーシャル・キャピタルの指標として用いることの出来る、趣味・娯楽、スポーツ、ボランティア活動・社会参加活動、交際・付き合いの都道府県別行動者率、実施時間のデータを得、これらのデータを分析し、関連性を得ている。また、インターネットによる調査を成功させている。これらの結果について、昨年度、今年度と国内外の学会で報告をしており目的達成に向けて進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は研究計画に従い進める。ただし研究協力者であるロンドン大学のSheiham教授から、社会的な要因のみでなく生活習慣や疾病相互の関連性などの要因についても検討を加える必要性が指摘されたことを受けて、疾病間の関連性についても探索を進める。
連続波レーザー励起による超高繰り返し超短パルス光列の発生

ナノ秒パルスレーザーを用いて確立した"超高繰り返し超短パルス光列の発生技術"を連続波領域に拡張することを目指した。必要とされる要素技術、「二周波数発振注入同期連続波レーザー」、「共振器内ラマン発生システムと、中空コアファイバー内ラマン発生システム」、及び、「連続波領域におけるラマンサイドバンド発生の理論」を構築した。さらに、それらの要素技術を組み合わせて、連続波領域におけるラマンサイドバンド発生実験をおこない、広帯域サイドバンド発生に必要とされる励起強度、及び、閉じ込め条件を実験的に明らかにした。計画の初年度である21年度は、「二波長発振注入同期連続波レーザーの開発」、「共振器内ラマン発生システムの構築」、「10THz離れた二波長の注入同期出力の位相同期」の課題の各要素技術を確立することに集中した。また、並行して、「ラマンコヒーレンスの連続波領域での断熱生成の理論」を構築する作業を進めた。二波長発振注入同期連続波レーザーは、既に確立しているナノ秒パルスを出力光とする類似のシステム【文献17,Opt.Lett、文献9,Opt.Exp.,文献20,特許】を連続波励起に拡張する作業をおこなった。ここでは、共振器内の分散を制御し、発振する二波長を同時にラマン実験用の共振器にも整合させるところに困難が予想されたが、検討の結果、レーザー共振器の鏡のコーティングを注意深くデザインすることで対処可能であることがわかった。最終的に不十分ということが判明した場合には、電気光学素子による励起レーザー強度の制御システムを導入することで解決法を探る。二波長の注入同期出力の位相同期は大変高度な技術であるが、その基礎はこれまでの研究を通してすでに確立している。光周波数標準に安定化された光コムを介して、独立な二台の外部共振器制御半導体レーザーが互いに位相同期することを試みた。半導体レーザーと光コムは互いに4mHz以下の精度で位相同期されることが確認された。これらを種光として注入同期増幅した二波長の出力光の位相関係を安定化することを試みた。評価にはやはり光コムを用いた。この部分は現在も進行中で、評価結果をもとに、次のステップを具体的にどのように進めるか詰めていくことを計画している。本基盤研究は、「単一周波数化」、「短パルス化」などのこれまでの"レーザー光の極限化軸"とは独立に、「パルス列の高精度高繰り返し化」という新しい極限化技術の軸を開拓し、それと相補的に発展する光科学の研究分野を創出する端緒となることを目指すものである。具体的には、ナノ秒パルスレーザーを用いて確立した"超高繰り返し超短パルス光列の発生技術"を、連続波レーザーを励起光とする形に拡張することを試みる。単一周波数連続波レーザー光を出発点として、THzの超高繰り返しをもって発生する超短パルス列の連続生成を目指す。計画の2年目である22年度は、初年度に引き続き、「二波長発振注入同期連続波レーザー」の要素技術を確立する作業を継続した。シード光のパワーを上げるために、3dbファイバーカップラーを導入し、かつ、共振器への空間モード結合効率を向上させるよう、光学系の設定、調整を追い込む作業をおこなった。また、シード光の周波数をパワーオシレーターのロッキングレンジ内に安定化するために、Pound-Drever-Hall法を用いてシード光をあらかじめ外部共振器に安定化し、しかるのちに、パワーオシレーターを外部共振器に追随させる方法を新たに開発した。以上の二点の改良によって、当初想定した性能にほぼ近い二波長発振注入同期連続波レーザーの動作を達成することができた。本申請は、ナノ秒パルスレーザーを用いて確立した"超高繰り返し超短パルス光列の発生技術"を、連続波レーザーを励起光とする形に拡張することを狙いとするものである。単一周波数連続波レーザー光を出発点として、THzの超高繰り返しをもって発生する超短パルス列の連続生成を目指した。ここでの成果が、「単一周波数化」、「短パルス化」などのこれまでの"レーザー光の極限化軸"とは独立に、「パルス列の高精度高繰り返し化」という新しい極限化技術の軸を開拓する端緒となることを期待している。最終年度である、平成23年度は、まず、理論から予想される最適な密度、温度にパラ水素を設定し、得られた結果と理論との比較をおこないながら、精密に現実の系における最適温度密度条件を詰める作業をおこなった。次に励起強度を変えながら、発生する誘導ラマン散乱光系列のスペクトルを系統的に調べた。この実験と並行して進めた理論的研究によると、励起には、最も高いコヒーレンスを生成できる最適な強度が存在することが予測された。

この予測の確からしさが極めて重要なポイントとなると考えられたので、それを確かめる実験を計画し、注意深く遂行した。得られた高次の誘導ラマン散乱光のスペクトルと、その振る舞いについて、実験的な観点から、様々な条件下の測定データを蓄積した。
現実的な超弦理論の低エネルギー有効理論とその対称性について

II型超弦理論やヘテロ型弦理論から標準模型を再現するコンパクト化の研究を行い、スぺクトにおいて現実的な模型を多く構築した。それらの模型においてゲージ結合は実験値を再現するか、質量行列は現実的かなど定量的な解析も行い、標準模型を再現する研究を推進した。それらの定量的な解析においては、摂動論的に計算できる範囲と非摂動論的計算を具体的に行った解析も含む。そのような素粒子現象論的性質の解明に加えて、インフレーションやダークマターやその他の超弦理論から導かれる宇宙論的性質の解明についても研究を行い、あらたインフレーション模型の提案や新たな熱史の可能性を指摘した。本研究の目的は、超弦理論から導かれる低エネルギー有効理論を研究し、現実世界を導出するために必要な現象論的性質がどのように再現できるかを調べていくことである。本年度は、まず様々なD-ブレーン模型においてフレーバーの構造を解析し、どのようなフレーバー対称性が現れるかを系統的に解析を行った。同時に数値的な解析も進めて、クォーク・レプトンの質量や混合角の再現を試みた。さらには、D-ブレーンインスタントン効果を研究し、摂動論の段階で現れるフレーバー対称性が非摂動論的効果により、どのように破れるかを解析した。具体的には、そのような効果で右巻きニュートリノの質量項の生成を計算し、興味深い結果を得、レプトンセクターにおいて大きな混合角が自然に実現することを示した。さらには、離散的フレーバー対称性のアノマリーに関しても系統的な解析を行った。また、オービフォルド上のヘテロ型超弦理論から導かれる離散R対称性を研究し、これまで知られていたR電荷への補正が必要であることを示した。その離散R対称性のアノマリーも具体的に数千の模型について解析し、ユニバーサルなアノマリーの関係式が存在することを示した。さらには、ヘテロ型超弦理論のaymmetricorbifoldコンパクト化を試み、新たな模型の構成を系統的に行った。本研究の目的は、現実的な素粒子のゼロモードを導出する模型(コンパクト空間)において、さらにその低エネルギー有効場の理論の解析を進め、素粒子現象論的性質や宇宙論的側面を研究していくことである。今年度は、まずコンパクト空間内に背景磁場をもつ弦模型のフレーバー構造について解析し、3世代の導出可能性、そしてクォーク・レプトンの質量と混合角の実験値の再現を試みた。模型のパラメータの特定の領域において微調整をすることなく、クォーク・レプトンの質量と混合角の階層構造が再現できることをしました。一方で、オービフォルド上のヘテロ型弦理論からは、離散的な非可換フレーバー対称性が現れることがこれまで知られていて、そのレプトンセクターの混合角への意味が盛んに議論されてきた。今年度、我々はそのような離散対称性の背後には連続ゲージ群が存在し、モジュライパラメータの一般的な値で離散的に破れることを示した。この成果は、今後現実的なフレーバー構造を再現する試みに重要な視点を与えると思う。宇宙論的側面においては、今年度は宇宙背景輻射においてスカラーテンサー比が非常に話題になり、盛んに研究された。O(0.01)以上の大きなスカラーテンソル比は将来の観測可能でそのような値を導くインフレーション模型は将来検証可能である。しかし、そのような大きなスカラーテンソル比を導くインフレーション模型はプランクスケールを超える大き場な場の値を使う模型であり、そのような大きな場の値の領域まで平坦なポテンシャルをコントロールすることは一般に困難である。我々はヘテロ型弦理論とIIB型弦理論に現れるアクシオンに着目した。アクシオンの場合も単純にはプランクスケールまで平坦ではないが、ループ効果で生成された効果を考慮することで平坦なインフレーションポテンシャルを実現できることを示した。本年度は、SO(32)ヘテロ型現理論から現実的なゲージ群とカイラル3世代構造を導出するような模型の構築に成功した。また、その枠組みでゲージ結合の実験値と整合できる可能性について解析を行い、模型の取捨選択を行った。このような摂動論的な解析をする一方で、D-ブレーン模型において、非摂動論的な効果の研究を行い、ニュートリノ質量やヒッグスのミュー質量項などの生成が可能であるか、可能であるとするとどのようなパターンのニュートリノ質量行列が生成されるのかを調べた。その結果、特定の対称性をもつニュートリノ質量行列が現れることが分かった。このことは、レプトンセクターの大きな混合角を理解する上で重要であり、今後その詳しい解析を進めていきたいと考えている。このような素粒子現象論的性質の研究を進める一方で、本年は弦理論の宇宙論的性質の研究も平行して行った。弦理論の枠組みでモジュライ、特にその虚部のアクシオンはインフレーションを引き起こす場であるインフラトンの有力な候補の1つである。その観点から、弦理論由来のアクシンはどのようなポテンシャルを生成しうるかなどを研究し、新しいタイプのアクシンによるインフレーションのシナリオを提案し、その詳細について解析を行った。モジュライと我々の標準模型の粒子との相互作用については、具体的に分かっているものがあるので、今後再加熱プロセス等インフレーション後の宇宙の歴史を追っていくのが重要な課題である。

それらの定量的な解析においては、摂動論的に計算できる範囲と非摂動論的計算を具体的に行った解析も含む。そのような素粒子現象論的性質の解明に加えて、インフレーションやダークマターやその他の超弦理論から導かれる宇宙論的性質の解明についても研究を行い、あらたインフレーション模型の提案や新たな熱史の可能性を指摘した。本研究の目的は、現実的な素粒子模型を導く超弦理論において、その素粒子現象論的性質や宇宙論的性質の詳細を研究していくことである。素粒子現象論的性質の研究においては、特にクォーク・レプトンの質量と混合角の実験値の再現に重点をおいた研究計画である。その点、背景磁場を持つコンパクト空間上のD-brane模型の湯川結合について有効な近似式を利用することで解析的に評価が可能になり、クォーク・レプトンの質量行列に現実的階層構造を導くためにはどのようなパラメータ領域が好ましいかということの評価が分かりやすくなり、今後の研究の遂行に役立つこととなった。一方、宇宙論において今年度は特にアクシオンを使ったインフレーション模型の構築に注目し、プランクスケールを超える崩壊定数の実現がループ効果で可能であることを示し、具体的なインフレーションの模型の構築が可能となった。アクシオンは超弦理論の中で現れるモードとし、インフラトンの有力な候補である。そのアクシオンによるインフレーションが実現可能であることを示したことで、現実的な素粒子のモードを導く超弦模型においてアクシオンと標準模型の粒子との結合の計算が可能となり、インフレーション後の再加熱等の宇宙の熱史を詳細に追っていくことが今後の研究課題となる。素粒子論これまで、背景磁場をもつコンパクト空間上のD-brane模型の研究を行ってきた。その低エネルギー有効場の理論においては、摂動論的な計算を推し進めてきたが、今後はD-braneインスタントン効果などの非摂動論的効果により生成される項やその効果で破れる対称性の解析を行う。またヘテロ型弦理論についも背景磁場をもつコンパクト空間上の理論について、低エネルギー有効理論を解析し、現実的な素粒子のモードの再現、ゲージ結合の再現、クォーク・レプトンの質量行列の再現などを行い、現実的な素粒子模型の導出を探究する。その際、モジュライが特定の値に決定される必要があるが、そのモジュライの値の決定機構を詳細に解析する計画である。一方、このようなtype IIBとヘテロ型弦理論から導出される現実的模型において、アクシオンによるインフレーションを実現し、インフレーション後の再加熱等の宇宙の熱史を現実的な模型で解析していく計画である。特定のコンパクト化を行ったときの超弦理論から導かれる低エネルギー有効理論の様子が着実に分かってきた。フレーバー構造を支配する対称性の解析は期待通りに進んでいる。しかし、D-ブレーンインスタントンを導入した際に、フレーバー対称性がどのように破れ、またその際右巻きニュートリの質量項がどのようなパターンで生成されるかについては、予想以上の成果をえることができた。R対称性の定義については解析も順調に進展したが、具体的な模型についてそのアノマリーを解析し、特別な関係式を得たことはやはり予想以上の成果である。
超音波を用いた踵骨音速による簡易的骨粗鬆症診断装置の開発

本研究では,超音波を用いた踵骨音速による簡易な骨粗鬆症診断装置を開発するため,踵の両側に超音波探触子を取り付け,踵表面温度が測定でき,踵中を透過したエコー波形を正確に取得できる,コンパクトな装置を製作した.そして,踵表面温度が踵骨音速に及ぼす影響を考慮し,しかも踵骨幅が踵幅の約64%であることを利用し,他社より踵骨音速を非常に正確に測定できる技術を確立した.さらに,本研究の成果をもとに非常に低価格な診断装置の製品化も企業で進行中である.本研究では,超音波を用いた踵骨音速による簡易な骨粗鬆症診断装置を開発するため,踵の両側に超音波探触子を取り付け,踵表面温度が測定でき,踵中を透過したエコー波形を正確に取得できる,コンパクトな装置を製作した.そして,踵表面温度が踵骨音速に及ぼす影響を考慮し,しかも踵骨幅が踵幅の約64%であることを利用し,他社より踵骨音速を非常に正確に測定できる技術を確立した.さらに,本研究の成果をもとに非常に低価格な診断装置の製品化も企業で進行中である.本年度は,踵中を透過するエコー波形の位置補正を正確に行い,また踵の温度が踵骨音速値に及ぼす影響を考慮した簡易的でありながら高い測定精度を有する装置の開発を行った.具体的な研究成果は以下の通りである.1.踵中を透過するエコー波形の位置補正を正確に行うため,踵の両側に遅延材を組み込んだ発信用と受信用の超音波探触子を接触させた.そして,超音波を発信させて,遅延材と踵中を透過するエコー波形をパーソナルコンピュータに取り込み,この全体を透過するエコー時間から,探触子の振動子前面に接着されている整合層部分の透過時間と遅延材部分の透過時間を差し引いて,踵中の透過時間を明らかにした.2.踵中の音速値を簡易的に測定するために,踵中の透過時間のみをブラウン管上に表示させ,そのエコー波形をパーソナルコンピュータにデータとして取り込み,また踵幅をディジタルノギスで測定し,踵幅を踵中の透過時間で割り算することにより,踵中の音速を求める方法を確立した.また,踵の両側における軟部組織の厚さを測定することなく踵骨音速値を求めるために,踵骨幅が踵幅の約64%であることを利用し,踵両側の軟部組織の音速を153lm/sとして,温度補正後の踵骨音速を簡易的に求める方法を確立した.3.踵の表面温度が踵中の音速値に及ぼす影響を考慮するため,一方の探触子に組み込まれた遅延材の先端部分に熱電対を取り付け踵の表面温度を測定し,踵の温度が1°C上昇すると踵骨温度が2.48m/s減少することを利用し,基準温度(30°C)での温度補正された踵中の音速を求め方法を確立した.4.学生達を被験者として測定した踵骨音速値を腰椎のDXA法による骨密度の測定結果と比較検討し,本装置の有用性を明らかにした.平成21年度に製作した骨粗鬆症診断装置を用い,さらなる踵骨音速値の精度向上を目指して,踵骨音速の測定実験を行った.また,新たに大きさが半分程度の簡易的な骨粗鬆症診断装置を製作した.得られた研究成果は以下の通りである.1.製作した骨粗鬆症診断装置を用い,遅延材を組み込んだ発信用と受信用の超音波探触子を接触させ,得られた反射エコーから超音波探触子の整合層や遅延材部分の透過時間を明らかにした.2.超音波探触子を踵の両側に取り付け,踵中の透過エコー波形をパーソナルコンピュータに取り込みエコーのピーク位置を自動計測した.また,踵幅はディジタルノギスの値を,踵の表面温度は遅延材の先端部分に取り付けられた熱電対による出力値を,パーソナルコンピュータに自動計測にて取得できた.さらに,過去の実験データから踵骨幅が踵幅の約64%であることを利用し,踵両側の軟部組織の音速を1531m/sとみなして,基準温度が30°Cでの踵骨音速値を自動的に計測できる測定手法を確立した.3.学生達を被験者として踵骨音速を測定し,この値を腰椎の二重エネルギーX線吸収法による骨密度測定値と比較検討し,本装置の有用性を明らかにした.4.平成22年度には,さらなる装置の小型化及び超音波探触子の移動部の改良を目指し,これまでの装置より大きさが半分程度の簡易的な骨粗鬆症診断装置を製作した.5.国内の学会及びシンガポールで開催された第6回バイオメカニクス国際会議にて,1.3.で得られた研究成果を発表した.平成23年度は前年度に製作した簡易的骨粗鬆症診断装置に新たな改良を加え,これを用いて更なる踵骨音速値の精度向上を目指して踵骨音速の測定実験を行った.以下に得られた研究成果を示す.1.平成22年度に製作した簡易的骨粗鬆症診断装置において,踵を取り付ける部分の超音波探触子間の距離がさらに大きい場合も測定可能なように新たな改良を加えた.2.超音波探触子を踵の両側に取り付け,踵中の透過エコー波形をパーソナルコンピュータに取り込みエコーのピーク位置を自動計測した.また,踵幅はディジタルノギスの値を,踵の表面温度は遅延材の先端部分に取り付けられた熱電対による出力値を,パーソナルコンピュータに入力した.

さらに,過去の実験データから踵骨幅が踵幅の約64%であることを利用し,踵両側の軟部組織の音速を1531m/sとみなして,基準温度が30°Cでの踵骨音速値を自動的に計測した.3.平成21年度に製作した第一次診断試装置と平成23年度に開発した第二次診断装置を用い,男子学生達を被験者として踵骨音速を測定した.その結果,第二次診断装置による測定結果は第一次診断装置による測定結果に比ベデータのバラツキが少なく,優位な装置であることがわかった。また,第二次診断装置による男子学生達の測定結果は,他社の超音波骨粗鬆症診断装置による測定結果や腰椎の二重エネルギーX線吸収法による骨密度測定値とも高い相関性を得た.4.以上の結果より,開発した第二次診断装置は,非常にコンパクトであり踵中のエコー波形の取得も簡易的な測定手法により正確な測定結果が得られた,これより,従来製品(300万円)の1/6位の50万円程度の低価格な骨粗鬆症診断装置を開発するとの当初の目的を実現できそうな段階まで研究開発できた.5.国内の学会(日本機械学会)にて,以上で得られた研究成果を発表した.