hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アドレノメデュリンの循環作用と麻酔薬－作用機序の解明と敗血症における意義－

敗血症や心不全などの重症病態と関連するADM2, 5の循環作用に及ぼす麻酔薬セボフルランおよびプロポフォールの影響を検討した。両麻酔薬は中枢破壊ラットにおいて容量依存性にADM2, 5による血管拡張反応を抑制した。その抑制機序は培養細胞SK-N-MCにおいてはADM2, 5による細胞内cAMP産生を容量依存性に抑制したが、フォルスコリンおよびcholera toxinによるcAMP産生および受容体結合には影響しなかった。以上より麻酔薬はADM2,5による循環作用に抑制的に作用し、その抑制部位は受容体からGタンパク質に至る過程に存在することが示唆された。アドレノメデュリン(ADM)は、心不全、心筋梗塞、敗血症、ショック、腎不全、高血圧などの心血管系が障害される様々な病態において血中に分泌され、心血管系、腎、呼吸器系などのホメオスターシスを維持するのに重要な役割を担っており、その作用は強力な血管拡張作用、陽性変力作用の他、抗炎症作用、臓器保護作用、血管新生作用など多岐に及ぶ。特にADMと敗血症の病態との関連においては、重度な血圧低下の原因となる可能性があるが、炎症性サイトカインの産生の抑制や内皮細胞機能障害の抑制、さらにその血中濃度の増加は予後悪化と関連することが基礎および臨床分野で報告されており、治療的側面における可能性も考えられている。ADMにはサブタイプが存在し、哺乳類に存在するのはADM1,2,5の3種類である。われわれはこれまでにADM1による循環作用に対し、揮発性麻酔薬が抑制的に作用することを報告した。今回の研究では、ADM1と比較してより多様な生物学的効果や強力な作用強度を持ち敗血症の病態にもより関連性の深い可能性があるADM2およびADM5について、その循環作用および細胞内情報伝達系への麻酔薬の影響を、ラットおよび培養細胞を用いて検討する。現在臨床使用している揮発性麻酔薬セボフルランおよび静脈麻酔薬プロポフォールがADM2およびADM5の循環作用に及ぼす影響を検討するために、中枢破壊ラットモデルにおける種々の循環動態パラメータを測定し比較検討した。セボフルランはADM2による血圧低下を抑制する傾向がみられたが、プロポフォールによる有意な効果はみられなかった。今後さらに数を増やして検討し、さらに中枢破壊ラットにおけるADM5についての検討、ADM2およびADM5の細胞内情報伝達系への麻酔薬の影響を培養細胞SK-N-MCを用いて検討、敗血症モデルにおける検討を加えていく予定である。アドレノメデュリン(ADM)は、心不全、心筋梗塞、敗血症、ショック、腎不全、高血圧などの心血管系が障害される様々な病態において血中に分泌され、心血管系、腎、呼吸器系などのホメオスターシスを維持するのに重要な役割を担っており、その副作用は強力な血管拡張作用、陽性変力作用の他、抗炎症作用、臓器保護作用、血管新生作用など多岐に及ぶ。特にADMと敗血症の病態の関連においは、重度の血圧低下の原因となる可能性があるが、炎症性サイトカインの産生の抑制や内皮細胞機能障害の抑制、さらにその血中濃度の増加は予後悪化と関連することが基礎および臨床分野で報告されており、治療的側面における可能性も考えられている。我々はこれまでにADM1による循環作用に着目し、揮発性麻酔薬が、その強力な血管拡張作用に対して拮抗的な作用を有することを証明した。今回の研究では、ADM1と比較してより多様な生物学的効果や強力な作用強度を持ち敗血症の病態にもより関連性の深い可能性があるADM2およびADM5について、その循環作用および細胞内伝達系への麻酔薬の影響を、中枢破壊ラットおよびADM受容体を発現する培養細胞SK-N-MCを用いて検討した。現在臨床使用頻度の高い揮発性麻酔薬セボフルランおよび静脈麻酔薬プロポフォールはともにADMサブタイプによる循環抑制作用に対し抑制的に作用し、その作用機序としてはADM受容体と共役するGタンパク質レベルにあることが推測された。さらに敗血症病態における検討ではラットモデルにおいて麻酔薬が内皮細胞機能を維持する可能性があり、それは各種炎症性サイトカイン産生抑制と関連している可能性が示唆され、引き続き検討を行う予定である。細胞内伝達系に対する作用解析に使用する培養細胞の安定した供給に時間を要したことや、ラットモデルの作成および実際の運用に至るまでには一定期間の準備が必要であった。また、日常の臨床業務が多忙であったために研究時間が限定的であったことが理由と考える。心不全、心筋虚血、敗血症、ショックなどの様々な重症病態において、循環動態の破綻や炎症反応の拡大は致命的となり、予後を著しく悪化させるが、種々の麻酔薬は効果的に作用する可能性がある。アドレノメデュリン(ADM)は、上記重症病態を含む心血管系が障害される様々な病態において血中に分泌され、心血管系、腎、呼吸器系などのホメオスターシスを維持するのに重要な役割を担っており、その作用は強力な血管拡張作用、陽性変力作用の他、抗炎症作用、臓器保護作用、血管新生作用など多岐に及ぶ。特にADMと敗血症の病態との関連においては、重度な血圧低下の原因となる可能性があるが、炎症性サイトカインの産生の抑制や内皮細胞機能障害の抑制、さらにその血中濃度の増加は予後悪化と関連することが基礎および臨床分野で報告されている。

本研究では、近年発見され、より多様かつ強力な作用を有すると考えられている2種類のサブファミリーADM2およびADM5の循環作用に及ぼす麻酔薬の影響を、ラットにおける血行動態変化と、培養細胞を用いたG蛋白共役型受容体を介する細胞内情報伝達系における検討からその作用機構を検証し、ラット敗血症モデルにおいて、ADMと種々の炎症性メディエータ産生および内皮細胞機能に及ぼす麻酔薬の影響を検討した。結果、セボフルランおよびプロポフォールはADM各サブタイプによる血圧低下および血管拡張反応の循環作用を有意に抑制し、培養細胞による細胞内情報伝達における作用部位はGタンパク質レベルにあることが推定された。一方、敗血症モデルにおいては、各麻酔薬が各炎症性メディエータの産生を抑制したが、薬剤性内皮細胞機能評価においては、臨床使用量では有意な影響はみられず、炎症反応抑制の機序として内皮細胞機能の温存を検出するには至らなかった。適切なモデル作成や麻酔薬の設定投与量については今後の検討課題である。敗血症や心不全などの重症病態と関連するADM2, 5の循環作用に及ぼす麻酔薬セボフルランおよびプロポフォールの影響を検討した。両麻酔薬は中枢破壊ラットにおいて容量依存性にADM2, 5による血管拡張反応を抑制した。その抑制機序は培養細胞SK-N-MCにおいてはADM2, 5による細胞内cAMP産生を容量依存性に抑制したが、フォルスコリンおよびcholera toxinによるcAMP産生および受容体結合には影響しなかった。以上より麻酔薬はADM2,5による循環作用に抑制的に作用し、その抑制部位は受容体からGタンパク質に至る過程に存在することが示唆された。敗血症モデルの安定した供給が達成されるように努め、研究結果を定期的に確認しながら運用していく。研究成果を学会および論文発表として情報発信していく方針である。麻酔科学麻酔薬がADM2による循環作用に及ぼす影響を検討するために、中枢破壊ラットモデルにおける種々の循環動態パラメータを測定し比較検討した結果、セボフルランによる抑制効果を見いだすことができたが、プロポフォールによる効果およびADM5による検討、さらに麻酔薬のADM2およびADM5の細胞内情報伝達への影響について培養細胞SK-N-MCを用いた作用機構の検討が未解析である。安定したラットモデルの作成に苦慮したことや研究時間が限定的であったことが理由と考える。細胞内伝達系に対する作用解析に使用する培養細胞の安定した供給に時間を要したことや、ラットモデルの作成および実際の運用に至るまでには一定期間の準備が必要であったこと、また日常の臨床業務が多忙であったために研究時間が限定的であったため、予定額の使用が達成されなかったため。得られた研究成果を学会および論文発表として情報発信していく方針である。中枢破壊ラットモデルにおけるADM2およびADM5による種々の循環動態パラメータの変化に及ぼす麻酔薬の影響に関する検討を、引き続きセボフルランについて行い、静脈麻酔薬プロポフォールについても検討する。
構成的アルゴリズム論に基づくタスク並列処理の理論とその実用化に関する研究

スケルトン並列プログラミングは,並列プログラムを容易に作成できるようにするための手法のひとつである.本研究では,ある計算をその計算が操作するデータ構造の観点から系統的に定式化する構成的アルゴリズム論に基づいて,スケルトン並列プログラミングの理論と実現に関して研究を進めた.木構造データの効率的な並列処理のための新しいデータ構造,スケジューリングアルゴリズム,ライブラリの実現などの成果を得た.スケルトン並列プログラミングは,並列プログラムを容易に作成できるようにするための手法のひとつである.本研究では,ある計算をその計算が操作するデータ構造の観点から系統的に定式化する構成的アルゴリズム論に基づいて,スケルトン並列プログラミングの理論と実現に関して研究を進めた.木構造データの効率的な並列処理のための新しいデータ構造,スケジューリングアルゴリズム,ライブラリの実現などの成果を得た.これまでスケルトン並列プログラミングにおいてはリストのような規則的なデータ構造のみが対象とされてきた。これに対して、我々はより一般的なデータ構造である木構造に対する並列スケルトンの提案とそれらの最適化に関して研究を進めた。まず、二分木に対する研究成果を拡張し、薔薇木(Rose Trees)として定式化される一般の構造を持つ木に対する並列スケルトンを定式化し、これらが効率良く並列に計算できることを国際雑誌Parallel Computingにて発表した。また、使用される演算子の性質に基づき、二分木に対する並列スケルトンプログラムを導出する手法を提案した。提案した手法は演算子の性質の証明以外は自動化しやすいものであり、並列スケルトンによるコードを生成するシステムのプロトタイプも作成した。これらの成果は、国際会議ACM SPAA2006などにて発表した。スケルトン並列プログラミングに関する理論をもとに、我々は並列スケルトンライブラリSkeToを作成してきた。我々の並列スケルトンライブラリは、木構造のサポートや融合変換に基づく最適化機構などの特徴を持つ。平成18年度においては、特に上記の理論に関する研究をもとに、木構造に対する並列スケルトンライブラリの拡張を行なってきた。さらに、並列スケルトンライブラリSkeToについて、国際会議Infbscale 2006にて発表を行った。その他の内容について進めた研究については、国際会議EuroParや国内のワークショップなどで発表を行つた。並列計算のための計算の構造をデータ構造の観点から捉え、その定式化を行う研究を進めている。これまでは、そのような並列データ構造としては単純なデータ構造であるリスト構造が主な研究対象であった。平成19年度は、そのような並列データ構造として木構造(二分木)を取り扱うための定式化に関する研究を中心に行った。具体的には、任意の与えられた二分木を表現することができ、かつ、高さが均衡している、というような新しいデータ構造「平衡三分木」の概念を提案し、その上で定義される計算に関して成り立つ必要がある性質などについて調査した。「平衡三分木」の概念は、木を取り扱う並列計算に対する新しい手法を与えうるものである。この内容について、日本ソフトウェア科学会の大会で発表し、さらに進めた研究内容を国際会議や論文誌への投稿する準備を行った。昨年度から継続している木構造に対するスケルトン並列プログラミングの手法と実現に関して、コンピュータソフトウェア誌への論文や複数の国際会議での発表を行った。また、これらの木構造に対する並列計算手法が、リスト(配列)においても新しい知見を得ることにつながることを示し、情報処理学会論文誌:プログラミングにて発表した。また、タスク並列処理のためのスケルトン並列プログラムのスケジューリングに関しては、比較的近い分野で研究を進めているフランスのYves Robert教授のグループと短期の共同研究を行い、研究を進めている段階である。平成20年度には、スケルトン並列プログラミングの理論と実現に関して、主に下記のふたつの成果を得た。1.木構造データの効率的な並列処理のためのデータ構造とそれに関する並列計算手法木構造データは不規則・不均等になりうるため、データの形によらずそれを効率的に処理するのは難しい。この問題に対して、新しい(並列)データ構造「平衡三分木表現(Balanced Ternary-Tree Representation)」を提案した。このデータ構造は、それまでに研究されていたTree Contractionアルゴリズムに基づいて定式化されている。また、平衡三分木の上でどのように計算をエンコードすれば良いかの指標を与えた。これらの成果については、テクニカルレポート(2件)および国際会議ACM POPL'2009にて発表されている。2.並列スケルトンライブラリ「助っ人」のより効率的な実現それ以前から構築を目指していた並列スケルトンライブラリに関して、融合変換による効率化を自動的に行うことができるようにする機構を取り入れた新しい実装を行った。この実装は、C++言語のテンプレート機能のみを利用するもので、標準的なC++のコンパイラによって融合変換がなされる。並列スケルトンの呼び出しが連続するような場面においては、この融合変換により無駄な中間データがなくなり、さらにループ融合による効率化が期待される。この実装のアイデアについてプログラミングシンポジウムにて発表・議論を行った。
赤城大沼における放射性セシウムのスペシエーション分析による動態解明

福島第一原子力発電所事故に伴う赤城大沼の放射能汚染においては事故後約7年が経過して新たに以下の2つの研究課題に直面している。すなわち「事故直後に90%の放射性Csが湖底質に分布するに至った原因」および「H27年以降、湖水とワカサギの放射性Cs濃度が一定(下げ止まり)となった原因」の解明である。これらの課題に解答を与えるべく、本年度は以下の研究を推進した。赤城大沼湖水中の放射性Cs濃度の下げ止まりについて、その原因を追究するために湖底質と湖水間の放射性セシウム(Cs)の分配係数の測定を実施した。特に分配係数の値に影響を与える種々のパラメーターについて検討を行った。一方、湖水の水深別放射性Csの濃度変化を調査し、湖底堆積物からの放射性Csの再溶出の可否についても検討した。また、採取した赤城大沼湖底堆積物を用いて、ミリQ水と湖水に対する放射性Csの溶出性をバッチ実験により検討した。その結果、溶出率は1%未満であるものの、堆積物の放射性Cs濃度が高いことから溶出液の放射性Cs濃度は0.342.96 Bq/Lと高く、夏季の底層水の放射性Cs濃度増加に寄与する可能性が示唆された。湖水中の安定セシウム(Cs-133)濃度を溶存態と懸濁態とで分別定量するにあたり、試料前処理方法ならびに分析条件の検討・最適化を行い、妥当な分析値を得られるに至った。湖底質からのCsの溶出機構解明を目的に赤城大沼から採取した湖底質に安定Csを含む蒸留水、湖水を用いて吸着させた後に蒸留水、湖水、アンモニア水の3種類の各種液体で洗浄後、広域X線吸収微細構造(EXAFS)測定により湖底質中のCs近傍構造を評価した。放射性Csの湖底質に対する吸着測定を行った。底質中の間隙水に含まれる放射性Csを分析し、季節的な変動を調査した。また、中性子放射化分析法を用い、深さ別の底質中に含まれる安定Csの分析を行った。赤城大沼湖水中の放射性Cs濃度の下げ止まりについて、その原因を解明するために湖底質と湖水間の放射性Csの分配係数の測定、水深別放射性Csの濃度変化、湖底堆積物を用いたミリQ水と湖水に対する放射性Csの溶出性のバッチ実験、溶存態と懸濁態とで分別定量する為の試料前処理方法ならびに分析条件の検討、EXAFS測定による湖底質中のCs近傍構造の評価に関して順調に進展させることができた。分配係数の値に影響を与える重要なパラメーターである共存イオン濃度を湖水に合わせた疑似湖水試料を用いて分配実験を実施した。その結果、湧水の結果とほぼ同程度の値が得られ、湧水による分配実験の信頼性が確認された。一方、水温躍層が発達する夏期成層期について水深別放射性Csの濃度変化を調査した。その結果、水深が深くなるにつれて放射性Cs濃度が上昇し、鉛直方向に放射性Csの濃度勾配が形成されることが確認された。湖水中の安定Csついては定量法が確立できたことから、第一段階の目標は当初見込み通りに達成することができた。湖底質中のCs-133近傍構造のEXAFS測定による評価については安定Cs(Cs133)を吸着させた湖底質をアンモニア水で洗浄することによって湖底質と強固に結合していたCs-133が脱離していることを示す結果が得られた。放射性Csの湖底質に対する吸着測定では、30%は吸着率が弱い成分があることが分かった。底質中の間隙水に含まれる放射性Csは季節的な変動見られたが、更なる調査が必要である。また、中性子放射化分析法を用いた深さ別の底質中の安定セシウム分含有量は深さ10mmと160mmで4μg/g程度、深さ390mmで2μg/g程度と若干の違いがあった。初年度の成果としては、各担当がおおむね順調に進展している。今後、各成果を紐づけしながら、課題解決に向けていく必要がある。目的達成に向けて、これまでの成果を踏まえた上で、以下に記す各種検討・調査・実験を実施していく。湖底質と湖水間の放射性Csの分配係数の値そのものはほぼ確定できたと考えられる。今後は、分配係数と実際の底層湖水や間隙水中放射性Cs濃度との関連を検討していく必要がある。水深別放射性Csの濃度調査については、冬期成層期の水深別放射性Csの濃度変化を測定する。これらの調査結果を用いて、湖水の放射性Cs物質収支を再計算し、湖底堆積物からの放射性Csの再溶出を検討する。放射性Csの存在形態と反応機構については吸脱着実験を実施し、検討を進める。合わせて、これに関連した成果をまとめた論文を出版するための執筆作業を進める。これまでに確立した湖水中の安定Cs定量化手法に基づき、赤城大沼湖水中の安定Cs濃度の深度分布および季節変化を明瞭にとらえ、放射性Cs濃度との比較から湖内のCs循環の実際を明らかにしていく。EXAFS測定による湖底質と湖水間のCsの吸着、脱離機構の解明はようやく始まった段階である。

EXAFS測定については赤城大沼固有の現象と考えられる放射性Csの吸着・脱着機構について考察するために、さらに安定Cs-133吸着検体の対象を拡張して構造との関連性を検討する。放射性Csの湖底質に対する吸着測定では、吸着率が30%の成分がどのような要素から成るかを検討していく。また、底質中の間隙水に含まれる放射性Csは季節的な変動が見られたが、底質に近い水深16m付近の湖水の濃度との関係を詳細に調査する。さらに、深度別湖水を凍結乾燥した試料を中性子放射化分析法で安定Cs含有量を分析する。このことで安定Csと放射性Csとの関係を検討する。福島第一原子力発電所事故に伴う赤城大沼の放射能汚染においては事故後約7年が経過して新たに以下の2つの研究課題に直面している。すなわち「事故直後に90%の放射性Csが湖底質に分布するに至った原因」および「H27年以降、湖水とワカサギの放射性Cs濃度が一定(下げ止まり)となった原因」の解明である。これらの課題に解答を与えるべく、本年度は以下の研究を推進した。赤城大沼湖水中の放射性Cs濃度の下げ止まりについて、その原因を追究するために湖底質と湖水間の放射性セシウム(Cs)の分配係数の測定を実施した。特に分配係数の値に影響を与える種々のパラメーターについて検討を行った。一方、湖水の水深別放射性Csの濃度変化を調査し、湖底堆積物からの放射性Csの再溶出の可否についても検討した。また、採取した赤城大沼湖底堆積物を用いて、ミリQ水と湖水に対する放射性Csの溶出性をバッチ実験により検討した。その結果、溶出率は1%未満であるものの、堆積物の放射性Cs濃度が高いことから溶出液の放射性Cs濃度は0.342.96 Bq/Lと高く、夏季の底層水の放射性Cs濃度増加に寄与する可能性が示唆された。湖水中の安定セシウム(Cs-133)濃度を溶存態と懸濁態とで分別定量するにあたり、試料前処理方法ならびに分析条件の検討・最適化を行い、妥当な分析値を得られるに至った。湖底質からのCsの溶出機構解明を目的に赤城大沼から採取した湖底質に安定Csを含む蒸留水、湖水を用いて吸着させた後に蒸留水、湖水、アンモニア水の3種類の各種液体で洗浄後、広域X線吸収微細構造(EXAFS)測定により湖底質中のCs近傍構造を評価した。放射性Csの湖底質に対する吸着測定を行った。底質中の間隙水に含まれる放射性Csを分析し、季節的な変動を調査した。また、中性子放射化分析法を用い、深さ別の底質中に含まれる安定Csの分析を行った。赤城大沼湖水中の放射性Cs濃度の下げ止まりについて、その原因を解明するために湖底質と湖水間の放射性Csの分配係数の測定、水深別放射性Csの濃度変化、湖底堆積物を用いたミリQ水と湖水に対する放射性Csの溶出性のバッチ実験、溶存態と懸濁態とで分別定量する為の試料前処理方法ならびに分析条件の検討、EXAFS測定による湖底質中のCs近傍構造の評価に関して順調に進展させることができた。分配係数の値に影響を与える重要なパラメーターである共存イオン濃度を湖水に合わせた疑似湖水試料を用いて分配実験を実施した。その結果、湧水の結果とほぼ同程度の値が得られ、湧水による分配実験の信頼性が確認された。一方、水温躍層が発達する夏期成層期について水深別放射性Csの濃度変化を調査した。その結果、水深が深くなるにつれて放射性Cs濃度が上昇し、鉛直方向に放射性Csの濃度勾配が形成されることが確認された。湖水中の安定Csついては定量法が確立できたことから、第一段階の目標は当初見込み通りに達成することができた。湖底質中のCs-133近傍構造のEXAFS測定による評価については安定Cs(Cs133)を吸着させた湖底質をアンモニア水で洗浄することによって湖底質と強固に結合していたCs-133が脱離していることを示す結果が得られた。
東アフリカにおける土壌微生物の養分吸収/放出機構を用いた有機物施用技術の提案

本年度は2度のタンザニアでの現地調査(合計6週間)を行うことで、トウモロコシ栽培試験を遂行し、播種の2週間前に有機物を施用することで土壌微生物の養分吸収/放出機構を有効活用し、土壌から作物への窒素供給能および窒素利用効率が向上するかどうかを検証した。この結果から、有機物施用直後に土壌微生物が2倍に増加したことから、有機物施用によって土壌微生物の養分吸収機構を活用することで、従来は作物に利用されることなく溶脱していた窒素が土壌中に保持されることを新たに明らかにした。また、土壌微生物の保持する窒素が増加した結果として、作物の養分吸収力が急激に増加する生育中期以降には、有機物を施用していない区よりも施用した区で、土壌微生物が作物に放出する窒素量が増加する傾向があることを明らかにした。これらの結果は、東アフリカにおいて、有機物を播種前に施用することで窒素の利用効率が向上することを、すなわち土地生産性を向上できることを示唆しており、その意義は非常に大きい。また、本年度までの2年間の圃場試験から得られた主な成果はとして、土壌微生物の保持する窒素量の急激な減少が、土壌中の水分および基質が急激に減少する生育中期以降に2年続けて観測されたことから、土壌微生物が作物への養分供給源として寄与するのは、生育中期以降であること、またその原因としては土壌の乾燥や基質不足による土壌微生物の死滅などが原因であることが明らかとなった。東アフリカにおけるこれまでの研究から、作物に利用されることなく大量の窒素が溶脱することが明らかになっている。この、従来溶脱していた窒素を作物生育の向上に利用できれば、当地域が抱える食糧不足を解決する一助となることが期待される。そこで本研究では、有機物施用により土壌微生物の持つ生態を利用することで、溶脱していた窒素を作物生育に利用する手法の構築を目指。今年度は、有機物施用が土壌微生物の養分吸収/放出機構に及ぼす影響を明らかにすることを目的とし、2008年3月7月にかけて、タンザユア共和国・ソコイネ農業大学内圃場においてトウモロコシ栽培試験を行い、有機物施用に伴う土壌微生物中の窒素量の変動を解析した。得られた結果は以下の通りである。(1)有機物施用に伴って、作物生育期間中に土壌微生物が保持する窒素量が有意に増加すること、またこの影響は施用後1ヶ月以内が特に顕著であること。(2)(1)の結果、有機物施用により、土壌微生物を一時的に増殖させることで、窒素を一時的に微生物体内に貯留できること。以上の結果から、東アフリカの農業において深刻な問題となっている生育初期中の窒素の溶脱は、播種の前に有機物施用を行い土壌微生物の養分吸収機構を用いることで軽減できることが示された。来年度は、適切な有機物施用量を決定するため、施用量を異にした圃場での栽培実験を行い、土壌微生物を利用した効率的な養分動態を実現するための適切な有機物施用技術の構築を目指す。
高分解能全反射X線分光装置の開発及び薄膜界面の構造解析

反射高速電子回折の入射電子励起による特性X線の高分解能分光装置を開発した。分光器にはGe(111)単結晶面を二段で用い、検出器にはNalシンチレータと光電子増倍管を組み合わせたものを用いた。各々の単結晶の回転には最小ステップ角0.35秒のステッヒングモーターをそれぞれ独立に用いた。本装置でステンレス304表面、MgO(001)表面上のFe薄膜(80層)からのFe K_a特性X線の検出を行い、分解能(【right filled triangle】E/E)1.0×10^<-3>を得ることができた。半導体検出器(SSD)を用いた場合の分解能は3×10^<-2>程度であり、一桁以上の高分解能化を達成した。またこれにより、SSDを用いた場合は分離できなかったFe K_<a1>とFe K_<a2>とを明確に分離することが出来た。しかし、目的の1eV程度の分解能と比べると一桁ほど悪く、その理由として試料と回折結晶との位置関係及び電子線の幅が効いてきていると考えられる。これらの条件を早急に詰め、先ずは膜厚によるFeの結合状態の違いを評価できるようにしていく。さらに、電子線の入射方向を変えることにより電子の入射深度を変え、各層における結合状態の変化を探る予定である。高分解能X線分光を行うためには試料表面からの特性X線を検出できる装置構成になっている必要がある。ここでX線の検出に全反射の条件を用いると感度は向上するが異なるエネルギーのピーク強度を単純に比較することが出来ない。そこで先ずは強度を犠牲にし、特性X線強度の出射角依存性が弱くなる5度以上の出射角での、表面からの特性X線の検出を半導体検出器を用いて行った。単結晶試料表面として、金属薄膜成長用基板としての研究例が多数有り清浄化の容易なMgO(100)表面を用いた。この表面に金薄膜を成長させ、膜厚計を併用することにより当装置の配置で表面に吸着した十分の一層以下の金属の特性X線を検出できることを確認した。また反射高速電子回折の観察も併せて行い、金がこの表面上で取る多重双晶粒子を含む様々な構造の解析を行った。銅についても同様の実験を行っており、同じ元素でも構造の違いがどこまで特性X線のエネルギーの違いとして検出できるのかというところも調べていく予定である。高分解能X線分光系は、超高真空中に二段の回折格子(ステッピングモーターと二段の減速機で制御)とシンチレータとを置き、ビューポート越しに光電子増倍管で計測することにした。ステッピングモーター及び減速機が仕様通りの角度分解能を出すことは確認済みである。現在その他の各部品の発注を行っているところであり、納入され次第上記装置に取り付け動作確認を行う予定である。
女性議員は家父長制社会を変革できるか？―ルワンダと日本との比較政治学的検討―

伝統的な家父長制社会において、クオータ制導入による女性議員の増加が社会に与える影響の有無、大小を調査し、社会の価値観に変化がみられる場合はそのメカニズムを明らかにすることが本研究の目的である。事例として、女性議員比率世界一のルワンダと、戦前から女性解放運動がありながら、いまだに家父長制社会が制度的にも肯定され、家制度が温存され、女性議員比率が低迷している日本を比較している。研究2年目となる2018年度は、日本側とルワンダ側双方で研究が進んだ。まず、日本側は研究代表者である戸田による女性議員へのインタビューがルワンダ側と比較できる数まで進んだ。また、資料収集にも進展があった。ルワンダ側も、現地の研究協力者であるプロテスタント人文・社会科学大学のジョセフィン先生とフォーチュネ先生による女性議員へのインタビュー調査が完了した(インタビューにかかる費用が見積もり予算よりはるかに多く、予算内に収めるために、インタビューができた女性議員の数は予定よりも少なくなっている)。戸田が8月にルワンダに渡航し、現地で、両先生から詳細な説明を受け、疑問点についての解説を得た。予算の関係上、日本には1名の先生しか招聘できないが、両先生とも、現地社会の諸問題についても独自に調査をしておられるので、その知見も来年度の学会報告に生かせることに確信が持てた。現地では、2019年度の学会報告に向けての打ち合わせに加えて、1名の先生を日本に招聘するための査証申請の準備も行った。インタビューにかかる費用が予算の見積額をはるかに超えていたことと、ルワンダにおいて、ルワンダ人教員が調査許可を得ることが非常に難しかったこと、議員にアポイントメントをとっても予定変更されることが多かったことなどで、インタビュー調査の規模を縮小せざるを得なかった。2019年度は、予定通り、ルワンダのプロテスタント人文・社会科学大学の研究協力者1名が来日し、学会で共同発表を行う(報告希望の申請済み)。学会報告の条件である論文の共同執筆に向けて準備中である。平成29年度は、女性議員の割合が家父長制社会にどのような影響を与えているか・与えていないかを明らかにするために、日本国内でのアンケート、資料・情報収集と、ルワンダの現地協力者の先生方との打ち合わせ、及びルワンダの先生方によるルワンダの女性議員へのインタビューが主な活動となった。研究実施計画の1であるルワンダでの選挙実施の状況であるが、大統領選挙にあわせて渡航し、その様子をリアルタイムで観察した。2については、過去、日本の国会議員に対して行われたアンケートを原案として、それを英訳した質問票を作成し、ルワンダの現地協力者の先生方にお願いをして、女性議員へのインタビューを行った。予想外のことであったが、女性議員にインタビューをするために、ルワンダの行政府、国会議長の許可を求められ、全ての関係者から許可を得るのに数カ月を要したために、同行調査は不可能となり、また、予定の半分の人数しかインタビューできていない。残りの議員へのインタビューは、平成30年度に行う予定である。3と4については、現地協力者の先生方と協議し、予算的に実施が不可能との結論となった。5について。国際社会が議会での女性議員比率目標を50%とする中、日本の衆議院の女性議員比率は10%前後を推移している。この事態に変化をもたらすべく「政治分野における男女共同参画の推進に関する法律」の制定を目指し、Qの会や議員有志が活動を続けている。この動きを注視している。6の学生アンケートは実施済みである。予算的に実施が不可能となった計画もあるが、議長の許可は得られたので、本研究の目的達成に不可欠なルワンダの女性議員へのインタビューは実施が可能となっているため。平成30年度も渡航し、ルワンダの現地協力者の先生にインタビュー内容についての質疑を行う。現地社会の状況も確認する。日本国内での調査も継続して行う。

2019年度は、予定通り、ルワンダのプロテスタント人文・社会科学大学の研究協力者1名が来日し、学会で共同発表を行う(報告希望の申請済み)。学会報告の条件である論文の共同執筆に向けて準備中である。ルワンダ渡航のための費用が予定よりも大幅に増えてしまったため、帰国後の研究継続が不安になり、20万円分の前倒し支払請求を行った。結果的に、アルバイトを雇わずに自力で作業をすすめたことと、国内交通費の節約が可能となったため、前倒し支払い請求分が残った形になった。2019年度は研究成果を発表するために、ルワンダから現地の研究協力者1名を招聘して、学会で共同発表を行う予定である。その旅費の確保のため、2018年度は極力費用を抑えたため、4332円の残金となった。
完全静脈麻酔のクローズドループコントロールシステムの開発

完全静脈麻酔のクローズドループコントロールシステムを実現させることを目的とし以下の4つのサブシステムの開発を行った。1.麻酔深度定量システム心拍数変動のパワースペクトラム解析装置や解析脳波記録装置などを作成し麻酔深度の定量化を試みたが未だ十分な結果が得られていない。今後誘発脳波等の新たな指標を加えて検討する予定である。2.血中麻酔薬濃度超短時間定量システム高速液体クロマトグラフを中心とした血中麻酔薬濃度超短時間定量システムを作成した。ミダゾラム,チオペンタール,ペンタゾシン,ベクロニウム等の静脈薬を採血から定量まで1520分の所要時間で簡便に測定することが可能となった。3.血中および効果器麻酔薬濃度シミュレーションシステム鎮痛薬,催眠薬,筋弛緩薬のそれぞれの効果器における濃度をシミュレーションより求めるシステムを開発しマイクロコンピュータに搭載した。演算方式はオイラー法と厳密解法を選択可能としたが,オイラー法が演算時間が短く精度も臨床的には十分であった。注入ポンプ制御システム1台のマイクロコンピュータによって同時に3台のシリンジポンプを駆動し,3種類の薬物についてそれぞれ任意の血中濃度または効果器濃度に達成させることができるシステムを作成した。これらのサブシステムを統合することによって,筋弛緩薬に関してはクローズドループコントロールシステムによる自動投与法が可能となった。一方鎮痛薬,催眠薬に関しては設定した血中または効果器薬物濃度を目標としたオープンループコントロールシステムのみが実現できたが,今後薬剤の効果の定量化を行いクローズドループコントロールシステムによる自動投与法をめざす予定である。本年度は静脈麻酔における麻酔深度を定量するモニターの開発と平成5年度に予定していた血中麻酔薬濃度のシミュレーションプログラムの開発を行なった。麻酔深度モニタの開発に関しては以下の研究を行なった。1.脳波モニタ(Lifescan^R)からの脳波スペクトラムおよび各周波数帯における脳波エネルギー測定値のディジタル信号をRS232Cシリアル回線を経由してパーソナルコンピュータに取り込むプログラムを開発した。この装置により脳波スペクトラムのデータを定量的解析が可能な情報として取り出すことができるようになった。2.心電図波形よりR波を認識してR-R開隔を一心拍ごとに算出し、オンラインでフーリエ変換して心拍数変動のパワースペクトラムを実時間で解析するシステムを構築した。本装置により、麻酔中の交感神経系活動の定量化がベッドサイドで行なうことが可能となった。3.非侵襲的連続的血圧計の動脈圧波形、下部食道内圧計の圧波形をアナログデータとして、データレコーダに取り込み、解析できるようにした。以上の1-3の装置に、すでに測定値を記録する能力を持った呼吸ガス分析装置、呼吸気流速計を加えて、麻酔深度定量に用いる予定のすベての指標を記録することが可能となった。静脈麻酔薬の各指標に対する作用については、平成5年度に血中麻酔薬濃度定量システムの完成の後、血中麻酔薬濃度を実測して研究を行ない、麻酔深度定量システムを完成させる予定である。血中麻酔薬濃度シミュレーションシステムに関しては、既に発表されている薬物動態の定数を使用して血中濃度を算出するプログラムを開発した。平成5年度は薬物動態の定数を独自に求め、血中麻酔薬濃度超短時間定量システムの開発と併せて、正確な血中、脳中麻酔薬濃度シミュレーションシステムへと発展させる予定である。1.血中麻酔薬濃度超短時間定量システムの開発(1)高速液体クロマトグラフを用いた血中ミダゾラム濃度定量条件の検討紫外線吸収検出器を用いてミダゾラムの吸収スペクトラムを測定したところ,波長220nmの紫外線が測定に最適であった。分離カラムは逆相カラムとし,移動相は20%アセトニトリルが適当であった。この方法でのミダゾラム濃度の測定限界は50ng/ml程度であった。(2)前処理方法の検討マイクロフィルタ,プレカラム等を方法を候補として検討した。

血漿をマイクロフィルタで除蛋白すると,その濾液より蛋白非結合型のミダゾラムの血漿濃度を得ることができるが,ミダゾラムは蛋白結合率が極めて高率であった。血液はマイクロフィルタで濾過不能であった。血液に2倍量のアセトニトリルを添加し,1分間遠心後その上澄を高速液体クロマトグラフに注入する方法がもっとも短時間で再現性の良いことが明らかになった。血液濃度は,血漿濃度の約90%でほぼ一定であり,両者は強い相関関係を示したので,血漿濃度の推定も可能であった。本システムでは,採血から血中ミダゾラム濃度定量まで15分間が必要であった。2.血中および脳麻酔薬濃度シミュレーションシステムの開発3コンパートメントモデルをマイクロコンピュータ上に構築し,身長,体重,投与薬物量をもとに血中,脳内ミダゾラム濃度を計算することを可能とした。計算より求めた血中濃度を高速液体クロマトグラフィで実測した濃度で校正することによって,より正確なシミュレーションを可能とした。本システムは,ミダゾラム以外のさまざまな静脈麻酔薬の血中濃度シミュレーションに応用することができ,現在他の鎮静薬,鎮痛薬に関する測定システムを開発中である。1.血中および効果器における薬物濃度シミュレーションシステムの開発鎮痛薬,催眠薬,筋弛緩薬のそれぞれの効果器における濃度をシミュレーションより求めるシステムを開発しマイクロコンピュータに搭載した。演算方式はオイラー法と厳密解法を選択可能としたが,オイラー法が演算時間が短く精度も臨床には十分であった。対象とした薬剤を列挙する,鎮痛薬:フェンタニル,アルフェンタニル,ペンタゾシン,催眠薬:ミダゾラム,プロポフォール,チオペンタール,筋弛緩薬:ベクロニウム,パンクロニウム。2.注入ポンプ制御システムの開発1台のマイクロコンピュータによって同時に3台のシリンジポンプを駆動し,3種類の薬物についてそれぞれ任意の血中濃度または効果器濃度に達成させることができるシステムを開発した。マイクロコンピュータにはエプソン社製(PC-486GR),シリンジポンプにはアトム社製(1235)を用いた。3種類の薬剤についてそれぞれの目標血中濃度または効果器濃度を入力すると,前述の薬物濃度シミュレーションシステムを使用して注入速度を算出し,すみやかに目標濃度に達するようにポンプが駆動される。この時,最大注入速度はポンプの規格により199.9ml/時に制限される。システムの作動中は常に,演算より求めた現在および未来の血中濃度,効果器濃度が表示されるとともに,薬物濃度が目標値に到達するまでの時間が表示されるようにした。さらに筋弛緩薬に関しては,神経筋接合部モニタ(Relaxograph)で筋弛緩薬の効果を定量し,任意の筋弛緩効果を維持するよう投与速度をクローズドループコントロールできるようにした。
有機溶剤による神経障害発生の機序と生物マーカーに関する研究

トルエンの中枢神経系への影響を明らかにするために、トルエン曝露による脳内アミン類の変化をラットを用いて検討した。脳内アミン類の測定にはマイクロダイアリス法を用いた。トルエン曝露は脳の線条体内ドーパミンを増加することなく、行動量を増加した。これは脳内ドーパミンを増加することによって行動量が増加するアンフェタミン等とは作用機序が異なることを明らかにした。これらの結果は脳内アミン類が有機溶剤の中枢神経作用機序解明に有効な指標であることを示した。トルエン嗜癖者の脳の磁気共鳴映像法(MRI)を用いて経時的に観察し、トルエン吸入によって脳の萎縮と白質脳症が発生することを明らかにした。また、トルエン曝露を受けて働いていた労働者に軽度な白質脳症が認められた症例を見いだした。MRIがトルエン等の有機溶剤の中枢神経系への影響の作用機序解明に有効であり、MRIの所見は有機溶剤の中枢神経への影響の生物マーカーとして利用しうることを示した。末梢神経毒性を有することがよく知られているヘキサン及びその代謝物の毒性を培養したシュワン細胞を用いて研究し、2,5-ジメチルフランがシュワン細胞に対してもっとも毒性がつよいことを明らかにした。この結果はヘキサンの末梢神経毒性の原因物質は2,5-ヘキサンジオンしと考えられてきたが、2,5-ジメチルフランの関与も考慮する必要性を示した。さらに、我が国における神経毒性を有する有機溶剤等の工業化学物質の使用実態とそれらによる健康障害の広がり及びその予防対策の重要性を示した。1.ヘキサン2,000ppm単独曝露、ヘキサン2,000ppm+メチルエチルケトン(MEK)2,000ppm混合曝露及びヘキサン2,000ppm+MEK200ppm混合曝露をラットを用いて、20週間吸入曝露し、末梢神経伝導速度、末梢神経の病理組織像、尿中代謝物を観察した。MEK2,000ppm混合曝露ではヘキサンの末梢神経毒性を増強したが、MEK200ppm混合曝では毒性増強作用は明確ではなかった。尿中代謝物はMEK2,000ppm混合曝露群で初日はヘキサンの尿中代謝物は有意に減少したが、4週以降は有意に増加した。MEK200ppm混合曝露群では有意な変化は認められなかった。2.グリア細胞の培養系を用いて、ヘキサンの代謝物の毒性を比較した実験では2,5-ジメチルフランが最も強い毒性を示した。この結果はヘキサンの神経毒性の機序を考える際には2,5-ヘキサンジオンのみでなく2,5-ジメチルフランの作用も注目すべきことを示した。また、トルエン曝露を受けて働いている労働者にも軽度な白質脳症が発生することを見いだし、MRIがトルエン等の有機溶剤の中枢神経系への影響の機序解明と生物マーカーとして有効であることを示した。また、ヘキサン及びその代謝物(2-ヘキサノン、2,5-ヘキサンジオン、2,5-ジメチルフラン、γ-バレロラクトン)の毒性を培養したシュワン細胞を用いて研究し、2,5-ジメチルフランがシュワン細胞に対してもっとも毒性がつよいことを明らかにした。その結果はヘキサンの末梢神経毒性の原因物質は2,5-ヘキサンジオンと考えられてきたが、2,5-ジメチルフランの関与も考慮する必要性を示した。さらに、有機溶剤等の工業化学物質による神経障害の広がりとその予防対策の重要性を示した。
磁性流体と弾性構造の連成分散性波動

磁性流体は,強磁体の微粒子を水性または油性の溶媒中に分散させたコロイド液体であり,磁場の作用下で波面形状の変化や粘性の変化を起こす興味深い流体である。一方,自然界の水中生物の泳ぎに見られるように,進行波型の運動をすることによって推進力を得ることができることが知られている。本研究者は,以前より,この進行波型推進機構を,磁性流体と薄い弾性膜からなる構造と,外部から進行波型磁界を加えることによって実現することを試みてきた。本研究では,これらの推進機構が磁性流体と弾性膜の連成波動現象に支配されることに着目した。また,今後磁性流体を能動的アクテュエーターに適用しようとする際にも,この連成波動および連成振動が重要な研究対象となることを予測し,その基本的な現象を把握することを目的とした。ここでは,2次元的な薄い弾性膜におおわれた磁性流体層および弾性円管内に封入された磁性流体中の波動伝播と振動現象について,実験と,部分的な理論解析を行った。また,実際に推進機を作成して,推進動作に及ぼす波動の影響を調べた。その結果,磁性流体中の波の干渉,弾性膜との連成分散性波動の伝播形態についての興味ある現象を見出すとともに,推進機動作の基本的な機構についての知見を得た。ただし,磁性流体が,磁場と非総型の相互作用を行うことや不均質コロイド流体の持つ複雑な挙動のために,数学的解析の上での未解決や定量的な評価の上で今後の課題を残した。本研究は,磁性流体層とそれを被覆する薄い弾性膜に対して進行波状磁界を作用させることにより,弾性膜に進行波動を発生させて,それに接する流体や固体等を推進駆動しようとする研究の一環として行なった。そこでは,動磁界の下での磁性流体と弾性膜の連成波動が主要な役割を担う。しかし,これまでにこの種の研究は皆無であるが,最近注目を集めている磁性流体の基礎および応用研究において重要となる。平成3年度において,筆者はまず流体推進用の推進機構とその特殊な駆動回路を改良し,新たに薄い板状物体の搬送装置を試作し,その搬送挙動を詳細に調査し,興味ある基本特性と実用化への指針を得た。この研究成果は,2編の日本機械学会論文と,磁性流体連合請演会での講演論文として発表した。次に,上記の装置を用意して,コンデンサ-バンクからの放電電流を電磁コイルに流すことになる強い局所的バルス状磁界を掛けることによって発生する磁性流体と弾性膜の連成波動の伝播と過渡特性について実験的研究を行なった。ここでは,主として1個の電磁コイルによる単一パルスによる波動と,2個の電磁コイルを用いた2つのパルスによって発生する連成波動の相互作用について研究を行ない,特徴ある非線型分散性波動の現象を見出した。この研究成果は第4回電磁力関連のダイナミックスシンポジウムで発表の予定である。これらの研究により,これまでにほとんど知られていない磁性流体と弾性構造の連成波動伝播および振動についての有用な知見を得た。磁性流体は,強磁体の微粒子を水性または油性の溶媒中に分散させたコロイド液体であり,磁場の作用下で液面形状の変化や粘性の変化を起こす興味深い流体である。また,今後磁性流体を能動的アクチュエーターに適用しようとする際にも,この連成波動および連成振動が重要な研究対象となることを予測し,その基本的な現象を把握することを目的とした。

ここでは,2次元的な薄い弾性膜におおわれた磁性流体層および弾性円管内に封入された磁性流体中の波動伝播と振動現象について,実験と,部分的な理論解析を行った。また,実際に推進機を作成して,推進動作に及ぼす波動の影響を調べた。その結果,磁性流体中の波の干渉,弾性膜との連成分散性波動の伝播形態についての興味ある現象を見出すとともに,推進機動作の基本的な機構についての知見を得た。ただし,磁性流体が,磁場と非線型の相互作用を行うことや不均質コロイド流体の持つ複雑な挙動のために,数学的解析の上での未解決や定量的な評価の上で今後の課題を残した。
原子炉過渡特性解析による反応度係数の研究

原子炉の安全性のためには、種々の事故原因に対して炉出力、冷却材温度、及び燃料温度等の時間変化を調べる必要があるが、その際に反応度係数が重要な役割を果たす。本研究は、空間依存動特性コ-ドを用い、反応度係数の過渡特性への影響について基礎研究を行ったものである。まず、反応度係数を計算する際に重要となる実効群定数作成法について検討した。実効群定数作成では、共鳴エネルギ-領域の取り扱いが難しく、詳細な核計算には自己遮蔽効果の正確な計算が不可決となるので、自己遮蔽因子法に比べてその精度が高いマルチバンド法を非均質格子に導入する方法を開発した。また、この方法を京都大学原子炉実験所の臨界集合体KUCAで行った稠密格子実験に適用し、その妥当性について従来の方法及びモンテカルロ法と比較検討した。次に、反応度係数が炉心特性にどう影響するかを調べるため、空間依存の過渡特性解析法について研究した。大型炉では中性子の核的結合が弱いため、局所的反応度の印加により中性子束分布に強い歪みが生じ、3次元解析法の導出が必要となる。時間依存の中性子拡散方程式の中性子流を精度良く表す式を導入し、粗メッシュながら計算精度の良い過渡特性解析法を開発した。この方法を高速炉に適用し、ドップラ-反応度、冷却材温度係数を考え、過渡時の出力分布、ナトリウム温度分布に対する粗メッシュ効果を評価した。また、本研究の遂行に当たり、今後必要と思われた研究項目をまとめた。過渡特性解析のための3次元空間依存動特性計算法の研究を行った。準静近似を用いた従来の動特性計算法は急激な出力変化があると膨大な時間ステップ数が必要となる。このため、従来の方法では計算時間が多くかかり、収束した解が得られない場合も生じる。本年度はこの問題を解決するため、即発跳躍近似を改良した方法を開発し、時間ステップ数が少なくても安定でしかも正確な解が得られる3次元動特性計算法を導出した。高速炉体系で炉中心の制御棒が引抜かれた場合に本方法を適用した。従来の方法で45の時間ステップ数が必要な場合でも、本方法では11ステップ数に減少した。時間ステップ数の減少のほか、空間分布計算法としても従来の有限差分法に基づく拡散計算では誤差が大きいため、少ない展開次数で精度良く解を得られる解析的ノード法の開発を行っている。軽水炉用の直交座標系および高速炉用の六角-Z座標系の新しい基本式を導出し、計算を実行した。差分近似計算に比べると同一精度を得るための計算時間が大幅に短縮されことが解った。反応度係数を正確に計算するためには摂動による中性子断面積の変化およびそれに伴う中性子スペクトル変化を考える必要がある。本年度は格子計算に基づき、燃料温度上昇による反応度の変化、すなわちドプラー反応度に対する無限希釈断面積変化の寄与分および自己遮蔽因子の変化の寄与分を独立に調べた。ドプラー反応度にはU-238の寄与が最も大きい。U-238捕獲断面積のドプラー反応度に対する感度係数は20eVでは-0.11となるが、自己遮蔽効果を考慮しないと0.053となり符号まで異なってくることが解った。このように、反応度の感度係数に対する自己遮蔽は重要な役割を持っていることが本年度の研究で解った。前年度の反応度フィ-ドバック効果についての種々の検討に引続き、本年度は新しい3次元過渡特性解析法の研究を実施した。ある摂動が炉心で生じた場合の過渡特性を研究することは、原子炉安全性の評価上重要であり、特に大型の原子炉では炉内中性子の空間・時間的変化が小型炉に比べ大きいため3次元での動特性解析が必要となる。しかし時間依存拡散の方程式を差分法で数値的に解くと、解が発散し正確に求まらないが、あるいは膨大な計算時間を要する。そこで新しい時間依存拡散方程式の解法を導出した。

3次元中性子束分布を正確に計算するには多数のメッシュ点(差分点)を株3必要があるが、計算時間が膨大となるため、少数のメッシュ点でも精度を落とさない新しい差分法を考えた。すなわち、メッシュの境界道傍の仮のメッシュ点での中性子束を中性子バランス式より解析的に求め、この中性子束よりメッシュ境界の中性子流を計算する方法を導入した。高速炉体系で、大角格子に1個のメッシュ点をとる粗メッシュ計算では、制御棒反応度価値について約40%もの誤差を生じる場合があるが、本計算法では誤差は約1%以内になることが判明した。一方、時間依存性に関しては、即発跳躍近似を用いて精度良く計算する方法を導出した。この新しい空間・時間依存の動特性計算法を用いて大型高速炉の3次元過渡特性を計算した。非線形効果のため、従来の粗メッシュ計算では出力について約15%もの計算誤差が生じるが、本手法では高い精度の結果が得られることが実証された。
腹腔鏡手術下に非接触イメージャを用いた腫瘍局在のより正確な診断法の確立と臨床応用

【研究目的】内視鏡外科手術時の失われた触診能を代償するため、硬さの検出系として空気噴流を用いた肺表面の硬さを感知できる非接触剛性イメージャーを開発した(基盤研究(C)一般(平成19-20年度)、課題番号:19591627)。腹腔鏡手術でも胃癌・大腸癌において切除範囲の決定は漿膜面から腫瘍と正常部位の境界の同定が通常では困難で、一般的に術前に内視鏡下にクリッピングや点墨もしくは手術中に内視鏡を施行し切離線を定めている。本研究では我々が開発した非接触剛性イメージャーにより漿膜面から腫瘍を探索することを可能とし、より正確な腫瘍局在診断を腹腔鏡主術中に行う環境を整えることを目的とした。【研究実施計画】2年間の研究期間内に3段階の研究実施計画を立てた。(1)ゼリー・シリコンの臓器モデルを用いイメージャーの最適な印加出力、周波数の設定を探索。(2)ブタを用いて腫瘍・クリップの検出能力並びに空気噴射による臓器への影響を組織的に検証。(3)摘出臨床検体を用いクリップもしくは腫瘍の局在を走査し結果の比較検討を行う。【実績概要】(1)-1臓器モデルを用いた実験今回対象とする大腸は肺に比べ柔らかく、また胃は硬いため改めて初期設定の変更が必要になる。臓器モデルとしてシリコン・ゼラチンモデルをもちいて検証した。イメージャーの最適な印加出力、周波数の設定を探索する過程で非接触感覚イメージャーでは空気を多く含んだ肺では可能であったが、対象の硬度が増した場合測定できないという弱点が浮上した。つまり非接触イメージャーによる走査では対象臓器(物体)の硬度の変化は測定できたが当初目標としていた腸管内腫瘍やクリップを検出するにはエラーが多すぎて判別が困難であると判断した。(1)-2そこで接触イメージャー(ビーナストロンシステム:AXIOM社製)を用いて走査の可能性を検討した。シリコン製の硬度試験片を用いて硬度測定の信頼性試験を行った。今後は対象臓器の硬さ、検出対象の硬さ、大きさ、深さを変化させてセンサーの検出限界を調べる予定であった。しかし平成25年3月末にて現職を退職することとなり研究中止申請を行うこととなった。