hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地殻放射電磁波の音響学的信号処理による地殻異常診断に関する研究

(b)放射電磁波の可聴周波数領域への変換を行い、聴覚による弁別の可能性を確認した.(c)また同時に、スペクトル分析により、ソニファイされた電磁波のフォルマント等の構造を明らかにするため、腺形予測分析、ケプストラム分析により、音響パラメータを推定することにより,異常地殻電磁波の分離検出の可能性を有することが確認出来た.今後さらに研究を進める予定である本年度の研究実施概要は以下の様になる.(1)データ収集システム:全国多地点で得られる地殻電磁波観測データの受信,記録,効率的な収集方法に関する研究:収集データの高信頼度化のため,観測地点での機器動作の安定化に努めると共に活火山帯における各種観測データや観測地点数の増加等を行い観測事例の増強を図った.また,将来方式として移動観測システムにおけるダイナミックフレキシブルグルーピング(DFG)の構成方式とそのプロトコルに基づくモデルの検討を進めた.(2)ディジタル信号処理:a)雑音除去:各地で観測された223Hz電磁波強度データの6秒平均値から,地球規模の変動成分(雑音)を除去する手法を提案した.b)局所電磁波発生源推定:雑音除去された各地のエネルギー強度から局所電磁波発生源を推定する手法を確立した.推定結果とレーダ観測による雷雲(雑音)の位置との比較を行い,良好な評価を得た.更に,三宅島噴火活動に関する放射波を御前崎他で捕捉した.また,平成13年1月6日に東濃地方で発生した地震の3日前から震源付近での異常電磁波の発生を捉えた.(3)音響学的分析:(a)可聴周波数領域へ変換された放射電磁波データのフィルタリングによる異常電磁波の検出性能について,データ分析を進めると共に,より効果的な処理方法について検討を進めた.(b)ケプストラム分析に基づく長時間スペクトルの標準パターン(年平均)を求めた.その結果,i)スペクトル包絡は観測地点によらずほぼ同じであること,ii)パワー情報は観測地点により異なること,iii)パワー情報とスペクトル情報を正規化することの有効性等が確認できた.(4)電磁波発生メカニズム:伝搬モデルとして,地下導電率の年変化,電離層,山などの地表上の障害物,等各種パラメータを考慮したELF帯電磁波伝搬の影響について計算機シミュレーションを行い,各要素の影響を分析した.本年度の研究実施概要を項目別に示す。(1)電磁波発生メカニズム:2000年6月から9月にかけて三宅島での噴火活動に対応する電磁放射を御前崎等で観測に成功した。電磁放射の信号解析を行い地下マグマ活動によると見られる電磁放射活動を検出することが出来た。また、2001年4月3日にM5.1の注目される地震が静岡県中部で発生したが、その後も6月初め同地域で連続する地震活動があり、更に7月には大井川河口域において新たな地震活動が発生した。大井川観測点において、2月中旬から10月初めにかけ地震活動との対応について多くのデータが獲得された。また、雷による電磁波発生モデルを用いて数値解析を行った。これより雷電磁波放射の分析に参考となる知見を得た。(2)ディジタル信号処理:6秒毎の電磁波観測データに対して、それぞれエネルギー2乗則にもとづき発生源及び発生エネルギー推定を試みた。雷及び地震前兆と見られる異常電磁波に対して推定した結果、推定精度50km程度が確保できることを明らかにした。
遺伝子改変マウスを利用したタンパク質チオール基化学修飾に基づく病態の検討

本研究課題では、システインの生合成、その血中濃度上昇が心血管病の危険因子とされるホモシステインの蓄積、そして血管平滑筋弛緩などの多彩な作用を持つ硫化水素の産生に関わる2種のTranssulfuration酵素(CBSとCTH)の遺伝子欠損マウスを利用して、タンパク質システイン残基の化学修飾による病態の可能性を探った。風邪薬成分として汎用されるアセトアミノフェン(APAP)は、高濃度投与するとシトクロムP450により代謝されNAQPI(N-acetyl-p-benzoquinone imine)となり、システイン残基に結合(化学修飾)することでタンパク質を変性させ肝細胞死を誘導することが知られているが、まずCTH欠損マウスがAPAPに対し脆弱であることを見出した。CTH欠損マウスの肝臓グルタチオンレベルは野生型マウスの半分程度であり、なおかつAPAP処理によって急速に枯渇することが判明した。CTH欠損によるシステイン生合成不全によりグルタチオンが枯渇しやすくなり、NAQPIによるシステイン修飾が進んだと考えられる。また我々は、硫化水素ドナーのマウス腹腔内投与あるいは短期間の絶食により、ランゲンドルフ灌流心における虚血再灌流時の心筋障害が減弱されることを見出した。本研究費により購入した等電点電気泳動装置を用いたEttan 2D-DIGE法により絶食による心臓タンパク質の発現変化を調べたが、肝臓や胸腺など大きく萎縮する臓器とは対照的に、ほとんど萎縮しない心臓では大きな変化は観察されなかった。また、これらのIntervetionによる心筋保護効果はCBSあるいはCTHの遺伝子欠損マウスでは観察されなかった。両欠損マウスにおける高ホモシステイン血症が内在性硫化水素の作用に拮抗する可能性を考えて、今後タンパク質システイン残基の化学修飾を同定していく予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。タンパク質Cys残基のチオールSH基は,周囲のレドックス環境に応じて形成・開裂するdisulfide結合を介してタンパク質の高次構造を決定するものと考えられている。しかし近年,NO付加によるS-nitrosylation,NO由来活性窒素酸化物により生成する8-nitro cGMP付加によるS-guanylation,H_2Sに由来するSH付加によるS-sulfhydration,さらにはメチオニン代謝物homocysteine付加によるS-homocysteinylationなど様々な化学修飾を受けることが明らかとなり,活性酸素あるいは生理活性ガス・アミノ酸シグナルの受容器(センサー)として働く可能性が浮上している。我々はCys生合成とH2_S産生の生理的意義を明らかにするため,その両者に必須のTranssulfuration酵素であるcystathionine beta-synthase(CBS)とcystathionine gamma-lyase(CSE)の遺伝子欠損マウスを作成・解析してきたが,共にホモシステイン血症を示すそれらのマウスに見られる病態がチオール基修飾による可能性を調べている。本年度はまず,世界で初めてのH_2Sガス組織イメージングを行った。マウス腎臓切片を銀板状にスタンプしてH_2Sをトラップし,洗いの後にTOF-SIMSによりH_2Sに派生するAgS-あるいはAg2S-イオンを検出した。その結果H_2SはCBSとCSEが共発現する腎皮質に(腎髄質に比べ)強く分布することがわかった。また、高メチオニン食投与によりCSE欠損マウスで発症する急性肝炎の病態発症メカニズムの解析を行い、Transaminationによるアンモニアやメチルメルカプタンなどの「毒ガス」産生とシステイン由来抗酸化物質の産生低下の関与を見出した。チオール基の化学修飾に基づく病態の解明には至っていないが、その病態モデルや解析手法における大きな進展が見られた。ランゲンドル

灌流心を用いた実験から,絶食による虚血再灌流障害からの心機能保護作用に硫化水素とホモシステインの関与を示すデータを得ている。すなわち、硫化水素投与によっても保護作用は見えるが、高ホモシステイン血症を示すCBS欠損マウスもCSE欠損マウスも硫化水素投与による心機能保護作用が見えない。今後はこれらの作用に,タンパク質システインのSH基修飾が関わっている可能性を調べていく。
医療的ケアを必要とする子どもの親の周就学期におけるニーズの縦断的調査

医療的ケアを必要とする子どもの親が周就学期に体験する思いの変化と支援ニーズを明らかにすることを目的に、入学前・入学直後・入学1年後の3回にわたり半構成的面接と質問紙による主観的幸福感(WHO SUBI)の調査を、子どもの保護者5人に対し実施した。入学前、保護者は、新しい環境への子どもと自分自身の適応に不安をもっていたものの、成長発達への漠然とした期待を抱いていた。入学後は、子どものコミュニケーションや行動の広がりに喜びを見出していたが、子どもや自分自身の健康状態の変化や成長発達に伴う新たな対応への苦慮も述べられた。各3回にわたる調査における主観的幸福感の点数の変化には明らかな関連はなかった。慢性的な健康問題をもち定期的な医療的ケアを必要とし、次年度に小学校(特別支援学校小学部)に入学を予定している子どもの保護者2名と一人当たり1時間程度面談し、情報を得た。また、同時に「WHO SUBI(主観的幸福感尺度)」を用いた質問紙調査も行った。この調査にあたって、調査者の所属する大学の研究倫理委員会に研究計画を示し、倫理審査の承認を得た。調査協力者のリクルートにあたっては、身体・知的障害をもつ幼児のための通所施設に協力を依頼した。保護者Aは、子どもが生まれてからの振り返りの中で、身体的な症状が起こっていてもなかなか診断がつかなかった時期があり、病名が分かって「ほっとした」こと、夫とも育児を共に楽しめていること、通所施設での子どもの成長の大きさなどについて語り、身体的な症状の再発による発達への影響も心配しつつも、現在の生活には満足している様子がうかがえた。入学という新たな環境の変化に対しては、子どもの身体的・精神的影響は心配しておらず、保護者自身の新たな人間関係の構築に関して不安を感じていた。また、小学校入学よりはるかに先の高等学校卒業後のことへの心配を持っていた。保護者Bは、祖母という立場から育児を振り返り、家族構成の変化と、子どもにとっての実母に気兼ねしながらの育児から自分が主体の育児に移行した状況、現在の生活は体力的には大変ながらも、同胞を含めた子供たちの成長を見守る育児の楽しさを語った。入学という新たな環境の変化に対しては、さらなる成長への楽しみがあると述べ、知りたい情報は、周囲のお母さん仲間とのおしゃべりで得られ、特に不足している情報はないとのことであった。調査協力者とは、継続した調査への承諾を得ており、今後、入学後の状況についての情報を、面談を通して得ていく予定である。特別支援学校に通学し医療的ケアを必要とする、または、慢性的な健康問題をもつ子どもの母親たちを対象に、子どもの健康状態に関する情報、出生時からの健康状態の経過、行われた治療・療養の体験、入学までの体験と自身の心理的状態、入学後の印象的な体験と心理的状態の変化の有無、家族(特に子どものきょうだい)への思い、子どもの生活全般における関係者(医療者・教育者・福祉・行政等)への希望・要望等に関して、グループインタビュー(プレテスト)を行った。母親たちは、子どもの出生直後から、生命の危機や、入退院・手術などの繰り返す治療体験を経て、現在の家庭での生活をおくっているが、子どもの体調の不安定さは継続しており、一旦体調を崩すと元の回復までに相当な時間を要し、今まで積み重ねてきたリズムや生活が変調することへの不安と負担を述べていた。同じような体験をする他の母親たちとの出会いや関わりからは、自己の成長、許容範囲の広がり、親同士のサポートで親自身が安定することでの子どもの安定への効果の一方、価値観の違いによる人間関係の困難さも体験していた。さらに、子どもが学校に通うことで、子どもが家族以外の他者と関わることでの可能性や機会の広がり、子ども同士による刺激の大きさ、母親としての視点や意識の変化があり、また、その子どものきょうだいへの期待、親としての関わりへの後悔や希望などが述べられた。これらの結果は、本調査のインタビューガイドと調査票の作成において貴重な情報・資料となり、また、調査対象者のリクルートにおける情報収集や関係性の構築への大きな機会となったが、研究者自身のみならず、親たちにとっても、数年前の自身の思考や気持ちを振り返えり、子どもの将来を見据え、自身が現在行うべき役割を客観的かつ具体的に考え、言葉にし、共有する機会ともなったとの評価を得ることができた。本研究は、慢性的な健康問題をもち定期的な医療的ケアを必要とし、次年度に小学校(特別支援学校小学部)に入学を予定している子どもの保護者に対し、小学校(特別支援学校小学部)への「I期:入学2・3ヶ月前」、「II期:入学後1・2カ月後」、「III期:入学約1年後」の3期にわたり、子ども・保護者自身の心境や体調の変化等に関する情報を、面接調査によって得るものである。また、同時に「WHO SUBI(主観的幸福感尺度)」質問紙による調査も並行して行っている。「I期」では、ほとんどの保護者が、通所中の施設の人的・物的環境に満足しているため、小学校入学については環境の変化が大きいことを理解したうえで、学校の説明会以外に、気の合う保護者同士の会話、訓練施設等での医療専門家等を使い分け、自分に必要な情報を入手する行動をとっていた。また、子どもの成長を喜ぶ一方、自身の体力や健康への不安、新しい人間関係の構築に対する葛藤を語っていた。

「II期」では、教員の配慮や対応、子ども自身の体調の変化、適応力・成長への驚きと喜び、保護者自身の体調変化への懸念などが語られ、「III期」では、1年の早さと子どもの成長の大きさへの驚き、今後の成長への更なる期待、子どもの成長や体験を思いだして語れる喜びなどが語られた。面談の内容と「SUBI」の調査と総合すると、ポジティブな発言や質問以外の話題の発展が多い保護者において、「SUBI」の得点が高い(心の健康度が高い)傾向がみられたが、低い群でも特別な対応を必要とする保護者はなかった。調査協力者らからは継続した調査への承諾を得ており、今後も面談調査を実施し、結果をまとめていく予定である。研究目的:小学校(小学部)入学を次年度に控えた、慢性的な健康問題があり常時医療的ケアを必要とする子どもの養育者(5名)の、周就学期(就学前後約1年半)に体験する困難や満足などの思い・気持ちの変化、必要とする人的・社会的支援の内容を明らかにすること。研究計画:インタビューガイドを用いた焦点化面接による質的記述的研究と「WHO SUBI」(心の健康度:主観的幸福感)質問紙を用いたトライアンギュレーション、「調査1回目」小学校入学前(半年から2・3か月前)、「2回目」小学校入学後(1・2か月後)、「3回目」小学校入学後(半年1年後)の各時期に面接(計3回)を行い、各面接時に質問紙(WHO SUBI)への記入を依頼する。調査内容:「子どもの背景」年齢、性別、医療的ケアを必要とすることになった診断名、家庭で医療的ケアを実施している年数、家庭・学校で行う医療的ケアの種類と頻度、「養育者の背景」子どもからみた続柄、年代、職業、家族構成、子どもの養育の状況、「インタビュー内容」1回目:学校選択に関する意思・思い、就学準備の状況、子どもの学校生活に対する思い(期待・不安)、支援ニーズ、情報ニーズ、2・3回目:子どもと養育者自身の健康状態、入学後、体験したイベント・エピソード(子ども・保護者が楽しい・嬉しいと感じていると思われることなど)、支援・情報ニーズ、その他、学校の生活に対して感じていること。調査結果:30代50代の保護者(女性)5人から各3期のインタビューを実施した。子どもの状況は、身体的障害と知的障害も合わせもち、内服を含めた複数の医療的ケアを必要としており、特別支援学校または支援学級に通っていた。入学前には、ほとんどの保護者が、子どもが学校生活に適応できるか心配していたが、入学後は子どもの適応と成長の速さを実感していた。各対象者の3期にわたる心の健康・疲労度に大きな変動はなかった。医療的ケアを必要とする子どもの親が周就学期に体験する思いの変化と支援ニーズを明らかにすることを目的に、入学前・入学直後・入学1年後の3回にわたり半構成的面接と質問紙による主観的幸福感(WHO SUBI)の調査を、子どもの保護者5人に対し実施した。入学前、保護者は、新しい環境への子どもと自分自身の適応に不安をもっていたものの、成長発達への漠然とした期待を抱いていた。入学後は、子どものコミュニケーションや行動の広がりに喜びを見出していたが、子どもや自分自身の健康状態の変化や成長発達に伴う新たな対応への苦慮も述べられた。各3回にわたる調査における主観的幸福感の点数の変化には明らかな関連はなかった。研究倫理委員会への申請、倫理審査の承認が遅延し、本調査を始める時期が遅くなっていた。また、条件に合致する調査協力者の確保が困難で、初年度は予定数より少ない状況であった。
高次のリリ-スコントロ-ルを目的とした新規生体吸収性ポリマ-の開発

本研究では、りんご酸を構成単位とする新規α-オキシ酸ポリマ-の開発を行ない、その加水分解ならびに生体吸収性を検討することにより、薬剤のリリ-ス制御を目的としたドラッグデリバリ-用のマトリクス素材として活用することを目的とした。1.モノマ-の合成:β-benzyl malateおよびβ-ethyl malateとbromoacetyl chlorideのカップリング生成物をNaHCO_3の作用下にラクトン化を行ない、異なる側鎖置換基を有する2種の環状シエステル、3(S)-[(benzyloxycarbonyl)methyl]-(BMD)および3(S)-[(ethoxycarbonyl)methyl]-1,4-dioxane-2,5-dione(EMD)を合成した。2.重合および共重合:BMD、EMDにオクチル酸スズ触媒を加えて塊状重合し、グリコ-ル酸(G)-りんご酸エステル(M*)重合体を得た。また、両モノマ-とL-ラクチドとの共重合により、乳酸(L)-グリコ-ル酸(G)-りんご酸エステル(M*)三元共重合体を得た。いずれの重合体の分子量も15万であった。BMDの重合体および共重合体については、バラジウム炭素の存在下に水素化分解を行ない、側鎖ベンジル基を脱保護し、側鎖にカルボキシル基を有するα-りんご酸(M)共重合体が得られた。3.加水分解・生体吸収性:L-G-M共重合体のフィルムをリン酸緩衝液中に浸漬した結果、その加水分解性がポリ乳酸に比較して著しく高いことが確かめられた。同フィルムをラットの背部皮下に埋入し、invivoにおける分解・吸収性を検討した。その結果、(1)in vitroとほぼ要じ分解速度を示すこと、(2)M組成が高いほど吸収速度が大きいこと、(3)埋入部に拒否反応はなく高い生体親和性を有すること等が明らかになった。以上の結果より、りんご酸単位を含むα-オキシ酸ポリマ-はドラッグデリバリ-のためのマトリクス材料として必須要件を備えていることを確認した。現在、マイクロスフェア-への応用を検討している。りんご酸を単位とする新しいα-オキシ酸ポリマーの開発を行ない、薬剤のリリース制御に用いる試みを行っている。本年度は、目的ポリマーの合成に主眼をおいて検討を加えた。1.モノマーの合成:β-ベンジルマラート(アスパラギン酸から二段階の反応で合成)とブロモ酢酸クロリドをカップリングの後、炭酸水素ナトリウムの作用下にラクトン化を行ない、グリコール酸(G)とα-りんご酸(M)の複合単位からなる環状ジエステルモノマー(2-[benzyl-oxycarbonyl)methyl]-1,4-dioxane-2,5-dione、BMDと略す)を高収率で得た。2.BMDの開環重合:触媒にオクチル酸スズ、アルミニウムイソプロポキシド、ジエチル亜鉛を用いて、塊状、溶液重合法によりBMDの重合を行なった。生成ポリマーの分子量は13万程度であったが、構造解析の結果、グリコール酸-β-ベンジルマラート重合体(G-M^*と略す)であることが確認された。また、ポリマーの連鎖配列を^<13>CNMRにより決定した。3.側鎖ベンジル基の脱保護:G-M^*をN-メチルピロリドン中、パラジウム炭素の存在

Fに水素化分解することにより側鎖の脱保護を行ない、目的のグリコール酸-α-りんご酸重合体(G-Mと略す)を得た。4.G-Mの加水分解性:G-Mは側鎖にカルボキシル基を有するため親水性が高い。これをアセトン/水(50/50)混合液中に溶解し、^1HNMRスペクトルにより加水分解反応を追跡した。主鎖エステル基の室温における半減期は数日であり、ポリグリコール酸やポリ乳酸に比較して格段に高い加水分解性を有することが認められた。5.現在、BMDと他のラクトンモノマーの共重合、G-Mを用いた薬剤担持ポリマー、マイクロスフェアーの作製とドラッグデリバリーへの応用等について検討を行なっている。りんご酸を構成単位に有するα-オキシ酸ポリマ-の開発を行ない、その加水分解性ならびに生体吸収性を検討することにより、薬剤のリリ-ス制御を目的としたマトリクス素材としての評価を行った。本年度においては、新規ポリマ-の合成法をさらに探索するとともに、生体吸収性を中心に検討を進めた。その要点は以下のとおりである。2.共重合:BMD、EMDにL-ラクチドを組合せ、オクチル酸スズを触媒に用いて塊状重合法により開環共重合を行なった。共重合体は、乳酸(L)-グリコ-ル酸(G)-りんご酸エステル(M^*)の三元共重合体の構造をとり、15万の分子量を有することが確認された。BMDとの共重合体については、パラジウム炭素の存在下に水素化分解を行ない、側鎖ベンジル基を脱保護した。これにより、側鎖にカルボキシル基を有する乳酸(L)-グリコ-ル酸(G)-α-りんご酸(M)共重合体が得られた。3.加水分解性:L-G-M共重合体のフィルムをリン酸緩衝液中に浸漬した結果、その加水分解性がポリ乳酸に比較して著しく高いことが確かめられた。同フィルムをラットの背部皮下に埋入し、in vivoにおける分解・吸収性を検討した。その結果、(1)in vitroとほぼ同じ分解速度を示すこと、(2)M組成が高いほど吸収速度が大きいこと、(3)埋入部に拒否反応はなく高い生体親和性を有すること等が明らかになった。4.まとめ:りんご酸単位を含むα-オキシ酸ポリマ-は、ドラッグデリバリ-のためのマトリクス材料としての必須要件を備えていることを確認した。現在、マイクロスフェア-への応用を検討している。
渦対による強いスパン方向変形を用いた乱流境界層の操縦(制御)

1.主流中で生成された縦渦対と乱流境界層との干渉過程を調べるため、デルタ翼を用いて一対の縦渦を生成する。2.生成条件は、縦渦間で吹下ろしと吹上げとなる場合の2種類で、Γ/U_1δ_0<1、Γ/u_γδ_0【similar or equal】l、d_0/δ_0【similar or equal】1(Γ:縦渦の循環、U_1:主流速度、δ_0:干渉開始位置の境界層厚さ、u_γ:摩擦速度、d_0:縦渦の直径)の条件に設定した。3.測定は、Δx/d_0=070(Δxは干渉開始位置からの距離,7断面)位置で、平均速度、乱流成分、平均渦度について行った。4.平均渦度の等値線および二次流れベクトル線図から、吹下ろし、吹上げの条件とも、デルタ翼端から30%内側に中心がある一対の縦渦が生成される。5.縦渦対の経路、中心間距離、渦度の減衰から、吹上げの方が、縦渦の減衰が早いが、乱流境界層の特性に及ぼす影響は局所的である。6.吹下ろしおよび吹上げの場合とも、平均速度、等乱れ線図、等レイノルズ応力線図から、縦渦中心位置で各値は著しく変化する。また、縦渦中心間のあるスパン方向位置でひずみ速度が著しく大きいため、各等値線は変形する。7.壁面せん断応力は、縦渦による二次流れの影響を受け、中心位置で吹下ろしではピークを、吹上げでは最小値を示す。しかし、スパン方向のどの位置でも剥離の兆しは見られない。8.吹下ろし、吹上げの場合とも、局所量で評価しても局所相似性は期待できない。9.渦度輸送方程式の項のうち、縦渦の維持、減衰に寄与する項は垂直レイノルズ応力差によるものが大きい。10.縦渦対による乱流境界層の操縦(制御)は、吹下ろし、吹上げで条件を変える必要がある。1.本研究の目的は、主流中で生成された縦渦対を乱流境界層と干渉させた場合について、干渉過程の乱流構造を明らかにすることである。2.そのため、デルタ翼を用いて一対の縦渦を生成させるが、縦渦間で吹下ろしと吹上げとになる場合の2種類を作成する。本年度は吹下ろしの場合について、Γ/U_1δ<1の条件(Γ:縦渦の循環,U_1:主流速度,δ:境界層厚さ)の下で実験を行った。3.当初計画した一対のハーフデルタ翼による縦渦対の製作はできず(2対の縦渦となる)、デルタ翼(翼弦長50mm,スパン長30mm)により作成した。なお、迎角は8°に固定している。4.一対の縦渦が乱流境界層と干渉を開始した位置では、縦渦の寸法(直径d_0)と境界層厚さδ_0との比はd_0/δ_0【approximately equal】1となる条件に設定している。5.測定は、干渉開始位置からの流れ方向距離Δxが、Δx/d=0,10,30,70の4断面で行った。6.まず、縦渦対による干渉効果を明確にするため、平均速度,乱流成分,レイノルズ応力,平均渦度について断面内等値線図を描いた。7.デルタ翼端(下流端での)からおよそ30%内側のスパン方向位置に中心を置く一対の縦渦が生成され、測定最下流位置まで持続する。

その経路は下降しながら、中心間距離を広げていく。8.一対の縦渦列により、境界層は翼中心位置で吹下ろし、翼端付近で吹上げの二次流れの生成が見られ、それにともない境界層厚さはスパン方向に著しく変化する。9.二次流れの中心付近で、平均速度成分のUは周囲より減速するが、V及びW成分は最大となる。また乱れ成分もその位置でピークとなる。10.レイノルズ応力-uv/U_1^2及び-uw/U_1^2成分は、二次流れの中心位置付近でそれぞれ正,負のピークをとる。一方、境界層内の内層において、二次流れの中心とは逆の符号をもつレイノルズ応力の等値線の領域が生じている。1.主流中で生成された縦渦対と乱流境界層との干渉過程を調べるため、デルタ翼を用いて一対の縦渦を生成する。2.生成条件は、縦渦間で吹下ろしと吹上げとなる場合の2種類で、Γ/U_1δ_0<1、Γ/u_ιδ_0〓1、d_0/δ_0〓1(Γ:縦渦の循環、U_1:主流速度、δ_0:干渉開始位置の境界層厚さ、U_ι:摩擦速度、d_0:縦渦の直径)の条件に設定した3.測定は、△χ/d_0=070(7断面)位置で、平均速度、乱流成分、平均渦度について行った。4.平均渦度の等値線は、二次流れベクトル線図から、吹下ろし、吹上げの条件とも、デルタ翼端から30%内側に中心がある一対の縦渦が生成され、それらは測定最下流位置まで持続する。5.縦渦対の経路、中心間距離、渦度の減衰から、吹下ろしと吹上げで傾向が異なり、それが乱流境界層の特性に影響を及ぼす。6.吹下ろしの場合、平均速度、等乱れ線図、等レイノルズ応力線図をみると、縦渦中心位置で各値は著しく変化し、その間で等値線は下方にゆがみ、一方外側で上方に変形する。従って、縦渦中心間のあるスパン方向位置でひずみ速度が著しく大きい。7.吹上げの場合、縦渦中心位置で符号は異なるが、平均速度、乱れ強さ等は著しく変化し、その間で各等値線は上方に変形する。この場合もひずみ速度が著しく大きいスパン方向位置がある。8.壁面せん断応力は、縦渦による二次流れの影響を受け、中心位置で吹下ろしではピークを、吹上げでは最小値を示す。しかし、スパン方向のどの位置でも剥離の兆しは見られない。9.渦度輸送方程式の項のうち、縦渦の維持、減衰に寄与する項は垂直レイノルズ応力差によるものが大きい。10.縦渦が存在すると、局所相似性が成立する範囲は存在しない。
海氷下の生態系と物質循環の相互作用

1)20162018年の夏季、東南極の3地点で採取された海氷について、海氷中のカイアシ類の組成を調べ、海氷を採取した場所の周辺海水から得られたカイアシ類組成との比較を行った。本研究から、放出された海氷性カイアシ類は比較的速やかに他の生物に捕食されるなどして水柱から除去される可能性が示唆された。本成果は、海氷の生成期と融解期、さらには海氷中の微小生物を定量化し比較したもので、SIBが海氷下の生態系にインプットされるプロセスの一端を明らかにした。2)氷縁付近のアイスアルジーの種組成を明らかにするとともに、周辺の水柱の組成と比較することにより、ブルームの形成とアイスアルジーの関与について明らかにした。アイスアルジーは海氷から放出された後、多くの種が消失してしまうが、6種の珪藻類については増殖しブルームに寄与することが確かめられた。また、ブルームに寄与することが知られるハプト藻の一種についても、サンプルの固定法を変更することによってより確かな現存量を把握することに成功した。これにより、これまでの知見が大きく過少評価であったことが示唆された。3)ハダカイワシ類と同様に重要な分類群のひとつハダカエソ科2種の仔魚についても分布様式が明らかとなった。仔魚は2種ともに季節海氷域南部に発達する寒冷な水塊と温暖な周極深層水の間に位置する水塊に高密度で分布することが分かった。この水塊にはハダカイワシやソコイワシの仔魚も高密度で分布しており、仔魚の生残りに有利な環境が備わっていることが示唆される。4)船舶に装備された表層ポンプシステムと20 μmメッシュのネットを組み合わせた手法を採用し、南大洋ではこれまであまり注目されて来なかった小型動物プランクトンの分布様式を明らかにした。個体数密度は季節海氷域の北側海域で顕著に高いことが分かった。2018年8月と10月には、東京海洋大学練習船「海鷹丸」の国内航海の機会を利用しての観測手順の確認作業(練習航海)を、2019年1月には南大洋ビンセネス湾沖(インド洋セクター)における本観測(海鷹丸、2018年1月)を実施した。本観測では、新規に導入した大型開閉式プランクトンネットMOHTを始め各種ネットによる生物採集の他、110°Eトランセクト上の夏季の氷縁域、周極深層水の湧昇域および冬季の氷縁域に当たる3地点に長期係留系を設置することに成功した。3系の係留系はいずれも底層水班と共同で設計しており、従来の生態系観測と比べ遥かに多くの流速計、CTDを設置できた。詳細な物理場を背景に生物ポンプの機構解明に関する新知見が期待される。これらの係留系は2020年1月に回収予定である。論文の公表はやや遅れているが、15件の国際学会、2件の招待講演を含む合計17件の学会発表が行われ、今後論文として公表されることが期待される。以上のことから、進展はほぼ計画通りといえ、概ね順調に進展していると判断した。これまでに得られたサンプルについて、生物試料の安定同位体分析、魚類仔魚・動物プランクトンの消化管内容物、環境DNAの分析を行う。海鷹丸の練習航海(8月と10月)では、観測機材の取扱いの習熟、サンプル処理方法の確認などを主に行う。本航海(1月)では前年度に設置した係留系3系の回収、MOHTやVMPS等を用いた生物採集を実施する。「しらせ」においても研究分担者と大学院生が乗船し、海氷の採取を始めとした海洋観測を実施する。また、海氷融解期の海氷下における生物の動態と生物ポンプの機能を解明する目的で、「しらせ」で海氷域に12月上旬に漂流系を投入し、1月に当該海域から海氷が消失するタイミングに再びしらせで漂流系を回収する。漂流系には各種センサーやセジメントトラップを搭載し、海氷下の沈降粒子の動態を把握する。タスマニア・ウェッジ島でのハシボソミズナギドリの行動生態調査(1-2月)。日本海洋学会(富山)での発表。4月には、豪州との海鷹丸における共同研究を見据えてLouise Emmerson博士(鳥類生態学)とNatalie Kelly博士(数理生態学)を招聘して東京でワークショップを開催する。

また、ブルームに寄与することが知られるハプト藻の一種についても、サンプルの固定法を変更することによってより確かな現存量を把握することに成功した。これにより、これまでの知見が大きく過少評価であったことが示唆された。3)ハダカイワシ類と同様に重要な分類群のひとつハダカエソ科2種の仔魚についても分布様式が明らかとなった。仔魚は2種ともに季節海氷域南部に発達する寒冷な水塊と温暖な周極深層水の間に位置する水塊に高密度で分布することが分かった。この水塊にはハダカイワシやソコイワシの仔魚も高密度で分布しており、仔魚の生残りに有利な環境が備わっていることが示唆される。4)船舶に装備された表層ポンプシステムと20 μmメッシュのネットを組み合わせた手法を採用し、南大洋ではこれまであまり注目されて来なかった小型動物プランクトンの分布様式を明らかにした。個体数密度は季節海氷域の北側海域で顕著に高いことが分かった。2018年8月と10月には、東京海洋大学練習船「海鷹丸」の国内航海の機会を利用しての観測手順の確認作業(練習航海)を、2019年1月には南大洋ビンセネス湾沖(インド洋セクター)における本観測(海鷹丸、2018年1月)を実施した。本観測では、新規に導入した大型開閉式プランクトンネットMOHTを始め各種ネットによる生物採集の他、110°Eトランセクト上の夏季の氷縁域、周極深層水の湧昇域および冬季の氷縁域に当たる3地点に長期係留系を設置することに成功した。3系の係留系はいずれも底層水班と共同で設計しており、従来の生態系観測と比べ遥かに多くの流速計、CTDを設置できた。詳細な物理場を背景に生物ポンプの機構解明に関する新知見が期待される。これらの係留系は2020年1月に回収予定である。論文の公表はやや遅れているが、15件の国際学会、2件の招待講演を含む合計17件の学会発表が行われ、今後論文として公表されることが期待される。以上のことから、進展はほぼ計画通りといえ、概ね順調に進展していると判断した。2017年度は、南大洋における本観測は無かったが、2018年1月に本研究でターゲットとしている海域での観測航海を行い(当該科研費とは別の予算)、動物プランクトン、魚類、頭足類等のサンプルを得た。この航海のために、本観測で用いる東京海洋大学「海鷹丸」の10月に行われた国内航海に参加し、観測機器の動作確認や観測手順の確認を行った。本科研費で大型フレームトロールMOHTを購入し、動作確認、使用手順の確認を行った。また、次年度に設置・運用予定の係留系観測システムについて、仕様の検討を新学術領域の他班と行った。南大洋において大きな現存量を持つハシボソミズナギドリの行動生態の観測を、タスマニアのウェッジ島において本格的に開始し、2018年3月下旬の時点で、南極大陸周辺海域までのロングトリップについて10個体以上のデータを得ることができ、2個体のヒナから胃油を採取できた。総説論文を2本発表した他、12件の国際学会での発表、6件の国内学会での発表を行った。また、アウトリーチとして、5件のセミナー・講演会、メディア取材協力2件を行った。論文の公表はやや遅れているが、12件の国際学会を含む合計18件の学会発表が行われ、今後論文として公表されることが期待される。また、大型フレームトロールMOHTおよび係留系の購入と運用の準備は概ね順調に進んだが、海鳥類の行動生態調査に用いるGPSロガーの納品が遅滞する可能性があったことから、予算の一部を繰越し次年度早期に購入し、予定通り観測を実施した。これまでに得られたサンプルについて、生物試料の安定同位体分析、魚類仔魚・動物プランクトンの消化管内容物、環境DNAの分析を行う。
骨髄間葉系幹細胞を用いた移植用高品質軟骨様組織作製法の開発

軟骨再生治療を目的として、これまでにヒト骨髄由来間葉系幹細胞からスキャフォールドを用いずに軟骨様細胞シートを作製する方法を報告している。一方で、細胞シート中の細胞外マトリックス(ECM)蓄積量が正常軟骨組織と比べ少ないため、軟骨様細胞シート中のECMを増加させることを目的とし、ECM合成を刺激する添加物の検討とその作用機序の解明を検討した。コラーゲンの立体構造の形成に重要な役割を果たすアスコルビン酸を高濃度で添加した場合、細胞シートの湿重量と共にII型コラーゲンの蓄積量が増加した。一方でアスコルビン酸と同様に細胞内の抗酸化物質として機能するグルタチオンを添加した場合、細胞シートの湿重量と共にII型コラーゲンの蓄積量も濃度依存的に減少した。このことからアスコルビン酸によるII型コラーゲンの増加は抗酸化作用によるものではないことが推定された。一方、コラーゲンを添加した場合、単独添加では細胞シートのII型コラーゲン蓄積量のみが増加した。アスコルビン酸とコラーゲンの同時添加を行った結果、非添加群と比較して、湿重量は約20%増加し、II型コラーゲン蓄積量は約8倍に増加した。関連する遺伝子発現を解析した結果、同時添加によりII型コラーゲンのmRNAの発現が約2倍に増加した。一方で、II型コラーゲンの分解酵素であるMMP-13の発現は、それぞれの単独添加で約30%減少し、同時添加により約70%減少した。このことから、アスコルビン酸とコラーゲンの添加効果はII型コラーゲンの合成促進および分解抑制によるものであると推察された。また、軟骨様細胞シートの治療効果検証のため、軟骨欠損モデルを用いて動物実験を行った結果、細胞シート移植群で非移植群と比べ軟骨組織の修復を認め、組織学的にも正常軟骨に近く、良好な改善を示した。このことから、間葉系幹細胞から作製した軟骨様細胞シートが臨床応用できる可能性が示唆された。27年度が最終年度であるため、記入しない。軟骨組織は自己修復能力が低く、再生医療による治療法の開発が必要である。当研究グループでは、間葉系幹細胞から軟骨様細胞シートの作製の検討を行っており、これまでに一定形状の軟骨様細胞シートを作製する方法の開発に成功している。一方で、細胞シート中の細胞外マトリックス(ECM)蓄積量が正常軟骨と比べ低く、特にII型コラーゲンが0.1%と極端に低く、改善する必要が考えられた。そこで本研究では、軟骨様細胞シート中のECMを増加させるため、細胞シート中のECMの合成と分解に注目し研究を行った。そこで、アスコルビン酸やI型アテロコラーゲンの添加を検討した。アスコルビン酸を通常の濃度の10倍濃度である250 μg/ml添加した場合、細胞シートの湿重量が約20%増加し、またII型コラーゲンの蓄積量は大幅に増加した。I型アテロコラーゲンを050 μg/mlの濃度で添加した場合、細胞シートの湿重量に変化がみられなかった一方で、II型コラーゲンの蓄積量は0.055 μg/mlで添加した条件で約23倍に増加した。さらにアスコルビン酸、I型アテロコラーゲンの同時添加の結果、細胞シートの湿重量はアスコルビン酸添加群と同様に増加した。II型コラーゲンの蓄積量は同時添加した条件では約8倍に増加し、これらの相乗的な効果が観察された。さらに、遺伝子の発現では、同時添加によりII型コラーゲンの発現が約2倍に増加した。一方で、II型コラーゲンを分解する酵素である、マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)13の発現が約1/3に減少した。このことから、アスコルビン酸とI型アテロコラーゲンの添加により、細胞内におけるII型コラーゲンの合成促進および組織内部におけるMMP-13によるII型コラーゲンの分解を抑制し、これらの2つの効果によりII型コラーゲンの蓄積量が増加したと考えられた。

このことから、アスコルビン酸とコラーゲンの添加効果はII型コラーゲンの合成促進および分解抑制によるものであると推察された。また、軟骨様細胞シートの治療効果検証のため、軟骨欠損モデルを用いて動物実験を行った結果、細胞シート移植群で非移植群と比べ軟骨組織の修復を認め、組織学的にも正常軟骨に近く、良好な改善を示した。このことから、間葉系幹細胞から作製した軟骨様細胞シートが臨床応用できる可能性が示唆された。間葉系幹細胞(MSC)から作製した軟骨様細胞シート中のII型コラーゲン含量を増大させるべく、添加物を検討した結果、アスコルビン酸リン酸エステルとI型アテロコラーゲンの添加においてそれぞれ約2倍、4倍と増大することを見出した。それだけではなく、これらを同時に添加した場合に約8倍にまで増大することも明らかにした。さらに、遺伝子発現解析により、これらの効果は単にII型コラーゲン発現の増大だけでなく、分解系の低減化も含むことを推測するデータも得られ、今後の研究方針を示唆した。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究において、間葉系幹細胞由来の軟骨様細胞シート作製において、アスコルビン酸リン酸エステルとI型アテロコラーゲンの添加により、II型コラーゲン発現の増大だけでなく、分解系の低減化も含むことを推測するデータも得られた。今後は、分解系の制御によるECM蓄積量増大のため、分解系の制御機構の解明と、分解系抑制因子の添加実験を行う方針である。また、軟骨様細胞シートの治療効果検証のため、動物モデルにおける実験を進めていく方針である。
凝固核生成のアクティブ制御に関する研究

平成10年度は,(1)誘電損失を利用した凝固核生成の抑制は水の電場エネルギー吸収を抑えることなしには困難であること,(2)氷の誘電損失スペクトルの測定より特定周波数で負の温度特性が存在し,凝固相の高速・均一昇温に効果がある可能性があることがわかった.平成11年度は,交流電場と氷の電気双極子の相関関係の理解を深めるために,(1)分子動力学法(MD)により氷結晶に電磁波を印加した際の誘電損率の計算を行い,(2)誘電損失スペクトルにおける吸収機構である回転緩和分散と共鳴型分散の観点から氷の誘電損失スペクトルの測定値を解析した.その結果,共鳴型分散の電場エネルギー吸収のピーク周波数は,ほとんど変化せず負の温度係数を持つが,回転緩和分散の場合はピーク周波数がシフトすることが分かった.このことから,昨年度見いだした3MHzの吸収ピークは共鳴型分散である可能性が高いことが分かった.また,MD計算より,H_2O分子の3体ポテンシャルを用いると分子内自由度に起因する共鳴型分散と回転緩和分散が再現されうることが分かった.さらに,一定温度に保った氷の誘電損失スペクトルのパターン(回転緩和分散型の吸収ピーク周波数のシフト)と氷の結晶粒の大きさの間に相関関係が存在することが見いだせたが,このことは電気物性が構造敏感であることと対応しており,マクロには結晶粒の幾何構造を示すパラメータとの関連性,ミクロには粒界の存在による氷の双極子モーメントの性質の変化の点から引き続き研究する価値があると考えられる.氷の凝固核生成に影響を及ぼす交流電場の周波数の目安を予めつける目的で,1MHz以下の周波数領域における誘電損率の既存データをもとにして,均質核生成がおきる臨界核半径が無限大になる条件を古典核生成理論により計算し,効果が考えられる周波数と電界強度を予測した.即ち,凝固核の自由エネルギーとして,電場エネルギーの吸収項を導入し,有限時間後に臨界核半径が無限大になる条件を計算したところ,60kHz近傍で片振幅500kV/m以上の電界強度が必要であることが分かった.実際の効果をより定量的に把握するため,水(-4°C以上;含過冷却水)の誘電損失スペクトルを測定したところ,全ての周波数にわたり,同じ温度の氷の誘電損率より,はるかに大きいことが分かった.以上より,交流電場を凝固核のみに選択吸収させて生成を抑制することは測定周波数範囲では困難であることが分かった.公表された既存のデータが見あたらなかった1MHz以上を含んだ40Hz5MHzの氷の誘電損失スペクトルを,温度をパラメータにして測定したところ,複数のピークが存在し,温度によりスペクトルのピークの位置と大きさが変化することが分かった.特に,3MHz近傍の誘電損失は,低温ほど値が小さく,-40°C近傍では-2°C付近の数倍の値で最も高い周波数ピークをもつことから,凝固相の高速均一昇温に効果があることが分かった.凝固相の電場エネルギー吸収を検証するため,-40°C近傍の氷に種々の周波数の交流電場を与えて,氷の温度履歴から周波数による吸収量を算出した.結果,吸収熱量のスペクトルパターンは,誘電損失から計算されたものと良好な一致を示し,誘電損失による電場エネルギー吸収を実証した.平成10年度は,(1)誘電損失を利用した凝固核生成の抑制は水の電場エネルギー吸収を抑えることなしには困難であること,(2)氷の誘電損失スペクトルの測定より特定周波数で負の温度特性が存在し,凝固相の高速・均一昇温に効果がある可能性があることがわかった.平成11年度は,交流電場と氷の電気双極子の相関関係の理解を深めるために,(1)分子動力学法(MD)により氷結晶に電磁波を印加した際の誘電損率の計算を行い,(2)誘電損失スペクトルにおける吸収機構である回転緩和分散と共鳴型分散の観点から氷の誘電損失スペクトルの測定値を解析した.その結果,共鳴型分散の電場エネルギー吸収のピーク周波数は,ほとんど変化せず負の温度係数を持つが,回転緩和分散の場合はピーク周波数がシフトすることが分かった.このことから,昨年度見いだした3MHzの吸収ピークは共鳴型分散である可能性が高いことが分かった.また,MD計算より,H_2O分子の3体ポテンシャルを用いると分子内自由度に起因する共鳴型分散と回転緩和分散が再現されうることが分かった.さらに,一定温度に保った氷の誘電損失スペクトルのパターン(回転緩和分散型の吸収ピーク周波数のシフト)と氷の結晶粒の大きさの間に相関関係が存在することが見いだせたが,このことは電気物性が構造敏感であることと対応しており,マクロには結晶粒の幾何構造を示すパラメータとの関連性,ミクロには粒界の存在による氷の双極子モーメントの性質の変化の点から引き続き研究する価値があると考えられる.
仮想頸部内視鏡を用いた嚥下メカニズム教育システムの構築

頸部深部領域は口から直接観察できる部位ではないため、嚥下メカニズムを教えるには困難が伴う。そこで嚥下メカニズムを視覚的に教えるためにコンピューテッドトモグラフィのデータを用い、頸部のバーチャル(仮想)内視鏡画像および頚部三次元画像を構築し、任意の喉頭蓋や食道、気管などの断面画像を観察したり、食物の通り道を管腔内から観察できるシステムを構築した。このため視覚的かつ非侵襲的に嚥下メカニズムを理解させることができるようになり、看護学生が実践に近い状態で、積極的に学習できるようになった。誤嚥性肺炎は嚥下性肺炎ともよばれ、誤嚥を契機として発生する。誤嚥に対する適切な対応を迅速に実施できるか否かは患者の生死にも関わる。看護学生に『看護基本技術』の学習項目の呼吸・循環を整える技術として、誤嚥の発症メカニズムを正確に理解、習熟させる必要がある。そこで、非侵襲的に看護学生が実践に近い状態で、嚥下機能のメカニズムを習得させることができる教育システムの構築を行った。まず、頸部Computed tomography(CT)のデータを使ったバーチャル内視鏡技術を用い口腔、咽頭、喉頭内部の仮想内視鏡画像をリアルタイムに表示できるようにした。また、仮想内視鏡だけでなく、頸部の三次元画像を構築できるようにし、気管部分の抽出、筋肉部分の抽出、骨のみの抽出、口腔内空気部分の抽出など、任意部位の三次元画像構築ができるようにした。このような画像処理を組み合わせることにより頸部の三次元画像上に仮想内視鏡視点視野の位置と方向を表示させることができることを確認した。さらに唇からの距離も測定し表示させ、各臓器からの距離の測定も測定が可能であることを確認した。この表示によって、仮想ドレーンを挿入した時の先端画像および、頚部三次元画像上における仮想ドレーンの位置を表示できることを確認した。頸部の画像構築CTデータは高倍率で圧縮し、三次元画像構築ソフトウエアとともに各学生のパソコンにインストールできるようにした。このことにより、各看護学生が自宅でも口腔、咽頭、喉頭内部の仮想内視鏡画像や、頸部三次元画像を観察できるようになった。本研究の内容は2013年10月に東京大学で開催された第1回看護理工学会学術集会にて、小倉敏裕,土井一浩:仮想頸部内視鏡を用いた嚥下メカニズム教育システムの構築として発表した。肺炎の死亡原因はわが国の第4位であり,肺炎で死亡する患者の90%以上は65歳以上の高齢者である。誤嚥性の肺炎は嚥下性肺炎ともよばれ、誤嚥を契機として発生する。この誤嚥に対する適切な対応を迅速に実施できるか否かは患者の生死に関わる。本研究ではComputed tomography(以下CTとする)やMagnetic Resonance Imaging(以下MRIとする)データを用い、口腔、咽頭、喉頭内部を仮想内視鏡画像によりリアルタイムに観察できるシステムを以下の手順で作成した。同時に、舌、周辺筋肉の解剖学的位置、作用が明らかになるよう描出し、安全かつ非侵襲的に看護学生が実践に近い状態で、嚥下機能のメカニズムを習得できるようにした。まずはじめに、使用する頭部、頚部のCT, MRI三次元画像データベースを作成するために、一般公開されたCT, MRI画像データをインターネットを通じて収集した。収集したCT,MRIデータから気管を抽出し,さらに周辺血管や骨と合成画像構築した。そして,学生が気管と各臓器の位置関係を理解しやすいように表示できるようにした。咽頭筋などの各種筋肉の描出と喉頭蓋周辺臓器の抽出を行い,舌根周辺臓器の解剖理解が容易となるよう合成画像の構築を行った。口腔、咽頭、喉頭内部を容易に観察する仮想内視鏡画像の作成を行った.背景として、誤嚥性肺炎は誤嚥を契機として発生し、誤嚥に対する適切な対応を迅速に実施できるか否かは患者の生死にも関わる。そのため、看護学生には誤嚥の発症メカニズムを正確に理解、習熟させる必要がある。頸部深部領域は口から直接観察できないため、立体的に頸部における各臓器の位置関係や動きに関して理解させる教育システムを構築することを目的とした。実際には、CTデータを用い、口腔、咽頭、喉頭内部を仮想内視鏡画像によりリアルタイムに観察できるシステムを作成した。同時に、頸部の解剖学的位置、作用が明らかになるよう三次元画像を構築し、非侵襲的に看護学生が実践に近い状態で、嚥下機能のメカニズムを習得できるようにした。そして、モデル人形を用いた嚥下作用の学習と,本教育システムを用い,単独または併用した場合の教育効果を調査した。

研究成果としては任意の喉頭蓋や食道、気管などの断面画像を観察を行ったり、食物の通り道を管腔内から観察できるシステムを構築した結果、視覚的かつ非侵襲的に嚥下メカニズムを理解させることができるようになった。特に、頭頸部のモデル人形を用いながら、バーチャルエンドスコピー画像及び頸部三次元構築画像を併用すると、学生の理解度が上がり、看護学生が実践に近い状態で、積極的に学習できるようになった。主な発表原稿としては、小倉敏裕:バーチャルエドュケーション,画像通信,37巻2号,89-90,(2014)があり、主な学会発表としては小倉敏裕,土井一浩:仮想頸部内視鏡を用いた嚥下メカニズム教育システムの構築,第1回看護理工学会学術集会(東京),平成24年10月、小倉敏裕,土井一浩,石田悠葵,佐藤充:看護分野におけるモーションセンサを用いた情報システム入力装置の試作,第2回看護理工学会学術集会(豊中)平成25年10月,および小倉敏裕:バーチャルエドュケーション,42回日本放射線技術学会秋季学術大会(札幌)平成25年10月などがある。医歯薬学口腔内深部は直接観察できる部位ではないため、技術指導に困難が伴い、安全にかつ多方向から口腔内深部が観察できる状態での指導が望まれる。本研究ではCTデータを用い、仮想内視鏡画像および頚部三次元画像を構築し、任意の口腔内の仮想内視鏡画像をリアルタイムに観察できるシステムを構築した。そして解剖学的位置、距離的な関係を明らかにし、安全かつ非侵襲的に看護学生が実践に近い状態で、誤嚥の発症メカニズムを習得させることができる教育システムの構築を行った。さらに授業に取り入れ、看護学生に実際にパソコンを操作させ、口腔内の仮想内視鏡表示とともに、頸部三次元画像を構築させ、看護学生として全く新しいタイプの授業を経験させた。さらに、個人的に学習できるよう、高い倍率で圧縮した頸部画像データとともにソフトウエアをCDRに焼き付け配布し、そのソフトウエアのインストール方法を解説した。使用方法は配布したCDRに添付したが、使用方法を説明したプリント用紙も同時に配布し解説を行った。このように本研究は着々と進行し、看護学生に実際に体験してもらえるまでになった。また、操作を行うための教育用ビデオの作成のための高性能な専用PCを作成し、現在稼働中である。一方、口腔内を観察する簡易型内視鏡カメラを導入したが、解像力が低く、仮想内視鏡画像の画質には及ばなかった。一般公開されたCT, MRI画像データを用い、使用する頭部、頚部のCT, MRI三次元画像データベースが作成できた。このデータベースを使用することによって看護学生用のための口腔、咽頭、喉頭内部を仮想内視鏡画像によりリアルタイムに観察できるシステムを作成することができる。収集したCT,MRIデータから頚部の空気のCTデータを抽出することにより気管や口腔、鼻腔を抽出し三次元構築を行うことができた。さらに、空気のCT値を有するところを透明表示することにより、気管や口腔、鼻腔内部を透明化し、視点と視野を管腔内に位置させ、管腔内を観察できる仮想内視鏡画像の作成を行った。一方、頚部周辺の筋肉をCT値の閾値を設定することにより抽出することができた。CT画像やMRI画像にはピクセルごとにデジタル値を保有している、そのデジタル値に対応する透明度と色を各ピクセルごとに割り当てることによって画像を構築した。そして、空気のCT値を抽出することによって得た気管や鼻腔、口腔と合成画像構築した。