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早老症Werner症候群における腫瘍の発生メカニズムおよびリスク評価

成人型早老症として知られるWerner症候群は、癌の多発も注目されており、老化と癌の関係を解明する上で興味あるモデルである。我々はこれまで、Werner症候群に発生した癌に関して、一般集団では比較的稀な6種類の腫瘍(甲状腺癌、骨の肉腫、軟部肉腫、顆粒球系腫瘍/MDS、髄膜腫、およびメラノーマ)が多いこと、一般の高齢者に多い癌(大腸癌、胃癌、前立腺癌など)は少ないことなどを解明してきた。本研究では、Werner症候群における発がんをめぐる2つの問題:(1)WRNヘリカーゼの欠損と発がんメカニズムの関係、(2)Werner症候群における発がんリスクの推定、に取り組んでいる。本年は、1996年に発表した腫瘍スペクトルをupdateする作業を行った。すなわち、日本人Werner症候群症例の報告を邦文、外国語あわせてすべて収集し、これまで収集してきた腫瘍ファイルを更新した。その結果、(1)に関連して、肺では、原因と組織型・遺伝子変異との関連が比較的なので、肺の悪性腫瘍7例を収集して、解析の準備をした。(2)に関しては、関連施設および研究協力者からの情報提供、および文献検索により、非上皮性腫瘍133個(うち悪性110個)、上皮性悪性腫瘍75個のデータを収集した。非上皮性腫瘍のスペクトルは、皮下を含む軟部肉腫が37例、メラノーマ34例、白血病/MDS23例、髄膜腫21例、骨の肉腫14例、脳腫瘍4例である。上皮性腫瘍では、甲状腺癌28例、皮膚癌10例、肝癌7例、乳癌6例、胃癌5例、肺癌5例、大腸癌1例、前立腺癌0例であった。1996年の集計と比較して、軟部肉腫の増加、およびメラノーマ以外の皮膚癌も多くなっていることが目立った。特に皮下の肉腫も入れると、皮膚に関連した悪性腫瘍は実に39例となった。内訳は、悪性では、メラノーマ23、基底細胞癌5、扁平上皮癌3、脂腺癌1、ボーエン病1、癌腫NOS1、良性(ないし境界病変)では、光線角化症1、母斑細胞性母斑1、皮下肉腫では、悪性線維性組織球腫2、急性T細胞白血病1であった。成人型早老症として知られるWerner症候群は,癌の多発も注目されており,老化と癌の関係を解明する上で興味あるモデルである.我々はこれまで,Werner症候群に発生した癌に関して,一般集団では比較的稀な6種類の腫瘍(甲状腺癌,骨の肉腫,軟部肉腫,顆粒球系腫瘍/MDS,髄膜腫,およびメラノーマ)が多いこと,一般の高齢者に多い癌(大腸癌,胃癌,前立腺癌など)は少ないことなどを解明してきた.本研究では,Werner症候群における発がんをめぐる2つの問題:(1)WRNヘリカーゼの欠損と発がんメカニズムの関係,(2)Werner症候群における発がんリスクの推定,に取り組んでいる.本年は,1996年に発表した腫瘍スペクトルをupdateする作業を行った.すなわち,日本人Werner症候群症例の報告を邦文,外国語あわせてすべて収集し,これまで収集してきた腫瘍ファイルを更新した.

その結果,(1)に関連して,肺では,原因と組織型・遺伝子変異との関連が比較的なので,肺の悪性腫瘍7例を収集して,解析の準備をした.(2)に関しては,関連施設および研究協力者からの情報提供,および文献検索により,非上皮性腫瘍133個(うち悪性110個),上皮性悪性腫瘍75個のデータを収集した.非上皮性腫瘍のスペクトルは,皮下を含む軟部肉腫が37例,メラノーマ34例,白血病/MDS23例,髄膜腫21例,骨の肉腫14例,脳腫瘍4例である.上皮性腫瘍では,甲状腺癌28例,皮膚癌10例,肝癌7例,乳癌6例,胃癌5例,肺癌5例,大腸癌1例,前立腺癌0例であった.1996年の集計と比較して,軟部肉腫の増加,およびメラノーマ以外の皮膚癌も多くなっていることが目立った.特に皮下の肉腫も入れると,皮膚に関連した悪性腫瘍は実に39例となった.内訳は,悪性では,メラノーマ23,基底細胞癌5,扁平上皮癌3,脂腺癌1,ボーエン病1,癌腫NOS1,良性(ないし境界病変)では,光線角化症1,母斑細胞性母斑1,皮下肉腫では,悪性線維性組織球腫2,急性T細胞白血病1であった.成人型早老症として知られるWerner症候群は,癌の多発も注目されており,老化と癌の関係を解明する上で興味あるモデルである.我々はこれまで,Werner症候群に発生した癌に関して,一般集団では比較的稀な6種類の腫瘍(甲状腺癌,骨の肉腫,軟部肉腫,顆粒球系腫瘍/MDS,髄膜腫,およびメラノーマ)が多いこと,一般の高齢者に多い癌(大腸癌,胃癌,前立腺癌など)は少ないことなどを解明してきた.本研究では,Werner症候群における発がんをめぐる2つの問題:(1)WRNヘリカーゼの欠損と発がんメカニズムの関係,(2)Werner症候群における発がんリスクの推定,に取り組んでいる.本年は,1996年に発表した腫瘍スペクトルをupdateする作業を行った.すなわち,日本人Werner症候群症例の報告を邦文,外国語あわせてすべて収集し,これまで収集してきた腫瘍ファイルを更新した.その結果,(1)に関連して,肺では,原因と組織型・遺伝子変異との関連が比較的なので,肺の悪性腫瘍7例を収集して,解析の準備をした.(2)に関しては,本研究で新たに収集した非上皮性腫瘍133個(うち悪性110個),上皮性悪性腫瘍75個を含めると,非上皮性腫瘍のスペクトルは,皮下を含む軟部肉腫が37例,メラノーマ34例,白血病/MDS23例,髄膜腫21例,骨の肉腫14例,脳腫瘍4例となった.上皮性腫瘍では,甲状腺癌28例,皮膚癌10例,肝癌7例,乳癌6例,胃癌5例,肺癌5例,大腸癌1例,前立腺癌0例であった.1996年の集計と比較して,軟部肉腫の増加,およびメラノーマ以外の皮膚癌も増加していた.リスク評価の準備のため,これまでに登録したWerner症候群患者832人の出身県を調査した.またこのうち約200人をMASA法あるいはWestern法によりWerner症候群と確定診断(遺伝子診断)した.その結果,北海道23人,東北93人,北関東75人,南関東157人,中部154人,近畿137人,中国37人,四国18人,九州138人であった.人口別にWerner症候群頻度を見ると,1万人あたりそれぞれ,0,04,0.09,0.05,0.06,0.07,0.06,0.05,0.04,0.10であり,やや九州で頻度が高いものの,ほぼ全国に均一に分布していると考えられた.また,大阪と宮城の腫瘍登録を参考として,各年令階級別の腫瘍頻度を調査中である.
ランゲリン分子による外来微生物等の糖鎖認識とその機構

ランゲリン(CD207)は表皮樹状細胞(ランゲルハンス細胞;LC)に発現するII型Cタイプレクチンである。本計画では主にランゲリンの抗原・微生物認識レセプターとしての働きを同型レクチンであるmDC-SIGN、SIGNR1、SIGNR3と比較・検討した。1)タグ付きCD207は抗体架橋により抗タグ抗体を取り込み、その程度はmDC-SIGN、SIGNR1に勝り、SIGNR3と同等であった。取り込まれた抗体は、CD71やCD107とは共存しないことから、CD207は、MMRやCD205等とは異なる細胞内抗原輸送を行う可能性が示された。2)CD207発現細胞がデキストランおよび糖タンパク卵白アルブミンを取り込むことを確認した。また、デキストランの取り込みはマンナンによって強く阻害され、GlcNAcやFucose等の単糖によっても低下した。3)ランゲリン発現細胞はzymosanおよびC.albicansを捕捉したが、これもマンナンにより阻害された。一方、SIGNR1が捕捉するE.coliおよびS.typhimuriumへの結合性は認められなかった。4)CD207が酵母菌体を細胞内に取り込むことをquenching方にて確認した。しかしながらSIGNR1、SIGNR3と比較するとCD207の菌体の取り込み能は低く、抗タグ抗体取り込み能と比較すると相反する結果となった。5)CD207とTLR2が結合することを免疫沈降にて確認した。以上の結果から、CD207は糖タンパク質および酵母などの抗原取り込みレセプターとして働くことが明らかとなり、またTLR2と結合することから酵母に対する細胞応答に関与する可能性が示唆された。またTLR2と結合することから酵母に対する細胞応答に影響する可能性が示唆された。ランゲリンはヒト表皮樹状細胞(DC)であるランゲルハンス細胞(LC)に発現するII型Cタイプレクチンである。先に我々は、その機能をマウスを用いて検討する為にマウスランゲリンcDNAを同定し、マウスにおいてはランゲリン蛋白質がLC以外に体表リンパ節、脾臓、肝臓のCD8α^<high>CD11b^<low>DCサブセットにも発現されることを示した。これらを踏まえて、今回ランゲリンの抗原・微生物認識レセプターとしての働きを検討した。また、マンノース結合性のマウスC型レクチンmDC-SIGN、SIGNR1、SIGNR3と諸性質を比較した。1)細胞外タグを有するランゲリンを293T細胞に発現させ、抗体架橋後のランゲリンが抗タグ抗体を取り込むことを確認した。その取り込みは、マウスDC-SIGNファミリーの中で最も強い活性を示すSIGNR3と同定度であった。取り込まれた抗体の細胞内局在を検討したところ、エンドソームマーカーであるLAMP-2とは共存しなかった。この結果からランゲリンは、同じく樹状細胞に発現するMMRやCD205等とは異なる細胞内輸送を行う可能性が示された。2)ランゲリン発現293T細胞がデキストランおよび糖タンパク質である卵白アルブミンを取り込むことを確認した。また、デキストランの取り込みはマンナンによって強く阻害され、GlcNAcやFucose等の単糖によっても一定の阻害を受けた。3)ランゲリン発現COS細胞がzymosanおよび熱処理C.albicansを捕捉すること、またこのzymosanの結合がマンナンによりほぼ完全に阻害されることを確認した。しかし、SIGNR1によって捕捉されるE.coliおよびS.typhimuriumへの結合性は認められなかった。

以上の結果から、ランゲリンは糖タンパク質および酵母などの特定の微生物に対する抗原レセプターとして働くことが示唆された。ランゲリンはヒト表皮樹状細胞(DC)であるランゲルハンス細胞(LC)に発現するII型Cタイプレクチンである。先に我々は、そのマウスcDNAを同定し、ランゲリン蛋白質が皮膚LC以外に体表リンパ節、脾臓、肝臓のCD8_<α^<high>>CD11b^<low>DCサブセットにも発現されることを示した。また昨年度、ランゲリンがデキストラン等の取り込みレセプターとして働くことや、C.albicansを結合することを示した。そこで、本年度は更にランゲリンが実際に菌体の細胞内取り込みに働き得るのか、および酵母成分を認識するTLR2との結合の可能性について検討した。1)COStransfectantに酵母菌体を加え、細胞外の菌体をトリパンブルーquenchingすることで、ランゲリンが細胞内に菌体を取り込むことを確認した。しかしながらSIGNR1、SIGNR3と比較するとランゲリンの菌体の取り込み能は低く、昨年度のタグ架橋による細胞内への抗タグ抗体取り込み能と比較すると相反する結果となった。2)C.albicansおよびzymosanに対する細胞の初期応答は、よるそれらの細胞壁成分がTLR2によって認識され生じることが知られている。また、我々はマクロファージに発現するCタイプレクチンであるSIGNR1がTLR4と結合しグラム陰性菌に対する細胞応答を促進することを見いだしている。同様にランゲリンがTLR2と結合し酵母成分に対する細胞応答に影響を与える可能性を考え、両者の結合を検討した。その結果、293T細胞を用いた一過的な発現系を用い免疫沈降を行ったところ、両者が結合することが明らかになった。昨年度の結果と合わせ、ランゲリンは糖タンパク質および酵母などの抗原取り込みレセプターとして働くことが明らかとなり、またTLR2と結合することから酵母に対する細胞応答に影響することが示唆された。
閾値系における情報処理と自己調節ー揺らぎ工学の進化をめざしてー

閾値系における揺らぎと情報処理の関係を「自己調節」と「ネットワーク」をキーワードとして考察・研究した。主な成果としては以下の2点があげられる。1)単純閾値系における確率共鳴と自己調節:確率共鳴ではノイズ強度を変えたときの体系(閾値系)の応答を考えるが、我々はここに例えば閾値の適応制御(自己調節)の効果を取り入れ、情報処理性能の評価によく用いられるSN比が増大することを示した。単純閾値系の一種と考えられるダブルウエル系についても同様の研究を行うと同時に、この系を用いて複雑ネットワークを構成し、その情報処理能力を同様な方法で研究した。ここでは、結合系の複雑な多体問題を、一体問題に帰着させるアイデアを用いて、理論解析を行い、計算機実験を見事に再現なる理論の成功した。2)遅れをもつ確率系における相関と情報処理:近年遅れをもつ情報処理系が注目されている。これは、情報の伝達に一定の時間が掛かることによる。2値系やダブルウエル系について、計算機実験を行うと同時に、一般のN結合系に解析解を与えた。これは、これまでのN=1の場合を一般化したのみならず、さらに複雑な体系の研究に対する出発点を与えるものになっており、注目されている。これらの成果は下に示された3つの論文に発表されている。閾値系における情報処理を考える際、これまで例えば閾値の値とか、外乱としてのノイズの強さに対しては、これらは時間に依存しない一定値をとるとして扱われてきた。自己調節はこの制限を取り除き、出力値に依存して変化してもよいとするアイデアであり、フィードバックの考えを用いる。新しい試みとして、ノイズ強度(これを物理の考えを用いて表すと温度になるので以下では温度と呼ぶ)をフィードバックの考えで変化さすことを考えた。これにより、温度が初期の値を忘れ、入力に応じて適切な、すなわち確率共鳴により指定される最適値に収束することを示した。また、全く新しい試みとして、温度Tと閾値Sの両方を時間変化可能な制御変数と選び、これのダイナミクスを考察した。時間的に周期的な外部刺激に対し、T-S平面での応答がリミットサイクルを描くことが分かった。また、TとSの時間変化に逆の相関(すなわちT大のときS小)が発生し、これが情報処理能力を高めていることをしめした。これらの結果は'Stochastic Resonance and self-tuning -a simple thresholdsystem-(Kondo and Munakata, submitted to Phys. Rev.E)にまとめた。また遅れを伴う閾値系でのダイナミクスは多くの研究者の注目を集めているが、特にレーザーの光り偏向についての知見は、実は密接に閾値系(double-well系)のダイナミクスと関係があり、これについても、詳しい研究を行った。これについては、'Properties of coupled double-well systems with delay and noise' (Kimizuka and Munakata, to besubmitted to Phys. Rev.E).に発表予定である。
交通需要管理計画から見た都心居住の研究

本研究では大都市通勤鉄道の混雑緩和に着目して都心居住の実態分析及び都心居住推進のためのモデル開発を行った。まず,我が国大都市圏の通勤鉄道混雑は著しく劣悪であるが,輸送力の増強では対応し得なく,業務核都市等への分散策はかえって混雑を激化させる可能性があり,むしろ都心居住の推進をめざすべきことを指摘している.次に,大阪府を対象として,従業地分布や住宅立地等に見られる地域構造の変化と通勤交通の実態について1970年から1990年または1995年までの国勢調査(5年ごとに実施)データを用いて分析した.その結果,1970年代の大阪市製造業の衰退による工場跡地に高層共同住宅が立地する形で,1980年以降都心住居が顕著になったこと,1980年から1985年の都心3区通勤通学発生交通量は15%増加し,この値は府下市町村の値をも上回っていること,都心3区発生交通量の約60%は都心3区に到着しておりその場合の鉄道利用率は約25%であることが分かった.このことから都心3区居住の通勤通学者の増加は通勤鉄道需要の抑制に大きく寄与したと言える.また,通勤鉄道混雑の評価を利用者の行動にもとづいて分析することが困難なことを指摘し,むしろ通勤交通混雑を社会的制約として取り入れ,それにより低下した土地利用効率をつけ値総額の低下量で測定し,この値を通勤交通混雑の社会的価値とすることを提案している.研究に用いた基本モデルは交通混雑制約を持つ最適土地利用配分モデルであるが,このモデルのラグランジェ関数を分析し立地誘導指標を見いだしたうえで,この方法を大阪府北東部地域へ適用した本年度は、大阪都市圏の住宅立地及び通勤交通特性に関する実証的研究と交通需要管理計画のための住宅立地配分モデルの基礎的研究を行なった。(1)実証的研究高層住宅の普及に伴なって大阪市内の住宅戸数は近年増加し続けており、19881993年もしくは19851990年の統計では大阪市の住宅増加率は大阪府の住宅増加率をむしろ上回っている。また大阪市内居住者の勤務先は自宅や自区が減少し、市内他区、市外が増える等、都心居住が進行しつつあることがわかった。大阪市都心部及び都市圏北東部24市区町村を調査対象として通勤交通特性を分析した。パーソントリップ調査結果を用いて、まず発駅ごとの発生トリップが各リンクに与える負担を表わす影響係数の値を算出し、これをまとめて市区町村対リンクの影響係数の値を計算した。さらにこの値を用いてOD別混雑負荷度を求めた結果、御堂筋線利用の場合は大阪市内発着ODの場合でも負荷が大きいこと、郊外発着ODの場合も淀川北岸から南岸へのODについては負荷が大きいこと等がわかり、混雑緩和のためには都心側から郊外側への通勤ODを増やす必要が認識された。(2)モデルの基礎研究2つのモデル形成については基礎的検討を行なった。第1は、Wasteful Commutingモデルに混雑制約式を持ち込むことであり、大阪都市圏北東部での試算を実施し、従業地及び居住地分布を現状に固定した場合でも最適OD組合せにより、最大混雑度を165%まで低下しうることがわかった。第2はHerbers Stevensタイプのモデルで、通勤現象の理論的理解度を深めるために有用であり、現在、開発を継続している。まず,我が国大都市圏の通勤鉄道混雑は著しく劣悪であるが,輸送力の増強では対応し得なく,業務核都市等への分散策はかえって混雑を激化させる可能性があり,むしろ都心居住の推進をめざすべきことを指摘している.次に,大阪府を対象として,従業地分布や住宅立地等に見られる地域構造の変化と通勤交通の実態について1970年から1990年または1995年までの国勢調査(5年ごとに実施)データを用いて分析した.その結果,1970年代の大阪市製造業の衰退による工場跡地に高層共同住宅が立地する形で,1980年以降都心住居が顕著になったこと,1980年から1985年の都心3区通勤通学発生交通量は15%増加し,この値は府下市町村の値をも上回っていること,都心3区発生交通量の約60%は都心3区に到着しておりその場合の鉄道利用率は約25%であることが分かった.このことから都心3区居住の通勤通学者の増加は通勤鉄道需要の抑制に大きく寄与したと言える.また,通勤鉄道混雑の評価を利用者の行動にもとづいて分析することが困難なことを指摘し,むしろ通勤交通混雑を社会的制約として取り入れ,それにより低下した土地利用効率をつけ値総額の低下量で測定し,この値を通勤交通混雑の社会的価値とすることを提案している.研究に用いた基本モデルは交通混雑制約を持つ最適土地利用配分モデルであるが,このモデルのラグランジェ関数を分析し立地誘導指標を見いだしたうえで,この方法を大阪府北東部地域へ適用した本年度は交通需要管理計画のための居住地選定モデルに関する研究を行なった。道路の場合は所要時間の増加で混雑の程度が表わされるが、通勤鉄道の場合は疲労や不快感など混雑の程度を客観的に表現することが困難である。このため道路混雑に比べて通勤鉄道混雑評価に関する研究はきわめて少ない。さまざまな評価方法について検討した結果、通勤混雑緩和は土地利用の効率性を犠牲にしても社会がめざすべき目標であり、土地利用効率の低下量によって混雑緩和効果を表わすべきと考えた。

そこで、リンク混雑度制約付のハーバード・スティーブンス型最適土地利用モデルを用いることとした。しかしながら、規範的モデルの結果を直接社会に持ち込むことはできない。そこで、ラグランジェ関数を用いて、立地誘導型のモデルへ変換した。具体的には、土地利用評価値と発生交通がリンクに与える影響係数を用いた立地ペナルティ指標値とによって、交通混雑を激化させないような土地利用誘導を進める方法である。この手法を松山市と大阪市及び大阪府北東部に適用した。大阪市及び北東部12市町、28ゾーンの鉄道網33路線614リンクの鉄道ネットワーク上で影響係数の値を算出し、全リンク総和、平均値、最混雑路線である御堂筋線への影響係数を立地ペナルティ指標値とし、各ゾーンの推定家賃を土地利用指標値とした。その結果大阪市北東部の区部が交通需要管理計画から見た都心居住適地であると判断された。
保存量をもつ反応拡散方程式とその摂動系－シンプレクティック構造と生物学への応用

昨年度から引き続いて、保存量をもつ反応拡散方程式に現れるパルス状局在解が、外部からの摂動を受けてどのように運動するのかを調べた。これは、外部シグナルの影響下で細胞の極性化現象を理解したいという生物学上の研究テーマに関連したものである。本年度は、昨年度に導出したパルス状局在解のダイナミクスを記述する常微分方程式の数学的な正当性を無限次元力学系の理論にもとづいて厳密に証明した。このとき、証明のキーの1つとなるのは非摂動系のパルス状局在解のまわりの線形化作用素の共役作用素のゼロ固有関数を求めることである。そのためは、この共役作用素のゼロ固有関数がみたすべき方程式と、非摂動系のパルス状局在解のまわりの線形化作用素のゼロ固有関数がみたすべき方程式を精密に比較しなければならない。当初の予想よりも時間がかかってしまったが、共役作用素のゼロ固有関数を正確に求めることができた。また、もう1つのキーとなる、ある定積分の値が正であることを比較的緩い仮定の下で証明することができた。この符号が負であると、パルスの運動方向が逆になり、生物学的に矛盾した結果となる。この定積分の正値性の証明にも予想外の時間がかかってしまったが、最終的には厳密に証明することができた。この結果を第43回偏微分方程式論札幌シンポジウム(北海道大学理学部、2018年8月21日8月23日)で口頭発表し、SIAM Journal on Applied Mathematics vol.78 (2018) , pp.3238-3257で論文発表した。パルス状局在解のダイナミクスを記述する常微分方程式の数学的な正当性を無限次元力学系の理論にもとづいて厳密に証明することができた。さらに、その結果を第43回偏微分方程式論札幌シンポジウム(北海道大学理学部、2018年8月21日8月23日)で口頭発表し、SIAM Journal on Applied Mathematics vol.78 (2018) , pp.3238-3257で論文発表することができた。パルス状局在解のダイナミクスを記述する常微分方程式の数学的な正当性を無限次元力学系の理論にもとづいて厳密に証明することはできたのだが、この結果を具体的な問題に適用するためには、いくつかの仮定を厳密にチェックしなければならない。このチェックは、実際にはそれほど容易ではない。今後はこのチェックが容易にできるような具体的な例を探すとともに、パルス状局在解を特異摂動法にもとづいて具体的に構成することを考えたい。保存量をもつ2成分の反応拡散方程式系を摂動することにより、空間一様な時間周期解(limit cycle)が拡散により不安定化し、安定な空間非一様な時間周期解に遷移するという現象を数値分岐解析とslow-fast系の理論によって調べた。これは、空間一様な平衡解が拡散により不安定化し、安定な空間非一様な平衡解に遷移する現象(チューリング不安定性)に対応しているものである。過去の研究では、具体的な直接計算が可能な複素ギンツブルグーランダウ方程式の空間一様な時間周期解の場合と、漸近解析による摂動計算が可能なホップ分岐によって生じた小振幅の空間一様な時間周期解の場合しか扱われていなかった。本研究では、過去のものとは全く異なる視点により、大振幅の空間一様な時間周期解が拡散によって不安定化する現象を調べた。その方法は次のようにまとめられる。まず、2成分の常微分方程式系で、成分の和が保存されるものを考える。次に、その常微分方程式系に摂動項を加えて、slow-fast系の理論にもとづいて時間周期解(limit cycle)を構成する。さらに、摂動された常微分方程式系に拡散項を加えて2成分の反応拡散方程式系をつくる。この反応拡散方程式系において、空間一様な前述の時間周期解が、拡散項の影響により不安定化することを数値分岐解析と数値シミュレーションによって示す。この結果は、日本数理生物学会主催の国際会議JSMB2016において口頭発表され、American Institute of Physics発行のChaosの第27号に掲載された。保存量をもつ2成分の反応拡散方程式系を摂動することにより、空間一様な時間周期解(limit cycle)が拡散により不安定化し、安定な空間非一様な時間周期解に遷移するという現象を数値分岐解析とslow-fast系の理論によって、(数学的に厳密ではないが)応用数学のレベルでは理解できた。また、その結果を国際会議および学術雑誌で発表することができた。保存量をもつ反応拡散方程式に現れるパルス状局在解が、外部からの摂動を受けてどのように運動するのかを調べた。本年度は、生物学の知見にもとづいて、具体的な計算が実行できるような仮定をおき、無限次元の力学系理論を適用してパルス状局在解のダイナミクスを記述する常微分方程式を導出した。また、導出した常微分方程式によって予測されるパルス状局在解のダイナミクスが、理論生物学者による既知の結果(Otsuji et al, PLoS Comp. Biol. 3 (2007))と整合しているかどうかを、擬スペクトル法にもとづく精密な数値計算によって確かめた。

理論生物学の範囲では、パルス状局在解が一定の速さで運動するという仮定のもとで様々な議論がされており、しかもパルス状局在解のダイナミクスは単純な差分法(保存則をみたす偏微分方程式に適用した場合、保存則が数値的に保証されているとは限らない)にもとづく数値計算によって調べられている。その結果は理論生物学者の直観に矛盾しないものであるが、パルス状局在解のダイナミクスを定性的に捕らえたものにしか過ぎなかった。一方、我々の数学解析はパルス状局在解のダイナミクスを定量的に精密に捕らえており、数値計算も保存則をみたすスキームにもとづいて実行している。この結果を2017年度応用数学合同研究集会(龍谷大学理工学部、2017年12月14日12月16日)で口頭発表した。本研究を進める上で、数学的にキーとなる事実に気がつくのに時間がかかってしまった。また、数値計算のスキームが保存則をみたすことを確認するのにも時間がかかってしまった。さらに、生物学における細胞の極性化現象の過去の研究結果を理解するのにも時間がかかってしまった。昨年度から引き続いて、保存量をもつ反応拡散方程式に現れるパルス状局在解が、外部からの摂動を受けてどのように運動するのかを調べた。これは、外部シグナルの影響下で細胞の極性化現象を理解したいという生物学上の研究テーマに関連したものである。本年度は、昨年度に導出したパルス状局在解のダイナミクスを記述する常微分方程式の数学的な正当性を無限次元力学系の理論にもとづいて厳密に証明した。このとき、証明のキーの1つとなるのは非摂動系のパルス状局在解のまわりの線形化作用素の共役作用素のゼロ固有関数を求めることである。そのためは、この共役作用素のゼロ固有関数がみたすべき方程式と、非摂動系のパルス状局在解のまわりの線形化作用素のゼロ固有関数がみたすべき方程式を精密に比較しなければならない。当初の予想よりも時間がかかってしまったが、共役作用素のゼロ固有関数を正確に求めることができた。また、もう1つのキーとなる、ある定積分の値が正であることを比較的緩い仮定の下で証明することができた。この符号が負であると、パルスの運動方向が逆になり、生物学的に矛盾した結果となる。この定積分の正値性の証明にも予想外の時間がかかってしまったが、最終的には厳密に証明することができた。この結果を第43回偏微分方程式論札幌シンポジウム(北海道大学理学部、2018年8月21日8月23日)で口頭発表し、SIAM Journal on Applied Mathematics vol.78 (2018) , pp.3238-3257で論文発表した。パルス状局在解のダイナミクスを記述する常微分方程式の数学的な正当性を無限次元力学系の理論にもとづいて厳密に証明することができた。さらに、その結果を第43回偏微分方程式論札幌シンポジウム(北海道大学理学部、2018年8月21日8月23日)で口頭発表し、SIAM Journal on Applied Mathematics vol.78 (2018) , pp.3238-3257で論文発表することができた。保存量をもつ2成分の反応拡散方程式系を摂動することにより、反応拡散方程式によってモデル化される様々な現象を理解することができる。空間一様な時間周期解の拡散による不安定化はそのような現象の一例である。今後は、細胞の極性化現象として解釈できるパルスの挙動について調べることを当面の目標としたい。
古代ギリシアにおける暴力と社会秩序の比較文化史的研究

古代ギリシア社会において、スタシスすなわち党争は、ポリス社会の宿痾ともいうべき病理現象であった。その中で暴力の行使は、ときにポリスの分裂につながる深刻な打撃を社会に与えたが、同時にそれを回避し、公共の場における議論と合意形成によって国家の統合を図る回路も模索された。都市国家アテナイは、民主政というシステムの実現を通して、この回路の構築にもっとも成功したケースであると言える。民主政の成熟とともに、紛争解決手段としての暴力(ビアー)の行使は、市民団の前での弁論によって置きかえられ、そこにポリス的公共性の担保が求められたのである。(1)今年度も、前年度同様、古代ギリシア人の社会で暴力がどのように均等に分けもたれていたのか、とくに超越的な国家権力を借りずに、市民たちが実力行使を含めた自助手段によってどのように紛争解決に当たっていたのかを明らかにすべく、その史料的証拠の全体的把握に努めた。(2)今回あらたに明らかになったのは、典型的にはアテナイで民主政の前史に当たるアルカイック期(前八世紀から六世紀まで)の、アテナイ市民団の内紛の諸相であった。ポリスの内紛すなわちスタシス(stasis)は、超越的な権力の押さえが存在しないポリス型社会において、ともすれば市民団が分解してゆくモーメントの潜在的強さを示している。他のポリスと違って広大な領域と多くの人口を抱えるアテナイにおいて、スタシスによる市民団の分裂をさけ、いかにポリスの統合を維持してゆくかという課題は、貴族政期以来担わされてきた宿命であった。(3)その課題を実現するため、アテナイ人は神話や伝承を用いて統合のイデオロギーをさまざまに作り上げた。市民間の暴力は、「武器を執っての党争」というベクトルを形成するときには、もっともポリスの統合にとって破壊的であり、その方向に暴力が流れることを阻止することが、アテナイ民主政にとっての至上課題であった。(4)前404/3年の「三〇人政権」による恐怖支配は、アテナイの歴史上、例外的に暴力が国家権力によって独占された時代の一つであったが、これによってポリスは統合されるどころか、深い傷を負うことになり、結局アテナイ市民は権力集中型のエリート少数支配の失敗を思い知らされる。その結果、民主政が回復した前403年に彼らが到達した一つの結論は、暴力支配が残した悪しき過去を「思い出さざること」(メー・ムネーシカケイン)という知恵であった。最終年度はポリス社会における暴力と社会秩序維持の諸側面を、アテナイ民主政に焦点を絞って解明することに努めた。その際、前76世紀におけるアテナイでのスタシス(stasis)すなわち党争の政治的社会的構造、および前404年の寡頭派革命=民主政転覆という政変とそこにおける暴力の行使、ならびに翌年の民主政回復に伴う内戦の終結と和解の諸相を、古典史料の解析を通じて明らかにした。とくに重要となる史料は伝アリストテレス『アテナイ人の国制』1-20章、および34-40章にかけての記述であるが、M.H.Chambersが校訂した最新のテクストには原文の読みをめぐって問題が多く、テクスト復元の観点から、写真版および大英図書館デジタル画像(http://www.bl.uk/manuscripts/FullDisplay.aspx?ref=Papyrus_131)の精細な分析が不可欠であった。アルカイック期の党争に関しては、地域的権力集団におけるエリートと民衆との人的紐帯と支配の構造を明らかにすることに努めた。アッティカの地域貴族(エウパトリダイ)は、都市的センターとの関わりを保ちながらも、なお周縁各地における農業生産および銀産出の指導権を確保しており、それを用いた人身支配のネットワークを築いていた。アテナイ国家を統合するという目的からは、この地域的人身支配のネットワークを断ち切ることが求められ、前508/7年のクレイステネスの改革は、その目的を一部達成することに成功したが、なお地域権力の残存は見られた。他方前404年から翌年にかけての政治変動では、民主政というシステムの内部に伏在する矛盾が露呈する形で市民団が分断されたが、結果としては民主政の復元力が分解力を上まわり、ギリシア世界で共有される和解の理念と様式に従って、ポリス市民団の再統合が実現した。(1)今年度は、古代ギリシア人の暴力がどのように社会に分布していたか、とくに国家権力の暴力装置の助けをかりずに、市民たちが実力行使をふくめた手段によって自律的に紛争解決に当たった様相を明らかにするべく、その証拠の全体的把握に努めた。同時に、そのような暴力行使の作法と文法を、古典期民主政のアテナイと、その他のポリスとの間で、比較文化史的方法によって比較検討し、私的な暴力が全否定されることなく、なおかつ社会の秩序維持のために役割を負っていたことを、法制度の側面から裏づけることを試みた。

(2)ポリス共同体の権力構造を解明するため、近年考古学的研究の進展とともにめざましく明らかにされた、ポリス国家の成立過程について知見を深め、探求することに努めた。とくにこれまでアテナイ(アテネ)一国に偏りがちであったポリス研究においては、それ以外のポリス、もしくはポリス外のギリシア人共同体(エトノス)のあり方と比較検討するため、同時代史料として、歴史書・文学作品・法テクスト、および近代以降発見された碑文史料の分析を行った。(3)具体的には以上の課題を遂行するべく、基礎的史料の網羅的収集・分類を行い、考察を加えた。とくに近年研究の進展いちじるしい伝アリストテレス『アテナイ人の国制』テクストの解読、テクスト批判、および註釈研究を精緻に多し進めた。(4)さらに近代になって刊行されたおびただしい点数の古代ギリシア法制度史・政治史・社会史関連の研究文献を入手し、問題点と議論の整理とにつとめた。とくに近年問題になっている、伝アリストテレス『アテナイ人の国制』の作者同定の問題に関して、最新の研究動向の把握に努めた。ギリシア古典史料、とくに伝アリストテレス『アテナイ人の国制』の解読および註釈作業については、ほぼ当初の予定通り順調に進み、現在第六四章の註釈を完成するに至っている。それに当たっては、内外の最新文献を収集したり、国内研究者と研究打ち合わせをしたことが効果的であった。ただし、現在ギリシャ国内の政治情勢がまだ不安定であるため、当初予定していたアテネ碑文博物館での資料調査は見合わせざるを得なかった。ギリシア古典史料、とくに伝アリストテレス『アテナイ人の国制』の解読、翻訳および註釈作業については、ほぼ当初の予定通り順調に進み、それをとおしてアテナイ民主政における暴力、とくにスタシス(党争)の諸相を詳しく分析することができた。ただし、現在のギリシア国内の政治情勢が不安定化したため、当初予定していたアテネ碑文博物館における調査は、見合わせざるを得なかった。これまで同様、伝アリストテレス『アテナイ人の国制』の解読および註釈作業を中心に、アテナイ史の中での暴力と紛争解決の分析に当たる。さらに関連する碑文史料にも分析を加え、民会決議や法の形で、暴力によらぬ合意形成がどのように図られたのか探究したい。またギリシャやイギリスなどでの資料収集も、現地情勢の安定を見ながら試みたい。今後もこれまで同様、伝アリストテレス『アテナイ人の国制』分析を中心に、ギリシア古典史料の解読と史料研究に専念する。さらに関連する碑文史料にも分析を加え、民会決議や法などの形で、どのように暴力と紛争解決にかんする合意形成が図られたのかを中心に探究してみたい。またギリシア国内の政情が安定したら、当初予定していたアテネ碑文博物館などの海外出張も行ってみたい。前年度同様、物品費(図書費・コンピュータ購入など)支出が中心となる。また国外・国内旅費にも相応の額を支出予定である。前年度同様、物品費(図書費、コンピュータなどの機器、文房具など)への支出が中心となる。とくにBrill, New Paulyは必須の参考図書なので、全巻の購入を予定している。また国外・国内の出張旅費にも相応の額を支出する予定である。
原子力セラミックス材料のキャラクタリゼーションに関する研究

セラミックス材料は原子力工学において重要の物質であるが,一般に多孔性等焼結体特有の複雑な構造を有するために,その物質中における気体の移行プロセスは単純ではない.そこで本研究では,核融合炉ブランケット用トリテウム増殖材を例にとり,その多孔質構造・吸着特性・気体透過速度を測定してこれらの相関を求め,実際にブランケット中トリチウムインベントリー評価への適用を目的として,以下の実験及び検討を行なった.1.LiF焼結体中の気体透過速度測定とその多孔性の同定焼結体マトリックスと透過気体間の化学的相互作用の無い系としてフッ化リチウム(LiF)-Ar/H_2系を取り上げ,種々の焼結条件により調製した試料中の透過・拡散係数を測定した.また水銀ポロシメーターによる多孔質構造の同定を行ない,気体透過・拡散係数が空孔率の簡単な関数で表現できることを示した. (61年度)2.Li_2Oへの水蒸気吸着及びLi_2O-LiOH系での平衡水蒸気圧マトリックスと透過気体間の化学的相互作用の大きな系としてLi_2O-H_2O系を取り上げ,相互作用に関する知見を得る目的で,破過法により,種々の見かけ粒子径に対するH_2O吸着量及び吸着のエンタルピー変化を測定した.またLi_2O-LiOH二相混合系における平衡水蒸気圧を350-620°Cの広い温度範囲において高精度で測定した.3.核融合炉ブランケットにおけるトリチウムインベントリー評価核融合炉ブランケット中のトリチウム移行を計算するコードを作成し,本研究で求めたデータを用いることにより, RFP型核融合炉ブランケットのトリチウムインベントリーを評価した.これにより,本研究で測定したデータの評価を行ない,その有用性を再確認した. (以上61年度)以上,本研究で得られた成果を取りまとめ,成果報告書として刊行した.セラミックス材料は原子力工学において重要の物質であるが,一般に多孔性等焼結体特有の複雑な構造を有するために,その物質中における気体の移行プロセスは単純ではない.そこで本研究では,核融合炉ブランケット用トリテウム増殖材を例にとり,その多孔質構造・吸着特性・気体透過速度を測定してこれらの相関を求め,実際にブランケット中トリチウムインベントリー評価への適用を目的として,以下の実験及び検討を行なった.1.LiF焼結体中の気体透過速度測定とその多孔性の同定焼結体マトリックスと透過気体間の化学的相互作用の無い系としてフッ化リチウム(LiF)-Ar/H_2系を取り上げ,種々の焼結条件により調製した試料中の透過・拡散係数を測定した.また水銀ポロシメーターによる多孔質構造の同定を行ない,気体透過・拡散係数が空孔率の簡単な関数で表現できることを示した. (61年度)2.Li_2Oへの水蒸気吸着及びLi_2O-LiOH系での平衡水蒸気圧マトリックスと透過気体間の化学的相互作用の大きな系としてLi_2O-H_2O系を取り上げ,相互作用に関する知見を得る目的で,破過法により,種々の見かけ粒子径に対するH_2O吸着量及び吸着のエンタルピー変化を測定した.またLi_2O-LiOH二相混合系における平衡水蒸気圧を350-620°Cの広い温度範囲において高精度で測定した.3.核融合炉ブランケットにおけるトリチウムインベントリー評価核融合炉ブランケット中のトリチウム移行を計算するコードを作成し,本研究で求めたデータを用いることにより, RFP型核融合炉ブランケットのトリチウムインベントリーを評価した.これにより,本研究で測定したデータの評価を行ない,その有用性を再確認した. (以上61年度)以上,本研究で得られた成果を取りまとめ,成果報告書として刊行した.1.セラミックス材料は原子力工学において重要な物質であるが、一般に焼結体特有の多孔質性等の複雑な構造を有するために、その物質中における気体の移行プロセスは単純ではない。そこで本研究では核融合炉用トリチウム増殖材を例にとり、セラミックス材料のキャラクタリゼーション及び材料中の水素等気体の移動速度の測定結果から両者の関係を求めることを目的とした。2.61年度は多孔質セラミック材料としてフッ化リチウム焼結体を取りあげ、原料紛末粒度、焼結化度などの製造条件を変化させることにより、多孔質構造の異なる焼結体を作成した。これら試料体につき、空孔率・比表面積構成粒子の畿何学的状等のパラメータをBET比表面積測定装置・水銀ポロシメーター・走査型電子顕微鏡等を用いて測定し、パーソナルコンピューター(新規構入)を用いてデータ整理を行なうことにより、多孔質構造の同定を行なった。3.焼結体中気体透過速度測定装置(自作)を用いて、2で作成・同定を行なった試料体中のアルゴン-5%水素ガスの透過率・相互拡散係数等の気体移動速度を測定した。4.2及び3の結果より焼結体試料の多孔質構造と気体移動速度との関係について検討したところ、気体移動速度は、測定によって求められた多孔質構造を記述するいくつかのパラメータ及び気体の流れ様式を記述するパラメータを用いて定量的に表現できた。また実際の核融合炉ブランケット使用条件下での気体の移行挙動を計算機シミュレーションにより解析した。5.今後はさらに重要であると考えられる酸化リチウム/水蒸気系のように吸着性気体の多孔質材料中での透過挙動について実験的検討を行なう予定である。
地区物流におけるインフラマネジメントが都市内交通・物流に与える影響に関する研究

本研究は,(1)荷捌き施設の主たる利用者となる民間物流企業の活動を助成するインフラ(荷捌き施設)整備・管理が及ぼす社会的影響,(2)地区内物流システムにおけるインフラ整備・管理が地区内物流の効率化および都市内交通(歩行者を含む)の改善に与える影響,の2点を明らかにすることを目的とした.具体的には以下の2小テーマにより結論を導き出した.・関係主体の意識・行動に関する調査および分析・貨物車両および貨物車両以外の車両の駐停車行動を考慮した路上荷捌き施設配置計画シミュレーションモデルによる評価.本年度は、以下の3項目を実施した.・シミュレーションデータの精査:これまでに実施した「関係主体の意識・行動に関する調査」および「配送作業実態調査および走行・駐停車状況調査」の結果をさらに整理・分析し,下記(2)のシミュレーションモデルに使用する,1)地区内物流に関係する5主体の路上荷捌きに関する意識データ,2)配送作業実態データおよび走行・駐停車状況データを精査,作成した.・シミュレーションモデルの構築:荷捌き施設の整備・管理の評価・検討を目的とし,貨物車両および貨物車両以外の車両の駐停車行動を考慮した路上荷捌き施設配置計画シミュレーションモデルを構築した.シミュレーションモデルを用いた分析・評価:(1)で構築したシミュレーションモデルを用い,1)荷捌き施設の主たる利用者となる民間物流企業の活動を助成するインフラ整備・管理が及ぼす社会的影響,2)地区内物流システムにおけるインフラ整備・管理が地区内物流の効率化および都市内交通の改善に与える影響を分析・評価した.本研究は,(1)地区内物流システムにおけるインフラ整備・管理が地区内物流の効率化および都市内交通(歩行者を含む)の改善に与える影響,(2)荷捌き施設の主たる利用者となる民間物流企業の活動を助成するインフラ(荷捌き施設)整備・管理が及ぼす社会的影響,の2点を明らかにすることを目的とする.具体的には以下の2小テーマにより結論を導き出す.(a)関係主体の意識・行動に関する調査および分析,(b)貨物車両および貨物車両以外の車両の駐停車行動を考慮した路上荷捌き施設配置計画シミュレーションモデルによる評価.本年度は、以下の3項目を実施した.(1)関係主体の意識・行動に関する調査および分析:地区内物流に関係する5主体((1)行政,(2)荷主,(3)地域住民,(4)物流企業(集配ドライバー),(5)他交通者(歩行者,一般車両ドライバー))に対し,路上荷捌きに関する意識調査を行った.(2)配送作業実態調査および走行・駐停車状況調査:当該エリアにおける荷捌き作業状況および荷捌き需要の把握を目的とし,1)配送作業実態調査および2)プローブシステムを使用した走行・駐停車状況調査を実施した.1)配送作業実態調査の主たる調査項目としては,危険事象の発生記録,荷捌き場所,駐停車時間,受け荷主の地理的分布,駐停車車両,受け荷主間距離,配送品目,荷姿等があげられる.2)走行・駐停車状況調査では,調査対象車両にプローブ装置を搭載し,得られたデータを基に荷捌き作業場所の特定,駐停車時間の分析した.(3)シミュレーションモデルの構築着手:荷捌き施設の整備・管理の評価・検討を目的とし,貨物車両および貨物車両以外の車両の駐停車行動を考慮した路上荷捌き施設配置計画シミュレーションモデル(プロトタイプモデル)を構築した.本研究は,(1)荷捌き施設の主たる利用者となる民間物流企業の活動を助成するインフラ(荷捌き施設)整備・管理が及ぼす社会的影響,(2)地区内物流システムにおけるインフラ整備・管理が地区内物流の効率化および都市内交通(歩行者を含む)の改善に与える影響,の2点を明らかにすることを目的とする.具体的には以下の2小テーマにより結論を導き出す.(a)関係主体の意識・行動に関する調査および分析(b)貨物車両および貨物車両以外の車両の駐停車行動を考慮した路上荷捌き施設配置計画シミュレーションモデルによる評価.本年度は、以下の2項目を実施した.(1)「関係主体の意識・行動に関する調査」および「配送作業実態調査および走行・駐停車状況調査」結果の整理・分析:地区内物流に関係する5主体((1)行政,(2)荷主,(3)地域住民,(4)物流企業(集配ドライバー),(5)他交通者(歩行者,一般車両ドライバー))に対し,路上荷捌きに関する意識調査結果の整理分析を行った.加えて,配送作業実態調査およびプローブシステムを使用した走行・駐停車状況調査結果を整理し,得られたデータを基に荷捌き作業場所の特定,駐停車時間を分析し,下記(2)のシミュレーションモデルに使用するデータを作成した.(2)シミュレーションモデル(プロトタイプモデル)の構築:荷捌き施設の整備・管理の評価・検討を目的とし,貨物車両および貨物車両以外の車両の駐停車行動を考慮した路上荷捌き施設配置計画シミュレーションモデルの構築を進めた.本研究は,(1)荷捌き施設の主たる利用者となる民間物流企業の活動を助成するインフラ(荷捌き施設)整備・管理が及ぼす社会的影響,(2)地区内物流システムにおけるインフラ整備・管理が地区内物流の効率化および都市内交通(歩行者を含む)の改善に与える影響,の2点を明らかにすることを目的とした.具体的には以下の2小テーマにより結論を導き出した.・関係主体の意識・行動に関する調査および分析・貨物車両および貨物車両以外の車両の駐停車行動を考慮した路上荷捌き施設配置計画シミュレーションモデルによる評価.本年度は、以下の3項目を実施した.・シミュレーションデータの精査:

これまでに実施した「関係主体の意識・行動に関する調査」および「配送作業実態調査および走行・駐停車状況調査」の結果をさらに整理・分析し,下記(2)のシミュレーションモデルに使用する,1)地区内物流に関係する5主体の路上荷捌きに関する意識データ,2)配送作業実態データおよび走行・駐停車状況データを精査,作成した.・シミュレーションモデルの構築:荷捌き施設の整備・管理の評価・検討を目的とし,貨物車両および貨物車両以外の車両の駐停車行動を考慮した路上荷捌き施設配置計画シミュレーションモデルを構築した.シミュレーションモデルを用いた分析・評価:(1)で構築したシミュレーションモデルを用い,1)荷捌き施設の主たる利用者となる民間物流企業の活動を助成するインフラ整備・管理が及ぼす社会的影響,2)地区内物流システムにおけるインフラ整備・管理が地区内物流の効率化および都市内交通の改善に与える影響を分析・評価した.
手術の質向上のための手術用マルチセンシングガーゼカウンタの開発

手術におけるガーゼの体内遺残防止には,ガーゼ枚数の検出精度が高く,ガーゼ自体に加工が必要ないガーゼカウンタの開発が求められる.本研究では,手術室で使用可能なX線を用いたガーゼカウンタを開発することを目的とした.結果より,開発したガーゼカウンタのガーゼ検出精度,X線出力などのパラメータが明らかになり,X線を用いたガーゼカウンタについて,高い精度で検出が可能なハードウェアとソフトウェアが開発できた.ガーゼの種類について,腹腔鏡用などの小さいものまで幅広く検出可能なことがわかり,手術における体内遺残防止につながるガーゼカウントに有効である可能性が見出された.本研究では手術室で使用可能なマルチセンシングガーゼカウンタを開発することを目的としている.本年度は,ガーゼの撮像制御を行う回転台の開発,得られた画像の画像処理部の開発,ガーゼ枚数の精度検証と解析アルゴリズムの開発を行った.a.ガーゼの撮像のための回転台の開発として,ステッピングモータと制御プログラムを開発し構成した.これ以外の検討の要素として画像検出部が挙げられるが,現在2種類の基礎実験を進めている.1つはフラットパネル,もう1つは蛍光紙を用いたものである.フラットパネルは実現可能性が高く,もう一方の蛍光紙はフラットパネルの1/10以下の金額に設定できるため,両方の評価検証を進めている.結果より,撮像対象となるガーゼの鋼線は1mm程度であることから,フラットパネルでは十分に解析に耐えうるデータが得られた.蛍光紙の場合はノイズが大きく,撮像後の画像処理に負担がかかること,撮像時の制限が大きいことがわかった.合わせて,針の混入等についても検証を進めている.b.画像処理部については,上記の2方式について画像処理部の開発を進めている.フラットパネルの場合,CTの3次元再構成のアルゴリズムを適用し,いくつかのノイズ処理等の手法を適用することで概ね目標レベルの解析が可能となった.本手法では回転台の中心に対象物を置かなくても,検出が可能であるよう開発を進めている.c.蛍光紙の実験については,X線出力,撮像環境などの基礎実験を繰り返している.ガーゼは乾燥時,血液等の付着時で結果に大きな影響を与えているため,まだ実験の必要がある.d.ガーゼ枚数の解析アルゴリズムについて,bのフラットパネルの実験では基礎的データが得られた.bとcについては,特許性の高い検出方式を開発している.cに適用するにはノイズ除去の前処理が必要となるが,大幅に価格を下げられる可能性があることから,検討を続けることとする.本研究は概ね順調に計画が進んでいる.2015年度に計画していた内容はほぼ検討が進められている.画像検出部においてフラットパネルであれば,ほぼ間違いなく対象データの取得は可能であり,順調といえる.一方で,チャレンジングな点として,蛍光紙を用いた場合には高度な画像処理と実験環境の設定が必要となる.この点については,まだ解決の出口は見えていない.考えられる手法を試しているところであり,8か月以内には解決の糸口を見つけたい.ここでは,撮像方法の変更も視野に入れる.すなわち,画像のステレオ化や出力を変更することでコントラスト等を変え,確率論的解析手法などを用いることで精度向上を図る.ガーゼ枚数のアルゴリズム開発では,10枚までの実験を検証した.実験方法は,乾燥時,血液付着時(複数の条件を設定),生理食塩水等を採用している.その結果,すべての条件下で大きな問題はなく検出が可能であることがわかった.ここには,X線管の出力や回転台の条件が寄与していることもわかった.すなわち,最適条件下であれば画像処理上の複雑な前処理を行わなくてもガーゼ枚数の検知が可能であることを示している.さらに,画像検出時にいくつかのプログラムを付け加え,検出対象が回転中心になくても精度よくデータ抽出可能なよう構成できた.これは実用に向けて大きな点であり,慎重にガーゼの置き位置の設定をする必要がないこと,同じガーゼセットを複数回検出しても同じ結果が精度よく得られることが利点として挙げられる.ここまでで,X線管等と組み合わせることでガーゼカウンタの基礎的構築が実現できる.評価用PC,X線が漏れないように遮蔽するケースを組み合わせ,ハードウェアの開発を進めている.以上より,概ね順調に計画が進んでおり,次年度の計画に向けて円滑に展開されている.手術におけるガーゼの体内遺残防止には,ガーゼ枚数の検出精度が高く,ガーゼ自体に加工が必要ないガーゼカウンタの開発が求められる.本研究では,手術室で使用可能なX線を用いたガーゼカウンタを開発することを目的とした.本システムのハードウェアはX線を放射するX線管,ガーゼを360度方向から撮影するための回転台,ガーゼの重さを計測する重量計測部,X線検出部にて構成される.回転台はステッピングモータを用いて制御できるよう構成した.重量計測部は歪ゲージを用いて0.1gのオーダでガーゼ重量の検出が可能であった.ガーゼには血液,体液,生体組織,手術中に使用する生理食塩水などが付着することから,重量の精度は1gで十分であり,本検出能は十分であると考えられる.X線検出部について本研究では,蛍光紙とフラットパネルの2種類を用いて画像検出実験を行った.実験条件は,ガーゼを110枚用い,a.ガーゼのみの場合,b.生理食塩水等の水分を付着させた場合,c.血液を付着させた場合の3条件とした.さらに,X線管の管電圧および管電流の出力パラメータを導出する必要があるため,実験を行った.その結果,本実験にて作成した試作機の条件下でのX線管の最適出力パラメータが明らかになった.さらに,検出精度について,蛍光紙について撮影は十分に可能であったが,ノイズが大きく,画像処理の精度に大きな影響をおよぼすことがわかった.