hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
3次元造形システムによる補綴物の自動製作

本研究は,審美性に優れた歯科材料を利用した歯科補綴物製作専用のCAD/CAM技術の開発を目指して,技工士作業のロボット化の可能性を探ることを目的として,筆積みによるポーセレンの築盛法において技工士が行う筆の操作を,コンピュータ制御されたポーセレン粉末の射出システムにより代替するための研究を行い,以下の結果を得た.1.システムの概念設計径0.5mm程度の粒の大きさの単位築盛を繰返して3次元形状を創造するシステムとした.装置は,ポーセレン粉末の微少な塊を噴射するための射出装置を主体とし,固定噴射ノズルの下でワークをXY方向に移動させるためのXYステージから構成される.2.ポーセレン粉末射出装置往復運動するワイパにより平板の窪みに貯められたポーセレン粉末を鋼円柱により押し出すことにより,窪みの下部に設けられた径0.3mmの穴からポーセレン粉末を噴射する装置を試作した.射出実験を行った結果,安定した射出が可能であることが分かった3.蒸留水射出装置市販のインクジェットプリンタ装置を利用して構成した.4.実験結果ポーセレン粉末の射出量は1回約50μg,蒸留水の射出量は1回約40μgであり,連続して安定した射出が可能である.ステージのコンピュータ制御により,製作対象物をスキャンして積層ですることができた.ポーセレン粉末の射出位置の精度は,おおむね1mm程度であった.5.結論ポーセレンの微粒を射出して築盛を繰返すことにより,任意の3次元形状を創成するという動作原理が立証された.ただ射出位置の精度にはまだ問題が残るので,今後はこの点を改善して行きたい.本研究は,審美性に優れた歯科材料を利用した歯科補綴物製作専用のCAD/CAM技術の開発を目指して,技工士作業のロボット化の可能性を探ることを目的として,筆積みによるポーセレンの築盛法において技工士が行う筆の操作を,コンピュータ制御されたポーセレン粉末の射出システムにより代替するための研究を行い,以下の結果を得た.1.システムの概念設計径0.5mm程度の粒の大きさの単位築盛を繰返して3次元形状を創造するシステムとした.装置は,ポーセレン粉末の微少な塊を噴射するための射出装置を主体とし,固定噴射ノズルの下でワークをXY方向に移動させるためのXYステージから構成される.2.ポーセレン粉末射出装置往復運動するワイパにより平板の窪みに貯められたポーセレン粉末を鋼円柱により押し出すことにより,窪みの下部に設けられた径0.3mmの穴からポーセレン粉末を噴射する装置を試作した.射出実験を行った結果,安定した射出が可能であることが分かった3.蒸留水射出装置市販のインクジェットプリンタ装置を利用して構成した.4.実験結果ポーセレン粉末の射出量は1回約50μg,蒸留水の射出量は1回約40μgであり,連続して安定した射出が可能である.ステージのコンピュータ制御により,製作対象物をスキャンして積層ですることができた.ポーセレン粉末の射出位置の精度は,おおむね1mm程度であった.5.結論ポーセレンの微粒を射出して築盛を繰返すことにより,任意の3次元形状を創成するという動作原理が立証された.ただ射出位置の精度にはまだ問題が残るので,今後はこの点を改善して行きたい.本研究は,審美性に優れた歯科材料を利用した歯科補綴物製作専用のCAD/CAM技術の開発を目指して,技工士作業のロボット化の可能性を探ることを目的としており,開発に際しての問題点を抽出するための基礎的実験を実施する。本年度は,筆積みによるポーセレンの築盛法において技工士が行う筆の操作を,コンピュータ制御されたポーセレンパウダの射出システムにより代替すること,すなわち自動3次元造形システムを実現するための研究を行い,以下の結果を得た。1.システムの概念設計。径0.5mm程度の粒の大きさの単位築盛を繰返して3次元形状を創造するシステムとした。装置は,ポーセレンパウダの微小な塊を噴射するための射出装置を主体とし,固定噴射ノズルの下でワークをXY方向に移動させるとともにY軸まわりに回転するためのXY・ゴニオステージ,ノズルを含む鉛直平面内に投射されたスリット光を斜方向から観察し形状測定を行う光切断装置から構成される。2.圧駆動式射出装置。システムを構成する装置の中で,射出装置が問題となる技術である。そこでまずシリンジのピストンを電磁ソレノイドにて衝撃的に打撃してシリンジ内の液体をノズルから噴射する装置を試作し,蒸留水の射出実験を行った。しかし,蒸留水では射出が連続流となり単独の粒子を打ち出すことが難しいこと,ポーセレン泥ではシリンジ内で沈澱を生じたりノズルを詰まらせるなどさらに困難さが増す事などの問題点が生じることが分った。3.慣性力駆動式射装置.往復運動するワイパにより平板の窪みに貯められた泥に定量の圧縮空気を噴出させることにより,窪みの下部に設けられた径0.3mmの穴からしぼりをとおってポーセレン泥を噴射する装置を試作した。ポーセレン泥の射出実験を行った結果,噴射物は5mm四方の範囲にちらばり,正確な位置決めが困難であることが分かった。

本研究では,審美性に優れた歯科材料を利用した歯科補綴物製作専用のCAD/CAM技術の開発を目指して,技工士作業のロボット化の可能性を探ることを目的としており,開発に際しての問題点を抽出するための基礎的実験を実施する.本年度は,2次元スキャン装置を試作し,前年度に試作したポーセレン粉末射出装置と組み合わせてポーセレン粉末を平面上の任意の位置に射出できるようにするための研究を行い,以下の結果を得た.1.システムの概念設計XY軸自動ステージにポーセレン粉末射出装置を組み合わせ.全体をパーソナルコンピュータで制御するシステムを構成した.本装置によれば,製作対象物はステージ上に置かれ,固定されたポーセレン粉末射出装置と蒸留水射出装置の射出線上にポーセレン泥が築盛される.したがって,ステージを動かしながら射出を続けることにより,任意の3次元形状の創成が可能になる.2.実験結果ポーセレン粉末をかき混ぜるワイパーの設置など射出装置に改良を加えた結果.連続して安定した射出ができるようになった.ポーセレン粉末の射出量は1回約50μg,蒸留水の射出量は1回約40μgである.またステージのコンピュータ制御も可能になり,製作対象物をスキャンして積層ですることができた.ポーセレン粉末の射出位置の精度は,おおむね1mm程度であった.3.結論以上のように本研究結果,ポーセレンの微粒を射出して築盛を繰返すことにより,任意の3次元形状を創成するという動作原理は実現可能であることが立証された.ただ射出位置の精度にはまだ問題が残るので,今後はこの点を改善して行きたい.
聴覚障害者のための自宅用コミュニケーション支援ツールの開発研究

聴覚障害者が主に自宅やその周辺において、自宅訪問者との応答や、体調不良時、災害時、トラブル発生時等における近隣在住者や救急隊員、警察官等との応答で使用できるコミュニケーション支援ツールを開発する。これは過去のツールの課題を解決するために、A)自身で携帯でき、繰り返し使用できるように、タブレット端末で使用できる、B)筆談の場面を減らすために、予め多くの応答画面が用意されている、C)聴覚障害者にとって分かりやすいピクトグラムが使用されている、D)応答画面の追加、ピクトグラムや文言の追加・修正が簡単に行え、また電波がない状況でも使用できるようにPDF形式で運用する、などの特徴をもつツールとする。
分類不能型低ガンマグロブリン血症の病態・原因の解明

分類不能型低ガンマグロブリン血症患者末梢血単核球からCD4^+T細胞を純化し、Th2細胞をin vitroで誘導し、Th2細胞における遺伝子発現をマイクロアレイにてえ健常者と比較した。健常者と比較して、APOB、CHIM、FLIP1、SLC22A4、TMEM1、UPF2、FAH、SERPINA5、GGCX、SMARCAL1、遺伝子の発現量の低下が著しかった。これらの遺伝子の塩基配列を決定したが、遺伝子異常は認められなかった。次に患者末梢血B細胞を純化し、in vitroで活性化した後、遺伝子発現量を健常者と比較した。その結果、IGJ、ROR1、FLJ2、PDE3B、CNN3、SGCE、GNG2、TLE1遺伝子の発現量の低下が著しかった。今後はさらにそれ以外の遺伝子で発現量の低下しているものに関して遺伝子解析を行い原因を明らかにしたい。今年度は遺伝子マイクロアレイを用いて、分類不能型低ガンマグロブリン血症患者の遺伝子発現の特徴を明らかにすることを中心として解析を行った。九州大学病院小児科で診療を受けている分類不能型低ガンマグロブリン血症患者および健常者から末梢血を採取し、CD4陽性T細胞をマイクロビーズを用いて純化し、Th2細胞を誘導し、それらの細胞における遺伝子発現をマイクロアレイにて比較検討した。なお純化したCD4陽性T細胞をフローサイトメーターで解析したところ、いずれも98%を越えていた。純化したCD4陽性T細胞を固層化抗CD3抗体、抗CD28抗体、IL-4、抗IL-12抗体、IL-2にて3日間培養し、細胞をWashした後、さらにIL-4、抗IL-12抗体の存在下に4日間培養してTh2細胞を誘導した。患者由来のTh2細胞と健常者由来のTh2細胞の遺伝子発現をマイクロアレイで比較し、遺伝子発現の差が大きい順にリストアップした。上位4遺伝子に関しては、遺伝子発現を定量的PCR法で検討したが、マイクロアレイの結果を支持する結果であった。上位の遺伝子で抗体産生に関連する可能性があると考えられる遺伝子について、患者における遺伝子変異がないかどうかを検討した。8遺伝子に関しては遺伝子解析を終了したが、患者における遺伝子変異は現在のところ認められていない。さらに下位の遺伝子まで解析を続ける予定としている。さらに、B細胞からのアプローチとして、同様にマイクロビーズを用いてB細胞を純化し、純化したB細胞をSAC、IL-2、IL-10、抗CD40抗体の存在下に1日間培養し、液体窒素に保存している。B細胞の純度は同様に98%を越えていた。これらの細胞の遺伝子発現を、患者と健常者で同様にマイクロアレイで検討することを予定している。
転写環境の破綻によるATP量の変動が惹起する先天性心疾患発症機構の解明

心臓は胚発生において最初に発生する器官であり発生初期から拍動を開始し死ぬまで拍動を続けるため、組織量あたり最もATPを生産し、かつ消費する。さらに、心臓発生において1本のheart tubeがloopingと呼ばれる複雑な形態形成運動を行なうことで心臓の形が作られるため、その運動のエネルギー源としてATPが適切な量あることが必須である。しかし、ATP産生関連遺伝子を大量に発現させる転写機構については明らかになっていない。我々は、これまでにヒストンメチル化酵素Whsc1がATP産生関連遺伝子の発現制御に関係しているデータを得ている。昨年度においては、Whsc1がRNAポリメラーゼIIのローディング量の制御に関係することを見出した。そこで当該年度においては、Whsc1のゲノムワイドな結合領域を同定し、Whsc1のゲノムへの結合に関係する候補転写因子の探索を行った。その結果、Whsc1結合領域には転写因子Nrf2の結合モチーフがよく見られることがわかった。さらに、胎仔心臓において、Whsc1はNrf2と相互作用することを明らかにした。このことから、Whsc1は転写因子Nrf2によって標的遺伝子座にリクルートされていることが示唆された。現在までの達成度これまでに得られた結果から、Whsc1は転写因子Nrf2と相互作用し、標的遺伝子領域に結合していることが示唆された。Whsc1欠損心筋細胞ではATP産生関連遺伝子の転写開始点付近においてヌクレオソーム構造が不安定化し、RNAポリメラーゼIIのローディング量が増加し、標的遺伝子の転写量が増加していることが考えられる。まだ、論文投稿には至っていないが、Whsc1を中心としたATP量を制御する新規な遺伝子発現制御機構を明らかにできる可能性があると考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。そこで、当該年度においては「ヒストンH3K36メチル化酵素Whsc1がATP産生関連遺伝子を制御する仕組み」を明らかにするために研究に取り組んだ。まず、Whsc1欠損によって、ATP産生関連遺伝子座におけるRNAポリメラーゼのローディング量をChIPsqによって解析してみたところ、プロモーター領域においてRNAにポリメラーゼのローディング量が増加していることがわかった。さらに、この領域の新生RNA量が増加しているかクロマチンに結合しているRNA量を計測してみたところ、RNAポリメラーゼの増加に伴って、RNA量が増加している予備的な結果を得ることができた。しかし、まだ予備的な結果であり、シークエンサーを用いて解析する予定である。細胞内ATP量の増加に伴って、クロマチンリモデリング因子が活性化し、ヌクレオソームが不安定化している可能性を予備的なMNase-seqによって見出した。これまでに得られた結果から、Whsc1欠損細胞ではATP産生関連遺伝子の転写開始点付近においてヌクレオソームが不安定化することで、RNAポリメラーゼの量が増加し、その結果転写が亢進していることが示唆された。まだ研究途中ではあるが、ATP量制御を介した新規な遺伝子発現制御のメカニズムを明らかにする可能性があると考えられる。まだ論文投稿には至っていないが、研究は概ね順調に進んでいると考えられる。

本年度の研究については、昨年度より引き続き、研究計画書に基づいて遂行する。昨年度の研究費は主に、消耗品、学会出張費に使用した。本年度においては、消耗品、学会出張費などに研究費を使用したい。27年度が最終年度であるため、記入しない。
磁歪式振動発電の高効率・広周波数帯域化による電池フリー無線センサシステムの実用化

磁歪式振動発電はFe-Ga合金を利用した高出力と高耐久性を特徴とする発電技術である。本研究では、永久磁石の非線形な磁気力の利用や共振周波数の電気的な制御、デバイスを振動源に直接貼り付けなどの工夫によりデバイスの動作周波数の広帯域化を行った。その結果、振動発電で自立的に動作する無線センサシステムの実用性を高めることができた。本研究は、振動発電デバイスの高効率、広周波数帯域化により橋や自動車、機械の振動など実際の環境振動で自律的に動作する“電池のいらない無線センサシステム"の実用化を目指すものである。本年度において、発電デバイスの汎用構造を確立した。これは磁歪素子の短小化と同時にコイル巻き数を増加させることで高出力化を図り、素子のヨークへの接合を半田(将来的に溶接)で行うことで、耐久性を向上させた。実際、小型のデバイスの試作により212Hz, 1.2Gの振動下、平均電力1.5mW(電力密度3mW/cc)実証した。この構造はシンプルで量産に向くものである。また構造、磁気回路を考慮した力係数の理論式の導出を行い、高効率化のための設計指針を確立した。広帯域化においては共振現象を効果的に利用する単・多共振機構の有用性を実験により実証した。バネと錘で構成される単共振機構においては、これをデバイスに取り付けることで、発電量が向上した。また多共振機構は串団子のように3個の錘を細い弾性体で連結した構造で、これをU字型発電デバイスに取り付けたところ高次共振が低周波数で励振される効果が確認された。単・多共振の双方とも自動車の模擬振動下で機構がある場合の発電量はない場合に比べ2倍以上に増加した。また発電デバイスにダイナミックダンパの原理を利用した振動増幅機構を組み合わせるシステムの有用性を検証した。試作実験にて、増幅機構により発電量が大幅に向上することが確認できた。これはデバイスに作用する加振力が増幅装置により拡大されるためである。また共振周波数を電気的に制御する可能性について、接続するコンデンサの容量で共振周波数が10%程度変化することを実験により実証した。本研究では、振動発電でデバイスの動作周波数の広帯域化とその応用に関して研究を行っている。今年度は以下の内容を行った。共振周波数の電気的な制御について、デバイスに繋ぐキャパシタの容量を変化させることで、共振周波数が810%程度変化することを実証し、またこの幅を向上させるデバイスの設計指針を得た。また発電デバイスと、その発生電圧の周波数を検出する回路、複数のキャパシタ(制御用)と半導体スイッチ、蓄電キャパシタ、マイコンを組み合わせたシステムを試作し、振動周波数が変化したときに、これとデバイスの共振周波数を一致させるようキャパシタを切り替えることで、蓄電キャパシタの蓄電エネルギーを大きくすることができることを実験で実証した。永久磁石の非線形の磁気力を利用した広帯域化について、発電デバイスにバネ定数を低下させるよう振動板を取り付けることで、復元力より磁気力が影響が相対的に大きくなり、結果、共振ピークが斜めになる効果が増大することが試作実験により確認された。また磁石にヨークを取り付けることで、磁気力の大きくなり、非線形効果が増加することが試作実験により示唆された。構造物に貼り付けるデバイス(振動源と一体で変形して発電する)においては、FEMによる磁場解析と試作実験により、磁束変化(発生電力)を大きくする構成を確立した。また発電デバイスと電力変換回路(整流・蓄電)、DC-DCコンバータ、市販の無線モジュールを組み合わせた電池のいらない無線センサシステムを作製し、振動を電源に2,3秒おきにセンサ信号を送信できることを確認した。共振周波数の制御、永久磁石の磁気力の利用、貼り付け型デバイスなど、当初予想した広周波数帯域の原理を実験により実証し、これを向上するおおよその指針を得た。また市販のモジュールを利用した無線センサシステムを試作したことで、その実用化の技術モデルも確立した。磁歪式振動発電の広周波数帯域化において以下の成果を得た。(i)永久磁石の非線形の吸引、反発の磁気力を利用した広帯域化の原理について、0.5×6×13mmのFe-Ga合金を利用した平行梁タイプのデバイスにおいて、先端の永久磁石に取り付けるヨーク形状、および振動板の形状の改良により磁気力の復元力(バネ性)に対する大きさ、及び非線形性を増加させ、共振周波数のピークを低周波(吸引力)および高周波側(反発力)に、ヨークのない場合に比べより大きく傾けることができた。この結果、1Gの振動において、無線センサシステムの自立的な動作を実現する周波数帯域を3倍程度増加させることに成功した。(ii)磁歪素子を非磁性の振動源の表面に直接貼り付けるタイプにおいて、0.5×6×16mmのFe-Ga合金を利用した1個のデバイスにおいて、振動源が変形していれば発電できることを示し、また同じ歪みであれば振動周波数に比例し、発生電圧が増加することを実験で実証した。またデバイスを2個並列に並べ、1個に対して磁気回路を閉磁路に改良したデバイスを提案し、また100Hz、300ppmの振動源の変形でミリワットオーダの発電を行うことを示し、同振動条件で発生電力を2倍以上に増加させることに成功した。また貼り付け型デバイスと整流・蓄電回路、DC-DCコンバータ、電圧検出素子、市販の無線モジュール+温度センサで構成されるシステムを試作し、100Hz、100ppmの変形の振動で、10秒の蓄電でセンサ信号で連続的に送信する動作を実証した。

磁歪式振動発電はFe-Ga合金を利用した高出力と高耐久性を特徴とする発電技術である。本研究では、永久磁石の非線形な磁気力の利用や共振周波数の電気的な制御、デバイスを振動源に直接貼り付けなどの工夫によりデバイスの動作周波数の広帯域化を行った。その結果、振動発電で自立的に動作する無線センサシステムの実用性を高めることができた。高効率で量産向きの汎用デバイス構造を確立した。デバイスの広周波数帯域化においても共振機構、高次共振モード、振動増幅装置を利用する原理について、これらの有用性を実機により確認した。使用上の問題点を明らかにし、また理論、設計方針を確立したことで、今後より実用的な構造になると思われる。共振周波数の広帯域化については、コイルの巻き数の制約が小さい新規デバイス構造(力係数の向上が可能)を採用することで、その効果を増加させる。磁石の利用においては、磁極形状による半値幅の向上を図る。貼り付け型においては、発生電力を向上させるデバイス設計、この試作実験を行う。以上で振動源の周波数が変化した場合も実用的な発電を来ない、これを電源に動作する無線センサシステムを試作し、その効果を実演する。28年度が最終年度であるため、記入しない。振動発電発電デバイスについては効率を向上させるU字構造を基本にした汎用デバイスの仕様を確立し、詳細な性能評価、耐熱・疲労試験を経てデバイスの有用、信頼性を実証、普及へ向けた施策を行う。共振点を低周波数域に集中させるデバイス構造を考案、その設計法を確立し、その有用性を実験にて実証する。またコンパクトで実用的な振動増幅装置を考案し、これと発電デバイスと組み合わせることで、発電量の高感度、広周波数帯域化を図る。共振周波数の制御においては、その理論、設計法を確立し、その変化幅を向上させる。また環境振動に追従して周波数を変化させるシステムを開発する。以上の効果を模擬振動試験により検証する。U字型汎用デバイスの開発および部品設計、試作評価が次年度にまたがるため予算を繰り越すことになった。試作機の新規コイルの巻き線治具製作費等に予算を利用する予定である。評価用の加振機およびオシロスコープを購入する予定である。
聴覚に障害を持つ学生に対する少人数制クラスの強みを活かした授業方法の開発

筑波技術短期大学聴覚部は聴覚に障害を持つ学生のための学部である.障害の性質に配慮して,筑波技術短期大学聴覚部における授業は一クラス十人前後の少人数制が採用されている.しかし,少人数とはいえ学生間の数学に関する習熟度には大きな差があるため,個々の学生からの個別的な要望に応えることは容易ではない.本研究においては,少人数クラスであることによる利点を活かし,数学に関する個別対応型の学習支援の方法についていくつかの実験を通して検討した.主なものを以下に略記する.(1)演習問題の選択・配列に関する実験演習授業において,各学生ができるだけ独力で課題に取り組むことができるようにするためには,提示される課題間に飛躍が少なく,連続的に配列されていることが望ましい.そこで,課題同士の類似性を調べるために,学生の協力を得て実験をおこなった.課題として扱った題材は,数式の表すグラフ(図)を描くものである.分析手法として,グラフィカルモデリングを利用した.各課題はいくつかの項目に分けられているが,本実験を通して,課題に対する正答率の高い学生ほど項目間の関連を強く意識しており,構造的な理解が進んでいることが図によって示された.また,これらの課題に関して学生がつまづき易い箇所を理解するためのヒントとすることができた.各学生の持つ特性の一端を知ることにより,個別に学習支援をおこなう際の参考にすることが可能となった.(2)動画ソフトを用いた実験聴覚に障害を持つ学生の多くは,視覚情報に対して鋭敏な感覚を持っているように思う.そうした学生に対して教材を考案する際には,豊かな視覚情報を提供することが重要なことのように思われる.そこで,本研究においては,別途開発した動画教材を用いて,動画像利用の効果に関する実験を実施した.文字や静止画だけでは伝達が難しい内容であっても動画教材を用いることによって瞬時に正確な情報を共有できる.また,コンピュータを用いているため,試行錯誤が容易であり,画面上の図形を少しずつ動かして連続的な変化を観察できるため,想像力を豊かにする可能性も示唆された.今後も継続して,動画像を効果的に利用した個別対応型の学習支援教材の開発に取り組んでいきたい.本研究においては,学習者の学習意欲や習熟度に応じた教材を提供することを目標に,下記の調査を行った.(1)演習問題の選択・配列に関する調査一斉授業において演習問題に取り組む際に,ある特定の学習者に向けて個別に学習支援を行うと他の学習者への応対が希薄となりがちである.そのため,各学習者は一定の時間を自学自習することを余儀なくされる.その間,学習者が独力で効果的な学習を行うことができるようにするためには,演習問題の選定やそれらの配列が考察される必要がある.ここでは,学習者にとって飛躍を感じない問題群に取り組むことが学習者の自発性を脅かすことなく,スムーズに学習を進めることを可能にするであろう,という仮定のもとに演習問題間の類似性と難易度を調査した.いくつかの調査を通して,問題提供者が考える問題の類似性や難易度と学習者が考えるそれらとの間に大きなギャップがあることが示唆された.今後も調査を継続し,それらの認識のずれの所在とそれらが生じる原因を調べ,スモールステップで学習を進めていけるような教材を作成する際の参考にしたい.(2)動画ソフトを用いた調査上記(1)は主に一斉授業の中における自学自習型の学習に関するものであった.しかし,一斉授業において学習が促進される機会は,他者との相互作用によるところが大きいとも考えられる.聴覚に障害を持つ学習者のクラスにおいては,全体が共通の認識を伴いながら授業を進めていくことが困難である.そこで,本研究においては,別途開発された動画教材を用いて情報の共有化に関する調査を実施した.文字や静止画だけでは伝達が難しい内容であっても動画教材を用いることによって瞬時に正確な情報を共有できる。また,画面上の図形を少しずつ動かして連続的な変化を観察できるため,学習者は動きのある図形のイメージを維持しやすくなった.(3)数学的概念の意味付けに関する調査概念の意味付けにおける個人差をより明確に理解するために,インタビューを通して学習者の認識のあり方を調査した.インタビューにおいて,対象者は工夫を凝らしながら自分の言葉で数学の用語に関する説明を試みた.この調査を通して,学習者の各用語に対する説明の際の正当化においていくつかの典型的なパターンがあることが示唆された.筑波技術短期大学聴覚部は聴覚に障害を持つ学生のための学部である.障害の性質に配慮して,筑波技術短期大学聴覚部における授業は一クラス十人前後の少人数制が採用されている.しかし,少人数とはいえ学生間の数学に関する習熟度には大きな差があるため,個々の学生からの個別的な要望に応えることは容易ではない.本研究においては,少人数クラスであることによる利点を活かし,数学に関する個別対応型の学習支援の方法についていくつかの実験を通して検討した.主なものを以下に略記する.(1)演習問題の選択・配列に関する実験演習授業において,各学生ができるだけ独力で課題に取り組むことができるようにするためには,提示される課題間に飛躍が少なく,連続的に配列されていることが望ましい.そこで,課題同士の類似性を調べるために,学生の協力を得て実験をおこなった.課題として扱った題材は,数式の表すグラフ(図)を描くものである.分析手法として,グラフィカルモデリングを利用した.各課題はいくつかの項目に分けられているが,本実験を通して,課題に対する正答率の高い学生ほど項目間の関連を強く意識しており,構造的な理解が進んでいることが図によって示された.また,これらの課題に関して学生がつまづき易い箇所を理解するためのヒントとすることができた.

各学生の持つ特性の一端を知ることにより,個別に学習支援をおこなう際の参考にすることが可能となった.(2)動画ソフトを用いた実験聴覚に障害を持つ学生の多くは,視覚情報に対して鋭敏な感覚を持っているように思う.そうした学生に対して教材を考案する際には,豊かな視覚情報を提供することが重要なことのように思われる.そこで,本研究においては,別途開発した動画教材を用いて,動画像利用の効果に関する実験を実施した.文字や静止画だけでは伝達が難しい内容であっても動画教材を用いることによって瞬時に正確な情報を共有できる.また,コンピュータを用いているため,試行錯誤が容易であり,画面上の図形を少しずつ動かして連続的な変化を観察できるため,想像力を豊かにする可能性も示唆された.今後も継続して,動画像を効果的に利用した個別対応型の学習支援教材の開発に取り組んでいきたい.
衝撃波加熱による新しい高速点火方式の開発

慣性核融合において,燃料の高密度圧縮と点火温度への加熱を分離するのが高速点火方式であり,これまで超高強度レーザーによる高速電子を使用する手法が主であった.本課題では収束衝撃波による加熱を目指した研究を行った.実験では,低密度プラスチックフォームを封入したコーン型ターゲットを用い,その衝撃波の収束過程を計測した.衝撃波計測には,収束衝撃波面観測のために1次元・2次元の可視光計測系を整備し,発光の空間・時間分布を計測した.実験結果より,コーン先端部において生成される収束衝撃波面が観測された.今後,この成果をベースに衝撃波加熱法の実用化を検討する.平成26年度では,高強度レーザーによって発生する収束衝撃波を生成し,その波面の安定性の2次元計測を行い,その収束過程を実験的に検証した.主な成果項目は以下の通りである.・衝撃波の波面構造を得るため,バンドルファイバーを用いた空間2次元高時間分解能計測を開発し,既存の1次元自発光計測と反射光計測を組み合わせた計測システムを完成させた.・低密度フォームを充填したコーン形状ターゲットの照射実験を実施し,衝撃波の伝播過程を上記計測系で観測した・実験結果より,初期に約1mm径であった衝撃波が,空間収束効果により0.1mm径まで収束し,その伝播過程でも大きな不安定性は観測されなかった.今年度は,前年度に開発・整備した高時間分解能の2次元可視光計測系を用い,収束衝撃波の伝播に関する実験的研究を行った.本課題で重要なポイントは,(1)低密度フォーム中を伝播する衝撃波の基本特性(状態方程式),および(2)コーン形状の低密度フォーム中を伝播する衝撃波の収束特性の2点である.(1)に関しては,平板状の低密度フォームターゲット(プラスチック容器に封入)を用い,衝撃波の通過時刻および衝撃圧縮時の温度を計測し,これを1次元シミュレーションと比較した.1次元シミュレーション計算結果は実験データを良く再現した.これにより,1次元シミュレーションでの衝撃波挙動を基に,球収束系での実験設計が可能であることを確認した.(2)に関しては,これをレーザー照射することによって低密度フォームを伝播したコーン状のターゲットの内側よりレーザー光を照射し,伝播・収束する衝撃波面をターゲットの先端方向より計測した.衝撃波伝播距離を変化させ,異なったコーン先端径のターゲットを用いることにより,収束過程についての空間1次元,2次元での詳細なデータ取得を行った.実験結果より,コーンの先端径に即した可視光自発光が得られた.しかしながら,1次元シミュレーションで予測される衝撃波通過時刻と比較して発光時間は非常に早く,この原因は低密度フォーム中での先行加熱が原因であると解釈している.実験結果より,1次元シミュレーションの予測より少し遅い時間帯に2番目の発光が得られていることから,まず先行加熱でコーン先端部が膨張した後に収束衝撃波が伝播して発光しているものと考えられる.以上により今後はターゲット設計およびレーザー照射配置などの最適化を通して,より理想的な収束衝撃波の観測を行うとともに,2次元シミュレーションによる詳細な解析をすすめる予定である.慣性核融合において,燃料の高密度圧縮と点火温度への加熱を分離するのが高速点火方式であり,これまで超高強度レーザーによる高速電子を使用する手法が主であった.本課題では収束衝撃波による加熱を目指した研究を行った.実験では,低密度プラスチックフォームを封入したコーン型ターゲットを用い,その衝撃波の収束過程を計測した.衝撃波計測には,収束衝撃波面観測のために1次元・2次元の可視光計測系を整備し,発光の空間・時間分布を計測した.実験結果より,コーン先端部において生成される収束衝撃波面が観測された.今後,この成果をベースに衝撃波加熱法の実用化を検討する.今年度は,収束衝撃波の波面安定性を計測するための光学系の整備を行い,空間1次元自発光,空間2次元自発光,反射光計測の同時計測系を立上げ,基本的な計測系を完成させた.また,低密度充填コーン形状ターゲットの照射実験を実施し,先端部のパラメータを変化させた一連のデータを取得し,収束衝撃波の時間分解計測に成功した.これにより,当初の2年間の計画のほぼ主要部を完了し,残る衝撃波面の絶対温度計測を平成27年度に集中的に実施する.プラズマ理工学平成26年度には収束衝撃波の振る舞いを計測する可視光学計測の整備を完了し,さらに低密度フォームによる波面の時間発展計測まで実施することができた.今後は可視光の発光量より温度を評価するための較正実験を行い,実際に収束衝撃波による核融合点火が可能かどうかの見極めを行うほか,さらにターゲット条件の最適化を行うことにより,収束衝撃波の温度コントロールに関する追加実験を実施する.また,加熱部だけではなくレーザー爆縮によって高密度燃料部生成も本方式の重要な点であることから,高半径密度積コアの形成を本研究の延長に見据えて併せて実施する.研究計画に関するものではなく,使用額の端数として残金が発生している.使用額の端数であり,平成27年度実施分の消耗品として使用する.
ニューラルネットワーク言語モデルの適応的な自動構成法

本研究では,ニューラルネットワーク(NN)を用いた音声認識器を認識対象の話題に対して個別に構成できるよう,NN言語モデルの適応に取り組む.講義・講演のような専門的な話題の場合,高精度に認識するため言語モデルを個別の話題に適応させることは不可欠である.ただし,従来のモデルとは異なり,NNでは出力に影響する箇所が陽に与えられず,適応の際のパラメータ調整が難しい.しかも適応用のデータは通常は少量である.このため,NN言語モデルにおける構成(適応)手法はいまだ確立されていない.本研究では,NN言語モデルの形態や性能指標,また少量のデータでも機能する手法を検討して,NNにおける効果的・効率的な構成法を目指す.この際,専門家でなくとも構成できるよう,自動的・自律的な手法を目標とし,実際の講義・講演などの話し言葉音声においてこの構成法の検証を行う.本年度は,認識対象に合わせてモデルをカスタマイズした上で音声認識を実行できる,字幕の自動作成システムをNNを用いて構成した.このシステムは,専門家・技術者でない利用者でも字幕の作成が行えるよう,アップロードされた音声と関連テキストから自動的に音声認識をセットアップ・実行して字幕を作成するサーバシステムである.本システムには一部に深層学習(ディープニューラルネットワーク)のモデルが含まれていたが,音声認識のモデルをすべてニューラルネットワークに統合した,いわゆるEnd-to-End型の音声認識を既存の枠組みに加えて搭載し,本研究の検証プラットフォームとして整備した.研究実施計画における研究内容の5項目(基本的なモデルのトポロジの検討,効果的・効率的な構成手法の比較検討,適応効果の最適な指標の定義,End-to-Endへの拡張,字幕タスクにおける評価・検証)のうち2項目はおおむね完了している.本分野での研究トレンドの変化を踏まえて,項目の実施順序を変更してはいるが,進捗は順調と言える.実施計画の5項目の残り3項目(基本的なモデルのトポロジの検討・効果的・効率的な構成手法の比較検討・適応効果の最適な指標の定義)について,順次実施する.本研究では,ニューラルネットワーク(NN)を用いた音声認識器を認識対象の話題に対して個別に構成できるよう,NN言語モデルの適応に取り組む.講義・講演のような専門的な話題の場合,高精度に認識するため言語モデルを個別の話題に適応させることは不可欠である.ただし,従来のモデルとは異なり,NNでは出力に影響する箇所が陽に与えられず,適応の際のパラメータ調整が難しい.しかも適応用のデータは通常は少量である.このため,NN言語モデルにおける構成(適応)手法はいまだ確立されていない.本研究では,NN言語モデルの形態や性能指標,また少量のデータでも機能する手法を検討して,NNにおける効果的・効率的な構成法を目指す.この際,専門家でなくとも構成できるよう,自動的・自律的な手法を目標とし,実際の講義・講演などの話し言葉音声においてこの構成法の検証を行う.本年度は,認識対象に合わせてモデルをカスタマイズした上で音声認識を実行できる,字幕の自動作成システムをNNを用いて構成した.このシステムは,専門家・技術者でない利用者でも字幕の作成が行えるよう,アップロードされた音声と関連テキストから自動的に音声認識をセットアップ・実行して字幕を作成するサーバシステムである.本システムには一部に深層学習(ディープニューラルネットワーク)のモデルが含まれていたが,音声認識のモデルをすべてニューラルネットワークに統合した,いわゆるEnd-to-End型の音声認識を既存の枠組みに加えて搭載し,本研究の検証プラットフォームとして整備した.研究実施計画における研究内容の5項目(基本的なモデルのトポロジの検討,効果的・効率的な構成手法の比較検討,適応効果の最適な指標の定義,End-to-Endへの拡張,字幕タスクにおける評価・検証)のうち2項目はおおむね完了している.本分野での研究トレンドの変化を踏まえて,項目の実施順序を変更してはいるが,進捗は順調と言える.実施計画の5項目の残り3項目(基本的なモデルのトポロジの検討・効果的・効率的な構成手法の比較検討・適応効果の最適な指標の定義)について,順次実施する.今年度分はほぼ使用されており,端数について次年度に繰り越して使用する.
スピン偏極走査型トンネル顕微鏡による希薄磁性半導体のナノ磁性評価

分子線成長法で表面平坦性のよいGaCrN薄膜を成長し,磁気力顕微鏡を用いてミクロスコピックな磁区構造評価を試みた.その結果,磁気力顕微鏡やスピン偏極走査型トンネル顕微鏡などの強磁性プローブを用いる方法では,評価が困難であることが分かってきた.その理由は,GaCrN等の希薄磁性半導体では保磁力が小さいため,強磁性プローブが近づくことにより,その領域の磁化の向きが容易に変えられてしまい,その結果一様となって画像化されることが原因と考えられる.そこで,GaCrN/AlN/GaCrNなるトンネル磁気抵抗構造素子を作製し,常磁性などの通常のプローブを用いて評価する方法を検討した.GaCrN/AlN/GaCrNトンネル磁気抵抗構造素子を作製する上で,障壁層であるAlN層の厚さ制御,金属Al析出の抑制ならびにAlN層と強磁性層GaCrNの界面の平坦性が不可欠である.これらの要件を満たす方法として,Al分子線の短周期断続供給法を検討し,金属Al析出がなくかつ表面平坦性の良いAlN層の成長に成功した.この手法により成長したトンネル磁気抵抗構造を有するGaCrN(250nm)/AlN(3nm)/GaCrN(30nm)薄膜を断面透過電子顕微鏡により評価し,所望の構造が得られていることを確認した.また,磁気測定から,作製したGaCrN層は室温でも強磁性を示していることも確かめた.この成長薄膜から作製したトンネル磁気抵抗素子に対してゼロ磁場での電流-電圧特性測定を行い,AlN(3nm)層がトンネル障壁として有効に働いていることを明らかとした.外部磁場を素子面内に平行に印加してトンネル磁気抵抗の磁場依存性を調べ,障壁層AlNを挟んだ二つのGaCrN層の磁化方向が反平行となる領域での抵抗増大を観測し,希薄磁性半導体でのトンネル磁気抵抗効果の観測に成功した.分子線成長法で表面平坦性のよいGaCrN薄膜を成長し,磁気力顕微鏡を用いてミクロスコピックな磁区構造評価を試みた.その結果,磁気力顕微鏡やスピン偏極走査型トンネル顕微鏡などの強磁性プローブを用いる方法では,評価が困難であることが分かってきた.その理由は,GaCrN等の希薄磁性半導体では保磁力が小さいため,強磁性プローブが近づくことにより,その領域の磁化の向きが容易に変えられてしまい,その結果一様となって画像化されることが原因と考えられる.そこで,GaCrN/AlN/GaCrNなるトンネル磁気抵抗構造素子を作製し,常磁性などの通常のプローブを用いて評価する方法を検討した.GaCrN/AlN/GaCrNトンネル磁気抵抗構造素子を作製する上で,障壁層であるAlN層の厚さ制御,金属Al析出の抑制ならびにAlN層と強磁性層GaCrNの界面の平坦性が不可欠である.これらの要件を満たす方法として,Al分子線の短周期断続供給法を検討し,金属Al析出がなくかつ表面平坦性の良いAlN層の成長に成功した.この手法により成長したトンネル磁気抵抗構造を有するGaCrN(250nm)/AlN(3nm)/GaCrN(30nm)薄膜を断面透過電子顕微鏡により評価し,所望の構造が得られていることを確認した.また,磁気測定から,作製したGaCrN層は室温でも強磁性を示していることも確かめた.この成長薄膜から作製したトンネル磁気抵抗素子に対してゼロ磁場での電流-電圧特性測定を行い,AlN(3nm)層がトンネル障壁として有効に働いていることを明らかとした.外部磁場を素子面内に平行に印加してトンネル磁気抵抗の磁場依存性を調べ,障壁層AlNを挟んだ二つのGaCrN層の磁化方向が反平行となる領域での抵抗増大を観測し,希薄磁性半導体でのトンネル磁気抵抗効果の観測に成功した.本課題の目的は,スピン偏極走査型トンネル顕微鏡(SP-STM)を作製し,室温強磁性半導体であるGaCrN等の電子状態をナノスケールで明らかにすること,GaN上に形成したGaCrN超薄膜の磁気的電気的性質をナノスケールで評価することである.sp-STMについては,本研究の交付決定が10月であったため,現在装置を作製し立ち上げ中である.SP-STMでGaCrN薄膜を評価するには,原子尺度で平坦な表面が必要となる.そこで,MOCVD成長したGaNテンプレート上に,原子尺度で平坦な表面を持つGaN薄膜の形成を試みた.V/III比のストイキオメトリが保たれた成長条件下の場合,その薄膜表面は成長初期から鮮明な(1x1)RHEEDパターンを示した.成長後,原子間力顕微鏡(AFM)で表面形状を調べたところ,原子層ステップと幅が100nm以下のテラスからなる原子尺度で平坦な表面であること,原子層ステップからなるマウンドも形成されていること,原子尺度で平坦な表面を得るにはV/III比のストイキオメトリを保つことが必須であること,が明らかとなった.次に,サファイヤ上に形成したGaCrN薄膜結晶構造のCr濃度依存性を調べた.3-5%まではc軸長が減少し,それ以上ではGaNのそれに近い値を取ることが判明した.このことは,低濃度ではCrはGaサイトを置換して取り込まれているが,5%付近からCrNなどのクラスタ形成が起こっていることを示唆している.また,Cr濃度1%付近のGaCrN薄膜について,室温でも強磁性を示すことをSQUID測定から確かめている.室温強磁性を示すGaCrN薄膜に対して,磁気力顕微鏡による磁気像観察を行った.

同時測定のAFM像で見られるドメイン構造を反映したコントラスト,その内部内でのコントラスト反転など,磁気力を反映した像が見られており,今後詳細に検討する.本課題の目的は,スピン偏極走査型トンネル顕微鏡を作製し,室温強磁性半導体であるGaCrN等の電子状態をナノスケールで明らかにすること,GaN上に形成したGaCrN薄膜,量子ドットや希土類ドープGaN超薄膜の磁気的電気的性質をナノスケールで評価することである.本年度は,主にGaCrN薄膜,量子ドットや希土類ドープGaN薄膜結晶成長とそのマクロスコピックな評価を行った.原子尺度で表面平坦性のよいGaCrN薄膜を得る目的でV/III比をストイキオメトリ近傍で変えて成長したところ,V/III比<1では表面平坦性のよい薄膜が得られるもののCrが薄膜中に取り込まれず,V/III比>1では表面が荒れるがCrは効率よく薄膜中に取り込まれ室温でも強磁性を示すことが明らかとなった.また,直径15-35nmで高さ4-8nmの形状を持つGaCrN量子ドット形成に成功し,これら量子ドットからと考えられるフォトルミネセンスがレッドシフトして観測された.これはAlN/GaN界面にできた強い内部電界(量子閉じ込めシュタルク効果)によるものと考えられる.自発分極以外に歪みによるピエゾ電界の寄与があることは,透過電子顕微鏡により量子ドット近傍で歪みに基づくコントラストが観察されていることからも支持される.集束Mnイオンビーム照射によりGaAs表面に作製した強磁性層について,磁気力顕微鏡を用いて微小領域での磁気的性質の評価を行った.トポグラフ像では平均直径50nm程度の粒状構造が観察されているのに対して,磁気像では粒状構造がミクロン以上の幅を持つストライプ状ドメインとなって異なるコントラストで観察され,さらに粒状構造の個々の粒にもコントラストが観察された.これらのことから,この層の強磁性的性質は,注入したMnをベースとして結合した粒状構造を単位として形成されていると考えられる.分子線成長法で表面平坦性のよいGaCrN薄膜を成長し,磁気力顕微鏡を用いてミクロスコピックな磁区構造評価を試みた.その結果,磁気力顕微鏡やスピン偏極走査型トンネル顕微鏡などの強磁性プローブを用いる方法では,評価が困難であることが分かってきた.その理由は,GaCrN等の希薄磁性半導体では保磁力が小さいため,強磁性プローブが近づくことにより,その領域の磁化の向きが容易に変えられてしまい,その結果一様となって画像化されることが原因と考えられる.そこで,GaCrN/AlN/GaCrNなるトンネル磁気抵抗構造素子を作製し,常磁性などの通常のプローブを用いて評価する方法を検討した.GaCrN/AlN/GaCrNトンネル磁気抵抗構造素子を作製する上で,障壁層であるAlN層の厚さ制御,金属Al析出の抑制ならびにAlN層と強磁性層GaCrNの界面の平坦性が不可欠である.これらの要件を満たす方法として,Al分子線の短周期断続供給法を検討し,金属Al析出がなくかつ表面平坦性の良いAlN層の成長に成功した.この手法により成長したトンネル磁気抵抗構造を有するGaCrN(250nm)/AlN(3nm)/GaCrN(30nm)薄膜を断面透過電子顕微鏡により評価し,所望の構造が得られていることを確認した.また,磁気測定から,作製したGaCrN層は室温でも強磁性を示していることも確かめた.
植物ウイルス由来RNAサイレンシング抑制因子群の作用機構の解析

植物ウイルスが感染すると、植物は、植物ウイルスを認識し、ウイルスのRNAを分解する短鎖RNA分子を産生する。一方、ウイルスは、この植物の短鎖RNAによる分解から逃れるために、短鎖RNAが作用しないようにするタンパク質(VSRと呼ばれる)を産生して対抗する。本研究では20種類のVSRタンパク質が、短鎖RNAの働きをどのように阻害するのか、同一の実験系を用いて網羅的に評価するものである。
光線力学療法を応用した新規インプラント周囲炎治療法の開発

抗菌的光線力学療法(a-PDT)は旧来のレーザーによる光凝固・蒸散などの物理的破壊とは異なり、低エネルギーでの光照射により病変を選択的に治療することから、正常組織に対する障害は少ない治療法として注目されている。a-PDTは光と色素の併用による光化学反応を応用するもので、これには、a光感受性薬剤、b光、c酵素の三者が必要で、発生した活性酸素により細菌の細胞膜や細胞壁の損傷により殺菌効果、もしくはDNAの損傷により静菌効果を示すと考えられている。いくつかの研究においてa-PDT療法の有用性が報告されているが、色素濃度、照射時間などに関し、効果の高い確実な条件や手技および長期的な効果が定まっていない。そこで今回の研究では、a-PDTにおいて、効果的な光感受性物質の種類や至適濃度、光の照射条件を検討し、さらにその治癒メカニズムを解明することを目的とした。口腔内細菌に対し、青色LED光源とリボフラビン(B2)またはローズベンガル(RB)を用いたa-PDTを試行し、殺菌効果を比較・検討したところ、光感受性物質としてB2を使用したa-PDTでは殺菌効果を示さなかった、一方でRBを使用したa-PDTでは殺菌効果を示した。インプラント治療の進歩によりインプラント埋入後の経過年数が増えるに伴い、インプラント周囲炎が重要な問題としてクローズアップされてきているが、その治療方法に関しては現在模索されている状態である。その中で注目されている抗菌的光線力学療法(antimicrobial photodynamic therapy: a-PDT)がある。a-PDTは光と色素の併用による光化学反応を応用するもので、これには1光感受性薬剤、2光、3酵素の三者が必要で、発生した活性酸素により細菌の細胞膜や細胞壁の損傷により殺菌効果、もしくはDNAの損傷により静菌効果を示すと考えられている。さらに感光剤として食品添加物にも使用されているリボフラビン(ビタミンB2)を用いることで、コラーゲンの架橋反応による結合組織性付着の改善が期待でき、インプラント周囲炎の新たな治療法として提案できる。本研究では、インプラント周囲炎原因菌に対してin vitroおよびin vivoで至適光照射時間およびリボフラビン濃度を検索し臨床応用することを目的とする。理由研究計画では平成28年度中にリボフラビンを用いたa-PDTの殺菌効果に関して至適な色素濃度、照射時間をin vitroで明らかにする予定であった。細菌浮遊液およびバイオフィルムについて殺菌効果を検討する予定であったが、バイオフィルム形成過程において技術的な困難があり、計画に比べて若干の遅れを生じている。今後、この遅れを取り戻すべく研究を加速させていく所存である。インプラント補綴治療は治療法や製品の改良が進められ、現在では歯の欠損補綴に欠かせない治療法として多くの患者のQOL向上に大きく寄与している。一方で、ここ数年インプラント周囲炎のり患患者は急増し、発生率は3077%に及ぶとの報告もある。さらに今後も増加すると考えられている。インプラント周囲炎はインプラント体表面及びインプラント周囲組織に形成されたバイオフィルムにより、炎症反応が惹起されインプラント周囲組織が破壊される病態で、インプラントを支持している骨組織の破壊によるインプラント体の動揺や軟組織の破壊により審美障害を招き、患者QOLの著しい低下を招く要因となっている。現在、インプラント周囲炎の治療はさまざまな方法が試みられているが、その治療は困難で確立された治療方法が求められている。近年、光と色素の併用による化学反応を利用した抗菌的光線力学療法(antimicrobial photodynamic therapy: a-PDT)がインプラント周囲炎治療の分野で新しい方法として注目を集めている。a-PDTは光と色素の併用による光化学反応を応用するもので、これにはa光感受性薬剤、b光、c酵素の三者が必要で、発生した活性酸素により細菌の細胞膜や細胞壁の損傷により殺菌効果、もしくはDNAの損傷により静菌効果を示すと考えられている。a-PDTは旧来のレーザーによる光凝固・蒸散などの物理的破壊とは異なり、低エネルギーでの光照射により病変を選択的に治療することから、正常組織に対する障害は少ない治療法として注目されている。研究計画では平成29年度中にリボフラビンを用いたa-PDTの殺菌効果に関して至適な色素濃度、照射時間をin vitroで明らかにする予定であった。

口腔内細菌に対し、青色LED光源とリボフラビン(B2)またはローズベンガル(RB)を用いたa-PDTを試行し、殺菌効果を比較・検討したところ、光感受性物質としてB2を使用したa-PDTでは殺菌効果を示さなかった、一方でRBを使用したa-PDTでは殺菌効果を示した。今後は引き続き、さまざまなリボフラビン濃度、青色光照射時間の設定について殺菌効果の検討を行う。バイオフィルム形成に関して当初予定していた方法では検討困難であることが明らかとなったため、現在代替方法を検討中である。代替方法としては菌種の変更等を検討している。研究実施状況報告書に記載しましたように、研究の進捗がやや遅れていますので、論文作成・投稿費用で使用しなかったことで次年度使用額が生じたものと考えます。平成29年度に予定していた研究計画にやや遅れが見られたことと、実際に研究にかかった費用が当初の見積もりよりも安く購入できたことなどにより実支出額が低くなった。平成30年度に引き続き研究を計画しており、消耗品等の購入を予定している。研究の進捗がやや遅れていますので、その分次年度により一層精進して研究を遂行してまいります。次年度使用になった研究費に関しましては研究を加速させる際の追加の消耗品費、論文作成・投稿費用として有効に利用させていただく予定です。
悪性脳腫瘍に対する密封小線源治療法の基礎的研究

悪性脳腫瘍に対して密封小線源治療法を適用し、従来の治療法に比較して良好な治療成績を得たとの報告がなされ注目を集めている。しかし、本治療法の至適条件については不明の点が多く、その解明を目的として、正常脳組織に対する密封小線源照射の影響について基礎研究を行った。1.密封小線源照射モデルの確立:実験動物にはSDラットを用い、線源は当初Ir-192seedリボンを脳内に直接刺入していたが、小線源の安全性を考慮し、ラット組織内照射用カテーテル(外径1.2mm、ポリエチレン製)を作成、seed(0.5-1mci)を2個並列に封入し、これを用いて組織内照射を行った。その方法は、作成したカテーテル(seed assembly)を定位的にラット脳内(右大脳半球前半部)に刺入、約10日間留置した後抜去する方法をとった。照射後6ヶ月までラットの生存を確認しており、この実験モデルを用いて以下の実験を行った。2.照射後の経時的組織変化:seed assemblyの中心から3mm離れた部位をreference pointとし、この部位の総線量が100,200Gyとなるよう照射した2群と、模擬線源を同様に留置した対照群の計3群に分け検討した。照射終了直後より凝固壊死巣を400Gy以上照射領域に認め、照射側特に白質にfibrinの漏出および反応性astrocyteの出現を伴う著明な浮腫を認めた。4週間後には、壊死巣内に小石灰化巣が出現し、髄鞘の染色性は照射側白質で著明に低下していた。12週間後までの検討ではこの壊死巣の拡大は認めず、200Gy以下の照射領域では壊死巣は認められなかった。3.照射後の血液脳関門の機能的変化:潅流固定前にHRP(100mg/kg)を静注し、照射野の血管透過性を観察した。血管透過性の亢進は、照射終了直後最も著明で、50Gy以上照射領域で認められた。電顕では、血管内皮細胞のpino-cytosisの亢進、astrocyteの障害が観察された。悪性脳腫瘍の治療成績は、脳神経外科学領域における治療技術の進歩にもかかわらず、5年生存率が10%以下と低迷を続けている。この悪性脳腫瘍に対して、近年、正常組織を避け腫瘍部のみに大量照射が可能な密封小線源療法を適用し、従来の治療方法に比較しより良好な治療成績を得たとの報告がなされ、注目を集めている。しかし、脳腫瘍に対する密封小線源療法の至適条件(total dose、dose rate)については未だ不明の点が多い。この至適条件の解明を研究目的とし、ラット正常脳に対しIrー192seedを用いた実験モデルで、1)密封小線源療法による正常脳組織の耐容限界の決定、2)脳腫瘍モデルに対する本治療法の効果の検討、3)本治療法による末梢血リンパ球サブセットの変化の検索、を行なうことを研究課題にあげた。このうち、平成元年度は、主に正常脳組織に対する密封小線源照射の影響につき検討した。