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日本をモデルとする学習者中心の授業開発と指導仮説

前年度に行った岡山大学での日本の授業方略の研修に参加した研修員が自国の学校に戻り,指導仮説をツールとして,学習茶中心の授業に取り組めているかを最も多く研修に参加してきているザンビアに関して調査を行った。ザンビアでの授業にどれほど指導仮説の考えが取り入れられているかを聞き取りを中心に分析を行い,共同研究者と2回にわたって,議論した。日本の授業方略はそのままザンビアで活用できるわけではないが,様々な形でザンビアの授業に使うことができることが示された。特に子どもの反応を評価指標とする指導仮説の立て方については,十分に理解できていた。自国のカリキュラムや自国の試験制度に縛られる授業方略ではあるが,授業改善の方向性を子どもの姿をあらかじめ想定することの重要性森会がさらに必要である。それをもとに日本科学教育学会の学術誌「科学教育学研究]に投稿原稿を作成した。また小学校理科(河川),中学校理科(植物の気孔や蒸散),高校化学(分子指示薬)においてこれらの考えを取り入れた授業開発を,日本科学教育学会第42回年会(信州大学),2018年日本化学会中国・四国大会(愛媛大学)の科学教育研究発表会で学会発表した。またマレーシアクアラルンプールのSTEM学会に参加し,安価なラズベリーパイを使ったICT活用例(葉の表や裏,紅葉の色の違いを反射率計で調べるが,これを安価なコンピュータでPythonをプログラミングして制御する)を発表した。またネパールで自然災害を題材にした授業開発を行い,特に氷河融解洪水を題材に氷の性質に関して授業実践をした。氷の密度や氷の融け方などを題材に融雪現象にもとに自然災害を扱った。これらについては2019年度に論文としてまとめる予定である。3年間の研究成果として,指導仮説を用いた授業案集とその実践事例集についてもまとめており,近々に公表する。平成28年度共同研究者と調査・研究計画について4月に協議をした。指導仮説を取り込んだ授業案の作成と指標を用いたその評価についてこれまでの試行をふまえて,より有効な方法を検討した。さらに,9月,10月の2ヶ月間JICAサブサハラ地域別研修において,6カ国14名の研修員に,指導仮説を用いた授業案の作成を行い,合わせてその評価指標を作成させ,有効性を検討した。また実際に日本の小学校でアフリカの研修員が指導仮説を取り入れた授業を実践し,その有効性を検証した。さらにアフリカの教員が作った授業案を元に岡山大学の学部生が12月にオーストラリアの小学校(公立とインターナショナルの2校)で,指導仮説に基づく授業を実践し,その有効性を検証した。さらにそのあとインドネシアの小学校で日本の現職教員2名が指導仮説に基づく授業を実践し,その有効性を検証した。2017年3月にはネパールに喜多が同様に指導仮説の基づく授業実践を行った。以上のように多数の授業実践により指導仮説とその評価指標の有用性は明らかになった。一方,サブサハラの教育関係者に指導仮説とその指標を活用した授業作りの(1)考え方,(2)意義,(3)方法,(4)実践による演習,(5)有効性や改善点の洗い出し,以上の一連の研修を行うのに2ヶ月を要する。また研修後にどの程度その方法が定着し,活用されるかは未知数である。前者の指導仮説を理解し,活用するためのプロセスの簡便化という課題と,それが学校現場での活用の継続性・有用性に関する課題が明らかとなった。後者については29年度にザンビアに調査に行き検証を行う予定である。研究実績の概要でのべたように様々な状況(アフリカ・アジア・オセアニア・日本)に置ける多数の授業実践を様々な教育関係者(アフリカの教育関係者,日本の学生,院生,,教員など)によって実施することができ,指導仮説の有用性が極めて高いことが実証できた。ここで作成した指導案や授業記録は,広く公表するのに耐える効果の高いものである。また29年度・30年度に検討し,さらに追究すべき課題として,(1)指導仮説を理解し,活用するためのプロセスの簡便化という課題と,(2)それが学校現場での活用の継続性・有用性に関する課題が明らかとなった。岡山大学で2011年から英語圏サブサハラ地域の小学校理科・算数の授業改善のための2ヶ月間の研修を行ってきた。最初の1ヶ月間は,日本の典型的な問題解決型の算数ならびに探究型の理科の授業を観察し,授業記録を採録しながら,その教授方略Teaching strategies(TSと略)と子どもの反応を詳しく解説し,授業者側の意図と育てようとしている子どもの能力について理解を深め,そのTSの中でアフリカの自国で取り入れられるTSをチームで議論する。次の1ヶ月間でそれらのTSを取り入れた授業を問題解決や探究型の授業になれている日本の小学校6年生に出来るだけ簡単な英語で授業を行い,自分たちの考えるTSの有効性や評価を行う。JICAザンビア事務所の全面的な協力を得て,首都ルサカから比較的近い研修員のいる場所へ陸路移動して一人1時間の聞き取り調査を行った。8月19日モンゼで4名,8月21日ンドラで5名,8月22日カブウェで2名,8月23日ルサカで1名を対象とした。対象者は2012年1月から2016年10月までの参加者で,8名が教員で1名が教員養成校の教員,2名が教育事務所の行政官である。

授業の見方が日本研修でどれだけ定着したかを評価するため,16分程度のアフリカの教員が日本の小学校で授業を行っているビデオを見せ,授業評価をしてもらった。これ以外に,2ヶ月の研修のどれが役に立っているかや日本の研修で印象に残っていることやザンビアの現場で日本で学んだことが実現可能かどうかなどについて聞き取りを行った。日本の小学校理科・算数の学習者中心型の教授方略(TS)が2ヶ月の日本での研修によってアフリカの小学校の授業改善に有効である可能性が示唆された。ザンビアに赴き,これまでの研修経験者の低ch九度や変容から顕著な効果が読み取れ,これを現在論文としてまとめている。学会発表も調査を8月に行いデータをまとめた上で11月に学会発表を行った。また追加のデータを現地のJOCVにお願いし,現在それを分析中である。前年度に行った岡山大学での日本の授業方略の研修に参加した研修員が自国の学校に戻り,指導仮説をツールとして,学習茶中心の授業に取り組めているかを最も多く研修に参加してきているザンビアに関して調査を行った。ザンビアでの授業にどれほど指導仮説の考えが取り入れられているかを聞き取りを中心に分析を行い,共同研究者と2回にわたって,議論した。日本の授業方略はそのままザンビアで活用できるわけではないが,様々な形でザンビアの授業に使うことができることが示された。特に子どもの反応を評価指標とする指導仮説の立て方については,十分に理解できていた。自国のカリキュラムや自国の試験制度に縛られる授業方略ではあるが,授業改善の方向性を子どもの姿をあらかじめ想定することの重要性森会がさらに必要である。それをもとに日本科学教育学会の学術誌「科学教育学研究]に投稿原稿を作成した。また小学校理科(河川),中学校理科(植物の気孔や蒸散),高校化学(分子指示薬)においてこれらの考えを取り入れた授業開発を,日本科学教育学会第42回年会(信州大学),2018年日本化学会中国・四国大会(愛媛大学)の科学教育研究発表会で学会発表した。またマレーシアクアラルンプールのSTEM学会に参加し,安価なラズベリーパイを使ったICT活用例(葉の表や裏,紅葉の色の違いを反射率計で調べるが,これを安価なコンピュータでPythonをプログラミングして制御する)を発表した。またネパールで自然災害を題材にした授業開発を行い,特に氷河融解洪水を題材に氷の性質に関して授業実践をした。氷の密度や氷の融け方などを題材に融雪現象にもとに自然災害を扱った。これらについては2019年度に論文としてまとめる予定である。3年間の研究成果として,指導仮説を用いた授業案集とその実践事例集についてもまとめており,近々に公表する。研究実績の概要でのべたように様々な状況(アフリカ・アジア・オセアニア・日本)に置ける多数の授業実践を様々な教育関係者(アフリカの教育関係者,日本の学生,院生,,教員など)によって実施することができ,指導仮説の有用性が極めて高いことが実証できた。ここで作成した指導案や授業記録は,広く公表するのに耐える効果の高いものである。書籍化も含めて検討する。また29年度・30年度に検討し,さらに追究すべき課題として,(1)指導仮説を理解し,活用するためのプロセスの簡便化という課題と,(2)それが学校現場での活用の継続性・有用性に関する課題が明らかとなったので,理論的な検討と実践による検証をこれら課題の解決のために実施する。
創薬研究基盤の確立を目指した新規立体培養法によるiPS細胞由来肝組織の創出

人工多能性幹細胞(iPS細胞)より成熟肝細胞への分化誘導をより高い精度で行う手法として、間葉系幹細胞を利用した分化誘導法と脱細胞化肝骨格を利用した立体的な細胞の分化誘導法の確立を模索した。間葉系幹細胞や肝細胞骨格を用いてiPS細胞から肝細胞への分化誘導を行い得られた細胞は、成熟した肝細胞機能を有した細胞を得ることができたが、成熟肝細胞に比較するとまで機能的には未熟であり、臨床応用にはさらなる技術革新を要する。平成27年度はヒト間葉系幹細胞を用いた機能的肝細胞の分化誘導法の確立について研究を進めた。具体的には、1iPS由来肝細胞の分化誘導と2iPS細胞からiPS由来肝細胞の分化誘導過程における間葉系幹細胞の導入を行なった。1iPS由来肝細胞の分化誘導に関しては、肝分化誘導を行った際に最もアルブミン産生能が高いとされる株の一つとして示されている201B6を用いることとした。分化誘導プロトコールは既存の報告に準じて行なった。分化誘導はいくつかの段階を踏むが、経時的な形態的評価に加え各段階に特異的な分化マーカーを用いた免疫染色を行い分化の程度を確認していった。結果、iPS細胞由来の肝細胞の作成をおこなうことができた。ただし、より安定した分化効率を求めてさらなる改良を進めている。2iPS細胞からiPS由来肝細胞の分化誘導過程における間葉系幹細胞の導入に関してはiPS由来肝細胞の安定した分化誘導ができるまで、既存の細胞としてiPS由来肝前駆細胞であるReproHepato&#8482;を使用した。これにより、細胞の質の均一化を図ることができた。また、間葉系幹細胞を導入する方法について、当初はTranswellを用いた間接共培養実験ではなく、MSCが分泌したタンパクを含有する培地(調整培地)を使用することとした。iPS由来肝前駆細胞からiPS由来肝細胞への成熟化の過程において、MSC調整培地を用いて成熟化したiPS由来肝細胞を、通常の方法にて成熟化したiPS由来肝細胞の機能を比較した。結果、MSC調整培地を用いて成熟化した細胞は通常の方法と比較して、形態的な変化はなかったものの、高いアルブミン産生、尿素産生、CYP3A4活性を示した。一部の機能的評価に留まるものの、MSCが分泌するタンパクが肝機能の向上に寄与した可能性が示唆された。まず、安定したiPS由来肝細胞の分化誘導については、現段階では比較実験に用いる程安定した分化誘導をするに至っておらず、現在も進行中である。本研究の全体の進行も勘案し、既存の細胞としてiPS由来肝前駆細胞を使用した。間葉系幹細胞との共培養についても、半透膜のinsertwellを使用した間接共培養では、十分な細胞数MSCを培養することができないことから、より適切実験内容を模索した。最終的には、研究実績の概要で述べた調整培地を使用することで安定した実験を行なうことができた。平成27年度では、製品化されたiPS由来肝前駆細胞を用いてiPS由来肝細胞に成熟化する過程において、間葉系幹細胞が分泌したタンパク質を含有した調整培地を用いることによって、より成熟した肝機能を有した細胞の作成に寄与した可能性を示すことができた。しかしながら、この知見を支持するためにはさらなる検証を重ねる必要があると考えられた。そのため、当初予定していた脱細胞化肝を用いた3次元培養下での機能的肝細胞の分化誘導法の研究を延期し、予定を変更して次の実験を追加した。1調整培地によって、分泌されるアルブミン、尿素量の増加、CYP活性の上昇を認めていたが、培養されている細胞数自体に差が生じていないか検証を行なう必要があった。具体的には、肉眼的な成熟細胞数の評価と、MTT試験を用いた評価を行い、調整培地で成熟化を行なった場合においても細胞数自体の増減が認めなかった。よって、調整培地は細胞数の数自体を増加させるわけではなく、細胞の機能もしくは分化効率に寄与している可能性が示された。2成熟肝細胞を購入、培養の上、成熟肝細胞のアルブミン産生量、CYP活性を測定してポジティブコントロールとして比較を行なった。調整培地を用いたiPS由来肝細胞は標準的な方法で作成した細胞と比較し機能的には向上していたものの、成熟肝細胞と比較するとアルブミン産生量やCYP活性では劣っていることが示された。3調整培地がiPS細胞由来肝細胞の成熟化に働く因子を同定するために、特定のタンパク質の含有量を測定した結果、肝細胞の分化誘導に用いられるBMP4の量が多く含まれていることが示された。以上の内容までを論文として作成し科学雑誌に掲載された。当初の実験内容とは異なっているものの、より適切な実験を模索した結果、仮説して挙げた間葉系幹細胞が分泌する因子がiPS細胞から肝細胞への分化誘導に寄与することが示された。さらに、さらなる検証を重ねることと、間葉系幹細胞が肝細胞の成熟化に寄与する機構の一端を明らかにするために、今年度は実験を追加した。当初脱細胞化肝を用いた3次元培養下での機能的肝細胞の分化誘導法の確立を計画していたが、今年度の実験を行なうことで、より明確に間葉系幹細胞の肝分化誘導への寄与を証明することができた。

平成28年度までは、iPS由来肝前駆細胞を用いてiPS由来肝細胞に成熟化する過程において、間葉系幹細胞が分泌したタンパク質を含有した調整培地を用いることによって、より成熟した肝機能を有した細胞の作成に寄与した可能性を示すことができた。なおかつ、成熟肝細胞をポジティブコントロールとして調整培地を用いて機能を促進したいiPS由来肝細胞の機能的評価の比較を行うことができた。さらに、調整培地に含まれる分化誘導因子としてのBMP4が多く含まれていることを明らかにできた。これにより、間葉系幹細胞が分泌するタンパク質を有する調整培地が肝細胞の成熟に寄与する機序の一端を示唆ことができた。今年度は、当初脱細胞化肝を用いた3次元培養下での機能的肝細胞の分化誘導を行なった。具体的にはラットより門脈、肝静脈を保持したまま全肝の摘出を行なった。系門脈的にトリプシンを還流し細胞誘拐を起こし、さらに界面活性剤を還流して肝組織内に含まれている細胞を洗い流しラット肝臓の脱細胞化を完了した。脱細胞化した肝臓にiPS由来肝前駆細胞を経門脈的に注入したのちに、iPS由来肝前駆細胞をiPS由来成熟肝細胞へ成熟化させる培養液を用いて系門脈的に還流させ、iPS由来肝前駆細胞を脱細胞化したラット肝臓内で培養かつ成熟化させた。細胞注入し循環培養させた肝臓を組織学的に評価した結果、門脈外への注入した細胞が存在していることが確認され、もともとの肝細胞が存在していた部位への細胞の生着を確認できた。さらに、循環培養した肝組織からRNAを抽出しCYPの発言をリアルタイム定量PCRした結果、CYP3A4, CYP2W1の発現がみられ、もともとの細胞で測定した発現量よりも高発現であった。以上より、さらなる検証を要するものの、iPS由来肝前駆細胞を脱細胞化した肝組織内で循環培養することができ、さらに細胞の成熟化を確認することができた。人工多能性幹細胞(iPS細胞)より成熟肝細胞への分化誘導をより高い精度で行う手法として、間葉系幹細胞を利用した分化誘導法と脱細胞化肝骨格を利用した立体的な細胞の分化誘導法の確立を模索した。間葉系幹細胞や肝細胞骨格を用いてiPS細胞から肝細胞への分化誘導を行い得られた細胞は、成熟した肝細胞機能を有した細胞を得ることができたが、成熟肝細胞に比較するとまで機能的には未熟であり、臨床応用にはさらなる技術革新を要する。予定通り平成28年度は脱細胞化肝を用いた3次元培養下での機能的肝細胞の分化誘導法の確立を試みる。3生体由来細胞外マトリックス骨格の作成分化誘導の全工程、もしくは一部を脱細胞化骨格内で行ない、生体由来細胞外マトリックスが成熟肝細胞への分化誘導にどのように寄与するか評価する。脱細胞化肝臓は以下のごとく定型化した工程で作成する。ラットより摘出した肝臓にトリプシンを還流させ細胞融解を起こし、さらに界面活性剤を還流させることで細胞を洗い流し脱細胞化を完了させる。4均一な質を持った再細胞化肝組織様構造の作製脱細胞化骨格内に、iPS由来肝細胞様細胞を経門脈的に充填した後、培養液を門脈経由で持続的に還流することで循環培養を行なう。脱細胞化臓器骨格によって生体近似環境下での3次元培養を可能にすると考える。正常肝組織と比較して種々の代謝酵素発現・肝細胞機能解析を行い、肝組織としての成熟度を評価する。もともと予定していた、下記実験を計画する。1生体由来細胞外マトリックス骨格の作成:分化誘導の全工程、もしくは一部を脱細胞化骨格内で行ない、生体由来細胞外マトリックスが成熟肝細胞への分化誘導にどのように寄与するか評価する。
遺伝性腎癌ラットの発癌機構の解明

我々は、Ekerラットの発癌機構の解明を目的としてまずEker (Tsc2)遺伝子の全構造の決定と機能解析を行った。ラットTsc2遺伝子のgenomicDNAのsizeは約35Kbであり、cording exonは41個もあった。ラットTsc2産物はヒトTSC2産物と全長にわたって約92%の高い相同性を示すことを見い出した。興味あることに、Alternative splicingがexons25and31に見られた。Eker mutationはintron30へのretrotransposon挿入による。さらに、non-cording exonの存在も見い出している(投稿準備中)。exon-intronの構造解析を行い全遺伝子をカバーするPCR-SSCP法のprimerを多数作成しLoss of heterozygosity (LOH)の見られない症例ではintragenic mutationを見い出した。これは、Knudson's two-hitsを証明するものである。また野生型Tsc2遺伝子をEker rat腎癌細胞に導入し増殖が抑えられることを見い出しEker (Tsc2)遺伝子は癌抑制遺伝子であることを証明した。さらにTsc2遺伝子は転写活性化ドメインを有することを見い出した。また抗体を作成し細胞内局在に関して興味ある知見を得た。我々は、発癌の系統差も確認している。
頭蓋拡張器を用いた持続的頭蓋骨・硬膜拡大法の臨床応用に関する実験的研究

5頭の雑種犬を用い、頭皮切開の後、側頭骨部にコの字型の骨切りを置き、作製した頭蓋拡大装置を頭頂部に装着する。延長用のピン部分を頭皮より出しておき、術後5日目より頭蓋の側方拡大を1ミリ/1日で5日間行い、延長後10、20、30、40、60日目に標本を採取した。標本は、通常の脱灰を行った後、HE染色を行った。延長された硬膜の組織学的観察を行った。これに先立ち、白色家兎を用いたモデル作成を5匹に対して行ったが、手術中の出血により3匹死亡。延長器の途中の脱落が2匹と、実験モデルの作成自体に問題が生じたため、当初の予定を変更し犬をモデルに用いた。10日目:硬膜組織は、菲薄化し、リンパ球の増生に伴う炎症反応が見られた。硬膜を構成する線維組織が延長方向と平行に延長され、一部には線維の間に出血とみられる赤血球の集積部分が観察された。また硬膜上には、厚い肉芽組織の増生が見られている。骨形成については著明なものは見られない。20日日:10日目での所見と大きな変化は見られない。10日目で見られた硬膜とくも膜の間の間隙はほぼ消失していた。30日目:ストレッチされた線維細胞間の出血部位と見られる部分に、新たな線維組織がみられている。40日目:硬膜部の所見の変化は大きな変化はないが、厚さの増大がある。骨断端部に骨芽細胞と新生骨の増生が見られている。60日目:硬膜の変化はやはりないが、厚さの増大がさらに見られる。これは先に観察された、肉芽組織が変化したものと思われる。骨化の進展は硬膜上に島状の骨化となっている。以上のことから、硬膜組織の延長に関しては、1ミリ/1日の延長では、硬膜の断裂等は見られず十分安全であることが判明した。また硬膜の修復が60日目でほぼなされており、この時点からの再延長も可能と思われた。頭蓋縫合早期癒合症に対し、gradual cranial vault expansion法が近年行われてきており、良好な結果を得ている。この方法では硬膜の積極的な伸展を行うことになるが、硬膜の伸展が可能であることはすでに実験的に示されているものの、その至適速度、伸展過程での組織学的変化、その後の修復過程など不明な点が多い。本研究では犬に対して頭蓋拡張器を用いた持続的頭蓋骨・硬膜拡大法をおこない、組織学的検索を行った。頭蓋拡張器は、チタン性の骨延長プレートを作成し、これを骨切り部に縫合固定し用いた。延長用のピン部分を頭皮より出しておき、術後5日目より頭蓋の側方拡大を1ミリ/1日で5日間行い、延長後10、20、30、40日目に標本を採取した。標本は、通常の脱灰を行った後、HE染色を行い延長された硬膜の組織学的観察を行ったところ、10日目より硬膜組織の菲薄化が認められた。同時にリンパ球などの炎症細胞増殖が見られ、これは、40日目まで認められた。骨化は、10日目にすでに見られ、次第に厚さを増してゆき、旺盛な骨化能が示された。これらの結果より、最終的な実験のプロトコールとしては、先の予備実験と同様のものに、延長後60日目のものを加えて延長後の修復過程の評価対象とする事とした。また、評価法としては、研磨標本を作製し、骨化の過程も同時に検索することとした。

骨断端部に骨芽細胞と新生骨の増生が見られている。60日目:硬膜の変化はやはりないが、厚さの増大がさらに見られる。これは先に観察された、肉芽組織が変化したものと思われる。骨化の進展は硬膜上に島状の骨化となっている。以上のことから、硬膜組織の延長に関しては、1ミリ/1日の延長では、硬膜の断裂等は見られず十分安全であることが判明した。また硬膜の修復が60日目でほぼなされており、この時点からの再延長も可能と思われた。5頭の雑種犬を用い、頭皮切開の後、側頭骨部にコの字型の骨切りを置き、作製した頭蓋拡大装置を頭頂部に装着する。延長用のピン部分を頭皮より出しておき、術後5日目より頭蓋の側方拡大を1ミリ/1日で5日間行い、延長後10、20、30、40、60日目に標本を採取した。標本は、通常の脱灰を行った後、HE染色を行った。延長された硬膜の組織学的観察を行った。10日目には硬膜組織は、菲薄化し、リンパ球の増生に伴う炎症反応が見られた。硬膜を構成する線維組織が延長方向と平行に延長され、一部には線維の間に出血とみられる赤血球の集積部分が観察された。また硬膜上には、厚い肉芽組織の増生が見られている。骨形成については著明なものは見られない。20日目には、基本的には10日目での所見と大きな変化は見られない。10日目で見られた硬膜とくも膜の間の間隙はほぼ消失していた。30日目ではストレッチされた線維細胞間の出血部位と見られる部分に、新たな線維組織がみられている。40日目には、硬膜部の所見の変化は大きな変化はないが、厚さの増大がある。60日目には、硬膜の変化はやはりないが、厚さの増大がさらに見られる。骨化の進展はほぼ硬膜上を薄く伸びるような形であるが、中央部での形成は十分ではない。島状の骨化となっている。まとめ以上のことから、硬膜組織の延長に関しては、1ミリ/1日の延長では、硬膜の断裂等は見られず十分安全であることが判明した。実際の臨床で確認されている骨化の程度ともほぼ同様の結果が観察された。
発展途上国の社会開発に関する開発社会学的研究

1.社会学による社会開発の理論化本研究が目指す「開発社会学」(Development Sociology)は、医療や保健・衛生などの生活基盤整備のハード面、伝統的な共同体から近代的なコミュニティに変えるコミュニティ開発のソフト面、一人ひとりの潜在的な諸能力を伸ばす人間開発のヒューマン面から社会開発を捉え、これを社会学から体系づけるものである。2.発展途上国と日本の社会開発の事例研究社会開発は固有の社会を認めそれを活かすことで、より豊かな生活を目指す。発展途上国では、社会開発が経済発展の前提条件として重要な意味をもつが、本研究は社会開発それ自体の重要性を指摘し、開発理論の新しい知見を提供している。途上国では経済開発だけでなく、社会開発の視点から捉えた地域住民にとって望ましい「内発(自律)的発展」が求められている。それは単に伝統的な社会を近代化することではなく、自生的な社会構造を活かした発展である。日本の社会開発でも、固有の資源を活かした取り組みが各地で見られる。3.研究成果としての『開発社会学』(ミネルヴァ書房、平成13年)の出版本研究を取り入れた著書として、『開発社会学』を出版した(平成13年11月)。その目次は第1章「開発社会学とは何か」、第2章「社会開発の歴史と社会開発論の系譜」、第3章「開発社会学の理論」、第4章「応用開発社会学」、第5章「発展途上国の社会開発」、第6章「日本の社会開発」、第7章「国際協力と『地球市民社会』の実現」である。特に、本研究の成果は第1章、第3章での社会学による社会開発の理論化、また第5章、第6章での発展途上国と日本の社会開発の事例研究に示されている。1.社会学による社会開発の理論化社会開発の理論を提供する「開発社会学」(Development Sociology)を目指した本研究は、医療や保健・衛生などの生活基盤整備のハード面、伝統的な共同体から近代的なコミュニティに変えるコミュニティ開発というソフト面、一人ひとりの潜在的な諸能力を引き出す人間開発というヒューマン面から社会開発を捉え、これを社会学から体系づけた。2.発展途上国の農村を中心にした社会開発の事例研究経済開発優先論は個々の社会の差異を考慮しないため、発展途上国の住民本位の開発に結び付くことが少なかった。社会開発は固有の社会を認めそれを活かすことで、より豊かな生活を求めていく。途上国では社会開発が経済発展の前提条件として重要な意味をもつが、本研究は社会開発それ自体の重要性を指摘し、開発理論の新しい知見を目指した。発展途上国では経済開発だけではなく、社会開発の視点から捉えた地域住民にとって望ましい発展が求められている。それは単に伝統的な社会を近代化することではなく、固有の社会を活かした発展である。なお本研究は、先進国(日本)の社会開発の現状についても比較検討し参考事例とした。3.国際協力における政策科学としての開発社会学の貢献日本は、発展途上国に対して資金及び技術協力を行っている。しかし必ずしもそれらは成功しているとは言えない。それは、固有の社会に対する配慮が少ない経済開発を中心にしているからである。産業基盤整備の経済開発に対して、1990年代になると生活基盤整備を進める社会開発分野の国際協力が多くなってきた。こうした国際協力の社会開発に対して、理論及び政策面で貢献できる政策科学としての開発社会学を、本研究は目指した。2.発展途上国と日本の社会開発の事例研究

社会開発は固有の社会を認めそれを活かすことで、より豊かな生活を目指す。発展途上国では、社会開発が経済発展の前提条件として重要な意味をもつが、本研究は社会開発それ自体の重要性を指摘し、開発理論の新しい知見を提供している。途上国では経済開発だけでなく、社会開発の視点から捉えた地域住民にとって望ましい「内発(自律)的発展」が求められている。それは単に伝統的な社会を近代化することではなく、自生的な社会構造を活かした発展である。日本の社会開発でも、固有の資源を活かした取り組みが各地で見られる。3.研究成果としての『開発社会学』(ミネルヴァ書房、平成13年)の出版本研究を取り入れた著書として、『開発社会学』を出版した。その目次は第1章「開発社会学とは何か」、第2章「社会開発の歴史と社会開発論の系譜」、第3章「開発社会学の理論」、第4章「応用開発社会学」、第5章「発展途上国の社会開発」、第6章「日本の社会開発」、第7章「国際協力と『地球市民社会』の実現」である。特に、本研究の成果は第1章、第3章での社会学による社会開発の理論化、また第5章、第6章での発展途上国と日本の社会開発の事例研究に示されている。
連続型ダイナミクスと離散型ダイナミクスの本質的相違性及び類似性の解明

平成30年度に国際学術誌に掲載済みまたは掲載決定済みになった研究内容は以下の通りである。1.安定性理論植物プランクトン・動物プランクトン・魚類の3種からなる生態系について考察した。モデルには動物プランクトンが魚以外にも収穫されることや、植物プランクトン以外の微生物からもエネルギーを摂取することをモデルに組み込んだ。さらに、プランクトンの活性に影響を及ぼす気温や日照時間などの季節的要因も想定した。ただし、環境は必ずしも規則正しく周期的に変化を繰り返しているとは限らないことも考慮した。このような実状に合った要因を加えたため、研究対象としたモデルは、従来の殆どの生態系モデルとは異なるものとなった。このモデルの内部平衡点が大域的漸近安定や同程度漸近安定であることを保証する十分条件を得た。これは当初の研究計画にはなかった発展的成果である(タイムテーブルの3-1にも対応)。2.振動性理論パラメトリック励起現象を記述する数学モデルとして良く知られているマシュー方程式が2つの周波数をもち、その比が必ずしも有理数ではない場合を考察した。周波数比が無理数の場合はフロッケ理論のような基本的な知識は役に立たなくなる。その意味では、本研究は画期的であると言える。すべての解が非振動的であることを保証するためのパラメータと周波数に関する条件を得た。この条件の利点は、それを手計算でも容易にチェックできることである(タイムテーブルの2-1に対応)。3.生態系モデル解析血球の増加と減少を記述する離散的造血モデルを考察し、正のω周期解が存在することを保証する条件を得た。この結果を得るために用いた一致写像度論の継続定理は良く知られているが、離散的造血モデルにも適用できることを示したことは斬新であると言える。また、単に存在性だけではなく、正のω周期解の存在範囲も明確にした(タイムテーブルの3-3に対応)。二年目にあたる平成30年度も研究が順調に進み、多くの研究成果を得ることができた。それらを5編の論文としてまとめ、それぞれが国際学術誌に掲載された。SCImago JournalRankings調べでは、掲載された国際学術誌のうち、4つがQ1誌で1つがQ2誌であった。これら以外に、平成30年4月時点で4編の論文がQ1誌に掲載されている。また、4編の論文が国際誌に投稿・審査中である。さらに、今後の国外研究者との共同研究も進みつつある。このような状況から判断して、本計画は極めて良好な進捗状況にあると言える。基本的には、交付申請書の「研究計画・方法」に記載したタイムテーブルに沿って、本研究を進めたい。平成31年度は主に2つの課題解決を図る予定である。1.平成30年度から研究している離散的造血モデルを対象として、正のω周期解の一意性と大域的漸近安定性について考究したい。平成30年度に、一致写像度論の継続定理を用いて、正のω周期解の存在性だけではなく、その存在範囲を明確にできたことを足掛かりにすれば、目的は十分に達成可能であると考えている(タイムテーブルの3-3に対応)。2.インパルシブ微分方程式の振動理論に関しては、既に平成30年度から研究を開始しており(タイムテーブルの1-3に対応)、その研究成果は国際学術誌(Q1)に掲載されている。この成果を基盤として、さらなる進展を目指したい。本研究では、復元力項のみをもつ運動方程式で記述される質点の移動速度が何等かの影響によって瞬間的に急激に変化する現象を表わすモデルをインパルシブ微分方程式と言い、この現象をインパルス効果と呼んでいる。すべての非自明解が振動しない微分方程式にインパルシブ効果を加えることによって、解の振動性がどのように変化するかについて議論する。このような現象の一例として、剛体の衝突現象が挙げられる。一般に、復元力項が小さいとき、インパルシブ効果のない方程式のすべての非自明解は振動しないことが知られている。そのような方程式にインパルシブ効果を加え、すべての非自明解は振動するようになるためのインパルス量を求めたい。インパルス量の総和が大きいと、方程式のすべての非自明解が非振動から振動に変化することは容易に想像される。本研究では、そのような変化が起こるためのインパルス量の総和の下限についても解明したい。平成29年度に国際学術誌に掲載済みまたは掲載決定済みになった研究内容は以下の通りである。1.安定性理論減数項をもつ振動子の平衡点が大域的漸近安定や一様大域的漸近安定になるための種々の条件が報告されている。それらに包含関係があることを明確にした。これにより、一見バラバラに思えていたそれらの条件に綺麗な関係があることを示した。また、それぞれの条件に長所や短所があることも報告した(本研究計画のタイムテーブルの1-1に対応)。2.振動性理論2つの変数係数をもつ半分線形微分方程式を考え、その係数のペアによって描かれるパラメータ曲線に着目することによって、すべての非自明解が振動するための条件を与えた。この結果は、先行研究とは趣きを異にしており、パラメータ曲線は描くだけで、条件が成り立つか否かを容易に判断できるという利点がある(タイムテーブルの2-1に対応)。また、有限フーリエ級数で表現される係数をもつマシュー方程式のすべての解が振動しないことを保証する条件を与えた。

マシュー方程式はパラメトリック励振を引き起こすモデルとして有名であり、広範囲な分野で研究されているため、この研究成果は他の研究分野にも影響を与え得る(タイムテーブルの2-2に対応)。さらに、各成分が数列である2×2行列によって表現されている差分方程式系の振動・非振動に関する研究にも成果を挙げた。定数行列である場合、その固有値がすべて正の実数であるか否かがすべての非自明解が振動しないための必要十分条件であることは良く知られている。得られた結果はこの事実を改良したものである(タイムテーブルの2-3に対応)。3.生態系モデル解析食物連鎖網の根底を形成する植物プランクトン-動物プランクトン-小魚の個体密度のダイナミックスを解析し、内部平衡点の大域的漸近安定性及び同程度漸近安定性について研究した(タイムテーブルの3-1に対応)。初年度にあたる平成29年度は順調に研究が進み、研究成果は5編の国際学術誌に掲載された。SCImago JournalRankings調べで、3編がQ1誌で1編がQ2誌である。これら以外に、5編の論文を国際誌に投稿・審査中である。これらから本計画は極めて良好な進捗状況にあると言える。また、学会発表の欄にも挙げたように、平成29年度に得られた成果報告は国内外の招待講演11件を含む計23件に達している。招待講演や一般講演を聴講してもらった研究者と今後の共同研究の可能性についても検討できたことは大きな収穫であった。今後の本研究の進展に寄与するものと思われる。さらに、5編の論文が掲載されたエルゼビア社やシュプリンガー社のホームページや学術論文データベースによると、それぞれの論文のダウンロード数は順調な伸びを示している。平成30年度に国際学術誌に掲載済みまたは掲載決定済みになった研究内容は以下の通りである。1.安定性理論植物プランクトン・動物プランクトン・魚類の3種からなる生態系について考察した。モデルには動物プランクトンが魚以外にも収穫されることや、植物プランクトン以外の微生物からもエネルギーを摂取することをモデルに組み込んだ。さらに、プランクトンの活性に影響を及ぼす気温や日照時間などの季節的要因も想定した。ただし、環境は必ずしも規則正しく周期的に変化を繰り返しているとは限らないことも考慮した。このような実状に合った要因を加えたため、研究対象としたモデルは、従来の殆どの生態系モデルとは異なるものとなった。このモデルの内部平衡点が大域的漸近安定や同程度漸近安定であることを保証する十分条件を得た。これは当初の研究計画にはなかった発展的成果である(タイムテーブルの3-1にも対応)。2.振動性理論パラメトリック励起現象を記述する数学モデルとして良く知られているマシュー方程式が2つの周波数をもち、その比が必ずしも有理数ではない場合を考察した。周波数比が無理数の場合はフロッケ理論のような基本的な知識は役に立たなくなる。その意味では、本研究は画期的であると言える。すべての解が非振動的であることを保証するためのパラメータと周波数に関する条件を得た。この条件の利点は、それを手計算でも容易にチェックできることである(タイムテーブルの2-1に対応)。
プロジェクトデータ資産を積極的に活用する工数見積もりモデルに関する研究

今年度は研究実施計画に挙げた3項目の一つ「プロジェクトデータの均質化」に取り組んだ.プロジェクトデータの均質化とは,古いプロジェクトデータを直近のプロジェクトデータと似通った特徴を持つように変形することである.これまで古いという理由で除外していたデータを利用可能にすることが目的である.不具合モジュール予測手法の研究で同様のアプローチが検討されているため,先ずはそうした先行研究のサーベイを行なった.その結果,多くの変形手法が提案されている一方で,プロジェクトデータの「鮮度」の観点からの検証がほぼ行われていないことも明らかとなった.また,それらの変形手法の一部は工数見積もり手法での適用結果が報告されているが,適用可能性を示すにとどまり,より効果的な手法の探求については行われていないことも確認できた.そこで,不具合モジュール予測手法向けに提案された変形手法がプロジェクトデータの「鮮度」の観点からみて有効であるか検証を行なった.先行研究でオープンな実装が公開されている24種の変形手法について,(1)直近のプロジェクトデータのみ,(2)全てのプロジェクトデータ,の2パターンで予測性能を評価した.その結果,数種類の変形手法については,いずれのパターンでも予測性能の向上に寄与することが明らかとなった.この経過で得られた成果については,国際会議で発表済みである.上記の肯定的な結果を受けて,不具合モジュール予測手法向けの変形手法を工数見積もり向けに適応させるための検討を行なった.その結果,一部の手法は不具合モジュール予測手法に特化しており適応が難しいものの,多くの手法はそのままか簡単な変更で適応できることを確認できた.研究実施計画に挙げた3項目の一つ「プロジェクトデータの均質化」について,オープンな実装を流用できることが明らかにできた.また,実装された変形手法のうち,不具合モジュール予測での結果ではあるが肯定的な結果を得られており,ある程度確信を持った上で工数見積もりへの適応を進めていくことができるようになった.上記の結果についても査読あり国際会議で発表できており,概ね順調に研究を進めることができている.オープンな実装を工数見積もり向けに適応していくことが直近の課題である.これまで工数見積もりの研究で使用してきたものと異なるプログラミング言語で記述されているため,評価実験のため一部再実装が必要となる.「鮮度」に対する重み付けの多重化についても取り組んでいく.こちらは同種の研究についてソフトウェア工学の範囲に限らずサーベイを行い,その実装と評価に取り組んでいく.今年度は研究実施計画に挙げた3項目の一つ「プロジェクトデータの均質化」に取り組んだ.プロジェクトデータの均質化とは,古いプロジェクトデータを直近のプロジェクトデータと似通った特徴を持つように変形することである.これまで古いという理由で除外していたデータを利用可能にすることが目的である.不具合モジュール予測手法の研究で同様のアプローチが検討されているため,先ずはそうした先行研究のサーベイを行なった.その結果,多くの変形手法が提案されている一方で,プロジェクトデータの「鮮度」の観点からの検証がほぼ行われていないことも明らかとなった.また,それらの変形手法の一部は工数見積もり手法での適用結果が報告されているが,適用可能性を示すにとどまり,より効果的な手法の探求については行われていないことも確認できた.そこで,不具合モジュール予測手法向けに提案された変形手法がプロジェクトデータの「鮮度」の観点からみて有効であるか検証を行なった.先行研究でオープンな実装が公開されている24種の変形手法について,(1)直近のプロジェクトデータのみ,(2)全てのプロジェクトデータ,の2パターンで予測性能を評価した.その結果,数種類の変形手法については,いずれのパターンでも予測性能の向上に寄与することが明らかとなった.この経過で得られた成果については,国際会議で発表済みである.上記の肯定的な結果を受けて,不具合モジュール予測手法向けの変形手法を工数見積もり向けに適応させるための検討を行なった.その結果,一部の手法は不具合モジュール予測手法に特化しており適応が難しいものの,多くの手法はそのままか簡単な変更で適応できることを確認できた.研究実施計画に挙げた3項目の一つ「プロジェクトデータの均質化」について,オープンな実装を流用できることが明らかにできた.また,実装された変形手法のうち,不具合モジュール予測での結果ではあるが肯定的な結果を得られており,ある程度確信を持った上で工数見積もりへの適応を進めていくことができるようになった.上記の結果についても査読あり国際会議で発表できており,概ね順調に研究を進めることができている.オープンな実装を工数見積もり向けに適応していくことが直近の課題である.これまで工数見積もりの研究で使用してきたものと異なるプログラミング言語で記述されているため,評価実験のため一部再実装が必要となる.「鮮度」に対する重み付けの多重化についても取り組んでいく.こちらは同種の研究についてソフトウェア工学の範囲に限らずサーベイを行い,その実装と評価に取り組んでいく.(理由)当初,分析システムを稼働させる計算機の購入を計画していたが,プロジェクトデータの均質化に利用を検討しているオープンな実装のうち,非常に計算時間がかかる手法が存在することが判明した.このため,当初の想定より高い性能の計算機が必要となった.実際に評価実験に用いる工数見積もりデータを処理するのに必要な性能の再検討が必要となり,当該年度では購入を控えた.(使用計画)先行研究でも大規模なデータには適用されていない手法なので,性能と実行時間,予算等を十分に検討した上で購入する計算機を決定する.
吸収を無視できない結晶の光学的研究

目的:結晶中で可視光が2種の楕円偏光に分かれて進む現象に関する正田篤五郎の研究の追試を行う。試料:産業技術総合研究所地質調査総合センター地質標本館より、岩石試料の貸与を受けた。これは、昭和62年度科学研究費補助金(海外学術研究)課題番号62041024にて、ブラジル、ポッソスデカルダス近郊のタクアリ地区にて採取した比較的粗粒な霞石閃長岩の標本である。前年度に確認した試料中の約10%を占める角閃石が異常消光の楕円偏光性を記述した。装置:オリンパス光学工業(株)製のシステム偏光顕微鏡BX-Pを楕円偏光顕微鏡に改造した。主要な事項は下記の4点である。1)光源を水銀ランプに代え、光路中に狭帯域フィルターを置き546nmの単色光のみを照射光とした。2)楕円偏光の偏光子を装着した。3)既存の直線偏光の検光子の手前に四分の一波長板回転ホルダーを挿入した。4)CCDカメラの画像を解析するソフトを組み込んだパーソナルコンピュータを導入した。観察:光学顕微鏡用の岩石薄片上の角閃石結晶の1個について、直線偏光を使った直交ニコルの観察では、完全に消光しなかった。偏光子の上方で試料の下方にある四分の一波長板の方位を、波長板の中で速度の速い光波の振動方向が偏光子を通る波の振動方向と一致する方向から反時計方向に13°回転し、試料の上方で検光子の下方にある四分の一波長板をこれと相減的な位置に置くと消光が観測されることが分かった。この偏光の楕円率は0.23である。結果:この観測結果から、正田の業績が一般の試料にも適用でき、正確であったことが証明された。主要備品として購入した一次二次薄切切断機((株)マルトー製)を用いて切り出した小片を岩本鉱産物商会に依頼して薄片および研磨薄片とした。試料中の約10%を占める角閃石が異常消光を呈することを確認し、来年度はこれの楕円偏光性を記述することとした。装置:オリンパス光学工業(株)製のシステム偏光顕微鏡BX-Pを楕円偏光顕微鏡に改造している。光源はハロゲンランプであった。これを水銀ランプに代え、光路中に狭帯域フィルターを置き546μmの単色光のみを照射光とする。直線偏光の偏光子が装着されていた。これを(株)溝尻光学工業所で設計製作した楕円偏光の偏光子(偏光板を通った光が、さらに任意の角度に回転できる四分の一波長板を通るように作ったもの)に代えた。直線偏光の検光子が装着されているが、そこに達する前の光を任意の角度に回転できる二枚目の四分の一波長板を通すように設計した波長板回転ホルダーをオリンパス社に発注している。また、CCDカメラの画像を解析するソフトを開発している。結果:波長板回転ホルダーが近日中に納入され、平成14年度中に所期の研究が達成できる予定である。試料:産業技術総合研究所地質調査総合センター

地質標本館より、岩石試料の貸与を受けた。これは、昭和62年度科学研究費補助金(海外学術研究)課題番号62041024にて、ブラジル、ポッソスデカルダス近郊のタクアリ地区にて採取した比較的粗粒な霞石閃長岩の標本である。前年度に確認した試料中の約10%を占める角閃石が異常消光の楕円偏光性を記述した。装置:オリンパス光学工業(株)製のシステム偏光顕微鏡BX-Pを楕円偏光顕微鏡に改造した。主要な事項は下記の4点である。1)光源を水銀ランプに代え、光路中に狭帯域フィルターを置き546μmの単色光のみを照射光とした。2)楕円偏光の偏光子を装着した。3)既存の直線偏光の検光子の手前に四分の一波長板回転ホルダーを挿入した。4)CCDカメラの画像を解析するソフトを組み込んだパーソナルコンピュータを導入した。観察:光学顕微鏡用の岩石薄片上の角閃石結晶の1個について、直線偏光を使った直交ニコルの観察では、完全に消光しなかった。偏光子の上方で試料の下方にある四分の一波長板の方位を、波長板の中で速度の速い光波の振動方向が偏光子を通る波の振動方向と一致する方向から反時計方向に13°回転し、試料の上方で検光子の下方にある四分の一波長板をこれと相減的な位置に置くと消光が観測されることが分かった。この偏光の楕円率は0.23である。結果:この観測結果から、正田の業績が一般の試料にも適用でき、正確であったことが証明された。
弾性ループ機構と同軸半割り機構を統合した新規弾性マイクロ波手術機器の開発と評価

本年度は,マイクロ波エネルギによる焼灼能力と弾性機構を組み合わせた新規デバイスの基礎となる,屈曲・回転・伸展などの多様な三次元変形形状を実現する弾性ループ機構の試作をおこなった.試作機については,ファントム実験をおこなった.そして,試作構造の弾性特性解析をおこなった.焼灼機能の設計および性能評価のために,数値シミュレーション環境を構築し,基礎テストをおこなった.今年度は成果発表として,関連論文1件,国際会議発表6件,国内会議発表8件,招待講演1件をおこなった.本研究で提案した弾性ループ機構は,研究代表者が中心になって開発したActive Sheath機構を拡張したものである.Active Sheath機構は,ループ状の弾性体を中空の弾性体に挿入して構成される.ループ状の弾性体の根元側端点のどちらかを押し引きすることで,中空の弾性体を内側から屈曲することができる.わずか2つの要素から構成されているため,シンプルな構造である.また,ループ状の弾性体は,いつでも抜き差し可能である.これらの特性が,カテーテルに対するガイドワイヤや,スタイレットに対するカニューレといった,低侵襲医療機器では一般的な内筒-外筒構造と親和性が高い.これまでに,Active Sheath機構を採用した操舵型の針やマイクロカテーテル,それらを組み合わせたカテーテルニードルなどのアプリケーションを試作し,その特性を明らかにしてきた.本研究では,中空の弾性体に内包していた弾性ループ機構を先端から突出させるとともに,根元側端点それぞれを押し引きするだけでなく,ループの長軸まわりのトルクも入力とすることで,スネアに代表されるループ型医療機器の形状操作特性を飛躍的に向上させることに成功した.その変形形状のモデル化・数値シミュレーション方法にも一定の目処がついた.研究計画はおおむね順調に推移している.本研究は,弾性機構とマイクロ波エネルギ機構を組み合わせた新たな機構を開発し,評価することを目的としている.そのため,年度ごとに,弾性機構とマイクロ波シミュレーションを両翼とした研究計画を立てた.今年度は,弾性機構については,ループ構造の弾性マッピングによる形状変形機構の開発およびファントム実験を実施した.設計論の構築については,離散化Kirchhoff弾性ロッドモデルを用いたモデル化,モデルの仮想関節ばねの弾性係数の同定および数値シミュレーションの実施をおこなった.マイクロ波のシミュレーションについては,シミュレーション環境の構築をおこなった.マイクロ波の加熱特性についても,基礎実験をおこない,新しい知見を得ることができた.弾性ループ構造とマイクロ波伝達構造の統合構造の試作については,材料選定に時間を要したが,試作の目処がたった.試作およびファントム実験を迅速におこなうため,3Dプリンターを導入した.結果的に,試作および実験に必要な治具の開発を促進できた.そのため,全体としておおむね予定どおり推移していると判断した.研究計画はおおむね順調に推移しているため,今後も基本的には研究計画調書をベースに研究を進めていく.ただし,研究要素に比較的ボリュームがあり,それぞれについて有用な結果も出始めている.それらの結果を論文にまとめながらも,試作機の開発・評価を遅延なく進めるためには,本年度よりも研究活動が密になることが予想される.そのため,毎月の進捗報告書をまとめて,注意深く自己評価し,研究活動が停滞しないように注意する.本年度は,マイクロ波エネルギによる焼灼能力と弾性機構を組み合わせた新規デバイスの基礎となる,屈曲・回転・伸展などの多様な三次元変形形状を実現する弾性ループ機構の試作をおこなった.試作機については,ファントム実験をおこなった.そして,試作構造の弾性特性解析をおこなった.焼灼機能の設計および性能評価のために,数値シミュレーション環境を構築し,基礎テストをおこなった.今年度は成果発表として,関連論文1件,国際会議発表6件,国内会議発表8件,招待講演1件をおこなった.本研究で提案した弾性ループ機構は,研究代表者が中心になって開発したActive Sheath機構を拡張したものである.Active Sheath機構は,ループ状の弾性体を中空の弾性体に挿入して構成される.ループ状の弾性体の根元側端点のどちらかを押し引きすることで,中空の弾性体を内側から屈曲することができる.わずか2つの要素から構成されているため,シンプルな構造である.また,ループ状の弾性体は,いつでも抜き差し可能である.これらの特性が,カテーテルに対するガイドワイヤや,スタイレットに対するカニューレといった,低侵襲医療機器では一般的な内筒-外筒構造と親和性が高い.これまでに,Active Sheath機構を採用した操舵型の針やマイクロカテーテル,それらを組み合わせたカテーテルニードルなどのアプリケーションを試作し,その特性を明らかにしてきた.本研究では,中空の弾性体に内包していた弾性ループ機構を先端から突出させるとともに,根元側端点それぞれを押し引きするだけでなく,ループの長軸まわりのトルクも入力とすることで,スネアに代表されるループ型医療機器の形状操作特性を飛躍的に向上させることに成功した.その変形形状のモデル化・数値シミュレーション方法にも一定の目処がついた.研究計画はおおむね順調に推移している.本研究は,弾性機構とマイクロ波エネルギ機構を組み合わせた新たな機構を開発し,評価することを目的としている.

そのため,年度ごとに,弾性機構とマイクロ波シミュレーションを両翼とした研究計画を立てた.今年度は,弾性機構については,ループ構造の弾性マッピングによる形状変形機構の開発およびファントム実験を実施した.設計論の構築については,離散化Kirchhoff弾性ロッドモデルを用いたモデル化,モデルの仮想関節ばねの弾性係数の同定および数値シミュレーションの実施をおこなった.マイクロ波のシミュレーションについては,シミュレーション環境の構築をおこなった.マイクロ波の加熱特性についても,基礎実験をおこない,新しい知見を得ることができた.弾性ループ構造とマイクロ波伝達構造の統合構造の試作については,材料選定に時間を要したが,試作の目処がたった.試作およびファントム実験を迅速におこなうため,3Dプリンターを導入した.結果的に,試作および実験に必要な治具の開発を促進できた.そのため,全体としておおむね予定どおり推移していると判断した.研究計画はおおむね順調に推移しているため,今後も基本的には研究計画調書をベースに研究を進めていく.ただし,研究要素に比較的ボリュームがあり,それぞれについて有用な結果も出始めている.それらの結果を論文にまとめながらも,試作機の開発・評価を遅延なく進めるためには,本年度よりも研究活動が密になることが予想される.そのため,毎月の進捗報告書をまとめて,注意深く自己評価し,研究活動が停滞しないように注意する.