hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
精神分裂病における神経栄養因子遺伝子変異と神経発達との関連

その結果、NT-3のエクソン領域のGly[-63]Glu変異は、重症度を考慮しない場合、分裂病との有意な関連は見出されなかった。NT-3のプロモーター領域における変異の探索によりAPI結合部位近傍に塩基置換を見出したが、分裂病との有意な病因的関連を認めなかった。しかし、NT-3の2塩基繰り返し配列(この多型が分裂病と有意に関連することは以前に報告した)が、海馬体積の低下と有意に関連することを見出した。以上から、NT-3に関しては、2塩基繰り返し配列多型が海馬などにおける神経発達異常を通じて分裂病への発病危険性と関連する可能性が示唆された。BDNFの変異の探索では、プロモーター領域と5′非翻訳領域との2個所に互いに強い連鎖不平衡にある多型(塩基置換)を見出し、それらが分裂病発症と有意に関連することを見出し、今後さらに検討する価値があると考えられた。GDNFについてはエクソン領域の変異を探索したが、変異は見出されなかった。母子手帳を用いて、分裂病312例とコントロール517例の出生時の体重と頭位を調べ、分裂病は胎生期の発達が中枢神経系を含めて未熟な傾向があることを確認した。しかし、NT-3のGly[-63]Glu変異や2塩基繰り返し配列多型は、出生時頭位との間に有意な関連は見出されなかった。結果は、1.BDNF、CNTF遺伝子の多型と分裂病との間には有意な関連は見出されず、病態発生に大きな役割を果たしている可能性は否定的であった。2.NT-3のミスセンス変異と分裂病との関連については、分裂病群262例、対照群284例にまでサンプル数を増やして検討したが、分裂病を類型化せずに検討した場合、分裂病群に変異型対立遺伝子が多い傾向はあるものの対立遺伝子頻度、遺伝子型頻度共に有意差はなかった。3.NT-3の2塩基繰り返し配列多型において、分裂病と関連があるとされている対立遺伝子(A3)を持つ者は、海馬(特に右側)の体積が有意に小さい結果であり、NT-3のA3対立遺伝子を持つ者の分裂病発症には海馬の発達障害が関与している可能性が示唆された。4.分裂病100例を対象にGDNF遺伝子の全エクソン領域についてSSCP(single strand conformational polymorphism)による突然変異の探索を行ったが、変異を持つ者は見出されなかった。NT-3のプロモーター領域における変異の探索によりAP1結合部位近傍に塩基置換を見出したが、分裂病との有意な病因的関連を認めなかった。BDNFの変異の探索では、プロモーター領域と5'非翻訳領域との2個所に互いに強い連鎖不平衡にある多型(塩基置換)を見出し、それらが分裂病発症と有意に関連することを見出し、今後さらに検討する価値があると考えられた。
超高層建物に適した空気力学的制振技術の物理機構解明に関する系統的研究

本研究は、超高層建物に適した空気力学的な制振技術の物理的な機構を解明することを目的にシミュレーションならびに実験の両面から系統的に検討し、以下に示す成果を得た。1.超高層建物の二次元基本断面の空力性能に関する物理機構の仮定と予備検討ここでは、超々高層建物の断面形上の空力性能が確定されていない状況を踏まえて、各種基本断面を以下のように物理的な機構を仮定の上、系統的分類を行ない、空力的に有効な方法としての根拠を明らかにした。○角の隅切りによる剥離せん断層の安定化○角柱側方における障害物による交番渦の崩壊○角柱側方における停留領域による剥離渦の取り込み○角柱近傍付属物による剥離せん断層の制御○三次元渦による剥離せん断層と交番渦の制御2.各種断面柱状体まわりの流れの構造と空力特性に関するシミュレーション解析数値シミュレーションを実施し、断面形状を変化させた時の瞬間渦度分布あるいは空気力の時間変動性状を具体的に検討し、両者の空気力学的な関連性を明らかにした。3.三次元的な渦を利用した空力制振技術に関する実験的検討高層建物の代表的形状である角柱から三次元的な渦を発生させ、高層建物の渦による風向直角方向の振動の抑制を実現するため、その技術の基本的な制振機構を実験的に検討した。4.空力制振技術に関する系統的分類と総合的性能評価各種空力制振技術に関して、平均抗力係数、変動揚力係数、ストローハル数などの空力特性を総合的に明らかにした。さらに、その制振効果が有効に働く条件を明確にし、どのような物理機構が超高層建物に適用する上で空気力学的に有利な性状であるかを模索し、各手法の実用的可能性を考察した。
戦時下の＜二次創作＞と＜共栄圏＞メディアミックスの研究

調査及び資料収集は以下の3点を中心に行った。1大政翼賛会主導のメディアミックス「翼賛一家」の国内、及び「外地」への広がりについて、その展開を裏付ける資料収集を日本国内及び中国国家図書館(北京)等に於いて。2上海を中心とした、文化工作と一体化した映画を軸とする多メディア展開について。3旧満州、北京、上海で活動した日本人まんが家等のメディア関係者の概要について。1については戦時下中国・台湾で刊行された日本語雑誌・新聞を中心に作品掲載の状況、ラジオ放送の有無、広告による多メディア展開の商品がどの程度認知されていたかの概要、及び既に調査の進行していた日本国内の内、まんが以外の領域での展開を裏付ける資料の充実を目的に行った。また手塚治虫の関与について検証するための周辺資料を調査した。2については戦時下の外地でのメディアミックスは文化工作としての側面が強いため、ケーススタディとして東宝の映画プロデューサー・松崎啓次が原作の映画「上海の月」に定め、周辺の資料を中国国家図書館、国内、及び映画史家・牧野守氏が日本国内に残したコレクション等の調査を行った。3については外地、特に中国での文化工作に関与したまんが家たちの顔ぶれ及び概要を掴むことを中心的な調査対象として、戦時下上海で活動した可東みの助や北京で活動したまんが家たちの所在を外地新聞及び雑誌の調査によって確認した。また、戦時下、メディアミックスの前提となる、映画及び広告を中心に精緻化したメディア理論について文献の調査・収集を行った。理由は3点挙げられる。1素人を動員する、参加型メディアミックスである「翼賛一家」について手塚は自身の関与を主張していた。手塚が言及した作品こそ発見できなかったが、『新宝島』の原作者となる酒井七馬の関与、及び、終戦直前の手塚の習作「勝利の日まで」が「翼賛一家」のキャラクターと舞台の町内を共有する一種の二次創作であることを明らかにできたとともに、同作の「翼賛一家」以外のソースとしてのアニメーション、文化映画、喜劇映画との関係性も明らかにした。それを通して、参加型動員として設計された「翼賛一家」に「参加」した「素人」のケーススタディを手塚を具体例に把握できた。また、その素人参加が人形劇の領域で拡大していたことも含め、メディアミックスがまんがや書籍、音楽だけでなく、小説、舞台、落語、浪曲、アマチュア演劇、川柳など多様な広がりであったことを確認できた。2文化工作機関としての東宝の姿を明らかにする資料群といえる「市川文書」を発掘した。上海での文化工作については、調査の目的であった「上海の月」に加えて、東宝及び軍が戦時下上海で中国側のプロデューサーを立て中国映画を偽装した「茶花女」の制作過程について、日中間及び軍とのやりとりの書簡や会計の細部を記録した東宝の事務方・市川綱二の保存していた資料を牧野コレクションから発見した。さらにこれを補完する、市川の残した東宝の前身P.C.L時代における満州映画・芥川光蔵とのやりとりなどを別途入手した。3一次的成果として「翼賛一家」の国内展開の全体像、及び、「外地」での展開の概要について、及び、戦時下のメディア理論と文化工作の関係についての『大政翼賛会のメディアミックス』(平凡社)、『手塚治虫と戦時下のメディア理論』(星海社)を刊行。今後の予定であるが、1「翼賛一家」に関しては更に国内外の資料の調査を進める。外地で、未調査の韓国について概要を掴む。また著作権の問題で画像のデータベース化は難しいが、資料の書誌データの整理を行う。2新発見資料、市川綱二文書を精査し、戦時下東宝の文化工作を「茶花女」をケーススタディに検証する準備をする。そのことで国策文化工作機関としての東宝のあり方を掴む。3「外地」で文化工作に関与したまんが家たちの調査を進め、「文化工作者」としてのまんが家のあり方を明らかにする、の3点を中心に行っていきたい。特に、23については、これまでも行ってきた中国のまんが及びアニメーション関係者との協力・連携関係を密にしていく必要がある。それらを通じて今年度の成果を踏まえつつ、戦時下においてメディア領域、及び内地・外地を越えた多メディア・多文化間のメディア展開がいかに文化工作のツールとして戦時下、整備されたのかを明らかにし、植民地統治の技術としてのメディアミックスのあり方を明らかにする。同時に、そのようにして形成された戦時下の参加型ファシズム装置としてのメディアミックスがそこに関与した人々の手でいかに戦後に持ち越され「メディアミックス」の名称と出会うのかを明らかにしたい。そのことでメディア産業の単なるマーケティング理論と思われてきた「メディアミックス」の枠組が、現在のクールジャパン政策の原型となっている可能性を検証するとともに、SNSを中心に参加型メディアミックスが隆盛する「現在」を考える材料を社会に提供することを目指す。

2については戦時下の外地でのメディアミックスは文化工作としての側面が強いため、ケーススタディとして東宝の映画プロデューサー・松崎啓次が原作の映画「上海の月」に定め、周辺の資料を中国国家図書館、国内、及び映画史家・牧野守氏が日本国内に残したコレクション等の調査を行った。3については外地、特に中国での文化工作に関与したまんが家たちの顔ぶれ及び概要を掴むことを中心的な調査対象として、戦時下上海で活動した可東みの助や北京で活動したまんが家たちの所在を外地新聞及び雑誌の調査によって確認した。また、戦時下、メディアミックスの前提となる、映画及び広告を中心に精緻化したメディア理論について文献の調査・収集を行った。理由は3点挙げられる。1素人を動員する、参加型メディアミックスである「翼賛一家」について手塚は自身の関与を主張していた。手塚が言及した作品こそ発見できなかったが、『新宝島』の原作者となる酒井七馬の関与、及び、終戦直前の手塚の習作「勝利の日まで」が「翼賛一家」のキャラクターと舞台の町内を共有する一種の二次創作であることを明らかにできたとともに、同作の「翼賛一家」以外のソースとしてのアニメーション、文化映画、喜劇映画との関係性も明らかにした。それを通して、参加型動員として設計された「翼賛一家」に「参加」した「素人」のケーススタディを手塚を具体例に把握できた。また、その素人参加が人形劇の領域で拡大していたことも含め、メディアミックスがまんがや書籍、音楽だけでなく、小説、舞台、落語、浪曲、アマチュア演劇、川柳など多様な広がりであったことを確認できた。2文化工作機関としての東宝の姿を明らかにする資料群といえる「市川文書」を発掘した。上海での文化工作については、調査の目的であった「上海の月」に加えて、東宝及び軍が戦時下上海で中国側のプロデューサーを立て中国映画を偽装した「茶花女」の制作過程について、日中間及び軍とのやりとりの書簡や会計の細部を記録した東宝の事務方・市川綱二の保存していた資料を牧野コレクションから発見した。さらにこれを補完する、市川の残した東宝の前身P.C.L時代における満州映画・芥川光蔵とのやりとりなどを別途入手した。3一次的成果として「翼賛一家」の国内展開の全体像、及び、「外地」での展開の概要について、及び、戦時下のメディア理論と文化工作の関係についての『大政翼賛会のメディアミックス』(平凡社)、『手塚治虫と戦時下のメディア理論』(星海社)を刊行。今後の予定であるが、1「翼賛一家」に関しては更に国内外の資料の調査を進める。外地で、未調査の韓国について概要を掴む。また著作権の問題で画像のデータベース化は難しいが、資料の書誌データの整理を行う。2新発見資料、市川綱二文書を精査し、戦時下東宝の文化工作を「茶花女」をケーススタディに検証する準備をする。そのことで国策文化工作機関としての東宝のあり方を掴む。3「外地」で文化工作に関与したまんが家たちの調査を進め、「文化工作者」としてのまんが家のあり方を明らかにする、の3点を中心に行っていきたい。
ボランティア行動の規定要因－宗教性と利他主義による国際比較モデルを目指して－

本研究は、質問紙調査により、ボランティア行動の規定要因を明らかにした。その結果は、日本でも欧米の研究結果と同じく、学歴とソーシャル・キャピタルと宗教性がボランティアを規定する要因であることが明らかになった。宗教を信じない多くの日本人も感謝の念と祈ることがボランティアに結びつき、またそれらは子どもの頃に親が宗教施設へ参拝、礼拝している場合に強くなることがわかった。以上の結果、親が子どもに祈ることや感謝することを家庭の中で教えていくことが「思いやり・助け合い社会」を作るための方策として有効である。本研究では欧米での多くの研究例はあるにもかかわらず、日本では宗教(とくに新宗教)への偏見からか従来取り上げられることが少なかった「宗教性」と「利他主義」に注目し、質問紙による調査を行い、ボランティア活動の規定要因を明らかにし、日本国内にとどまらず、海外の国と比較研究できる基盤の構築を目指した。そして、人々の社会意識、地域活動と教育の観点から、より多くの人が積極的にボランティアを行う成熟した「思いやり・助け合い社会」を作っていくにはどうすればよいかという課題に答えることも目的とした。平成25年度は、24年度に実施した質問紙調査のデータを分析し、東北地方の神社やお寺の地域での活動を調査し、質問紙調査データの分析結果の解釈に役立てるなどし、3月に研究会を開催し、それらの結果を報告して宗教とボランティア行動の研究と実践を行っている研究者から意見をもらった。研究会の時点で得られた知見は、1)欧米の実証的研究から導かれている社会階層、社会関係資本、宗教の3側面からなるボランティア活動の規定要因モデルは、日本においては、宗教性の適切な測定によって、適合する。信仰の有無や寺社への参拝頻度にとらわれず、「宗教的な心」の大切さや感謝の念、利他主義などがボランティア活動の規定要因として重要である。2)この「宗教性」は、日本特有のものではなく、キリスト教を中心とする欧米の人々にもみられる「宗教性」であり、この「宗教性」を用いることで、日本と欧米をボランティア行動に限らずさまざまな領域で同じモデルで、比較研究することができることがわかった。感謝を中心とする弱い超越性の「宗教性」は、子どもの学校教育、家庭での教育においても取り上げることが可能であり、教育の場におけるボランティア活動とも連携すれば、ボランティア行動の促進に結びつけることができる可能性がある。本研究では欧米での多くの研究例はあるにもかかわらず、日本では宗教(とくに新宗教)への偏見からか従来取り上げられることが少なかった「宗教性」と「利他主義」に注目し、質問紙による調査を行い、ボランティア活動の規定要因を明らかにし、日本国内にとどまらず、海外の国と比較研究できる基盤の構築を目指す。そして、人々の社会意識、地域活動と教育の観点から、より多くの人が積極的にボランティアを行う成熟した「思いやり・助け合い社会」を作っていくにはどうすればよいかという実践的な課題に答えることを目的とする。平成24年度は、調査票を作成し、質問紙による調査を行った。調査項目は独立変数群と従属変数群からなる。従属変数群であるボランティア活動は、市民活動や自治会・町内会でのボランティアや高齢者や障がい者への手助け、募金や寄付などに関してその頻度を尋ねた。独立変数群は、性別や年齢からなる社会階層要因、家族や友人知人とのつきあい、近所つきあいからなる社会関係資本の要因、文化的側面の3つの側面から構成される。本研究で特徴的な変数群は、文化的側面に含まれる。聖なる力、報恩感謝などからなる国際的に普遍的な尺度として通用する宗教性、利他主義のほか、共感性や信頼感などに関する価値観などからなる。国際的に普遍的な宗教性については、日米それぞれ300人程度のオンライン調査データをDIF分析と多母集団同時分析において、「聖なる力信仰」、「報恩感謝」、「生命主義的世界観」の3次元からなる「普遍的宗教性」が日米共通の宗教性として抽出されており、それを利用した。その他に祖先の人との心のつながりなど、日本的な宗教性も含まれている。調査は、性別、年齢、地域を全国統計に近似するように割り当てた上で調査会社のモニターの中からランダムにサンプルを選び、郵送により調査を行った。1,474票が回収され、データのチェック等を行った。調査票作成にあたり、研究分担者、研究協力者の協力の下、関連する過去の調査票も入念に調べ上げて、繰り返し検討し、分かりやすい質問文で理解しやすい流れの調査票を作成することができた。また、委託した調査会社の作業の進め方も予想以上に優れていた。その結果、当初の想定していた1,000よりも5割近くも多い回収数に結びついたと考えられる。より質の高いデータで、当初の計画よりの1.5倍のデータが得られたことは、当初の予想以上であり、当初の計画以上に質の高い分析ができ、当初の予想以上の成果が得られると見込まれる。

平成24年度に実施した調査データの分析を行い、関連する分野の研究者を交えて、その結果を検討し、その学術的成果を発表する。その際の分析視角は、A.社会階層、社会関係資本、宗教の3側面からなるボランティア活動の規定要因モデルは、欧米の実証的研究においては当てはまっているが、日本においては、宗教性の測定に問題があるため、よく適合するよいモデルとはいえない。神も仏も存在する多神教的な日本においては、キリスト教的一神教的伝統の欧米諸国と異なるため、欧米で作られた質問文で「宗教性」を同じように測定することは難しい。本研究では、キリスト教のような絶対的な超越ではない、聖なる力や霊への信仰、報恩感謝や信仰による心の安らぎ、人と宇宙の一体感、死んだ後に大生命にもどるなどからなる弱い超越性と倫理的側面を含む宗教性を構成し、ボランティア活動との関連を明らかにする。B.この「宗教性」は、日本特有のものではなく、キリスト教を中心とする欧米の人々にもみられる宗教性である可能性が高く、もしそうならば、日本と欧米を同じ尺度で測定できる「普遍宗教性」となり、ボランティア活動の国際比較研究に大きく貢献することができる。これらの学術的成果を踏まえて、教育における宗教の取り上げ方、地域活動における宗教の役割に対する人々の見方、日本社会における宗教の位置づけを再考する。教育の場におけるボランティア活動、「生きる力」、「宗教的情操教育」と結びつけるなどの実践的な提言を考える。さらに将来的には、宗教性とボランティア活動の国際比較研究を立案する。該当なし
電析法によるナノポーラス金属の合成とその応用

様々な界面活性剤を用いて,低濃度界面活性剤溶液を作製し,金属イオン種を溶液中に溶存させた.金属イオンの還元後,ミセルの大きさに応じた細孔が形成した.また,Co,Pd,Auなどを加えたPt系合金などへの展開も同時に行った.ナノポーラス金属は,従来の報告には例を見ない非常に高い秩序性を有しており,特異なメソ構造に起因した今までにない新たな物性の発現が十分に期待できる.例えば,細孔壁には多くのキンクやステップがあり,これら電極触媒反応の活性サイトとして機能することができた.従来の市販のPt触媒と比較した実験も展開し,これらのサイトの有効性を実証している.触媒として高い活性を持つことが知られている白金は,現在まで電池などの電極や工業触媒(自動車の場合は排気ガスの浄化触媒)として広く用いられている.白金の表面積を大きくすると,当然露出している白金の表面が増加するため,触媒としての機能が活性化することが期待できる.ナノ構造化することで,通常の粉末よりも大幅に表面積を広くすることが可能になるのである.希少元素の使用量を減らす最近の社会の動きからも,少量の白金で大きい表面積を実現し,高い触媒活性を示す新たな白金ナノ材料の開発が極めて重要な課題である.我々は,従来から界面活性剤をはじめとする両親媒性分子を用いて,高い表面積を有するナノポーラス物質,主に無機酸化物を骨格とするものを中心に扱い,吸着剤や触媒・触媒担体などをはじめ様々な応用展開を行ってきた.特に,適切な電気化学プロセスと融合させることにより,組成を金属まで拡張可能し,高品質な金属メソ多孔体を作製可能であることを明らかにした.我々のナノポーラス金属は,骨格が金属のみから形成している電気伝導性の高い多孔体であり,従来の無機酸化物系ナノ(メソ)ポーラス物質とは異なる電気化学系への応用が期待される.本研究では,これらのコンセプトをさらに拡張し,(1)手法の一般化,(2)高次構造制御,(3)ブロトタイプの作製を行い,新しい白金ナノ構造体の合成とその物性の評価を中心に展開する.精密な構造制御の観点からみると,現状の合成技術はまだまだ発展途上であり,組成・形態・構造において,さらに高度に制御されたナノポーラス金属の創製を目指す必要がある.平成27年度においては,様々な界面活性剤を用い,電気化学的な手法を組み合わせることで,ナノポーラス白金を薄膜として基板に固定化することができた.また,階層構造有するファイバー電極やマクロ-メソ階層構造電極の合成など,マクロスケールからメソスケールまで階層的に細孔空間を作り出した.特に,電極中の反応物の拡散性を向上させるためには,電極をロッド状(1次元)の形態にすることが大切であり,陽極酸化ポーラスアルミナなどを用いることで作製可能になった.白金の電極触媒などへの応用を考えた際には,一酸化炭素(CO)による白金表面の被毒が重大な問題になってくる.平成27年度においては,Ni,Co,Ru, Cuなどの金属と合金化させることで,耐CO性能のある電極触媒の合成に成功した.高い表面積を有し,かつ高い耐CO被毒性能を確保している触媒は,今後有望であろう.予想以上に様々な合金が同様の手法で可能であった.我々は,従来から界面活性剤をはじめとする両親媒性分子を用いて,高い表面積を有するナノポーラス物質,主に無機酸化物を骨格とするものを中心に扱い,吸着剤や触媒・触媒担体などをはじめ様々な応用展開を行ってきた.特に,適切な電気化学プロセスと融合させることにより,組成を金属まで拡張可能し,高品質な金属メソ多孔体を作製可能であることを明らかにした.我々のナノポーラス金属は,骨格が金属のみから形成している電気伝導性の高い多孔体であり,従来の無機酸化物系ナノ(メソ)ポーラス物質とは異なる電気化学系への応用が期待される.本研究では,これらのコンセプトをさらに拡張し,(1)手法の一般化,(2)高次構造制御,(3)ブロトタイプの作製を行い,新しい白金ナノ構造体の合成とその物性の評価を中心に展開する.平成28年度においては,平成27年度まで報告してきた多孔質金属(ナノポーラス金属)を電極として用い,環境負荷低減・省エネルギーのための次世代エネルギーデバイスを開発を目指した.第一段階としては,メタノール酸化反応や酸素還元反応などDMFCデバイスに直結する反応を選択し,これまで申請者により開発されたナノポーラスPtのポテンシャルを調査した.市販の白金触媒と比較しても,大幅な電極活性向上が確認でき,本物質系の有効性を確認した.本物質系は,従来の報告には例を見ない高い秩序性を有しており,特異なメソ構造に起因した今までにない新たな物性の発現が十分に期待できる.細孔壁の金属組成をPt-Pd,Pt-Cu,Pt-Auなどの合金系に展開することで,さらに電極触媒としての能力は格段に向上した.本溶液プロセス法の一般化という意味でも,科学的な価値は大きい.様々な界面活性剤を用いて,低濃度界面活性剤溶液を作製し,金属イオン種を溶液中に溶存させた.金属イオンの還元後,ミセルの大きさに応じた細孔が形成した.また,Co,Pd,Auなどを加えたPt系合金などへの展開も同時に行った.ナノポーラス金属は,従来の報告には例を見ない非常に高い秩序性を有しており,特異なメソ構造に起因した今までにない新たな物性の発現が十分に期待できる.例えば,細孔壁には多くのキンクやステップがあり,これら電極触媒反応の活性サイトとして機能することができた.

従来の市販のPt触媒と比較した実験も展開し,これらのサイトの有効性を実証している.金属塩を含む低濃度界面活性剤溶液を用いて,電解析出法でナノポーラス金属の薄膜化を検討してきた.電析中には,水溶液中に存在する界面活性剤のミセルが作用極に集積することで,ナノポーラス金属薄膜を簡単に作成できることがわかった.本手法は,電解析出法をベースにしているため,他の金属・合金系への展開が可能であり,様々な応用をターゲットした薄膜合成を行うことができる.臨海ミセル濃度以上の場合,界面活性剤は球状のミセルを形成する.比較的大きな分子集合体を鋳型に用いることで,数nmから100 nm程度まで精密に細孔径を制御できるようになった.このようなコンセプトは,メソポーラスシリカの合成ではよく知られているが,これを金属系に適用した例はいまだにない.金属薄膜のメソ細孔の大きさをコントロールすることにより,細孔内へ入れる分子をサイズにより「ふるい」にかけ,選択的に特定の分子のみを電極中で反応させてセンシングすることも可能になる.現在,予想を上回るインパクトのある成果が出ている.第一段階の応用ターゲットとして,環境負荷低減・省エネルギーのための次世代エネルギーデバイス用電極の開発とその特性評価を行う.本研究で開発されたナノポーラス金属は,従来の報告には例を見ない非常に高い秩序性を有しており,特異なメソ構造に起因した今までにない新たな物性の発現が十分に期待できる.細孔壁の金属組成を制御することで,応用用途にあった組成でメソポーラス合金をデザインする.リチウムイオン二次電池ならば,Sn系合金であるし,DMFCならば,Pt系合金である.将来的には,マイクロデバイス等への応用を目指し,ナノポーラス金属の微細部位への直接組み込みや巨視的なレベルでの形態制御が重要になってくる.また,そのマトリクス中でのナノ細孔の配向も機能性の向上させるためには,必要な因子である.例えば,細孔が垂直方向に配向したナノポーラス金属薄膜は,ゲスト種の細孔内へのアクセシビリティーを増加させるなど,機能性が大幅に向上することが期待できる.28年度が最終年度であるため、記入しない。無機合成化学ナノポーラス白金を薄膜として基板に固定化することで,それ自体を電極やセンシングの基盤材料として使用することが可能となる.さらには,リソグラフィーなどのトップダウンのアプローチとの融合により,階層構造有するファイバー電極やマクロ-メソ階層構造電極の合成など,マクロスケールからメソスケールまで階層的に細孔空間をデザインすることができるようになる.また,電極中の反応物の拡散性を向上させるために,電極形状の制御が大切になってくる.鋳型やバターン基板を複合的に用いることにより,ロッド状(1次元)から球状(3次元化)構造まで電極中に作成可能である.合金化やコア-シェル化によっても,さらに電極触媒中の白金の使用量を大幅に低減することができる.今後は,更にナノポーラス金属の精密合成に磨きをかける.28年度が最終年度であるため、記入しない。予定していた実験用具を購入する必要がなくなったため.28年度が最終年度であるため、記入しない。次年度,試薬代として使用する.28年度が最終年度であるため、記入しない。
CGのための光艶と形状の同時計測装置の試作

コンピュータグラフィックス(CG)における現在の主要な問題点の一つに、表示すべき物体の三次元形状と表面反射特性(色艶)の入力がある。現在は、非常に手間の要する作業であるが、人間のオペレータが三次元デジタイザなどで一点一点指示し、多数の形状サンプリング点を入力している。表面反射特性に関しては経験的に大雑把に与えているのが実情である。そこで、形状と色艶を完全自動で入力できる装置に関して基本要素に関する研究を行った。三次元物体の形状と色艶を個別の計測器で別個に計測するのではなく、一回の測定で同時に計測できる手法を確立することを目的とし、物体をターンテーブル上に載せ、回転させることにより、画像処理装置とワークステーションにより、観測像中の物体特徴点の移動と色分布反射光量の変動の追跡で、形状と色艶を計測することを画像処理アルゴリズム的に考察した。ターンテーブルによって計測物体を回転させ、物体の形状を測定するアイデアは公知のものであり新規性はないが、同時に色艶の計測を行なうような装置に関する研究は国内外を問わず見受けられず、また形状計測がロボットの視覚認識に用いられることが多く、CGの形状入力への応用を想定していないため、本研究で提案した計測アルゴリズムは、CGの作成過程における形状・表面反射特性入力において実用極めて大きな意義がある。本研究費で購入した24画素×24画素の距離画像を実時間で計測できるシリコンレンジファインダにより形状計測系に、詩選同軸上配置されたCCDカメラとの画像とを統合するシステムを構築した。それとともに、回転に伴う画像中の特徴点の正弦波のハフ変換手法、特徴点間を接続する多面体表現の作成、面パッチのカラー反射光量変動の追跡によって反射特性の抽出などの画像処理アルゴリズムを開発した。
再生医療本格化の為の上皮細胞を中心とした新規組織工学技術の開発

再生医療研究において、作製された医療材料の生態親和性を評価することは極めて重要な実験項目である。ヒト細胞を用いた研究においては免疫拒絶反応を回避するため、ヌードマウスを用いた移植実験が多く行われてきた。ヌードマウスにヒト細胞で作成された組織を移植すると、組織再生が促され、比較的長期に生体内で維持されることが多く報告されている。ヒト細胞のヌードマウスへの移植系はヒトへの自家移植系の模擬実験系と認識されている。そのため、ヒト細胞のヌードマウスへの移植結果は、ヒト臨床研究に移行する前の重要な参考データとなっている。本研究課題はこのような組織工学・再生医療研究の歴史を踏まえ、皮下移植後のヒト組織再生を促進させる因子の探索と、ヒト臨床研究に向けて、ヒトへの移植後どのような反応が起こるのかを正確に予測できるような動物実験モデルを構築することを目的として研究を進めている。特別研究員採用期間に行った研究から、再現性の高い皮下移植法を開発し、野生型マウスとヌードマウスの皮下移植後の免疫応答の違いや、汚職組織の組織再生能の違いについての形態学的・遺伝子学的に解析を行い新たな知見を多く見出してきた。また免疫応答をコントロールするため免疫抑制剤で免疫応答を抑制した野生型マウスとヌードマウスの皮下移植後の組織と免疫応答の比較研究も行ってきた。本年度はこれまでの研究成果を論文にまとめ、研究成果から見出された新規の体性幹細胞の研究にも取り組んでいる。再生医療実現化に向けた新規組織工学技術の開発のために、炎症反応に着目して研究を遂行している。現在のところ、移植後に引き起こされる炎症反応が、移植後の培養細胞の増殖・分化の方向づけに影響を及ぼしていることを明らかにしている。今年度は、培養細胞を自家移植、他家移植、免疫欠損マウスへ移植を行った際に誘導される炎症反応を解析し、炎症性サイトカインや増殖因子といった移植後に産出される因子の同定を行った。実験系は、培養上皮細胞を背部皮下に移植し、移植部位に侵出してくる炎症細胞を免疫染色法によって同定し炎症反応の方向性を確認し、移植後に産出される滲出液に含まれるたんぱく質をELISA法で検出し、またそれらのたんぱく質を産出している移植部位の遺伝子発現をR-TPCRによって確認を行った。そして、これらの実験で候補となった因子を培養系に添加し、実際に培養細胞の増殖・分化に作用しているかを確認した。自家移植、他家移植、ヌードマウスへの移植の解析結果より、どの移植系に移植しても、炎症初期に観察される炎症過程はほぼ同様であり、移植細胞の維持は急性期炎症反応が過ぎた後の炎症反応の違いによって生じていることが分かった。また、移植後の上皮細胞に作用している可能性の高い因子はIL-1、IL-6、IL-12であり、培養系への添加実験により、IL-1が大きく作用していることを明らかとした。このような実験結果より。移植後の組織再構築に作用する因子を同定し、培養系に応用することで、これまで不可能であった増殖・分化の制御を生体外で行い、感染などの恐れのないより安全な再生医療実現を目指している。昨年度までの研究から、皮下移植後の組織再生には炎症性サイトカインであるIL-1,IL-6,IL-12が重要な役割を果たしている可能性が見出されていた。本年度は個々の因子の作用を観察するため、皮下移植模擬培養系を構築した。候補因子のヒト組織への添加実験から、ヒト細胞の増殖にはIL-1a,IL-6,IL-12が作用し、ヒト細胞の分化にはIL-1b,IL-12が作用していることが分かった。また、免疫応答の全体像を比較すると、ヌードマウスの免疫系応答は、野生型のマウスとは大きく異なることが皮下移植の実験結果から分かった。つまり、ヌードマウスへの皮下移植後の結果が、実際のヒトへの移植後の結果を反映していないことが予想される。本年度は、免疫抑制剤で免疫応答を抑制した野生型マウスとヌードマウスに、ヒト細胞を移植した後、移植後の組織と免疫応答の比較研究を行ってきた。実際のヒト臨床研究での結果を正確に予想するために、動物実験結果から着目すべき項目を提案するための研究を継続中である。

ヌードマウスにヒト細胞で作成された組織を移植すると、組織再生が促され、比較的長期に生体内で維持されることが多く報告されている。ヒト細胞のヌードマウスへの移植系はヒトへの自家移植系の模擬実験系と認識されている。そのため、ヒト細胞のヌードマウスへの移植結果は、ヒト臨床研究に移行する前の重要な参考データとなっている。本研究課題はこのような組織工学・再生医療研究の歴史を踏まえ、皮下移植後のヒト組織再生を促進させる因子の探索と、ヒト臨床研究に向けて、ヒトへの移植後どのような反応が起こるのかを正確に予測できるような動物実験モデルを構築することを目的として研究を進めている。特別研究員採用期間に行った研究から、再現性の高い皮下移植法を開発し、野生型マウスとヌードマウスの皮下移植後の免疫応答の違いや、汚職組織の組織再生能の違いについての形態学的・遺伝子学的に解析を行い新たな知見を多く見出してきた。また免疫応答をコントロールするため免疫抑制剤で免疫応答を抑制した野生型マウスとヌードマウスの皮下移植後の組織と免疫応答の比較研究も行ってきた。本年度はこれまでの研究成果を論文にまとめ、研究成果から見出された新規の体性幹細胞の研究にも取り組んでいる。
歯肉縁下支台歯形態の光学印象法への挑戦－近赤外光拡散シミュレーションの応用－

口腔内スキャナーで計測できない部分を捉える手法として近赤外線の利用を検討した.軟組織に見立てて生ハムを巻いたメラミン製支台歯の咬合面から近赤外線レーザー光を照射し,人工歯の内部で散乱した光を入射光軸に直交する位置に設置した赤外線カメラで撮像した.得られた透視画像の輝度値を分析してマージン部の形状を生成した.しかし,生成できた形状は画像の奥行方向に対する誤差が大きく,本来の形状とはかなりずれたものとなった.より正確な形状を捉えるには,情報量を増す,光の強度や照射方向と撮像方向を再検討する,切削バーの形状を考慮した探索領域の絞り込みを行う,などが必要と考えられた.平成27年度は,まず最初に既存設備などを活用して,計測に使用する近赤外線レーザーの波長の検討を行った.具体的には,予備実験として,Coherent社のチタン・サファイヤ・レーザーと浜松ホトニクス社製のCMOSセンサーを使用して,近赤外線の波長について検討した.人工歯に,軟組織を想定して生ハムを02枚巻きつけ,波長695nm, 800nm, 940nmの3種類について透視像を撮影した.その結果,何の波長でも解析可能と思われる画像が取得できることが判明したが,800nmのものが比較的良好な結果を示し,また,695nmについては血液が存在するとそれによる吸収が大きくなることが知られているので,本実験の際はこれらを考慮して波長を選ぶことにした.次に,モデル作成については,実際の臨床に即したモデルについては,人工歯を切削して,ナイフエッジ,シャンファー,ヘビーシャンファー,ラウンデッドショルダーの4種類について,大臼歯を対象に作製した.一方のCADモデルと人工歯のモデルの形状計測(数値モデル化)について,CADモデル用の基本形状の設計は検討したが,既存設備であるスキャニングソフトを含むCAD/CAMシステムのソフトウェアの更新時期と重なって作業が中断したため,実施が年度を越えて持ち越しとなった.一方,先の近赤外線波長の検討を初めとした予備実験などから検討を重ね,年度後半に入って当初想定よりもより高性能(高分解能)で低価格の赤外線用カメラ等の機材を導入できたが,年度内はテスト使用にとどまり,本格的な稼働は次年度からとなった.限られた予算の範囲内で無理なく購入できて,かつ,想定している範囲で必要十分な分解能が得られそうな機材が年度の後半に入手可能(発売)になると思われたため,設備備品の購入時期を少しずらして待っていたこと,また,利用を予定していた既存設備のCAD/CAMシステムが急遽,ソフトウェアの更新作業が必要となり利用できない時期が数ヶ月生じたこと,などから当初の想定よりもやや遅れ気味の状況である.平成28年度は,前年度導入した赤外線カメラと,前年度から年度をまたぐ形で導入を進めた回転ステージ,及びそれらの機材周りのソフトウェアの設置とテストを進め,既存設備(レーザー光とそれらの関連設備)と組み合わせて,透視実験を開始した.Kavo社製の右側下顎第一大臼歯(人工歯)に削除量約1.2mmのディープシャンファーの支台歯形成を施し,そこに歯肉を想定した約0.9mm厚の生ハムを巻きつけてレーザー光を照射し,透視画像の取得を試みた.試料は回転ステージ上にセットし,レーザー光は波長680nm, 800nm, 1,000nmの3種類で比較し,出力20mwで咬合面方向(真上)から照射した.さらに,これとは90°の水平な位置に赤外線カメラを設置して,支台歯を乗せた回転ステージをコンピュータ制御で1°ずつ回転させながら360枚の撮像を行なった.得られた画像は12bit/4096階調で出力されるが,これを9bit/512階調ごとに分離して透視により隠れた支台歯マージン部分の形状を最もよく描出できる画素値のレンジがどこにあるかを解析した.その結果,680nmでは,最も画素値が高いレンジがマージン部の描写が最もよく,800nmでは2番目に高い画素値のレンジ,1000nmでは3番目に低い画素値のレンジでマージン部分の形状を最もよく描出できる画像が得られた.3つの波長の比較では,680nm,もしくは800nmが比較的良い結果で,1000nmでは前2者に比べるとマージンの透視・描写能力は劣っていた.一方,前年度,アップデート作業に入ったためほとんど稼働できなかった既存設備である石膏模型用スキャナーとCADシステムについて,作業が終了し稼働できる状態に復帰したため,試料の支台歯模型の石膏レプリカを用いて形状計測を行い,データを取得した.導入設備,既存設備とも順調に稼働を始め,データの取得及び解析も進めることができたため,全体的には概ね順調と言える.最終年度は,前年度までの結果を基に,咬合面の真上から出力20mW,波長800nmのレーザー光を照射して人工歯の内部で散乱した光を入射光軸に対して直交する水平面に設置した赤外線カメラで撮像した透視画像データについて解析をすすめた.生ハムを巻いた支台歯の透視画像の画素輝度値を比較して,透視したマージン部付近の形状を描出した画像を生成した.同時に,既知の円柱形状のロッドで同様の撮像を行い,その画像からロッドのエッジを抽出して回転軸と直径を求め,人工歯の画像からマージンの座標値を算出する際の基準とした.

このようにして回転ステージ上で角度を1度ずつ回転させて撮影した360枚の画像からマージン部分のポイントを抽出し,マージンラインの3次元形状を立体再構築すると共に,別途,既存設備である石膏模型用スキャナーで取得した支台歯形状との重ね合わせ比較を行った.透視画像から抽出した形状データは,マージン部をある程度表現することができたが,シルエットである透視画像では特に奥行方向に対してマージン点の識別に誤差が大きく,頬側および舌側でうまく点を拾えていないことがわかった.再構築したマージンラインは,近遠心側と舌側の3面で実際のマージンよりも内側に入っており,頬側では高さ方向にも大きくずれたものとなった.これは,実際のマージン上の点とシルエットである透視画像に反映されている辺縁に見える点とのずれが大きく影響しているものと考えられた.このため,正確な形状を捉えるには,より多くの情報を加えて精度を上げていく必要がある他,光の強度や照射方向,カメラの撮像方向のほか,切削用バーの形状を画像解析時に考慮してマージン点の探索領域を絞り込むなど,幾つかの異なった手法を併用しながら解析を進めていく必要があるものと考えられた.口腔内スキャナーで計測できない部分を捉える手法として近赤外線の利用を検討した.軟組織に見立てて生ハムを巻いたメラミン製支台歯の咬合面から近赤外線レーザー光を照射し,人工歯の内部で散乱した光を入射光軸に直交する位置に設置した赤外線カメラで撮像した.得られた透視画像の輝度値を分析してマージン部の形状を生成した.しかし,生成できた形状は画像の奥行方向に対する誤差が大きく,本来の形状とはかなりずれたものとなった.より正確な形状を捉えるには,情報量を増す,光の強度や照射方向と撮像方向を再検討する,切削バーの形状を考慮した探索領域の絞り込みを行う,などが必要と考えられた.もっとも主となる,近赤外線光を用いた画像計測については,当初予定していなかった回転ステージを導入して,半自動で大量の画像が取得できる環境を整える予定で,環境が整えば大幅に効率を上げて作業に入れると考えている.模型の計測や形状設計を行うCAD/CAMシステムは,平成28年度の早い時期に保守が終わって利用可能になる予定で,稼働可能になり次第作業を進める予定である.研究の方向性としては,開始当初は近赤外線の拡散シミュレーションによりマージン部の描出することを想定したが,予想以上に光の波長や照射方向などの影響を受け,取得画像の解析等で捉えられる部分と,逆に捉えにくい部分が出てくることがわかってきた.そこで,これらの諸条件に関わる部分を先に細かく詰めていきたいと考えている.したがって,最終年度ではあるが,引き続き条件設定を変えたデータの取得とその解析を継続して進めていくとともに,並行して,すでに得られているデータを活用した拡散シミュレーションの検討を行なっていきたいと考えている.歯科補綴学当初予定していた「人件費・謝金」と「その他」の欄に計上していた経費の使用が無く,逆に,実験の作業効率を上げるために,当初予定には無かった「回転ステージ」と追加の「レンズ」,及びそれらを制御するソフトウェアの購入を決めたが,年度末近くであったため全ての購入を完了することができず,次年度使用額が生じる形となった.データ保管用としてある程度の規模のストレージの購入を検討していたが,近年の技術革新による価格低下と時代の流れとしてのクラウド利用の促進もあり,再検討することとしたため,次年度使用額として持ち越しを生じた.次年度使用額として計上された金額は,上記の「回転ステージ」,追加の「レンズ」,及びこれらを制御する追加のソフトウェアの購入に充てる.それ以外の翌年度分として請求した助成金とその使用計画については当初予定通りで,機材が入手でき次第,速やかに実験を開始する予定である.
氷星間塵表面での光化学反応素過程の解明

星間塵表面を覆っている氷マントルは星間物質における分子生成反応において重要な役割を果たしている。氷星間塵表面での光化学反応素過程の解明するため、10 K以下の氷の光分解によって気相中に生成した化学種の並進、振動、回転エネルギーを測定する装置を開発した。H2O, CO2, CO, CH3OH氷、もしくはH2O氷表面にこれらの分子が吸着した氷に真空紫外光を照射し、生成したフラグメントを共鳴多光子イオン化して飛行時間分布を測定した。また同時に赤外反射吸収分光法を用いて氷の構造、吸着物、生成物を分析した。表面反応ダイナミクスの観点から氷星間塵表面での光化学反応を研究することができた。星間空間における分子の生成・消滅反応については、星間分子雲に存在する宇宙塵表面での化学反応が重要な役割を果たしている。氷星間塵を模した氷表面での反応研究の多くは氷表面での生成物を同定する研究手段がとられており、素過程、特に生成分子のエネルギー状態に関する研究はほとんど無い。本研究では、氷星間塵での光化学反応実験により、脱離フラグメントのエネルギー状態を詳細に調べ、その反応機構の解明を行うことを目的としている。氷に光を照射すると氷内部で光反応が進むだけでなく、氷表面から様々なフラグメントが脱離する。脱離フラグメントの電子、振動、回転励起状態は氷表面での光反応プロセスを反映しており、その脱離フラグメントのエネルギー状態を調べる事で、従来の「氷そのものの変化」を見る方法では手に入らない情報が得られる。当該年度では、高真空・極低温の宇宙環境条件を実験室内に再現するための超高真空チャンバーの製作を行なった。チャンバーに4KGM冷凍機を装着し、冷凍機先端に装着した擬似氷星間塵作成用基板を任意の温度でコントロールできるようにした。4KGM冷凍機にはXYZステージを装着し、基板の位置を調整できるようにした。氷星間塵での光反応用レーザーと脱離フラグメントのイオン化用レーザーの入射位置に合わせて4KGM冷却機を伸長した。4KGM冷凍機先端に、設計・製作したサンプルヘッドを装着し、そこに氷星間塵作成用白金基板を取り付けた。4KGM冷凍機における冷却試験では白金基板温度を4時間弱で80Kに冷却でき、その後約30分で8.5Kまで冷却できることが確認できた。基板上に目的以外の物質が付着するのを避けるために、4KGM冷却機周囲に液体窒素を用いたシュラウドを設計・製作した。レーザーイオン化では測定できない脱離フラグメントを測定するための四重極型質量分析計を装着した。星間空間での分子の生成は、気相反応と星間塵表面反応が考えられている。星間塵の表面は氷で覆われており、紫外光が照射されると光反応が進行する。氷表面光反応として基本的なものの一つに水素原子の脱離反応がある。本研究では氷に真空紫外光を照射し、脱離してくる水素原子の飛行時間分布を測定して水素原子脱離ダイナミクスを調べた。超高真空チャンバー内で8 Kに冷却した白金基板上にアモルファス氷と多結晶氷を作成した。それぞれの氷の状態は赤外反射吸収分光法により確認した。各々の氷薄膜に光分解用パルスレーザー光を照射し、脱離した水素原子を共鳴多光子イオン化して、飛行時間型質量分析計で測定した。得られた水素原子の飛行時間分布はMaxwell-Boltzmann (M-B)分布を仮定してフィッティングした。アモルファス氷の光分解によって脱離した水素原子の飛行時間分布は平均並進温度4750 K (A)、625 K (B)、100 K (C)の3成分であった。多結晶氷も同じ3成分であるが、その比は異なっていた。成分(A)は氷薄膜の最表面に存在する水分子が光分解して直接的に脱離した水素原子であり、成分(B)は氷表面数層のバルク層から脱離した水素原子である。成分(B)より並進温度の低い成分(C)は、バルク層のさらに深い位置から脱離した水素原子であることがわかった。また、水素原子の脱離量や、氷表面とバルク層から脱離する割合は氷温度と氷構造に依存することが明らかになった。低温環境下での氷表面ならびにバルク層からの水素原子脱離ダイナミクスを明らかにした。氷光分解の理論計算ではさらに高エネルギーの脱離水素原子成分が得られたが、それ以外の表面脱離温度の分布は実験結果とおおむね良く一致した。星間物質が集まった星間雲のうち、高密度の星間ガスや星間塵が分布するものを星間分子雲という。星間分子雲では星間塵表面での原子反応や光化学反応により、氷や有機物が生成される。

これまで、氷星間塵を模した氷表面での反応研究がいくつか行われているが、その多くが氷表面での生成物を同定する研究手段がとられており、素過程に関する研究はほとんど無い。本研究では、氷星間塵での光化学反応機構の解明を行うことを目的とする。昨年度は、高真空・極低温の宇宙環境条件を実験室内に再現するため、超高真空チャンバー、極低温冷凍機を備えた氷星間塵作成用基板、液体窒素シュラウド等の設計・製作・動作試験を実施した。今年度は、氷の光化学反応による生成物測定部の製作を行った。反応機構を詳細に調べるためには、氷表面での生成物を高時間分解で測定する事、ならびに氷表面から脱離したフラグメントの並進と内部エネルギー状態を測定する事が有効な手段である。前者の計測を行うため、高速スキャン機能を有するFT-IRを用いた赤外反射吸収分光法によって氷中の成分計測を可能にした。8 cm-1分解能で42スペクトル/秒の速度で計測できる。これにより今まで計測できていないラジカルや反応中間体などを検出できる可能性がある。後者については、光化学反応用真空紫外レーザーを8.5 Kで作成したアモルファス氷に照射し、真空中に飛び出した水素原子を色素レーザーによって共鳴多光子イオン化し、その並進エネルギーを計測することができた。電子衝撃イオン化四重極型質量分析計を用いて、上記2つの方法では測定できない生成物も測定する事ができた。装置は計画通りに完成し、データの取得を行っている。開発した装置を用いてこれまでH2O氷、ならびにH2Oと他の化学種との混合氷の光化学反応素過程の研究を行ってきた。今年度は主にCO/H2O混合氷についての研究を行った。COを含むH2O氷においてはCO2やCH3OHなどの分子の生成が確認されており、COは始原的分子といえる。またCOは分子雲中に気体としても存在している。これまでの他グループによるCO光脱離の研究において波長依存性や収率などが報告されているが、光脱離したCOの持つエネルギーや脱離メカニズムについてはほとんど研究されていない。氷薄膜はアモルファスH2O氷と多結晶H2O氷の2種類を作製し、H2O氷薄膜上にCOを蒸着した。試料に157 nmパルスレーザー光を照射してCOを光脱離させた。続いて、脱離したCOをNd:YAG励起色素レーザーで共鳴多光子イオン化し飛行時間型質量分析計で検出した。CO(v=0, 1)の飛行時間分布を測定した。またPGOPHERを使って脱離したCOの回転温度を求めた。赤外反射吸収分光法を用いてH2OとCOの吸着量を見積もり、また生成物を確認した。8 Kに冷却したアモルファスもしくは多結晶H2O氷にCOを吸着させて157 nmレーザー光を照射するとCO2とCH3OHが生成することが赤外反射吸収スペクトルより確認できた。アモルファスH2O氷から光脱離したCO(v=0)の飛行時間分布は3成分で構成されていた。多結晶H2O氷の場合も同じく3成分であった。振動励起したCO(v=1)も光脱離し、その飛行時間分布も3成分で構成されていた。また各成分の回転温度を求めたところ、平均並進温度と回転温度には正の相関があることが分かった。これらの結果よりCOの光脱離ダイナミクスならびに光化学反応過程について考察した。26年度が最終年度であるため、記入しない。物理化学26年度が最終年度であるため、記入しない。装置としての製作は完了し、温度試験等も実施した。
生体内超音波ビーム計測及び制御法を用いた低侵襲超音波診断治療統合システム

本研究は、生体内超音波計測、生体内超音波制御、生体モニタリング、生体内超音波伝搬計算の4つの要素技術の開発とシステム評価を行った。治療ビーム可視化技術や、音響放射力を用いた凝固領域の可視化技術、乳腺と脂肪の音速差も考慮した生体内超音波伝搬の精密な計算技術を確立した。この結果、長さ10mm程度の凝固領域に対して、相対誤差10%の精度で1秒毎の計測が可能であり、悪性腫瘍に対しても漏れの無い治療が可能な見通しを得た。本研究では、下記の以下の5つの要素技術、すなわち(1)生体内超音波ビーム計測技術、(2)生体内超音波ビーム制御技術、(3)生体モニタリング技術(体動き補正や効果判定)、(4)生体内超音波伝搬シミュレーション技術、(5)システム評価、の開発を行う。初年度は特に、生体内超音波ビーム計測技術、生体モニタリング技術、生体内超音波伝搬シミュレーション技術に関する検討を重点的に行った。その結果、生体内超音波ビーム計測技術に関しては、治療トランスデューサからの送信ビームに対する散乱波を受信アレイにおいて受信ビームをスキャンすることにより可視化する治療ビームイメージング手法を開発した。また、生体モニタリング技術に関しては熱凝固に伴う組織の弾性率の変化を治療ビームの放射力の振幅変調により焦点部位の組織のみを振動させ、振幅をモニタリングする手法を開発して、凝固域がモニタリング可能であることを実証した。更に伝搬シミュレーションの開発により、生体組織の57%程度の音速変化を伴う軟部組織の生体音速不均一に起因する超音波の波面歪に起因して、ビームの中心位置の移動やピークが分裂することを確認した。ビーム計測とモニタリングに関しては治療の安全性を高めその精度を向上する、治療の実用化技術として重要である。またシミュレーションに関しては、肋骨などの硬い組織においては多媒質の効果に関する検討例は多いが、臨床データを用いた軟部組織においても、生体の多媒質構造の影響が現れることを定量的に示したのは本研究が初めてであり、その重要性は大きい。従来生体の個人差として扱っていた超音波治療の効果の再現性に関して、個体差も個々の生体構造の物理的にモデリングを行うことにより、高精度補正の可能性があることを示唆している意味でも、その価値は大きい。本研究では、下記の5つの要素技術、すなわち(1)生体内超音波ビーム計測技術、(2)生体内超音波ビーム制御技術、(3)生体モニタリング技術、(4)生体内超音波伝搬技術、(5)システム評価、の開発を行う。初年度では、生体内超音波ビーム計測技術、生体モニタリング技術、生体内超音波伝搬技術に関する検討を重点的に行い、散乱波から治療ビームを可視化する技術、音響放射力を用いて焦点組織を振動させることにより凝固前後の硬さの変化を計測する技術、シミュレーションによる乳腺と脂肪の音速差に起因した焦点近傍の音圧分布を推定する技術の確立を行った。今年度は生体モニタリング技術の検討に置いて、変調周波数によって制御される横波の波長と検出対象となる凝固サイズの関係の制御が重要であることを見出し、30Hzから200Hzの範囲の変調周波数を、凝固サイズの拡大と共に変調周波数を変化させることで、超音波治療の開始から停止までの全時間にわたって凝固サイズを正確に評価出来ることを確認した。またウサギを用いた検討により、体動などのある生きている組織においても提案手法が有効に機能することを確認した。また、凝固体積を正確に制御するために、照射中の焦点移動を行う手法に関しても検討を行い、焦点移動速度やビームのスキャン方法に関する最適化を行い、凝固体積制御手法を確立した。更に透過波と散乱波を用いた新しい生体の音響特性不均質の計測手法を提案し、これを確立した。超音波治療はこれまで良性腫瘍には適用されてきたが、悪性腫瘍への適用は難しかった。これは治療の不完全性に起因する局所再発のリスクが十分には評価出来なかったからである。本研究では、数値シミュレーション、及び治療ビームの可視化や凝固モニタリングといった実験的検討により、患者個人差を考慮して治療精度管理する手法への道を開くものであり、その意義は大きい。本研究では、5つの要素技術、(1)生体内超音波計測技術、(2)生体内超音波制御技術、(3)生体モニタリング技術、(4)生体内超音波伝搬計算技術、(5)システム評価の開発を行った。過去2年では、散乱波からの治療ビーム可視化技術、音響放射力を用いて焦点振動を励起し凝固領域を可視化する技術、乳腺と脂肪の音速差に起因した焦点近傍の音圧分布の変化を数値シミュレーションから推定する技術の確立を行った。特に凝固モニタリングにおいては、変調周波数によって局所振動領域を制御することで、凝固開始時の微小凝固域の検出から、照射終盤の10mm程度の長さの凝固領域のサイズ推定まで、一連の凝固域の成長の様子を各フェーズに合わせて30から200Hzの変調周波数の利用により高精度なモニタリングが実現可能であることを見出した。