hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
学校臨床問題における保護者と教師の連携プロセス－中間施設と専門職の役割－

学校臨床問題の現状と概要を整理するために、いじめと不登校の二つの問題に絞り、先行研究の整理と、法令上改正動向と行政文書類から現状の背景をまとめた。いじめに関しては、歴史的経緯や総務省の行政評価報告書等から法令行政枠組による対応が展開している状況を整理した。その成果の一部は論文として公表した。不登校に関しては、保護者の意識や教育支援センター、適応指導教室等の中間施設の現状を、マクロな視点から整理した。上記の文献研究を基盤として、東京都、神奈川県、埼玉県、愛知県下にある、区市町村教育委員会で設置運営している教育支援センターや適応指導教室等を、中間施設の実際例として取り上げ、6か所の中間施設を訪問し、予備調査を実施した。公表済み資料を収集し、制度上の課題や利用状況等についてまとめ、次年度以降のデータ収集の可能性について打ち合わせを行った。また、民間の不登校支援施設や活動、不登校を持つ保護者による地域における自主的な支援活動について、サンプル的に数か所の施設や活動団体に現状を伺い、次年度以降のデータ収集がどの程度可能かを検討した。1年目の終了時点では、次年度以降45か所の教育支援センター、適応指導教室等で聞き取り調査を行う予定で、準備を進めている。2019年度は、制度上の概要を更に詳細に調査し、教師や保護者からの情報収集が可能かどうかも確認しながら研究を進めて行く予定である。本研究の目的は、不登校、いじめ等の学校臨床問題に直面した子どもに対する支援において、保護者と教師の連携がどのようなプロセスで展開するのかを明らかにすることにある。予備調査を通じて、中間施設である教育支援センター、適応指導教室や民間の不登校支援施設を中心に、事例を時系列で整理することで、専門職(スクールカウンセラー、相談員等)が、連携の媒体として果たしている役割を整理することができる見通しである。学校臨床問題にかかわる基本的な状況を、先行研究、行政文書等から整理する文献研究については、ほぼ予定していた成果に達している。いじめ、不登校別に研究成果の一部を論文として公表した。これらの学校臨床問題は、流動性が高く年度による変化が大きいため、今後も継続して基盤となる文献研究を継続する。「今後の研究の推進方策」で記載するように、文献資料についてもより広範囲に資料を探索する必要性が生じてきた。中間施設が公表しているデータや身近なお知らせ類の、行事活動記録等からも課題に迫る資料となり得るものがあるため、現在はそれらの探索に着手したところである。一方、教育支援センターや適応指導教室等の中間施設への聞き取り調査に関しては、次年度の調査に向けての予備調査を、予定通り進めることができ、今後のデータ収集の打ち合わせをすることができた。ただし、倫理的な配慮が必要な事項も多いため、調査内容の確定、調査対象の施設や個人の特的には至っていない。現在はその作業を進行中である。現在までのところ、東京都、神奈川県、埼玉県、愛知県下の中間施設では、一定の調査が可能であるが、その他、東北地方や九州地方も含めて調査できないか、検討、調整中である。以上のように、当初予定していたスケジュールと、全体としてはほぼ変更なく進んでいる。当初予期していないこととして、予備調査の中で、NPO法人による支援にも該当しない、不登校の子どもを持つ保護者による、地域の自主的な支援活動が一定の広がりを持っていることが見えてきた。PTAの活動でもない、こうした地域での自主的な支援活動について調査する必要が出てきた。そのため、こうした活動に対し、参与観察や聞き取り調査が可能かどうか、どこまでのデータ収集ができるのか、現在検討、調整中である。2019年度は、基盤となる文献研究に加えて、参与観察や聞き取り調査などのデータ収集を実施していく方針である。協力していただける施設や個人を絞り込み、主に45か所の教育支援センター、適応指導教室での参与観察やインタビューを実施する予定である。事前打ち合わせの過程で、不登校の子どもを持つ保護者が中心となった、地域の自主的な支援活動や現職教員、特に生徒指導担当教員への聞き取り調査が必要であるという判断に至った。これらの調査を実施する方向で検討、調整中である。現職教員等教師の側については、数名の教員の協力を得られる見通しが立った段階であるが、地域や職位を考慮し、聞き取り調査を実施する予定である。専門職(スクールカウンセラー、相談員等)についても、現職教員等教師と同様に進めて行く予定である。さらに、不登校の子どもを持つ保護者の会や、保護者による自主的な支援の会にも参加する方向で調整中である。倫理的配慮から、どの程度までのデータを収集し、活用することができるのかを検討し、調査対象に加えて行く方向性である。以上のように、2019年度は本格的に参与観察や聞き取り調査を実施していく。また、収集したデータを結果にまとめていく作業も進めて行く予定である。一方、基盤となる文献研究も継続する。既に公表されているデータ、資料からも多くの成果が期待できる。教育支援センター、適応指導教室等では、公表済みの活動記録を保存している施設がみられた。その記録には、教師と保護者のかかわり方や連携の糸口になる活動等が記載されているものも見られた。これらは、当初予定していなかった資料であるが、可能な範囲で研究資料として活用していく方針である。文献研究に該当する課題としては、2018年度はいじめに関する研究成果公表が若干多かったが、2019年度は、不登校に関する研究成果の公表を予定している。

学校臨床問題の現状と概要を整理するために、いじめと不登校の二つの問題に絞り、先行研究の整理と、法令上改正動向と行政文書類から現状の背景をまとめた。いじめに関しては、歴史的経緯や総務省の行政評価報告書等から法令行政枠組による対応が展開している状況を整理した。その成果の一部は論文として公表した。不登校に関しては、保護者の意識や教育支援センター、適応指導教室等の中間施設の現状を、マクロな視点から整理した。上記の文献研究を基盤として、東京都、神奈川県、埼玉県、愛知県下にある、区市町村教育委員会で設置運営している教育支援センターや適応指導教室等を、中間施設の実際例として取り上げ、6か所の中間施設を訪問し、予備調査を実施した。公表済み資料を収集し、制度上の課題や利用状況等についてまとめ、次年度以降のデータ収集の可能性について打ち合わせを行った。また、民間の不登校支援施設や活動、不登校を持つ保護者による地域における自主的な支援活動について、サンプル的に数か所の施設や活動団体に現状を伺い、次年度以降のデータ収集がどの程度可能かを検討した。1年目の終了時点では、次年度以降45か所の教育支援センター、適応指導教室等で聞き取り調査を行う予定で、準備を進めている。2019年度は、制度上の概要を更に詳細に調査し、教師や保護者からの情報収集が可能かどうかも確認しながら研究を進めて行く予定である。本研究の目的は、不登校、いじめ等の学校臨床問題に直面した子どもに対する支援において、保護者と教師の連携がどのようなプロセスで展開するのかを明らかにすることにある。予備調査を通じて、中間施設である教育支援センター、適応指導教室や民間の不登校支援施設を中心に、事例を時系列で整理することで、専門職(スクールカウンセラー、相談員等)が、連携の媒体として果たしている役割を整理することができる見通しである。学校臨床問題にかかわる基本的な状況を、先行研究、行政文書等から整理する文献研究については、ほぼ予定していた成果に達している。いじめ、不登校別に研究成果の一部を論文として公表した。これらの学校臨床問題は、流動性が高く年度による変化が大きいため、今後も継続して基盤となる文献研究を継続する。「今後の研究の推進方策」で記載するように、文献資料についてもより広範囲に資料を探索する必要性が生じてきた。中間施設が公表しているデータや身近なお知らせ類の、行事活動記録等からも課題に迫る資料となり得るものがあるため、現在はそれらの探索に着手したところである。一方、教育支援センターや適応指導教室等の中間施設への聞き取り調査に関しては、次年度の調査に向けての予備調査を、予定通り進めることができ、今後のデータ収集の打ち合わせをすることができた。ただし、倫理的な配慮が必要な事項も多いため、調査内容の確定、調査対象の施設や個人の特的には至っていない。現在はその作業を進行中である。現在までのところ、東京都、神奈川県、埼玉県、愛知県下の中間施設では、一定の調査が可能であるが、その他、東北地方や九州地方も含めて調査できないか、検討、調整中である。以上のように、当初予定していたスケジュールと、全体としてはほぼ変更なく進んでいる。
微生物の局所的偏在性効果が土壌の物理性に及ぼす影響に関する研究

微生物の土粒子上における局所的偏在効果により、クロッギング現象に透水性の異方性が発現することを、昨年度は5cm角の立方体カラムおよび暑さ1cmの直方体カラムを用いたカラム実験により検証した。その実験結果を元に、異方性のモデルを作成した。1つ目のモデルは、カラム全体に均質かつ異方的に透水係数の低下が起こるという1層モデルである。この異方性は微生物の局所的偏在効果によって説明される。実験結果の詳細な分析により、このモデルでは完全に説明ができないことが示された。2つ目のモデルは、クロッギングの起きた層と起きなかった層の2層が形成されるという2層モデルであり、3つ目のモデルは、クロッギングが著しく起きた層と、わずかに起きた層、起きなかった層の3層が形成されるという3層モデルである。いずれのモデルでも実験結果を説明することはできた。このことは、透水性の異方性には、微視的な局所的偏在効果だけではなく、層の形成による巨視的な異方性があることを示している。後者の巨視的な異方性については、従来クロッギングの層厚が数ミリメートルと大変薄く、層厚と透水係数を実測することが困難であることが問題視されている。2層モデルおよび3層モデルでも、この点がネックであった。そこで、4つ目のモデルとして、クロッギング係数(クロッギング層内の透水係数/クロッギング層厚)を定義した。クロッギング係数を用いることで、層厚および透水係数を測定することなく、クロッギングの程度を示すことができ、クロッギングの起きた土壌の透水性を記述することができる。すなわち、鉛直一次元流れにおける薄層クロッギング現象について、統一的な記述をすることができるようになった。この理論を、たとえばクロッギングが問題視されている揚水井のような円筒座標系といった、異種の流れの場にいかに適用していくかを、今後の課題とする。微生物の土粒子上における局所的偏在効果により、クロッギング現象に透水性の異方性が発現することを調べるために、5cm角の立方体カラム及び厚さ1cmの直方体カラムを用いたカラム浸透実験を行った。カラム浸透装置は、二方向から浸透できるように特別な工夫をした。試料には、豊浦砂および群馬県嬬恋村で採取した黒ボク土を用い、カラムの上方からグルコース溶液を浸透させて微生物を増殖させることによりクロッギングを起こさせた。その試料に側方から浸透させたときの透水係数を測定し、透水性の異方性を調べた。上方からの浸透によりクロッギングがおきて透水係数が数百分の1に低下した砂のカラムに、側方から溶液を浸透させたところ、立方体カラムにおいては透水係数が初期値にまで回復し、直方体カラムにおいては初期値の十分の1程度の値にまで回復した。このことから、クロツギング試料に関しては透水性の異方性があることが明らかになり、研究計画時にたてた仮説が検証された。一方、黒ボク土試料にも異方性が確認されたが、装置上の問題で十分に信頼性のあるデータが得られなかったため、次年度も引き続き明らかにしたい。このクロッギングの異方性と微生物の局所的偏在効果の関連について考察をすすめたところ、クロッギングによる透水性の異方性には、微生物の局所的偏在効果による微視的な異方性と、クロッギングの層が形成されることによるカラム全体の巨視的な異方性の2種類があることが明らかになった。後者の巨視的異方性については、当初の研究の目的にはなかったが、大変興味深い課題であるため、次年度も引き続き研究を続ける。次年度は、微視的および巨視的異方性について、実験およびモデルによる検証を行い、総合的に明らかにする。

すなわち、鉛直一次元流れにおける薄層クロッギング現象について、統一的な記述をすることができるようになった。この理論を、たとえばクロッギングが問題視されている揚水井のような円筒座標系といった、異種の流れの場にいかに適用していくかを、今後の課題とする。
キラル4級アンモニウム塩を相間移動触媒として用いる実用的不斉合成法の開発

キラル4級アンモニウム塩を相間移動触媒として用いる実用的不斉合成法の開発を主眼にして研究を展開した結果,触媒的不斉Darzens反応,Horner-Wadsworth-Emmons反応,シクロプロパン化反応,エポキシ化反応の開発に成功した.特に前3例は最初の成功例であり,我々が開発した触媒の有用性を示すことに成功した.またエポキシ化反応においては最高不斉収率92%eeを達成することに成功した.いずれの反応も極めて穏和な反応条件下で速やかに進行し,高収率で目的物を与える.したがって我々が開発した方法論は,従来までの不斉合成法が打開できなかった「実用性」を実現すると同時に,相間移動触媒を用いる有機合成の新たな可能性を示唆するものである.我々は,既存の方法では打開が困難な「実用性」をキーワードとして,新しいコンセプトに立脚した化学合成法の開発を念頭に現在研究を行っている.中でも,炭素原子の不斉に着目し,効率的な不斉炭素構築法を中心課題として展開中である.現在までに,光学活性な相間移動触媒を用いるエノンの不斉エポキシ化反応,不斉ホーナーエモンズ反応並びに不斉ダルツェンス反応の開発に成功している.これらの反応はいずれも極めて穏和な反応条件で反応が進行し,高いエナンチオ選択性を示すことから,実用性の高い方法論の開発に成功したといえる.何れの反応も既存の方法論では成功例がほとんど知られていなかったものであり,光学活性な相間移動触媒の有用性を十分示しうる結果であると考えられる.また,本方法論の更なる一般性を追及すべく,不斉アルドール反応及び不斉シクロプロパン化反応についても検討中である.いずれも有機合成化学上,困難且つチャレンジングな研究課題であるが,我々が開発した新規相間移動触媒を用いて良好なエナンチオ選択性の実現に成功している.キラル4級アンモニウム塩を相間移動触媒として用いる実用的不斉合成法の開発を主眼にして研究を展開した結果,触媒的不斉Darzens反応,Horner-Wadsworth-Emmons反応,シクロプロパン化反応,エポキシ化反応の開発に成功した.特に前3例は最初の成功例であり,我々が開発した触媒の有用性を示すことに成功した.またエポキシ化反応においては最高不斉収率92%eeを達成することに成功した.いずれの反応も極めて穏和な反応条件下で速やかに進行し,高収率で目的物を与える.したがって我々が開発した方法論は,従来までの不斉合成法が打開できなかった「実用性」を実現すると同時に,相間移動触媒を用いる有機合成の新たな可能性を示唆するものである.
アシナガバチ亜科における多女王制社会の進化：生態学的視点からの解明

多女王制アシナガバチ類では、ワーカーが得られる遺伝的利益は減少する反面、コロニー内では遺伝的多様性が増すため、1分業制が発達・促進し、2寄生者に対する抵抗に効果的であると期待される。ブラジルに生息する多女王制アシナガバチにおいて、これら2種類の仮説を検討したところ、寄生されていたワーカーと寄生されていなかったワーカーの間だけでなく、異なる種類の労働を行っていたワーカーの間でも遺伝子型が異なっていた。これらの結果から、多女王制社会ではコロニー内に遺伝的に多様なワーカーが存在するため、病気や寄生者に対して抵抗できる個体が存在し、巣外での外役活動に速やかに反応できる個体が出現すると考えられた。本研究は、南米において適応放散を遂げた多女王制アシナガバチ類において、コロニー内の遺伝的多様性がワーカー間の分業制を発達・促進させ、寄生者に対する抵抗性をもつ個体が生じ得るかを検証し、多女王制社会の進化と維持の機構について生態学的な側面から検討する。2013年12月におよそ2週間、サンパウロ州立大リベランプレト校に滞在し、サンパウロ州で一般的にみられるサンパウロポリビア(Polybia paulista)のコロニーを観察した。コロニーでは、ワーカーがタンパク性の餌や水、蜜、巣材を採集する活動に従事するが、ワーカーの労働内容と遺伝子型の間に関係があるかを検討すために、ワーカーを労働内容ごとに採集し、日本に持ち帰った。このような観察および採集については、前年度(2013年2月および3月)にも行っており、2年間で合計6コロニーについてのデータを扱うことができるようになった。研究室では、各ワーカーからDNAを抽出し、マイクロサテライトマーカーを使用して各個体の遺伝子型を決定する作業を進めている。また、2012年7月および8月(乾期)と2013年2月および3月(雨期)に採集したワーカーの腹部を解剖し、ネジレバネや原虫に寄生されていた個体を特定した。その後、寄生されていたワーカーと寄生されていなかったワーカーの間で遺伝子型に違いがあるかをDNAマイクロサテライトマーカーによって分析を行っている。これまでのところ、寄生されていなかったワーカーと原虫に寄生されていたワーカーの間では遺伝子型が異なっていることが判っている。ブラジルサンパウロ州に一般的にみられるサンパウロポリビア(Polybia paulista)のコロニーを採集および観察するために、乾期(2012年78月)と雨期(2013年23月)にサンパウロ州立大リベランプレト校に滞在した。雨期には、サンパウロポリビアのワーカー腹部に多数の寄生者が存在することは知られていたが、乾期に寄生者が存在するかは知られておらず、乾期のコロニーを採集して寄生率の季節変化を明らかにすることは本研究の全体像を把握する上で重要であると考えた。また、雨期の渡航時には、コロニーを採集するばかりでなく、ワーカーの労働活動も観察した。採集した成虫については研究室に持ち帰り、腹部を解剖することにより寄生者存在の有無を確認し、DNAを抽出し、マイクロサテライトマーカーを使用して各個体の遺伝子型を決定する作業を進めている。また、雨期に観察したコロニーからは各タイプの労働(採餌や蜜採集、水採集、巣材採集)に従事したワーカーを採集し、研究室に持ち帰っている。観察したこれらのワーカーからもDNAを抽出し、遺伝子型を決定する作業を始めている。本研究は、南米において著しく適応放散を遂げた多女王制アシナガバチ類において、コロニー内の遺伝的多様性がワーカー間の分業制を発達・促進させるばかりでなく、寄生者に対する抵抗性をもつ個体が生じえるかについて検討した。2012年78月(現地、乾期)と2013年23月(現地、雨期)にサンパウロ州立大リベランプレト校に滞在し、サンパウロポリビアのコロニーを多数採集した。サンパウロポリビアには2種類の寄生者がワーカーの腹部に寄生することが知られていた(原虫とネジレバネ)。本研究最終年度を中心に、寄生されていたワーカーと寄生されていなかったワーカーの間でDNAマイクロサテライト分析よって得られた遺伝子型が異なるかを検討したところ、原虫とネジレバネのどちらでも差があり、特に原虫に寄生されていたワーカーの遺伝子型は、寄生されていなかったワーカーと比べて大きく異なっていた。2013年23月と12月にサンパウロ州立大リベランプレト校に滞在したときには、さらにサンパウロポリビアの複数コロニーを観察し、各コロニーから異なる種類の労働(水、蜜、エサ、巣材)を行っていたワーカーを採集した。本研究最終年度の分析結果から、これら労働の種類の異なるワーカーの間では、遺伝子型が大きく異なることが判った。

多女王制社会では、コロニー内メンバー間の血縁度が低下するため、社会の維持が難しいと説明されることもあった。しかし、複数の繁殖女王がコロニー内にいるため、コロニー内には遺伝的に多様なワーカーが存在する。そのため、病気や寄生者に対して抵抗できる個体が存在したり、巣外での外役活動に速やかに反応できる個体が出現することが期待される。本研究から、多女王制によるコロニー内の遺伝的多様性は、コロニーにとって生態学的な利益があることを強く示唆した。生物学ブラジルに渡航し、予定していた観察や採集を行い、ブラジル農水省(IBAMA)から持ち出し許可を得て、サンプルを持ち帰ることができたことは大きな成果だと考えている。また、マイクロサテライトDNAマーカーを使用した分析も順調に進んでおり、本研究の目的を十分に検討できるところまで進められそうである。今後は、持ち帰った個体の分析についてのペースをさらに上げていく予定である。ブラジルに渡航し、予定していた採集や観察を行い、ブラジル農水省(IBAMA)から持ち出し許可を得て、サンプルを持ち帰ることができたことは大きな成果だと考えている。また、当初の渡航予定は雨期の1回だけであったが、乾期の生物学的情報も得られることになるのは重要と考えている。今後は、持ち帰った個体の解剖や分析についてのペースを上げていく予定である。野外での観察や採集を終えたので、これからはマイクロサテライトDNAマーカーによる分析を進め、結果について解析を行う必要がある。また、得られた成果について、関係する研究者と議論する。さらに、関係する学会で成果を発表し、学術雑誌に投稿する準備を行う。今年度と同様に、来年度もブラジルに渡航し、コロニーの採集や観察を行う予定である。今年得たコロニー数だけでは十分ではないので、今後のサンプリングによりサンプルサイズを増していく。ブラジルの雨期に一度渡航し、採集や観察を行う予定である。また、すでに得ているサンプルのDNA分析を進める。
ツインレーザビームおよび熱応力解析による機能性材料の精密割断

1.レーザ割断実験において、レーザ照射方向を変えるときにき裂進展経路がレーザ照射行路からずれた。ずれはじめる位置はレーザ照射方向に関わらず同じであったことから、照射方向が変わると同時に、き裂進展経路がずれることがわかった。2.FEM解析および最大接線方向応力説を用いてき裂進展経路を推定した。その結果、レーザ割断実験で得られたき裂進展経路と一致した。3.レーザ照射位置を修正することで、き裂を任意の方向に進展させられることがFEM解析からわかった。しかし、レーザ照射方位とき裂進展方向は一致せずつねに異なることから、レーザ照射位置に大幅な修正を要することとなり、複雑形状割断のためのレーザ照射行路の予測は極めて困難となる。4.き裂進展挙動の制御にツインビームの利用を検討した結果、レーザの進行方向に対して縦一列に配置し、き裂先端の前後で、ツインビームの強度比と後方のビームの照射位置を変える場合に、き裂を任意方向に進展させることができることを、FEM解析により明らかにした。この結果から、き裂進展挙動の制御の可能が認められ、ツインビームの有効性を示した。5.既存のレーザ装置に大幅な改造を施すことなくツインビーム化を図る手段として、プリズムを使用したツインビーム光学系ホルダを製作した。加工中にプリズムの位置を調整できる機構をさらに組み込み、本研究でFEM解析により検討した照射方法を適用すれば、ぜい性材の任意形状割断の実現に大きく近づくことができる。6.スタータき裂のない試験片を用いて、き裂発生挙動について検討した。FEM解析の結果より、デフォーカス距離が小さいときは、き裂発生が早期に生じると推測される。7.スタータき裂のない試験片の場合、FEM解析の結果より、デフォーカス距離が小さいときは、引張応力分布が急峻となった。この場合、実験ではき裂進展が不安定となっていた。ソーダライムガラスを供試材として,基礎的な割断実験および有限要素法解析を行った.解析に必要な基礎的なレーザ特性を明らかにし,未知なパラメータを予備実験により求める手法を確立した.シングルビームにより割断実験を行い,き裂がレーザ照射部後方を追従する条件を求めた.高速度カメラにより割断プロセスを撮影した結果,材料の溶融をともなわずにき裂が進展していく様子が認められた.シングルビーム照射の場合,レーザ照射方向を変化させると,レーザ走査経路とき裂の進展険路に違いが認められた.有限要素法解析により,レーザ照射による熱応力の分布を求め,破壊力学的にき裂進展経路を求めた結果,実験結果と良い一致が認められた.レーザ照射方向を変化させると,応力拡大係数が最大となる方向,すなわち,き裂進展方向が変化するが,その方向はレーザ照射方向と大きくずれていた.き裂進展方向の制御を行うため,2点熱源(ツインレーザビーム)の適用について,まず,解析により検討した.その結果,き裂に対して垂直にビームを配置した場合には,ビーム強度比を変化させても,き裂進展方向に大きな変化を与えることはできなかった.

他方,き裂と同一直線状で,かつ,き裂先端を2ビーム間に配置した場合,後方のビームの方位および強度比を変化させることで,き裂進展方向の制御が可能であることがわかった.解析に基づいたツインレーザビームの実験を行うため,ツインレーザビーム化加工ヘッドを設計・試作した.YAGレーザの光路上にプリズムを配置し,プリズムのウェッジ角度でビーム間距離を,挿入位置で強度比を変化させる構造とした.各ウェッジ角度において挿入位置を変化させ,パワー密度や分布などの基礎的な特性を測定した.また,アルミニウム合金にレーザを照射し,断面観察により求めた溶融部形状は,実験により求めた基礎的なビーム特性を用いて行った解析結果と良く一致した.光学的、電気的、化学的機能を有する機能性材料は、情報通信をはじめ、様々な産業分野の発展において重要である。機能性材料も、実用上、切断や接合といった加工技術が必要となるが、このような材料の多くは、ガラスやセラミックスなどの難加工性材料である。本研究では、加工によるひずみやマイクロクラックが生じず、切りしろも不要な、非接触の加工法として、レーザ照射により生じた熱応力を利用してき裂を進展させ、ぜい性材料を精密に割断する手法について検討した。本年度は、ガラスを供試材とし、熱応力解析および実験により、適切な割断手法およびメカニズムについて検討した。まず、二点熱源を利用した解析を行い、き裂を任意の方向へ進展させる条件について調べた。その結果、後方のビーム照射位置および前方と後方のビーム強度比を変化させることにより、最大接線応による応力拡大係数の方向が変化することがわかった。そこで、プリズムを利用した加工ヘッドを試作し、割断実験を行った。その結果、シングルビームと比較して、ツインビーム(二点熱源)では、き裂を任意方向へ進展させることができる可能性は認められたが、加工ヘッドの工夫、とくに、駆動系の再検討が必要であることがわかった。ほかに、実用上重要となる、スタータき裂のない状態でのき裂発生挙動について、高速度カメラを用いた観察および熱応力解析により検討した。その結果、試験片端部の仕上げがき裂発生挙動に大きな影響を及ぼすことがわかった。また、条件によっては、複数き裂の発生や枝分かれも認められた。今後は、き裂発生のための熱応力の指向性を向上させる工夫が必要と考えられる。(1)有限要素法による熱応力解析を行い、ツインビームによる割断の最適条件について検討した。ツインレーザビームを適切な強度比およびビーム間隔で適用することにより、き裂進展方向が制御できることが分かった。試験片端部やき裂先端近傍において、き裂が発生・進展する可能性の高い方向を限定する、すなわち、き裂発生・進展に必要な臨界応力を超えている角度範囲を限定することが有効であることが分かった。ツインレーザビームヘッドの角度制御部分を改良し、解析結果に基づき割断実験を行った。その結果、ツインレーザビームによりき裂進展方向の制御性が向上する傾向は認められたが、光学系の更なる精度向上およびき裂先端位置とレーザ照射位置の関係のコントロールについて改善が必要であることがわかった。(2)異方性を有する機能性材料について割断実験を行った。その結果、割断品質は材料の異方性に大きく依存するが、材料の有する異方性とき裂進展方向を考慮し、適切なレーザ照射条件を適用することで、良好に割断を行うことができた。(3)スターターノッチなしでの割断を実現するため、初期のレーザー照射条件を変化させた熱応力解析、および横方向からの拘束力を加えた場合の熱応力解析などを行い、安定な初期き裂の導入条件について検討した。
喘息体質を有する者の運動時の呼吸機能に影響を及ぼす種々の環境因子に関する研究

研究Iの喘息体質を有する者の学校現場の運動時における呼吸機能変化に影響を及ぼす環境因子に関する研究では、バスケットボール(夏期)、サッカー(冬期)、水泳、雪中活動にて調査を行い完了させ、それぞれの研究で有用な知見を得た。冬期において、温暖な屋内から寒冷環境の屋外へ出て15分間のサッカー、あるいは1015分間の除雪作業を行った際、喘息体質を有する者の一秒量およびピークフローが安静時に比して有意に低下した。喘息体質が無い者では、安静時と運動後で有意差はみられなかった。夏期では、両対象とも、呼吸機能指標変化に有意な差はみられなかった。屋内環境から寒冷な屋外へ出て運動を行う際、寒冷環境と温度差、乾燥によるストレスへの対策を行うべきことを提言した。また、25mおよび100m水泳後の水中環境での休息時において、水位が頸部位の場合、喘息体質を有する者の中枢気道指標および末梢気道指標が有意に低下した。水泳の授業において、水位依存の物理的な負荷への対策を行うべきことを提言した。研究IIの喘息体質を有する者の運動時の呼吸機能変化と気象条件変化との関連性の解明と運動指針確立のための実験的研究では、平成24年度の一年間で以下まで進んだ。常温環境(温度25°C・相対湿度50%)から低温・低湿度環境(温度15°C・相対湿度30%)へ曝露して、予測最大心拍数の80%の強度の運動を6分間行った際、低温と低湿度による相加的な環境ストレスは、喘息体質を有する者の中枢気道指標および末梢気道指標を有意に低下させることを明らかにした。この運動および環境ストレスに対する有用な予防策を継続して検討し、仮説検証実験が成功した場合、運動時の喘息発症と気象・環境条件に関する環境基準と喘息発症予防の対策をまとめることができる。学校現場に対して有用な指針を提示できる可能性が期待される。
Optical Decouplingを利用した紫外共鳴ラマン分光法の開発:蛋白質内特定芳香族アミノ酸残基ラマンバンドの選択的検出

はじめに、エキシマーレーザー励起色素レーザーとβ-BaB_2O_4で得られる220nmパルス光をOptical Decoupling用の励起光源とし、CW Ar^+イオンレーザーの第2高調波(244nm)をUVRR励起用プローブ光に使って実際にトリプトファン(Trp)水溶液のOptical Decoupling紫外共鳴ラマン(UVRR)スペクトルの測定をした。しかしプローブ励起光の強度が弱いためにS/Nが十分高いスペクトルを得ることはできなかった。そこで、プローブ光源にエキシマー励起色素レーザーとβ-BaB_2O_4で得られる244nmパルス光を使い、同様の測定を試みた。プローブ光がパルス光なので、Optical Decouplingが起きないように十分弱い光強度でプローブ光を試料に照射した。このとき、Optical Decoupling用ポンプ光にはNd;YAGレーザー3倍波を水素ガスに入射して得られるアンチ・ストークス2次の誘導ラマン光(223.1nm)を用いた。ポンプ光とプローブ光を完全に一致させることは使用レーザーの性格上不可能なために、光検出器はポンプ光に同期させてTrp基底分子のOptical Decouplingが起きている時間だけプローブ光照射による散乱光を検出した。以上のような変更を加えて、Trp水溶液のOptical Decoupling UVRRスペクトルをポンプ光強度を変えて測定し、ポンプ光なしのUVRRスペクトルとの差をとった。その結果、予想された通りあるポンプ光強度を越えるとUVRRスペクトルの強度が減少し始めることが分かった。この結果から、TrpにおいてOptical Decouplingを実際に観測することができる事を初めて示すことができた。その強度減少の傾向は223.1nm励起でのUVRRスペクトル強度の飽和現象に似ていることも突き止め、今後その傾向を定量的に調べて行くことを考えている。また本研究では2台のレーザーの発振時期を1ns以内に納めることができないため、スペクトルのS/Nが当初考えていたよりもよくないことが明らかになった。そこで1台のNd;YAGレーザーを光源としてポンプ光とプローブ光を同時に発生させる方法に変更して、実験することにしている。
部品リユース・リサイクルを伴う環境配慮型製品の物理寿命・機能寿命の最適デザイン

使用済みの工業製品からリユース可能な部品を取り出し,それを新規に製造する工業製品に組み込む生産方式(リマニュファクチャリング,再製造)は,すべての部品を新規に製造して組み込む生産方式よりも環境負荷の低減が期待できる.しかし,リユース部品もいずれ物理的に故障したり,陳腐化したりして使用されなくなるときがやってくるので,リユース部品の寿命設計を適切に行うことが大事である.そこで本研究では,リユース部品の物理寿命分布のあり方についてコンピュータシミュレーションによって考察した.使用済みの工業製品からリユース可能な部品を取り出し,それを新規に製造する工業製品に組み込む生産方式(リマニュファクチャリング)は,すべての部品を新規に製造して組み込む生産方式よりも環境負荷の低減が期待できる.リユース部品もいずれ物理的に故障したり,陳腐化したりして使用されなくなるときがやってくるので,リユース部品の寿命設計を適切に行うことが大事である.また,製品の設計段階において製品使用後のことを考え,製品を構成する各部品に対してどのようなエンドオブライフオプション(リユース,リサイクル,廃棄など)を設定すると環境負荷が小さくなるのかも考えておく必要がある.(1)リユース部品に設定した物理寿命分布がリユース効率に及ぼす影響をライフサイクルシミュレーションによって調べた.リユース効率とは,リユース部品をリユースした個数と,リユース部品を新規に製造した個数および廃棄した個数との比を考えたものであり,これによってリユースの状況を定量的に評価できる.使用済み製品中のリユース部品がリユースできるかどうかは,リユース部品の残存寿命推定精度にも影響を受ける.そこで,リユース部品を実際にリユースするかどうかに関して,回数基準,時間基準,状態基準の判断基準を設定し,それぞれの判断基準がリユース効率に及ぼす影響も調べた.(2)製品を構成する各部品にどのようなエンドオブライフオプションを設定すればよいのかを考察した.部品に設定するエンドオブライフオプションによって,製品固有の環境負荷とコストが発生する.また,製品の分解レベルもエンドオブライフオプションと同様に環境負荷とコストに影響を及ぼす.そこで,これらの影響をマルチエージェントに基づいたシミュレーションによって調べ,それで得られた結果をクラスタリング手法によって分類した.使用済みの工業製品からリユース可能な部品を取り出し,それを新規に製造する工業製品に組み込む生産方式(リマニュファクチャリング)は,すべての部品を新規に製造して組み込む生産方式よりも環境負荷の低減が期待できる.リユース部品もいずれ物理的に故障したり,陳腐化したりして使用されなくなるときがやってくるので,リユース部品の寿命設計を適切に行うことが大事である.1.製品を構成する各部品にどのようなエンドオブライフオプションを設定すればよいのかを考察した.部品に設定するエンドオブライフオプションによって,製品固有の環境負荷とコストが発生する.また,製品の分解レベルもエンドオブライフオプションと同様に環境負荷とコストに影響を及ぼす.前年度は,それらの影響をマルチエージェントに基づいたシミュレーションによって調べ,それで得られた結果をクラスタリング手法によって分類した.本年度は,リユース・リサイクル・廃棄に関する評価関数を設定し,それらの最適化による手法を別途考えた.また,各部品に設定したエンドオブライフオプションが環境負荷とコストにどのような影響を及ぼすかを調べるにおいて,部品の接続性と分解容易性を考慮した.2.リユース部品に設定した物理寿命分布がリユース効率に及ぼす影響をライフサイクルシミュレーションによって調べた.リユース効率とは,リユース部品をリユースした個数と,リユース部品を新規に製造した個数および廃棄した個数との比を考えたものであり,これによってリユースが行われている状況を定量的に評価できる.そこで,製品の物理・機能寿命等の条件を変化させたもとで,リユースユニットの物理寿命分布がリユース効率に及ぼす影響を考察し,物理寿命の平均と変動係数によって整理した.また,機能寿命分布の影響がリユース効率に及ぼす影響を調べた.昨年度に進めた研究を基礎にして今年度の研究を進めたこともあり,概ね順調に進んでいると判断している.使用済みの工業製品からリユース可能な部品を取り出し,それを新規に製造する工業製品に組み込む生産方式(リマニュファクチャリング)は,すべての部品を新規に製造して組み込む生産方式よりも環境負荷の低減が期待できる.リユース部品もいずれ物理的に故障したり,陳腐化したりして使用されなくなるときがやってくるので,リユース部品の寿命設計を適切に行うことが大事である.1.前年度では,製品を構成する各部品にどのようなエンドオブライフオプションを設定すればよいのかを考察し,インクジェットプリンターという具体的な製品を対象にケーススタディを行った.当該年度では,得られた結果に対してさらに検討を重ねて完成度を高めた.さらに当該年度では,製品として抽象的で一般的なものを想定し,その製品を構成している各部品の属性データ(物理寿命,機能寿命,部品材質,リサイクルコストなど)がエンドオブライフオプションの最適化結果にどのような影響を及ぼすかを数値シミュレーションによって実験的に見いだすことを試みた.2.前年度では,リユース部品に設定した物理寿命分布がリユース効率に及ぼす影響をライフサイクルシミュレーションによって調べて一定の成果を得た.当該年度では,リユース効率の定義そのものに再検討を加え,リユース効率を構成する要素間の関係も独立に考慮できて柔軟性が高く,一般性のあるリユース効率を新たに考えた.

この新たな評価関数のもとで,製品の物理・機能寿命分布の属性(平均,変動係数)がリユース効率に及ぼす影響を調べ,リユース効率を向上させるための属性データの設定について考察した.昨年度に進めた研究を基礎にして今年度の研究を進めたこともあり,概ね順調に進んでいると判断している.使用済みの工業製品からリユース可能な部品を取り出し,それを新規に製造する工業製品に組み込む生産方式(リマニュファクチャリング)は,すべての部品を新規に製造して組み込む生産方式よりも環境負荷の低減が期待できる.リユース部品もいずれ物理的に故障したり,陳腐化したりして使用されなくなるときがやってくるので,リユース部品の寿命設計を適切に行うことが大事である.研究期間全体を通じて,リユース部品の物理寿命分布とエンドオブライフオプション(EOLオプション)の最適化に関して考察した.また,リユース部品に設定した物理寿命分布がリユース効率に及ぼす影響をライフサイクルシミュレーションによって調べた.これらの研究により,リマニュファクチャリングを効果的に行う上で不可欠である,リユース部品の最適な物理寿命分布とEOLオプションを決定することが可能となり,環境配慮型製品の設計に関する指針を得ることができた.最終年度で得た成果は次の通りである.1.製品として抽象的で一般的なものを想定し,その製品を構成しているリユース部品の属性データ(物理寿命,相対機能寿命,絶対機能寿命,リサイクル可能量,新規製造時に発生する環境負荷,重量,単位重量あたりの材料価格)が,リユース部品のEOLオプション(リユース,リサイクル,廃棄)の最適化結果にどのような影響を及ぼすかを数値シミュレーションによって調べ,得られた結果をリユース・リサイクル・廃棄をそれぞれ軸とする三角図で表現した.2.前年度において設定したリユース効率の定義に基づき,製品の物理・機能寿命分布の属性(平均,変動係数)がリユース効率に及ぼす影響を調べた.また,コスト要素を考慮したもとで,現状の物理・機能寿命分布の属性をどのように変化させるとリユース効率が効果的に向上させることができるのかを考察した.使用済みの工業製品からリユース可能な部品を取り出し,それを新規に製造する工業製品に組み込む生産方式(リマニュファクチャリング,再製造)は,すべての部品を新規に製造して組み込む生産方式よりも環境負荷の低減が期待できる.しかし,リユース部品もいずれ物理的に故障したり,陳腐化したりして使用されなくなるときがやってくるので,リユース部品の寿命設計を適切に行うことが大事である.そこで本研究では,リユース部品の物理寿命分布のあり方についてコンピュータシミュレーションによって考察した.これまでに進めていた研究を土台にして今年度の研究を進めたこともあり,概ね順調に進んでいると判断している.1.エンドオブライフオプションの決定に関する研究では,インクジェットプリンターという具体的な製品を対象にケーススタディを行い,一定の成果を得ることができた.今年度は,製品を構成している各部品の属性が最適化結果にどのような影響を及ぼすかを実験的に見いだすことを試みる.2.リユース効率に関連する研究では,機能寿命分布に関して,製品およびリユース部品の機能・価値の低下というミクロレベルに基づいて分布を得ることができないかどうかに関して検討する.
肝細胞癌と発生母地に着目したゲノムワイドなcircRNA探索

本研究では、HCC癌部および背景肝におけるcircular RNA発現についてRNAシーケンシングを行い、HCCの発生や進展に関わるcircular RNAを網羅的に解析することを第一の段階としている。その上で、腫瘍因子および背景肝因子としてHCCの予後や臨床病理学的因子と関係するcircRNAの特定を目指す。さらに、それらのcircRNAにより制御されるmiRNAの同定や、影響を受ける転写因子、蛋白質をコードするRNAについても検討し、細胞株を用いた機能解析を行うことを予定している。本年度については肝細胞癌手術症例の癌部及び非癌部組織検体を用い、non-coding RNAを含むtotal RNAを抽出した。これらから臨床的特徴にしたがって検体を選別し、網羅的circular RNAシーケンシングを行った。このRNAシーケンシングでまずは腫瘍組織特異的なcircular RNAの検出を目的としてペアエンドのRNAシーケンスデータに対してcircular RNAの検出、正常と腫瘍組織の発現比較、およびアノテーションを行った。シーケンスのクオリティコントロールを行ったところ、通過したリードの割合は99.99%以上でシーケンシング結果のクオリティが高いことを確認した。さらに発現変動解析を行い、腫瘍・非腫瘍部の発現比較において、補正p値< 0.1のcircular RNAは2個、補正前p値< 0.05のcircular RNAは1210個だった。補正前p値< 0.05かつ|log2FC| > 4のcircular RNAは251個だった。この網羅的なcircular RNA解析の結果をもとに、HCCの発生・進展に重要と考えられるcircular RNAを抽出し、さらに多数の臨床検体での発現解析を行う準備を進めている。本年度では肝細胞癌(HCC)の発生・進展に関わるcircular RNAの抽出を目的とした網羅的解析を行うことを第一のステップとして予定していた。当教室で施行されたHCCに対する肝切除によって得られた凍結組織からRNAの抽出、クオリティチェックを行うとともに、本研究の目的であるHCCの病勢や予後と関わる分子を抽出するために必要な臨床情報の組み合わせを最適化することから行った。そのため、当教室が保有する臨床情報の確認を行い、網羅的解析に用いる検体候補となる症例を絞り込んだ。さらに、その候補の中で、RNAシーケンスに必要なRNAクオリティを保ったものを選び出すことに時間を要した。この過程で選択された検体について、circular RNAに特化した網羅的RNAシーケンスを行った。得られたシーケンス結果から、circular RNAのパイプラインを適用した発現解析を行い、腫瘍部・非腫瘍部の間で発現が異なる特徴的なcircularRNAの抽出に取り組んだ。この課程で、網羅的RNAシーケンスの実施および、そこから得られた結果の解析に当初想定していたより時間を要した。今後多数例の手術によって得られたHCC癌部・非癌部を用い、網羅的解析によって選別された候補として有望と思われるcircular RNAの発現解析を行う。そのための癌部・非癌部から抽出されたRNAはライブラリー化されており、準備が整っている。circular RNA用に設計されたプライマーを用い、定量PCR法の技術を用いて当該分子の発現解析を行う予定である。また、circular RNAの非侵襲的バイオマーカーとしての有用性を検討するために研究用採血検体も採取されており、ライブラリー化されている。非侵襲的なバイオマーカーとしての応用可能性を検討するため、収集された血液検体について定量PCR法の技術を用いた発現解析を行う予定である。今後これらの検体を用いた解析を進めるとともに特に有望なcircular RNAについてはHCC細胞株を用いた機能解析を行い、強制発現系や発現消失系の増殖能・浸潤能などを調査することで当該分子が細胞株にどのような影響を与え得るのかを検証する。これら実験・解析によって得られた成果は国内外の学会における発表や、論文として社会に発信していく予定である。

本年度では肝細胞癌(HCC)の発生・進展に関わるcircular RNAの抽出を目的とした網羅的解析を行うことを第一のステップとして予定していた。当教室で施行されたHCCに対する肝切除によって得られた凍結組織からRNAの抽出、クオリティチェックを行うとともに、本研究の目的であるHCCの病勢や予後と関わる分子を抽出するために必要な臨床情報の組み合わせを最適化することから行った。そのため、当教室が保有する臨床情報の確認を行い、網羅的解析に用いる検体候補となる症例を絞り込んだ。さらに、その候補の中で、RNAシーケンスに必要なRNAクオリティを保ったものを選び出すことに時間を要した。この過程で選択された検体について、circular RNAに特化した網羅的RNAシーケンスを行った。得られたシーケンス結果から、circular RNAのパイプラインを適用した発現解析を行い、腫瘍部・非腫瘍部の間で発現が異なる特徴的なcircularRNAの抽出に取り組んだ。この課程で、網羅的RNAシーケンスの実施および、そこから得られた結果の解析に当初想定していたより時間を要した。今後多数例の手術によって得られたHCC癌部・非癌部を用い、網羅的解析によって選別された候補として有望と思われるcircular RNAの発現解析を行う。そのための癌部・非癌部から抽出されたRNAはライブラリー化されており、準備が整っている。circular RNA用に設計されたプライマーを用い、定量PCR法の技術を用いて当該分子の発現解析を行う予定である。また、circular RNAの非侵襲的バイオマーカーとしての有用性を検討するために研究用採血検体も採取されており、ライブラリー化されている。非侵襲的なバイオマーカーとしての応用可能性を検討するため、収集された血液検体について定量PCR法の技術を用いた発現解析を行う予定である。今後これらの検体を用いた解析を進めるとともに特に有望なcircular RNAについてはHCC細胞株を用いた機能解析を行い、強制発現系や発現消失系の増殖能・浸潤能などを調査することで当該分子が細胞株にどのような影響を与え得るのかを検証する。これら実験・解析によって得られた成果は国内外の学会における発表や、論文として社会に発信していく予定である。本年度の経費は主にcircular RNAの網羅的解析に伴う実験についての経費であった。網羅的解析のための検体抽出に関する器具・試薬などの消耗品やRNAシーケンス解析に必要な見積もり額と、これら実験・解析の実施にあたって実際必要となった額とが若干異なったために次年度使用額が生じた。この費用については次年度に必要な定量PCR法のためのプライマー作成・解析に必要な試薬の購入に充てる予定としている。
CAD・CAEによる人工顎関節の設計・製作とその臨床応用

研究目的:私たちは、独自に開発したポリエチレン製の下顎窩とチタン製の下顎頭からなる人工顎関節を用いて人工顎関節全置換術の術式を確立してその優れた機能性と臨床面での安全性などを証明してきた。そして、この開発した人工顎関節は種々の顎関節の疾患に対応できるようにすなわち汎用性を高めるために大きさに相異はあるものの、基本的な形態が同じである既製型とした。しかしながら、患者の顎関節の形態によっては、ポリエチレン製の下顎窩を充分に適合させて設置し難い症例に遭遇することがあり、患者個々の形態に適応した人工顎関節を設計および作製する必要性に迫られた。このため、3DCADを用いて、患者のCTをトレースしたデータから、顎関節部の三次元再構築を行い、画像上で人工顎関節を設計し、CAMを用いて削りだしによる人工顎関節の作製法を開発した。しかし、この方法による三次元画像構築は、手作業が複雑なため、三次元画像構築ソフトを用いて、CT撮影時に得られたDICOMデータから直接、画像を構築した。画像上で作製した人工顎関節の噛み締め時の応力解析を行い、その耐久性および安全性を確認した。また、各々の材料における荷重変位曲線を実際の圧縮試験の値と比較して検討し、この解析の信頼性を検証した。研究結果:CAD、CAMにおける人工顎関節の設計および作製法の概要は以下のとおりである。顎関節周囲のCT撮影を行い、得られたDICOMデータを三次元構築した後、必要な部位のみを取り出してパラソリッドファイルに変換した。そのファイルを3DCADに認識させ、ソリッドモデルとし、顎関節部の面データを得た。顎関節部の面データを基に3DCAD上で人工下顎窩および人工下顎頭を作成した。それぞれのモデルを組み合わせて人工顎関節全置換術モデルとし、三次元応力解析ソフトを用いて噛み締め時の応力解析を行い、人工顎関節の耐久性、安全性を確認した。作成した人工下顎窩及び人工下顎頭の3DCAD上のデータを3DCAMに認識させ、切削器具を連動させて各々の材料のブロックを切削し作製し、適合性を確認した。人工顎関節全置換術適応患者に個々のカスタムメイドの人工顎関節を作成するためには、患者個々の顎関節部から正確な3Dソリッドモデルを構築しなければならない。このためヒト乾燥頭蓋骨を用いてソリッドモデルを構築するシステムを確立するとともにその精度を検定した。1)頭蓋骨のCTデータの採取とデータ交換医療用画像のネットワーク標準規格として採用されている、DICOM形式のデジタル画像が供給出来るCTスキャナを用いて、ヒト乾燥頭蓋骨のスキャンを行った。次にコンピューター上で、得られた2Dスライス画像をMOディスクにDICOM形式のデジタル画像として保存し、同画像を人体解析ソフトV-works(CyberMed社、Korea)に認識させ、頭蓋骨および下顎骨のパーツに分割し各々のパーツをSTLファイルとして出力した。2)STLファイルからのソリッドモデルの構築そのデータをNURBSモデラーRhinocerosに認識させ、さらに三次元CADソフトSolidWorks(SolidWorks社、US)に認識させてソリッドモデルとした。作成した頭蓋骨の側頭骨下顎窩および頬骨弓周辺の表面データなどから人工顎関節ソリッドモデルを作成した。3)ソリッドモデルからの3Dモデルの作成と精度検定

このソリッドモデルのデータを切削RP用3D-CAMソフトCraft MILL Professional Ver1.2(リアルファクトリー、東京)に認識させて、切削のシミュレーションを行い、切削機MDX-500で超高分子量ポリエチレンのブロックを切削した。作成したソリッドモデルがどの程度の精度を持っているかについて計測した。研究目的:私たちは、独自に開発したポリエチレン製の下顎窩とチタン製の下顎頭からなる人工顎関節を用いて人工顎関節全置換術の術式を確立してその優れた機能性と臨床面での安全性などを証明してきた。そして、この開発した人工顎関節は種々の顎関節の疾患に対応できるようにすなわち汎用性を高めるために大きさに相異はあるものの、基本的な形態が同じである既製型とした。しかしながら、患者の顎関節の形態によっては、ポリエチレン製の下顎窩を充分に適合させて設置し難い症例に遭遇することがあり、患者個々の形態に適応した人工顎関節を設計および作製する必要性に迫られた。このため、CAD、CAMを用い、患者のCTより顎関節部の三次元再構築を行い、画像上で人工顎関節を設計し、削りだしによる人工顎関節の作製法を開発した。さらに画像上で作製した人工顎関節の噛み締め時の応力解析を三次元有限要素法を用いて行い、その耐久性および安全性を確認した。また、この解析の信頼性を検証するために各々の材料における荷重変位曲線を実際の破壊試験の値と比較して検討し、その信頼性を検証した。研究結果:CAD、CAMにおける人工顎関節の設計および作製法の概要は以下のとおりである。顎関節周囲のCT撮影を行い、得られたDICOMデータを三次元構築した後、必要な部位のみを取り出してパラソリッドファイルに変換した。そのファイルを3DCADに認識させ、ソリッドモデルとし、顎関節部の面データを得た。顎関節部の面データを基に3DCAD上で人工下顎窩および人工下顎頭を作成した。それぞれのモデルを組み合わせて人工顎関節全置換術モデルとし、三次元応力解析ソフトを用いて噛み締め時の応力解析を行い、人工顎関節の耐久性、安全性を確認した。作成した人工下顎窩及び人工下顎頭の3DCAD上のデータを3DCAMに認識させ、切削器具を連動させて各々の材料のブロックを切削し作製し、適合性を確認した。
土石流における岩屑の粒度偏析現象に関する実験的研究

大径礫が土石流の先頭部分へ集積する現象を明らかにするため、土石流の現地観測を行うとともに、粒状体の偏析の実験を行った。観測では長野県焼岳上々堀沢に発生流下する土石流をとりあげ、一定距離だけ離れた二地点で流れの進行方向における石礫の粒度偏析の実態を計測した。ここでは新規備品のビデオコーダとモニターテレビを追加して設備を充実させた。この結果、土石流の水理量と粒度偏析に関する詳細なデータを得て、土石流の構造と流動状態の関係の検討を行うとともに、高落差の段落ちを経ても大径礫の先端集積の構造があまり潰れないこと、および低ダム群を通過して粒度偏析度が低下する例を見いだした。実験では、まず新規備品の円環状の循環流発生水槽を用いて粒子剪断流内部における鉛直方向の粒度偏析特性を調べた。その結果、大粒径粒子の混合比の大小によって偏析の様相が異なることを明らかにした。すなわち、大粒径粒子の混合比がだんだん小さくなると、主として動的篩いの効果によるinverse gradingの生じる状態から嵩密度の差によって生じるnormal gradingの状態に移行することなどを示した。いっぽう、直線水路に粒状体による擬似土石流を流下させて、流動塊における粒度偏析と混合過程および非混合過程を検討した。その結果、初期状態が一様混合の流動塊においては大粒径粒子の先端集積状態を計測したが、流走距離が短かくて顕著な集積状態の再現にまでは至らなかった。大粒径粒子を流動塊の一部分に集積させた初期状態の場合には、大粒径粒子が流動塊の内部を下流向きには拡散し易いのに対し、上流向きには拡散し難いことなどを明らかにした。以上を総合して、厚みの大きな部分では逆級化過程が卓越し、厚みの薄い部分では別種の偏析過程が存在し、さらに先端では大径粒子の非混合過程のために大径礫の先端集積が促進することを結論した。