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中世港湾都市遺跡の空間構造に関する考古学的研究-青森県十三湊遺跡を中心として-

付章の深澤・赤沼論文によると、鯵ヶ沢町杢沢遺跡と同様の竪型炉であり、関連性が考えられる。従来、環壕集落からは、小鍛冶炉を検出した例はあるが、精錬炉を検出したのは初めてである。北側井戸周辺では直径約2m前後の窪みが約7箇存在しており鉄滓が地表面採集できる。さらに南側井戸東側平坦面にも10基以上の窪みがあり、ここでも鉄滓が地面採集できる。これらのことは、少なくとも北郭と南廓では、精錬と小鍛冶を一連の工程で、土木工事を含めて、大規模かつ組織的に行っていたことを示している。また、内面漆塗りの土師器甕が出土したことは、漆容器として使用された可能性がうかがわれ、漆生産工房があったことを推測させる。研究実績の概要は、これまでに国立歴史民俗博物館、青森県教育委員会、市浦村教育委員会、富山大学などによって、青森県北津軽群市浦村十三湊遺跡の発掘調査が実施され、多くの成果が挙げられた。他の発掘調査された港湾都市遺跡での資料も検討しながら、12世紀から15世紀における、北東日本海域における港湾都市遺跡検出の遺構の時期的変化とその歴史的背景を遺物論、特に土器様式論と関連させて考察し社会史的研究にまで高め、中世港湾都市成立及び展開の歴史的契機を探った。具体的に,1.平成11年6月1日から同年7月22日には、十三湊遺跡関連唐川城での測量調査のための準備を行った。現地で地権者との折衝、地元教育委員会への発掘届の提出、調査に必要な消耗品の購入。2.平成11年9月23日から同年10月4日には、十三湊遺跡関連唐川城の測量調査を実施し、調査成果検討会を現地で実施し、検討成果に基づいて地籍図との照合、検出遺構のデータ処理を実施した(調査補助員使用)。3.平成11年9月1日から同年9月30日には、富山大学人文学部考古学研究室にて、大学備品のパーソナル・コンピューターとコンピューター・ソフトを使用して、遺構データ処理を実施した。研究実績の概要は、これまでに国立歴史民俗博物館、青森県教育委員会、市浦村教育委員会、富山大学などによって、青森県北津軽郡市浦村十三湊遺跡の発掘調査が実施され、多くの成果が挙げられた。具体的には、平成12年8月9日から同年8月31日には、十三湊遺跡関連唐川城跡の発掘調査を行う。現地説明会、調査成果検討会を現地で実施し、検討成果に基づいて地籍図との照合、検出遺構のデータ処理を実施した(調査補助員使用)。(3)平成12年9月1日から同年9月30日には、富山大学人文学部考古学研究室にて、大学備品のパーソナル・コンピューターとコンピューター・ソフトを使用して、遺構データ処理を実施した。成果としては、唐川城跡の原型は、中世のものではなく10世紀後半頃の防御性高地集落であることが判明した。津軽地域において、比高差160mもある最大級の古代防御性高地集落が発見されたことは、大きな成果であると考えられる。さらに、製鉄炉跡の痕跡や擦文土器が出土するなど、北方との交流を示す遺物も出土し、防御性高地集落の性格を考える上で興味深い資料を提供してくれた。また、平成12年10月20日には、十三湊遺跡シンポジウムを開催して、その場で研究発表を実施した。なお成果は、下記URLにて公開している。
浅海底の段差が高速航走する滑走艇の航走姿勢に及ぼす影響について

平成13年度に実施した浅海底の段差が高速航走する滑走艇の流体力に及ぼす影響を調査するための実験結果より,浅海底の段差通過直後に航走姿勢を大きく変化させる可能性があることがわかった.また,この姿勢変化を含む広範囲の航走姿勢に対応する流体力計測実験結果から,船体に働く動的流体力は,非常に限られた姿勢の範囲でのみ航走姿勢を保とうとする力として働くことが明らかとなり,大きな姿勢変化を伴う外乱を受けた船体は不安定な状態(バウダイビング)となる可能性があることがわかった.そこで,平成14年度は,まず模型船を用いて,船底段差通過時,急加速時および波浪中高速航走時など航走姿勢を大きく変化させる状況でのバウダイビングの計測を試みた.その結果,前進加速時や波浪中航走時に,船首を下げた船体が,急激に沈み込み沈没に至るバウダイビング現象が発生することを確認した.次に,定常流体力の更なる計測および再解析を行い,バウダイビングの発生は,高速航走時に船体に働く動的流体力の特性に起因することを示すとともに,定常流体力の計測値を基にバウダイビングの発生限界姿勢を求める方法を示した.さらに,波浪中バウダイビング発生判定法,加速発進時バウダイビングシミュレーションプログラムを作成し、実験結果と比較することでその妥当性を確認した.浅海底の段差が高速航走する滑走艇に及ぼす影響を模擬できる計算プログラム構築の一環として,本大学既存の滑走艇平水中航走姿勢および波浪中船体運動計算プログラムをベースとして,船体に働く流体力データを用いた航走姿勢変化にともなう前進速度変化を考慮可能な航走姿勢シミュレーションを作成した.このシミュレーションプログラムを用いて波浪中を高速航走するときの前後揺れが船体運動に及ぼす影響について調査した.一方,浅海底の段差が高速航走する滑走艇の流体力に及ぼす影響を実験的に調査するために,浅海底段差装置を作成し本大学曳航水槽に設置し,本大学既存の高速無人実験システムを用いて,浅海段差を通過するときに船体に働く流体力を,前進速度,段差のギャップ,底までの深さなど種々のパラメタを系統的に変化させて計測を行った.その結果,海底までの距離が浅くなるにつれて,船体上向きの揚力が増加し,船首下げのトリムモーメントが発生することがわかった.また,海底までの距離が喫水の2倍程度よりも浅くなるとその傾向は顕著になる事がわかった.さらに,浅海底の段差通過直後の大きな姿勢変化を想定し広範囲の航走姿勢に対応する流体力計測実験を行いその流体力特性についても調査した.その結果,船体に働く動的流体力は,非常に限られた姿勢の範囲でのみ航走姿勢を保とうとする力として働くことが明らかとなり,大きな姿勢変化を伴う外乱を受けた船体は不安定な状態となる可能性があることがわかった.平成13年度に実施した浅海底の段差が高速航走する滑走艇の流体力に及ぼす影響を調査するための実験結果より,浅海底の段差通過直後に航走姿勢を大きく変化させる可能性があることがわかった.また,この姿勢変化を含む広範囲の航走姿勢に対応する流体力計測実験結果から,船体に働く動的流体力は,非常に限られた姿勢の範囲でのみ航走姿勢を保とうとする力として働くことが明らかとなり,大きな姿勢変化を伴う外乱を受けた船体は不安定な状態(バウダイビング)となる可能性があることがわかった.そこで,平成14年度は,まず模型船を用いて,船底段差通過時,急加速時および波浪中高速航走時など航走姿勢を大きく変化させる状況でのバウダイビングの計測を試みた.その結果,前進加速時や波浪中航走時に,船首を下げた船体が,急激に沈み込み沈没に至るバウダイビング現象が発生することを確認した.次に,定常流体力の更なる計測および再解析を行い,バウダイビングの発生は,高速航走時に船体に働く動的流体力の特性に起因することを示すとともに,定常流体力の計測値を基にバウダイビングの発生限界姿勢を求める方法を示した.さらに,波浪中バウダイビング発生判定法,加速発進時バウダイビングシミュレーションプログラムを作成し、実験結果と比較することでその妥当性を確認した.
痛覚形成・制御における脳内IL-1の役割に関する分子生物学的・薬理学的研究

本研究では、脳内における痛覚情報伝達機構に対するIL-1βの役割を検討するために以下の実験を行った。まずラット側脳室内にIL-1βを投与し機械的侵害受容に対する効果を検討したところ、低用量では痛覚過敏を惹起し、逆に高用量では鎮痛効果を発揮することが明らかとなった。またこのIL-1βの効果はIL-1 receptor antagonistによって抑制された。サリチル酸ナトリウムによってはIL-1βの痛覚過敏効果は抑制されたが鎮痛効果は抑制されなかった。さらにαヘリカルCRFを投与したところIL-1βのいずれの効果も抑制された。次にIL-1のレセプターmRNAの正常ラット脳内における発現分布をin situ hybridization法(ISH法)を用いて検討したところ1型レセプターについては視床、扁桃体や延髄をはじめとする種々の脳部位で発現が見られた。しかし2型レセプターについては発現が見られなかった。1型レセプターの発現細胞は神経特異的エノラーゼmRNAとの二重ISH法により神経細胞と同定された。IL-1βはそのプロセシングにIL-1β変換酵素を必要とするがそのISHを行ったところ、正常ラット脳内においてmRNAの発現は見られなかった。さらに脳内の内因性IL-1βが実際に痛覚情報の伝達に関与している可能性を検討するために脳内でIL-1βのmRNAを発現させることが分かっているisoproterenolを側脳室内に投与し、IL-1βmRNAの発現と機械的侵害受容閾値の変化を検討したところ、mRNAの発現は投与後1時間でピークとなり、さらに投与後1時間及び4時間をピークとする二相性の鎮痛効果が観察された。最後に持続的痛み刺激であるホルマリンのラット後肢足底部皮内投与による脳内IL-1βmRNAの変化をISH法で検討したところ視床下部においてIL-1βmRNAの発現が亢進していることが確認された。ラットIL-1β変換酵素cDNAの部分配列をクローニングし、現在、IL-1受容体type2cDNAのクローニングを進行中である。IL-1β、IL-1受容体、IL-1β変換酵素mRNAの無処置ラット脳での発現をin situ hybridization法で検討した結果、IL-1βmRNAおよびIL-1受容体type1mRNAが各々、特定の脳部位で発現していることが判明した。これらmRNAのうち特に、IL-1受容体type1mRNA産生細胞に関しては、in situ hybridizationによる二重染色法などの手法を用い、その発現が神経細胞、血管内皮細胞および脈絡叢によるものであるということを明らかにした。さらに、持続痛によりIL-1βmRNAの視床下部での発現が亢進することを確認した。また、ラット後肢圧侵害受容閾値にたいするIL-1βの脳室内投与の効果を検討し、低用量では閾値を低下させ、高用量では閾値を上昇させる効果があること、さらにそれらの効果がIL-1アンタゴニストの同時投与により拮抗されることを明らかにした。平成6年度は、このIL-1βによる痛覚修飾効果に脳のどの部位が関与しているのかをIL-1βの脳実質内局所微量注入実験により検討するとともに、この痛覚修飾効果に関与する神経伝達物質あるいは神経調節物質の同定も併せて行う予定である。また、IL-1受容体type1mRNA以外のmRNAに関してもその産生細胞をin situ hybridizationによる二重染色法などの手法により同定する。ラットIL-1受容体

TypeII cDNAおよびミクログリアのマーカーであるMac-1 cDNAをクローニングした。in situ hybridization法により脳内IL-1受容体TypeII mRNAの発現分布を検討した結果、IL-1受容体TypeII mRNAは正常ラット脳内にほとんど発現していないが、神経興奮作用を有するカイニン酸の投与により歯状回や扁桃体で発現が誘導されることが明らかとなった。また、脳室内投与したIL-1βが、低用量ではラット後肢圧侵害受容閾値を低下させ、高用量では閾値を上昇させる傾向があることを昨年度報告したが、本年度はこのIL-1βの痛覚修飾効果に関与する神経伝達・修飾物質を明らかにするための行動薬理学的な実験を行い、プロスタグランジン生合成阻害薬であるサリチル酸ナトリウムの脳室内投与によりIL-1βの閾値低下作用は拮抗されるが、閾値上昇作用は影響を受けないこと、CRF受容体拮抗薬であるαhelical CRFの脳室内投与によりIL-1βの閾値低下および閾値上昇作用のいずれもが拮抗されることが明らかとなった。さらに、本研究者らはこれまでに、アドレナリンβ受容体アゴニストであるイソプロテレノールが脳内グリア細胞および培養ミクログリア細胞においてIL-1βmRNAの発現を誘導することを報告しているが、そのイソプロテレノールの脳室内投与によって投与後30分と3-4時間後の2つのピークを有する2相性の鎮痛作用が観察された。
頭蓋と脳形態の相関に関する研究：化石人類の脳区分推定に向けて

本研究は,ネアンデルタール人と現生人類の脳の各部分の大きさと割合の差を解明することを目標とし,脳の区分の境界を知るための頭蓋形態の指標を開発しようとするものである.平成26年度は下記の2つの項目に取り組んだ.A.頭蓋内面の圧痕に基づく脳溝・脳回の同定霊長類10種16例の乾燥頭蓋標本を用いて,CTデータによって仮想的エンドキャストを作成した.中心溝,主溝,弓状溝,外側溝,上側頭溝をはじめ,頭蓋に面する主要な脳溝がほとんどの種のエンドキャスト上で同定できた.ただし,最も頭蓋の大きいチンパンジーでは脳溝との対応が確認できず,次に頭蓋の大きいニホンザルにおいて頭頂部が平滑で溝が不明瞭な傾向にあった.さらにチューリヒ大学のZollikofer教授らと共同で,チンパンジー,ボノボ,ゴリラ,ヒトの幼若個体のCTデータを検討した.その結果,脳容積の増加の顕著な時期において脳溝に対応する溝がエンドキャスト上に同定できるが,その後の成長に伴って溝が不明瞭になることが明らかになった.B.冠状縫合の位置に基づく中心前溝の位置の推定霊長類乾燥頭蓋標本で弓状溝下脚(ヒトの下中心前溝に相当)と冠状縫合下部の位置関係を検証し,弓状溝下脚は概ね冠状縫合の近くに位置することを明らかにした.次にヒトの解剖学実習体において中心前溝と冠状縫合の位置関係を解析した.下中心前溝は冠状縫合の後方(前頭後頭長の6.3%後方)に位置していた.この所見に基づいて,ネアンデルタール人3個体と現生人類14個体のCTデータにおいて,冠状縫合の位置から下中心前溝の位置を推定した.下中心前溝の位置におけるエンドキャストの冠状断面積は,エンドキャスト容積が同じ場合,現生人類に比べてネアンデルタール人で小さい傾向にあった.これは,現生人類に比してネアンデルタール人において,前頭前野と他の脳領域との線維連絡に制約があったことを示唆する.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,ネアンデルタールと現生人類の脳機能差の解明を目標に,脳の各部分の大きさと割合の差を明らかにするため,頭蓋の形態から脳の区分の境界を知るための指標を開発しようとするものである.平成23年度以来,材料としては現生霊長類と現生人類の固定標本と乾燥頭蓋標本ならびにそれらのCTデータ,臨床画像を利用し,下記の2つの項目に取り組んできた.頭蓋内面の圧痕に基づく脳溝・脳回の同定まずカニクイザル頭部の固定標本を用いて,CTデータによって仮想的エンドキャストを作成し,脳表面の形態と比較した.中心溝,主溝,弓状溝をはじめ,頭蓋に面する主要な脳溝がエンドキャスト上でも観察された.そこで霊長類10種16例の乾燥頭蓋標本で同様にエンドキャストを作成して,既存の資料に記載されている脳溝が確認できるか解析した.最も頭蓋の大きいチンパンジーでは脳溝との対応が確認できないが,その他の例ではカニクイザルと同様であった.次にチューリヒ大学のZollikofer教授らと共同で,チンパンジー,ボノボ,ゴリラなど類人猿とヒトのCTデータを検討し,幼若個体においてエンドキャスト上の圧痕と脳溝との関係が比較的明瞭な時期があることを見出した.その経時変化について現在解析を進めている.B.冠状縫合の位置に基づく中心前溝の位置の推定カニクイザル頭部固定標本で弓状溝下脚が冠状縫合の下部ときわめて近い位置にあることを見出し,霊長類乾燥頭蓋標本でこの関係を検証した.個体差ならびに種差が存在するものの,弓状溝下脚ないし中心前溝下部は概ね冠状縫合の近くに位置していることが明らかになった.ヒトのとくに成体では頭蓋内面の圧痕が前頭骨眼窩板や側頭骨の一部を除いて観察しにくいので,冠状縫合との位置関係の解析が重要である.固定標本(解剖実習用献体)でのデータ収集はほぼ完了し,今年度の解析の準備ができた.本研究は,ネアンデルタール人と現生人類の脳の各部分の大きさと割合の差を解明することを目標とし,脳の区分の境界を知るための頭蓋形態の指標を開発しようとするものである.平成26年度は下記の2つの項目に取り組んだ.A.頭蓋内面の圧痕に基づく脳溝・脳回の同定霊長類10種16例の乾燥頭蓋標本を用いて,CTデータによって仮想的エンドキャストを作成した.中心溝,主溝,弓状溝,外側溝,上側頭溝をはじめ,頭蓋に面する主要な脳溝がほとんどの種のエンドキャスト上で同定できた.ただし,最も頭蓋の大きいチンパンジーでは脳溝との対応が確認できず,次に頭蓋の大きいニホンザルにおいて頭頂部が平滑で溝が不明瞭な傾向にあった.さらにチューリヒ大学のZollikofer教授らと共同で,チンパンジー,ボノボ,ゴリラ,ヒトの幼若個体のCTデータを検討した.その結果,脳容積の増加の顕著な時期において脳溝に対応する溝がエンドキャスト上に同定できるが,その後の成長に伴って溝が不明瞭になることが明らかになった.B.冠状縫合の位置に基づく中心前溝の位置の推定

霊長類乾燥頭蓋標本で弓状溝下脚(ヒトの下中心前溝に相当)と冠状縫合下部の位置関係を検証し,弓状溝下脚は概ね冠状縫合の近くに位置することを明らかにした.次にヒトの解剖学実習体において中心前溝と冠状縫合の位置関係を解析した.下中心前溝は冠状縫合の後方(前頭後頭長の6.3%後方)に位置していた.この所見に基づいて,ネアンデルタール人3個体と現生人類14個体のCTデータにおいて,冠状縫合の位置から下中心前溝の位置を推定した.下中心前溝の位置におけるエンドキャストの冠状断面積は,エンドキャスト容積が同じ場合,現生人類に比べてネアンデルタール人で小さい傾向にあった.これは,現生人類に比してネアンデルタール人において,前頭前野と他の脳領域との線維連絡に制約があったことを示唆する.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。この新学術領域研究に招待研究者として参加して以来,前述のAとBの2項目を進めてきた.Aの「頭蓋内面の圧痕に基づく脳溝・脳回の同定」に関しては,カニクイザル頭部固定標本での所見をDynamics of Learning in Neanderthals and Modern Humans 2: p.131-137, 2014に発表した.当初カニクイザルの頭部固定標本の例数を増やす予定だったが,最終的な研究目標がネアンデルタールと現生人類であるため,より広い範囲の種,とくに類人猿のデータを解析することが重要だと考え,霊長類乾燥頭蓋標本の解析とZollikofer教授との共同研究を計画した.とくに後者は類人猿とヒトの幼若個体について多くの例を解析することができた(幼若個体の解析でヒト42例,チンパンジー41例,ボノボ38例など).これは当初の予定をはるかに上回り,研究が予想以上に進展した.Bの「冠状縫合の位置に基づく中心前溝の位置の推定」については,カニクイザル頭部固定標本での所見をDynamics of Learning in Neanderthals and Modern Humans 2: p.139-143, 2014に発表した.Aと同様に霊長類乾燥頭蓋標本の解析を進めた.そこでカニクイザルと概ね同様の結果を得たが,種差や個体差をどのように取り扱うかが課題となった.ヒトでの解析に関して,頭部固定標本でのデータ収集は順調に進んだが,解析は予定より遅れている.医療画像は解像度の高いデータの入手が予想よりも難しく,とくに小児は困難であることが明らかになった.以上,項目AとBの進捗状況を総合すると一部遅れがあるものの,予定を上回って進展した部分もあるので,概ね順調に進行していると考えられる.本研究計画は最終年度となった.前述のように項目Aは予想以上に進展したので,これを維持していきたい.今年度は遅れの見られるBについて,ヒトの冠状縫合と脳溝との位置関係について重点的に推進する予定である.医療画像の例数が制限される反面,固定標本でのデータは50例以上集まっており,冠状縫合の位置が明確に特定できる例のみ抽出しても,統計的に問題の無い解析ができると考えている.さらに,C01班で化石頭蓋の復元が進んでいるので,これにわれわれの所見を当てはめてネアンデルタールと現生人類の脳区分を明らかにすべく,共同作業を進める予定である.
バイオテンプレートによるリチウムイオンシーブの合成と集積化

化学反応では不可能な中性領域においてMn(II)を酸化する真菌によるバイオミネラリゼーションから合成したマンガン酸化物の焼成条件を最適化することによって、戦略元素の一つであるリチウムイオンの吸着体の合成に成功した(最大吸着容量24.7 mg/g-吸着体)。この吸着体は粉末状であるため、ハンドリング性を向上させるために、高分子ゲル埋包型として集積化した。集積体のリチウムイオン吸着速度は、粉末状のものと比べて遅くなったが、最大吸着容量および再生性は粉末のものと同等であり、高分子ゲル埋包型集積化は、リチウムイオンの吸脱着を反復することを前提とした分離性に大きく貢献した。低結晶性バーネサイトを真菌により合成し、Li/Mn比を厳密に考慮しながら、バイオバーネサイトを前駆体として焼成し、マイクロチューブ型リチウムイオンシーブ(スピネル型H1+xMn2-xO4)を合成した。焼成条件はTG/DTA曲線を参考としながら、昇温プログラム(温度、温度上昇速度、維持時間、冷却条件)を検討した。TG/DTA曲線から顕著な重量減少が起こるのは、三つの温度帯があり、100-150度Cの脱水反応、250-350度Cの有機物分解反応、450-550度Cのマンガン酸化物の相転移反応であるため、450-550度Cにて2時間維持し、自然冷却とした。炭素繊維不織布上でのバイオバーネサイトの焼成は、炭素不織布の二次元構造の維持を妨げ、集積化の方法をアルギン酸ビーズゲルへの埋包法に切り替えた。これによって、ナノ粒子のスピネル型H1+xMn2-xO4は高分子ゲル中に分散し、23mm径のビーズ中に閉じ込めることができた。ビーズ内に粉末吸着体はよく分散されていることが、走査電子顕微鏡観察および元素マッピングにより確認できた。ビーズ化された吸着体に対して、リチウムイオンの吸着速度および最大吸着容量を室温にて求めた。リチウムイオンの最大吸着容量は24.7 mg/g-HMOであり、アルギン酸ビーズ埋包前の粉末吸着体の値とほぼ同等であった。空試験によって、アルギン酸ビーズ自体はリチウムイオン吸着容量はほとんどもたないことを確認した。一方、吸着速度は擬二次速度式に従い、初期濃度18 50mg/Lのときの速度定数は2.09.0 x 10-3 g mg/minであった。この速度は粉末吸着体に比べるとかなり遅いとはいえ、リチウムイオンシーブが具備すべき何度も吸脱着を繰り返すことを前提とした分離性の向上に、高分子ゲル埋包技術は大きく貢献する。炭素材料の大気下焼成は材料を脆くしたため、当初の集積化方法を高分子ゲル埋砲包法に変更したものの、二年度目に予定していた集積体のキャラクタリゼーションがほぼできている。マンガン酸化真菌Paraconiothyriumsp.WL-2が合成した低結晶生バーネサイトは菌糸の表面から放出するマンガンペルオキシダーゼにより、中性条件のもとでもマンガン(II)の酸素による酸化反応を促進し、真菌の表面に形成される。これを焼成することにより、菌糸形状を維持したままスピネル型H1+xMn2-xO4(HMO)の相が形成され、高効率反応場を与えるリチウムイオンに選択的なイオン交換体となった。この粉末の集積化法として、アルギン酸ゲルビーズの中に分散状態を保ったまま埋包することに成功した。このときのリチウムイオン最大吸着容量は、HMO単位重量あたり3.61mmol/gとなり、アルギン酸ゲルビーズ内に埋包しないHMO粉末のときの最大吸着容量の値(3.68mmol/g)に対して遜色ないものであった。リチウムイオンが高分子アルギン酸カルシウムゲルの網目構造を通過しながら、HMO上でのイオン交換が可能であることが示された。吸着過程のあとの脱着過程においても、イオン交換体の化学的安定性が確認された。海水相当のイオン強度をもつ水溶液の中で、吸着脱着過程を5回繰り返した後でもリチウムイオン最大吸着容量の減少率は10%以下にとどまっていた。アルギン酸ゲルビーズ埋包化によって、化学的再生性も強化されていることが明らかとなった。その詳細の内容はPowder Technologyに公表された。高分子ゲル埋包型リチウムイオンシーブに対して、イオン交換容量の定量化、速度論、海水相当のイオン強度をもつ条件にて5回の反復試験により化学再生性の確認ができた。JSPS外国人特別研究員制度、JSPSサマープログラム、JSTサクラプログラムなど海外からの若手研究者の来訪機会を組み合わせて、本研究の成果を国際共同研究として1つの論文を公表した。前年度作成した高分子ゲル埋包型リチウムイオンシーブに対して、常温におけるリチウムイオン吸着特性を明らかにしたので、冷却前の地熱水への適用を想定して、集積体の温度耐性を検討した。化学反応では不可能な中性領域においてマンガン(II)を酸化する真菌Paraconiothyrium sp.によるバイオミネラリゼーションによって合成したマンガン酸化物の焼成体は、500度Cでの加熱過程を経て合成しているため、吸着温度70度Cまでの範囲では構造も特性も変化しないことは確認できているが、アルギン酸ゲルの物理的化学的温度耐性について、およびゲル内でのイオンの移動速度については、要検討項目であった。物理的化学的温度耐性については、50度Cまでは安定性が維持できることが確認できたが、50度C以上になると、ゲルの安定性が損なわれることがわかった。

50度C以下の範囲であれば、吸着速度、吸着容量、再生性、選択性に遜色はないといえる。ゲル内でのイオンの移動速度については、温度が高くなると速くなると考えられる。ゲルの物理的安定性を保つ温度範囲において、なるべく高い温度を用いるのが、最適といえる。地熱水の温度には分布があり、画一的には最適条件を提案できないが、原水温度で約50度C以上の地熱水中に含まれる高濃度リチウムイオンを回収する場合には、少なくとも温度を約50度Cまでに温度を下げて、本高分子ゲル埋包型リチウムイオンシーブ適用することが最適といえる。また、Paraconiothyrium sp.が放出するマンガンペルオキシダーゼを含む粗酵素液の鉱業利用として、超難処理炭素質金鉱石の有機炭素を分解する前処理段階に活用できる可能性を示した。化学反応では不可能な中性領域においてMn(II)を酸化する真菌によるバイオミネラリゼーションから合成したマンガン酸化物の焼成条件を最適化することによって、戦略元素の一つであるリチウムイオンの吸着体の合成に成功した(最大吸着容量24.7 mg/g-吸着体)。この吸着体は粉末状であるため、ハンドリング性を向上させるために、高分子ゲル埋包型として集積化した。集積体のリチウムイオン吸着速度は、粉末状のものと比べて遅くなったが、最大吸着容量および再生性は粉末のものと同等であり、高分子ゲル埋包型集積化は、リチウムイオンの吸脱着を反復することを前提とした分離性に大きく貢献した。高分子ゲル埋砲型リチウムイオンシーブに対して、地熱水や海水を想定した、高温での吸着等温線の獲得、イオン選択性の検討、化学再生の検討が必要である。地熱水中にリチウムイオンが海水中の50倍以上溶存していることがわかっているので、高分子ゲル埋包型リチウムイオンシーブの温度に対する耐性を検討する。環境材料学予定していた国際会議に出席できなかったため。H29年度には、関係する国際会議での成果発表を申し込み済みである。
関数化データ集合に基づく統計的モデリング

本年度は,平成16年度から研究を開始した本研究課題の最終年度に当たるため,これまでの研究成果を整理して重点研究課題を策定して,関数データ解析に基づく統計的分析手法の開発研究に取り組み,以下のような研究成果を挙げることができた.1.高次元ベクトルデータの各成分値を離散時点観測データとして捉え,非線形モデリング手法を適用して関数化処理する際に重要な問題である基底関数の構成法について研究し,関数データ解析に有用な新しい基底展開法を提唱した.2.生命科学,地球科学,環境科学,金融工学,システム工学等の分野でしばしば観測・測定される極めて高次元のデータに基づく情報抽出に取り組み,この問題を関数データ解析の枠組みで研究して,関数データ集合の中から有益な情報やパターンを効率的に抽出するための統計的分析手法を研究した.特に,識別・判別法,クラスタリング,次元圧縮法に関していくつかの関数データ解析手法を提唱することができた.応用研究として,タンパク質の立体構造の分類,気候変動データの分類と現象解明に向けた研究を継続・推進中である.3.関数データ解析を適用するに当たって解決すべき重要な問題の一つは,ノイズを伴う多数の高次元ベクトルデータに含まれる情報を可能な限り失うことなくどのように関数データ化するかである.この問題に対して,分析結果に影響するベクトルデータの情報を高効率で含有する関数化の方法について,現象構造を近似するモデル,関数データ集合に基づくモデルの推定,適切なモデル選択の一連のプロセスを総合的に研究し,新たな分析手法を提唱することができた.4.形や立体の関数データ化と高次元関数化データ集合に基づくモデリングの理論・方法論について研究を継続・推進中で,諸科学のさまざまな分野の直面する問題の解決に取り組んでいる.近年,電子化された計測・測定技術の進歩によって科学の諸分野で現象過程の連続的な計測・測定と大規模なデータの蓄積を可能とした.この結果,システム工学,地球・環境科学,生命科学などの分野で,複数の特性を経時的に測定した動作過程の多次元データや時間的に変化する空間データの情報が日々大量に蓄積され,データベースとして組織化されつつある.このような大規模多変量時系列データや時空間データから有益な情報やパターンを抽出するための新しい分析手法の開発を目指して研究し,本年度は以下のような成果を挙げた.(1)本研究では,各対象に対して計測・測定された多特性経時的データをどのようにして多変数関数化処理法を行うかが重要な問題となる.このため,ウェーブレット,ガウス型およびthin-plate spline動径基底関数に基づく多変数関数化について研究し,正則化基底展開法の基礎理論を構築中である.(2)個体差を伴う多数の経時的データの多変数関数化と関数化データ集合に基づくモデリングを同時に行う場合に本質的なモデルの評価法について研究し,特に,ベイズの観点からモデルの良さをどのように評価するかを研究し,関数データ解析の枠組みで一つのモデル評価基準を導出した.(3)開発した多変数関数データ集合に基づくモデリング手法の重要な応用研究として,ヒトの神経活動に伴う信号変化を捉えた磁気共鳴機能解析,ゲノム解析における細胞周期データの分析,生物工学における人体の歩行の仕組みとロボット研究などへの応用研究を推進中である.本研究は,複数の個体に対して観測・測定された多変量時系列データや時空間データから有益な情報やパターンを抽出するための新しい統計的分析手法の開発を目指すもので,特に,各個体に対して離散時点で経時的に観測・測定された高次元ベクトルデータを一つの関数で特徴付け,関数化されたデータ集合に基づく回帰モデル,識別・判別関数の構成法,次元圧縮,モデルの推定,モデル評価基準の開発研究を推進することを目的とする.平成17年度は,前年度の研究成果を踏まえて以下のような研究を行った.(1)複雑な非線形構造を内在する離散時点観測データからの情報抽出を目的として,ウェーブレットによる非線形回帰モデリング手法を提案した.ウェーブレットに基づく手法の大きな特徴は,不連続点の存在や曲率の急激な変化など,データ構造の局所的な変動を有効に捉えることができる点にある.提案したウェーブレットを基底関数とする非線形モデリング手法を関数化処理に適用し,ロジスティック判別を融合させることによって複雑現象の解明に有効に機能する判別・識別手法を提唱した.提唱した手法は,シミュレーションおよび音声データの判別問題へ応用して,その汎化能力の高さを立証した.現在,分光スペクトル解析,動作過程の機能異常解析,遺伝子構造データなどへの適用研究中である.(2)個体差を伴う多数の経時的データの多変数関数化処理を適切に行うための方法論について研究した.特に,分析結果に大きく影響するベクトルデータの情報を高効率で含有する関数化の方法について,現象構造を近似するモデル,関数データ集合に基づくモデルの推定,適切なモデル選択の一連のプロセスを総合的に研究中である.(3)昨年度に引き続き,形や立体の関数データ化と高次元関数化データ集合に基づくモデリングの理論・方法論について研究を行い,生命科学の直面する問題に取り組んでいる.本年度は,平成16年度から研究を開始した本研究課題の最終年度に当たるため,これまでの研究成果を整理して重点研究課題を策定して,関数データ解析に基づく統計的分析手法の開発研究に取り組み,以下のような研究成果を挙げることができた.1.高次元ベクトルデータの各成分値を離散時点観測データとして捉え,非線形モデリング手法を適用して関数化処理する際に重要な問題である基底関数の構成法について研究し,関数データ解析に有用な新しい基底展開法を提唱した.

2.生命科学,地球科学,環境科学,金融工学,システム工学等の分野でしばしば観測・測定される極めて高次元のデータに基づく情報抽出に取り組み,この問題を関数データ解析の枠組みで研究して,関数データ集合の中から有益な情報やパターンを効率的に抽出するための統計的分析手法を研究した.特に,識別・判別法,クラスタリング,次元圧縮法に関していくつかの関数データ解析手法を提唱することができた.応用研究として,タンパク質の立体構造の分類,気候変動データの分類と現象解明に向けた研究を継続・推進中である.3.関数データ解析を適用するに当たって解決すべき重要な問題の一つは,ノイズを伴う多数の高次元ベクトルデータに含まれる情報を可能な限り失うことなくどのように関数データ化するかである.この問題に対して,分析結果に影響するベクトルデータの情報を高効率で含有する関数化の方法について,現象構造を近似するモデル,関数データ集合に基づくモデルの推定,適切なモデル選択の一連のプロセスを総合的に研究し,新たな分析手法を提唱することができた.4.形や立体の関数データ化と高次元関数化データ集合に基づくモデリングの理論・方法論について研究を継続・推進中で,諸科学のさまざまな分野の直面する問題の解決に取り組んでいる.
マイクロ波送電による農業機械の電動化に関する研究

電力をマイクロ波(2.45GHz)によって空中送電する技術を応用して、エンジンや動力伝達機構、さらにはバッテリを持たず、電気モータのみを駆動装置として有する革新的な農業機械の開発を目指し、マイクロ波送受電システム、送受電アンテナの車両追尾システム、車両走行・操舵制御システムを構築、試作した車両を用いた実験によってその実現可能性を追求した。また、圃場において作業する農業機械のマイクロ波による駆動の場合に問題となる、作物成長へのマイクロ波照射の影響についても研究を行った。主な研究成果は以下の通りである。1.マイクロ波を位相制御マグネトロンで発生させ、ホーンアンテナで送電、設計・試作したマイクロ波受電アンテナ(レクテナ)で受電し、農用車両の1/4模型(1号機)を駆動することができた。2.移動する車両に取り付けた信号送信アンテナから400MHzの信号をホーンアンテナに向けて発信し、マイクロ波送信ホーンアンテナ側では左右2個の受信アンテナで受けて、それぞれの信号の位相差を無くすようにホーンアンテナを載せた回転台の回転を制御することによって車両を追尾できた。3.2号機には角柱状の4面レクテナを装備、車両の方位が変化してもマイクロ波を受信できるようにし、車両の位置を2台のカメラを用い画像処理によって求めてホーンアンテナの方向を制御するシステムを構築し、車両の直進・旋回・Uターン走行を可能にした。4.3号機には車輪駆動・操舵・作業機駆動のモータを装備、パラボラアンテナによる送電、送受電アンテナの向きの制御、指令PCと車両側のPICマイコン間の情報通信などを行い、より精密な駆動を可能にしたが、制御システムに時間遅れなどの問題があり、更なる改善の必要性を示唆した。5.マイクロ波照射の野菜種子発芽への影響を、環境を制御できる人工気象器内で精密に調べた。その結果、照射しない場合とほとんど有意差はないが、一部影響を示す場合もあった。1.旋回挙動が可能なように操舵機構と駆動用直流モータのみを持つ農用車両の約1/4模型を製作した.2.模型車両のモータ負荷を考慮したマイクロ波受電アンテナ(レクテナ)を設計,試作した.3.マイクロ波を位相制御マグネトロン(購入備品)によって発生させ,ホーンアンテナから送電し,上記レクテナで受電するマイクロ波の電力をパワーメータ(購入備品)で車両走行路にわたって測定,空中送電効率を求めたが,レクテナの受電面積が少ないことと,ホーンアンテナによるマイクロ波の拡散のために送電効率は低く,送電方法の改良を図る必要があることを明らかにした.4.マイクロ波送電方向に対して直角方向に車両を直進走行させる実験を宙空電波科学研究センターのマイクロ波エネルギ伝送実験装置(METLAB)内にて行った.ホーンアンテナ方向の車両追尾システムは,車両から発信される電波をホーンアンテナ側で2個の受信アンテナで受けてその位相差から車両位置を見出し,ホーンアンテナの向きを車両位置に合うよう制御するものである.車両はマイクロ波による空中送受電によって走行した.5.将来圃場においてマイクロ波送受電によって農用車両を駆動する場合,植物へのマイクロ波照射の影響を考慮する必要があるため,その第一歩として種子発芽へのマイクロ波照射の影響を厳密に調べている.電気定温恒湿器(購入備品)内にマイクロ波送信アンテナを装備し,種子配置棚上の電力密度分布を測定,種子入りシャーレを配置して発芽試験を栽培法に基づいて行った.その結果,ダイコン種子の発芽には人体へのマイクロ波暴露防護指針近辺の電力密度では影響がないことが明らかになった.また,無処理のホウレンソウ種子ではマイクロ波照射による水温の上昇の影響などが発芽に現れることが分かった.

1.マイクロ波の受電効率を上げるために、パッチアンテナの個数を従来の4枚から12枚にしたマイクロ波受電アンテナ(レクテナ)、および車両の旋回挙動の場合も常に受電できるための1面に6枚のパッチアンテナを持つ4角柱レクテナを設計、試作した。2.送電アンテナの車両追尾システムとして、車両位置認識も可能な2台のモノクロCCDカメラによる画像処理法を用いた。すなわち、車両上部にマーカを設置し、マーカ中心が送電用ホーンアンテナと同じ回転台に取り付けたカメラ1の画像中心に一致するように回転台の回転を制御することによって、送電アンテナが常に車両の方向を向くようにした。また、カメラ1から一定距離(2m)離れたところに設置したカメラ2の回転も同様にマーカが画像中心に来るようにステップモータで制御した。基準線からの両カメラの回転角度とカメラ間の距離から車両の位置を特定することができた。3.模型車両には走行用直流モータと操舵用サーボモータを有するが、これらのモータへのレクテナからの電力供給をPICマイコンで制御するシステムを構築した。マイコンの電源はニッカド電池としたが、レクテナからの電力でこのニッカド電池を充電可能とした。4.上記車両追尾システムとマイクロ波送受電によって、車両は直進・旋回挙動をしたが、ホーンアンテナからのマイクロ波拡散のために送受電効率は低いままで留まった。1.マイクロ波の送受電効率を改善するために、これまでのホーンアンテナに替わる送信アンテナとして、パラボラアンテナを設計・製作し、その将来の俯角・方向角を制御するためのパラボラアンテナ架台を設計・製作した。また、今回はモデル車両に3個のモータが取り付けられるので、それらに必要な電力を受信するためのレクテナを設計・試作した。2.電気駆動農業機械のモデルとして、精密播種機を設計・試作した。走行部駆動モータ、播種部駆動モータ、および操舵部駆動モータを選定し、その制御回路を設計・試作した。3.京都大学生存圏研究所のマイクロ波エネルギー伝送装置を使用して、上記モデル車両の直進走行および播種走行実験を行った。パラボラアンテナおよびレクテナの向きの制御が不完全であったため、所期の成果は得られなかったが、播種機を稼動させながら走行しうることを示した。4.他方、モデル車両の位置をカメラで検出しながら、画像処理手法でその位置を同定し、その情報を現段階では有線で車両に送信し、指定された車両の旋回挙動および直進走行を行うように操舵の指示を行う試みを行った。カメラの目標追尾が万全ではないため、車両走行軌跡は指定されたものとは若干異なったが、この手法による車両の運動制御の可能性が示された。5.マイクロ波照射による作物種子発芽への影響を調べるため、マイクロ波による水温の上昇を抑制する大容量水槽を人工気象器内に設置し、個々の種子にあたるマイクロ波電力密度を精密に測定して、精度の高い発芽実験を行った。その結果、18W/cm2以下の電力密度では、発芽勢には有意差が認められなかったが、発芽率には低い電力密度においてマイクロ波を照射しない場合との間に有意差を示した。これについてはさらに実験回数を増して検討する必要がある。
大強度ハドロン加速器による核物理研究

下記に示す主要研究課題について作業グル-プを前年度にひき続き組織し,研究分担者等の研究成果を随時レビュ-し,具体的な研究遂行に反映させた。その上で,全体会議を開催し,相互批判による総合的検討を加え、今後の研究指針を策定した。その結果は,近く印刷・公表する。主要研究課題と主な成果について以下に記す。(A)ストレンジネス核物理[i]ハイパ-核の偏極と弱崩壊...(π^+,K^+)反応によって生成したラムダハイパ-核がスピン偏極していることが実験的に確認された。これは世界最初の観測である。[ii]ダブルハイパ-核とH粒子の探索(B)基本相互作用[i]1GeV/Cパイ中間子吸収の系統的測定の成功と△状態の役割。[ii]エキゾティック原子の研究...反陽子をヘリウムの気体・液体に照射して反陽子原子を生成すると,極めて長時間存続することが世界ではじめて観測された。(C)不安定核ビ-ムによる核物理・天体核物理[i]中性子過剰核のソフト巨大共鳴の発見。[ii]不安定核の天体熱核反応率のク-ロン分解反応法による最初の実験の成功。[iii]原始宇宙における重元素合成反応と非一様ビッグバン模型の進展。(D)測定器・加速器[i]大強度陽子リニアックの開発研究が成功裡に発展した。[ii]不安定核加速に適した重イオンリニアックの開発に成功した。[iii]大効率超伝導スペクトロメ-タの完成。[iv]気体充視填反跳核分析器の改造。以下に示す主要課題別に研究分担者を中心にしてワ-キンググル-プを組織し,当該研究課題の現状をレビュ-するとともに,今後の研究目標を検討した。その結果,近未来における重要研究課題を設定し,その実行計画を策定し,実験・理論の両面から研究準備に着手した。また,研究課題の幾つかのものは既に実行され,見るべき成果をあげている。本年1月には全体会議を開催し,これまでの研究経過及び結果を報告しあい,相互批判による総合的検討を加えた。その結果は各作業グル-プの研究指針として反映された。(A)ストレンジネス核物理...ハイパ-核の遷移確率,磁気能率等によるバリオンの相互作用と原子核の構造,ヘ-ハ相互作用,H粒子の生成,ダブルハイパ-核の研究。◎このうち幾つかの課題は高工研12GeV PSで実行され,ハイパ-核の偏極やダブルハイパ-核の存在の示唆を得た。より改善された実験を来年度継続して実行予定。(B)基本相互作用...パイオン,ミュオン,偏極中性子による核反応と相互作用,エキゾティック原子,弱崩壊等。(C)不安定核ビ-ムによる核物理・天体核物理...核種の存在限界,中性子過剰核の性質と反応,超重元素の探索,宇宙における元素合成機構。◎上記の全てのテ-マに対し,本格的実験が理研リングサイクロトロン及び核研サイクロトロンで開始され,世界最初の新しい知見がぞくぞくと得られつつある。来年度も続行する。(D)測定器・加速器物理...大強度陽子リニアックの基礎開発,低速重イオンリニアックの開発,大強度不安定核イオン源の開発。超伝導スペクトロメ-タ-の調整,気体充填型反跳核分析器。[ii]ダブルハイパ-核とH粒子の探索(B)基本相互作用[ii]エキゾティック原子の研究...反陽子をヘリウムの気体・液体に照射して反陽子原子を生成すると,極めて長時間存続することが世界ではじめて観測された。
スクリュー固定式インプラント支持のジルコニア補綴装置の破壊抵抗

スクリュー固定式のインプラント支持ジルコニア補綴装置の臨床応用への臨床的な示唆を得ることを目的とし研究を行った結果、以下の新たな知見を得た。1破壊抵抗の観点から,スクリュー固定式のインプラント支持ジルコニア補綴装置の前装材料として、コンポジットレジンは陶材に代わりえる材料である。2フルジルコニアクラウンは構造上の点から、安定した破壊抵抗を示す。3今回の研究で評価した4種類のスクリュー固定式のインプラント支持ジルコニア補綴装置は、大臼歯部の咬合圧に耐えうる破壊抵抗を有する。本研究では、スクリュー固定のジルコニア補綴装置の破壊抵抗および長期耐久性の評価および前装材料の微小破折防止に有効な間接修復用コンポジットレジンを前装したジルコニア補綴装置の破壊抵抗の検証を行った。フルジルコニアクラウンの破壊強度(7.54 kN)は、他の上部構造に比較して有意に高い破壊強度を示し、また、PFMクラウン(1.45 kN)、陶材前装ジルコニアクラウン(1.96 kN)およびコンポジット前装ジルコニアクラウンの破壊強度(1.80 kN)に有意差は認められなかった。スクリュー固定式インプラント上部構造としてフルジルコニアクラウンが高い破壊強度を有することが示唆された。また、PFMクラウン、陶材前装ジルコニアクラウンおよびコンポジット前装ジルコニアクラウンの破壊強度に有意差が認められないことから、陶材前装ジルコニアクラウンおよびコンポジット前装ジルコニアクラウンはPFMクラウンと同程度の破壊強度を有することが示唆された。フルジルコニアクラウンの破壊形式はクラウンが完全に破壊されているが、PFMクラウン、陶材前装ジルコニアクラウンおよびコンポジット前装ジルコニアクラウンでは、前装材料内における破壊が認められた。さらに、SEM観察において、多層構造であるPFMクラウン、陶材前装ジルコニアクラウンおよびコンポジット前装ジルコニアクラウンでは、フレーム上に前装材料と思われる残留物が観察された。EDX分析において、陶材前装ジルコニアクラウンおよびコンポジット前装ジルコニアクラウンの破壊断面から、Zr、Y、Siが検出された。PFMクラウンでは、Au、Zn、Siが、フルジルコニアクラウンでは、Zr、Yが検出され、SEM観察結果が検証された。当初の平成27年度の予定である、スクリュー固定式のインプラント支持ジルコニア補綴装置の破壊抵抗の研究は予定通り進行している。当初の計画通り、次の4種類のスクリュー固定式インプラント上部構造の破壊強度を評価した。1ジルコニアフレームに陶材を前装したクラウン(陶材前装ジルコニアクラウン)2ジルコニアセラミックス単体のクラウン(フルジルコニアクラウン)3ジルコニアフレームに間接修復用コンポジットを前装したクラウン(コンポジット前装ジルコニアクラウン)4金属フレームに陶材を前装したクラウン(PFMクラウン)さらに、当初の予定では計画されていなかったEDX分析を行うことで、破壊強度試験後の試料表面の分析を追加で行うことに成功した。また、それらの研究成果として、論文を作製し国際誌に投稿を終了している。加えて、国内の学術大会で研究成果発表を行った。スクリュー固定式のインプラント支持ジルコニア補綴装置の長期安定性を評価するため、疑似口腔内の環境下で補綴装置に荷重負荷後の破壊強度試験を行い、破壊抵抗の耐久性を検討した。陶材前装ジルコニアクラウン(1.50 kN)、コンポジットレジン前装ジルコニアクラウン(1.58 kN)および陶材焼付金属冠(1.63 kN)間の破壊強度に統計学的有意差は認められなかった。また、フルジルコニアクラウンの破壊強度(7.23 kN)は、他の上部構造に比較して有意に高い破壊強度を示した。なお、これらの結果は、口腔内環境を模倣した耐久試験前の結果と同様の傾向を示した。破壊強度試験後の試料の破壊形式は、陶材前装ジルコニアクラウン、コンポジットレジン前装ジルコニアクラウンおよび陶材焼付金属冠では、全ての試料で前装面における破壊であった。一方、フルジルコニアクラウンでは、フレームごとの完全破壊が観察された。また、試料の破壊試料表面観察では、陶材前装ジルコニアクラウン、コンポジットレジン前装ジルコニアクラウンおよび陶材焼付金属冠では、前装材料と思われる付着物を観察することができた。さらに、破壊面の成分分析はエネルギー分散方式蛍光X線分析装置(以下EDX)を用いて計測した結果、陶材前装ジルコニアクラウン、コンポジットレジン前装ジルコニアクラウンでは、フレームワークの構成成分であるジルコニウム、イットリウム、さらにケイ素が検出された。陶材焼付金属冠のEDX分析においては、金、亜鉛およびケイ素が検出された。平成28年度は、スクリュー固定式のインプラント支持ジルコニア補綴装置の長期安定性を評価することを目的として、chewing simulatorを用いた疑似口腔内の環境を設定して、インプラント上部構造に荷重負荷後の破壊強度を評価した。前年度は、耐久試験を行う前段階として、chewing simulatorを使用せず、初期の破壊強度を検討し、有益な研究結果を得ることができた。今回の、chewing simulatorによる繰り返し荷重回数は120万回および熱サイクル試験10万回で、長期間の耐久試験が必要となった。それに加えて、chewing simulatorの部品故障などもあり、当初の研究計画よりほんのわずか時間を要した。

また、研究当初は予定していなかったが、研究実施中にマイクロCTによる、インプラント上部構造内の気泡などの欠陥部位の検知を試み、その実験方法の確立にたどり着くことができた。これにより、chewing simulatorによる繰り返し荷重の途中における、インプラント上部構造内の状態を追跡して評価することが可能となった。平成29年度:スクリュー固定式のインプラント支持ジルコニア補綴装置の長期耐久性を評価した.口腔内環境を想定した加速劣化試験(120万回の繰り返し荷重および10万回の熱サイクル)後の破壊抵抗を検討した.さらに,繰り返し荷重30万回ごとにマイクロCT検査を行い,インプラント支持ジルコニア補綴装置内部構造を観察し,経時的変化を評価した.その結果,フルジルコニアクラウンの破壊強度(6.61 kN)は他の上部構造と比較して有意に高い破壊強度を示した.一方,陶材焼付金属冠(1.53 kN),陶材前装ジルコニアクラウン(1.52 kN),およびコンポジットレジン前装クラウン(1.62 kN)の破壊強度に有意差は認めらなかった.なお,加速劣化試験後のアバットメントスクリューの緩みは,陶材焼付金属冠で最も多く認められた.破壊形式については,陶材焼付金属冠と陶材前装ジルコニアクラウンの前装陶材内での破折,一方,コンポジットレジン前装クラウンでは前装部とフレームワーク間での破折であった.マイクロCT検査により,陶材前装ジルコニアクラウンでは加速劣化試験により前装部に亀裂の発生や進展は認めらなかったが,コンポジットレジン前装クラウンでは繰り返し荷重90万回の時点で前装部内での亀裂の進展が観察された.事業期間全体:スクリュー固定式のインプラント支持ジルコニア補綴装置の臨床応用への臨床的な示唆を得ることを目的とし研究を行った結果,以下の新たな知見を得た.1破壊抵抗の観点から,スクリュー固定式のインプラント支持ジルコニア補綴装置の前装材料として,コンポジットレジンは陶材に代わりえる材料である.2フルジルコニアクラウンは構造上の点から,安定した破壊抵抗を示す.3今回の研究で評価した4種類のスクリュー固定式のインプラント支持ジルコニア補綴装置は,大臼歯部の咬合圧に耐えうる破壊抵抗を有する.スクリュー固定式のインプラント支持ジルコニア補綴装置の臨床応用への臨床的な示唆を得ることを目的とし研究を行った結果、以下の新たな知見を得た。1破壊抵抗の観点から,スクリュー固定式のインプラント支持ジルコニア補綴装置の前装材料として、コンポジットレジンは陶材に代わりえる材料である。2フルジルコニアクラウンは構造上の点から、安定した破壊抵抗を示す。3今回の研究で評価した4種類のスクリュー固定式のインプラント支持ジルコニア補綴装置は、大臼歯部の咬合圧に耐えうる破壊抵抗を有する。現在は、平成28年度の研究予定である、スクリュー固定式のインプラント支持ジルコニア補綴装置の長期経過安定獲得ための要件を評価中である。長期耐久試験の実施には、かなりの時間を必要とする。そのため、今後予定しているスクリュー固定式のインプラント支持ジルコニアブリッジの破壊強度試験も並行して実施することで、効率的に研究を進める予定である。また、平成27年度の追加で行ったEDX分析を、破壊界面の表面分析法として、今後も継続して実施する予定とする。