hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自己抗体(AQP4, NMDAR)に起因する睡眠障害と精神疾患の病態の解明

(1)傍正中視床下部の病変による過眠症が多く報告されている。その中でAQP4抗体にて視神経脊髄炎(NMO)が起こることが報告された。NMO33症例のうちで、AQP4抗体は25例、MOG抗体2例陽性であった。(2)抗NMDA受容体抗体に関しては、髄液に限定して検討を行った。髄液169例での測定のうちで14例で陽性であった。14例のうちの7例は脳炎に至った症例であり、当初は緊張病と診断されていた。もう7例は神経症状の無い精神症状のみであり、緊張病3例、短期精神障害2例、統合失調症2例であった。睡眠障害の測定のうちで、4例の陽性例を見いだした。4例の内、3例がナルコレプシーであった。(1)傍正中視床下部の病変により2次性にオレキシン神経が障害された過眠症が多く報告されており、2004年にMSのサブタイプであるNMOに特異的に検出される自己抗体(NMO-IgG)が発見され、NMO-IgGの標的抗原は脳内の水分子チャネルであるaquaporin-4 (AQP4)であることが見出された。髄液オレキシン値の測定、過眠症状を含む臨床症状を検討した。これまでに40例の検討を行っている。髄液オレキシンは低値が15名、中間値が25名であった。これら髄液オレキシン値は、免疫抑制療法後にいずれも正常化した。間脳・視床下部と第四脳室周囲にはAQP4が高発現するため、この抗体を介した免疫学的機序による障害が生じ、同部位に存在するオレキシン神経も二次的に障害され、過眠症・ナルコレプシーを来している可能性が考えられた。(2)これまでに経験した抗NMDA受容体抗体陽性例は21例となり、これを大きく3群に分割して比較検討を行った。典型的な辺縁系脳炎の経過をたどる群(脳炎群)、精神疾患と診断され加療が行われていた群(精神疾患群)、精神症状を伴う睡眠障害群(睡眠障害群)とした。第2グループは、精神科疾患の診断よりさらに、i統合失調症あるいは統合失調感情障害と診断された群、iiうつ病あるいは神経症と診断された群に分類した。また、第3グループも、ベースにある睡眠障害よりiナルコレプシーと診断された群、iiKlein-Levin症候群と診断された群に分けた。精神症状が主体となる群に関しては、1m-ECT(電気けいれん療法)が奏功し、他の治療法では症状の軽快を得られなかった例、2各種薬剤抵抗性で難治例と判断された例、3精神科にて、悪性緊張病と診断・加療を行われた例、4非典型的な経過をたどり診断が二転三転するなど定まらない長期経過例、などに自己抗体陽性例が多数認められると考えている。AQP4, NMDARに起因する睡眠障害と精神疾患の病態の解明を行うために、多くの症例を集積して、抗体の測定を行っている。おおむね順調に進んでいると考える。(1)傍正中視床下部の病変により2次性にオレキシン神経が障害された過眠症が多く報告されており、2004年にMSのサブタイプであるNMOに特異的に検出される自己抗体が発見され、その標的抗原は脳内の水分子チャネルであるAQP4であることが見出された。AQP4抗体が陰性でもMOG抗体陽性のNMO spectrum disorder症例など報告されており、亜型が存在する。AQP4抗体の陽性例、陰性例、および抗MOG抗体陽性例のオレキシン値についても検討した。NMO31症例のうちで、AQP4抗体陽性例は23例、AQP4抗体陰性例は8例、男性2例のみMOG抗体陽性であった。オレキシン値はMOG陽性例では比較的に高値であった。両抗体とも陰性例では、ステロイドパルスやγグロブリン療法後のオレキシン値の改善が乏しかった。(2)これまでに経験した抗NMDA受容体抗体陽性例は23例となり、これを大きく3群に分割して比較検討を行った。また、第3グループも、ベースにある睡眠障害よりiナルコレプシーと診断された群、ii Klein-Levin症候群と診断された群に分けた。精神症状が主体となる群に関しては、1 ECT(電気けいれん療法)が奏功し、他の治療法では症状の軽快を得られなかった例、2各種薬剤抵抗性で難治例と判断された例、3精神科にて、悪性緊張病と診断・加療を行われた例、4非典型的な経過をたどり診断が二転三転するなど定まらない長期経過例、などに自己抗体陽性例が多数認められると考えている。

(1)傍正中視床下部の病変により2次性にオレキシン神経が障害された過眠症が多く報告されており、2004年にMSのサブタイプであるNMOに特異的に検出される自己抗体が発見され、その標的抗原は脳内の水分子チャネルであるAQP4であることが見出された。AQP4抗体が陰性でもMOG抗体陽性のNMO spectrum disorder症例など報告されており、亜型が存在する。AQP4抗体の陽性例、陰性例、および抗MOG抗体陽性例のオレキシン値についても検討した。NMO33症例のうちで、AQP4抗体陽性例は25例、AQP4抗体陰性例は8例、男性2例のみMOG抗体陽性であった。オレキシン値はMOG陽性例では比較的に高値であった。両抗体とも陰性例では、ステロイドパルスやγグロブリン療法後のオレキシン値の改善が乏しかった。(2)抗NMDA受容体抗体に関しては、血清での測定症例では偽陽性の場合があるとの指摘もあり、髄液だけの症例に限定して検討を行った。金沢医大での測定例も対象に加えて、精神科由来の髄液169例での測定のうちで14例で陽性であった。その他に20例の睡眠障害の測定のうちで、4例の陽性例を見いだした。14例のうちの7例は脳炎に至った症例であり、当初は緊張病と診断されていた。もう7例は神経症状の無い精神症状のみの症例であり、精神科の診断としては、緊張病3例、短期精神障害2例、統合失調症2例であった。睡眠障害の4例の陽性例の内、3例がナルコレプシーで、1例が反復性過眠症であった。神経症状の無い精神症状のみの症例に注目して詳細な解析を継続中である。(1)傍正中視床下部の病変による過眠症が多く報告されている。その中でAQP4抗体にて視神経脊髄炎(NMO)が起こることが報告された。NMO33症例のうちで、AQP4抗体は25例、MOG抗体2例陽性であった。(2)抗NMDA受容体抗体に関しては、髄液に限定して検討を行った。髄液169例での測定のうちで14例で陽性であった。もう7例は神経症状の無い精神症状のみであり、緊張病3例、短期精神障害2例、統合失調症2例であった。睡眠障害の測定のうちで、4例の陽性例を見いだした。4例の内、3例がナルコレプシーであった。連携研究先の田中惠子教授が測定に関与したNMDA脳炎疑いの症例に関しても、連携して解析を進めてゆく予定である。連携研究先の田中惠子教授が測定に関与した脳脊髄液にての検索によるNMDA脳炎疑いの症例に関しても、連携して解析を進めてゆく予定である。過眠症脳器質性精神障害予定していた人件費の支払いが不要になった為研究に使用する物品の購入
指数理論と通じての環の構成

1.因子環Aの部分因子環Bに対して、JONESが与えた基本的拡大環<A,e_B>とは、本質的に異なる拡大環<A,γ>をBCAの構造をきちんと反映している自己準同型写像γを用いて、構成する方法を与えた。・AがII_1型因子環で、Bの指数がλ^<-1>のときには、<A,γ>はIII^λ型因子環となる。・AがAFD(近似的有限次元環)のときには、<A,γ>もAFDである。・Aの自己準同型写像γは、<A,γ>の自己準同型写像γに拡張される。もし、γがOCNENUの意味でCANONICALならば、γはLONGOの意味でCANONICALとなる。2.1の手法をC^*-環Aに対して適用して、<A,γ>が単純C^*-環になる為の条件を求め、非可換単純C^*-環の中で最も重要なCUNTZ環との関係を調べ、CUNTZのCANONICAL自己準同型写像がγで表わせること等を指適した。
心臓リハビリテーション時における酸素吸入の有用性の前向き比較試験

本研究の目的は、睡眠時無呼吸症候群を合併した心臓疾患の患者において、心臓リハビリテーション中の酸素吸入併用が有効であるかを比較検討することであった。睡眠時無呼吸症候群を合併した心臓疾患の患者を酸素吸入群と非吸入群で登録しデータ収集に努めた。しかし、心臓リハビリテーションおよび経過評価が施行可能な患者自体が激減し、想定されていたデータ収集が困難となった。結果、ごく少数の登録が得られたが、比較検討できるまでに至らずに終了した。心臓リハビリテーションの対象である慢性心不全や狭心症・心筋梗塞の症例には、睡眠時無呼吸症候群の合併が多いことが知られている。心臓リハビリテーションは運動療法により呼吸機能の改善や末梢の血流が改善することで運動耐容能を改善する。易疲労感や労作時の息切れなどの軽減により生活の質が改善し、心不全や心筋梗塞などの再発を減少させ、ひいては生命予後改善に有用である。しかも体力向上を実感できるため、特に高齢症例のモチベーションの維持が可能である。一方、陽圧換気療法や夜間酸素吸入療法併用により心臓リハビリテーションの運動耐容能・心臓機能改善効果がさらに得られると知られているが、マスクや圧の違和感から装着に嫌悪感を抱いたり、経済的負担、睡眠時無呼吸症候群合併による日中の眠気や熟眠感喪失などの自覚症状に乏しい症例ではそもそも加療の意義を実感できないため、導入困難もしくは離脱する症例も少なくない。そこで、我々はせめて心臓リハビリテーション中だけでも酸素吸入を併用することで、運動耐容能および心臓機能の更なる改善を得られないかと考えた。本研究の目的は、睡眠時無呼吸症候群を合併した慢性心不全・狭心症や心筋梗塞の症例において、心臓リハビリテーション中の酸素吸入併用の有効性を比較検討し、その結果を今後の心臓リハビリテーションに活かすことである。酸素吸入を併用することで、より効果的な心臓リハビリテーションが可能となるのであれば、非常に有用であると考えられる。しかも体力向上を実感できるため、特に高齢症例のモチベーション維持が可能である。現在、心臓リハビリテーション中の酸素吸入群と非吸入群とで症例を登録、データ収集中である。前年と同様、当院で新規心臓リハビリテーション導入となった症例のうち、運動耐容能の評価として最も用いられている心肺運動負荷試験が可能かつ当院外来にて継続心臓リハビリテーション可能な症例は数える程度であった。また、その中で同意を得ても登録数週間で基礎心疾患のイベント発生による離脱も生じた。前年度の経過を踏まえ、睡眠時無呼吸症候群合併の有無を問わず登録を試みたが、そもそも上記に値する症例自体が少なく、登録自体が進んでいない。一方、陽圧換気療法や夜間酸素吸入療法併用により心臓リハビリテーションの運動耐容能・心臓機能改善効果がさらに得られると知られているが、マスクや圧の違和感から装着に嫌悪感を抱いたり、経済的負担、睡眠時無呼吸症候群合併による日中の眠気や熟眠感喪失などの自覚症に乏しい症例ではそもそも加療の意義を実感できないため、導入困難もしくは離脱する症例も少なくない。現在、心臓リハビリテーション中酸素吸入群と非吸入群で症例を登録、データ収集中である。

現在、異動のため研究責任者自身が当該施設に常勤としておらず、他医師にデータ収集を依頼せざるを得ないこと、また入院・外来患者層の変化などから心臓リハビリ自体が可能な症例が激減している中離脱もあり、思うように症例が集まっていない。心臓リハビリテーションの対象である慢性心不全や狭心症・心筋梗塞の症例には、睡眠時無呼吸症候群の合併が多いことが知られている。また、睡眠時無呼吸症候群の合併により運動耐容能は更に悪化する。心臓リハビリテーションは運動療法により呼吸機能の改善や末梢の血流が改善することで運動耐容能を改善する。息切れや易疲労感の軽減により生活の質が改善し、心不全や心筋梗塞などの再発を減少させ、ひいては生命予後の改善に有用である。しかも、体力向上を実感できるため、特に高齢の患者のモチベーション維持が可能である。一方で、睡眠時無呼吸症候群の主たる治療法である陽圧換気療法は、離脱率が高い。もともと日中眠気や倦怠感・頭重感など自覚していないため重症であるにも関わらず患者自身が症状の改善を体得しない・必要性を認識しない場合があり、装着コンプライアンスの問題、経済的側面などが導入困難もしくは離脱の原因となっている。そこで、我々は心臓リハビリテーション中に酸素吸入を併用すると更に運動耐容能および心機能が改善するのではないかと考えた。本研究の目的は、睡眠時無呼吸を合併した慢性心不全・狭心症や心筋梗塞の症例において、心臓リハビリテーション中の酸素吸入併用の有効性を比較検討することである。研究登録を開始した時点では、入院および外来にて心臓リハビリテーションを行う症例も比較的多くいたため、研究可能と判断していた。しかし、その後そもそもの心臓リハビリテーション施行可能な症例が激減し、また研究担当者も異動したため症例登録自体が困難となった。研修施設での登録を進めるために、定期的に訪問していたが、結果として検討可能な症例自体が集まらず終了した。本研究の目的は、睡眠時無呼吸症候群を合併した心臓疾患の患者において、心臓リハビリテーション中の酸素吸入併用が有効であるかを比較検討することであった。睡眠時無呼吸症候群を合併した心臓疾患の患者を酸素吸入群と非吸入群で登録しデータ収集に努めた。しかし、心臓リハビリテーションおよび経過評価が施行可能な患者自体が激減し、想定されていたデータ収集が困難となった。結果、ごく少数の登録が得られたが、比較検討できるまでに至らずに終了した。当院で当該年度に新規心臓リハビリテーション導入となった症例数は入院症例も含めて82例であり、うち運動耐容能の評価として最も用いられている心肺運動負荷試験が可能であった症例は33例であった。しかし、睡眠時無呼吸症候群合併、外来にて継続心臓リハビリに至り、かつ研究参加に同意を得たのは6例であった。1例は経済的理由にて脱落し、現在5例のみの登録である。心臓リハビリテーションの対象は大半が高齢者で、腰痛や膝痛合併例も非常に多く、心肺運動負荷試験が可能な症例は限定的であった。また、心臓リハビリテーション目的の外来通院自体が困難なケースが多々あった(送迎が必要、遠方からの心臓リハビリテーション目的の転院も多く当院退院後継続できないなど)。
フッ素系固体高分子電解質で修飾した多孔質ガラスの作製とその電気化学的性質

ポアサイズの異なる種々の多孔性ガラスへのパ-フルオロスルホン酸系カオチン交換樹脂Nafionの修飾状況を質量増加や電子顕微鏡による観察等の手法を用いて調べ、その条件並びに得られた複合体のイオン交換特性を、多孔質ガラスのポア径と関連付けて調べてきた。サンプルとしてポア径が0.19,0.28,0.33,0.49,2.0μmの多孔質ガラスを用いたところ、いずれのガラスについても、溶液Nafionへの浸漬乾燥の操作を数回繰り返すことで、Nafionの修飾が可能であることがわかった。総修飾量は、1回あたりの浸漬時間を変えてもほとんど変化しなかったが、細孔半径が小さくなるにしたがって増加し、細孔半径の逆数に対してほぼ直線的に変化することがわかった。得られた修飾ガラスの電子顕微鏡観察結果と総合した結果、Nafionが多孔質ガラスの細孔表面に修飾されていることが示された。ただ、浸漬時間を5分以下にすると、ガラスの外部表面で目詰まりが起こって修飾が困難になった。さらに、得られたNafion修飾多孔質ガラスの電気化学的特性の一つである、イオン交換特性を調べた結果、プロトンに対するアルカリ金属イオンの選択係数が、ガラスの細孔半径に強く依存し、半径が小さくなるにしたがって減少することが明らかになった。この傾向は、アルカリ金属イオンの種類を変えても変わらず、バルクNafionに対して6程度の高い選択係数を示すCs^+であっても同様の挙動を示し、1以下の選択係数は示すことがわかった。多孔質ガラス自体のイオン交換能力はほとんどなく、得られた修飾ガラスのイオン交換容量がバルクNafionのものと一致することから、細孔内でガラス表面に吸着修飾したNafionが明らかにバルクNafionと異なる特性を示すことが明らかになった。また、このような特性の変化が認められる細孔半径が、ほぼ0.5μm程度以下であることも同時に明らかにすることができ、細孔内でイオン交換膜を形成させることで、その特性を制御できる可能性が示された。なお、この研究成果は、学会誌を通じて公表すべく準備を進めている。
中学校技術科における,地域産業と密着したものづくり教材の開発

新学習指導要領が公示され,中学校技術・家庭科(技術分野)における学習内容が一変し,技術と社会や環境とのかかわりについて理解を深めることが必須な内容となり,コンピュータによる計測・制御の学習も必修化された。しかし,コンピュータによる計測・制御の学習を授業で実施している学校は極めて少ないのが現状である。そこで,この必修領域に適切な教材を開発し,公立中学校へ発信していきたいと考え,本研究に取り組むこととした。江戸時代の綿織物から始まった浜松のものづくりは,繊維,楽器,輸送用機器を中心に現在まで発展を続けてきた。特に楽器産業においてはヤマハ,カワイ,ローランドと世界でも有数の企業が産業を牽引している。このような「ものづくりのまち・浜松」「音楽のまち・浜松」を意識し,子どもたちと地域社会をつなぐ楽器教材を開発した。具体的には,比較的加工のしやすい真鍮の丸管を切削し,周波数を測定しながらミクロ単位での研磨加工を行い,1Hzのズレもなく音階を完成させていく内容とした。完成作品は楽器となり,思い思いの演奏を行うことができた。そして何より本教材は,コンピュータによる計測・制御の学習内容を履修できるだけでなく,金属や木材の加工技術を身に付けられ,アクション部品においては動力伝達の学習内容までも履修できるものとなった。限られた時間数の中で,多くの必修内容を効率よく履修できる教材であるだけでなく,少ない予算で実習可能な教材としても多くの学校で取り入れられる教材の完成となった。
特異なバンド構造とその操作による新奇物性

前年度に引き続き、ディラック・ワイル半金属や関連するトポロジカル状態の研究を遂行した。研究目的・研究計画として掲げているi)長波長の実空間構造による影響、ii)微細構造による影響、のうちii)について特に進展があった。具体的には、昨年度に引き続きグラフェンナノメッシュ(グラフェンにナノサイズの空隙を周期的に導入したもの)の研究を行い、それを深め論文としてまとめた。昨年度中に見出していた基本的な結果(穴の配列のパターンを変えることでナノメッシュのトポロジカルな性質を変えることができる)に加え、論文を完成させるにあたり、これまでは数値計算によっていたトポロジカルに保護された境界状態の裏付けを解析的な方法によって与えるといったことを行った。また、ナノメッシュにおけるトポロジカル状態の発現に関連の深い別のモデルについて、局在した磁束に束縛された状態をトポロジカルな観点から解析し、いくつかの知見を得ることにも成功した。一方、長波長の構造による影響に関しては、昨年度推進していた擬似場の研究以上に、グラフェンをはじめとする2次元物質に現れるモアレパターンによって引き起こされる諸現象の研究に重点をおいた。角度非整合二層グラフェンの電子状態モデリングの精緻化を目標として第一原理計算を行うと同時に、一般の2次元物質における角度非整合由来の平坦バンドの出現条件に関する理論の整備を行った。また、前年度から強相関系のトポロジカル状態の一環として研究し、あるパラメータ空間におけるディラックコーンの存在を通して本研究課題の一部としていた量子スピン系の解析についても論文としてまとめ区切りをつけることができた。全体的に、国内外の研究状況を踏まえて研究の対象となる系は適宜変更するなどしているものの、大きな方針は維持し順調に研究を進められている。前年度から微細構造に関する研究の主課題としていたグラフェンナノメッシュの研究や、関連研究として取り組んだ量子スピン系の研究については得られた結果を成熟させ、論文として公表することができた。また、ナノメッシュのモデルと深く関係するモデルにおける局在した磁束の効果に関する研究結果については論文が査読中である。長周期構造関連では擬磁場の研究には大きな進展がなかった代わりに、新たな研究課題として設定した2次元物質のモアレパターンに関連する研究で進展があった。特に一般の2次元物質における角度非整合由来の平坦バンドの出現条件に関する理論の整備はほぼ完成という段階に到達しており論文を準備中である。以上の研究成果を学会発表やセミナー発表通じて広める努力も継続して行っている。細かい点では当初の研究計画から変更した点もあるが、研究の進行具合は順調と言えるのでこれからも現在の方針を維持して研究を遂行する予定である。特にこの1年での国内外での研究状況を踏まえ、長周期構造に関連する課題としては二次元物質のモアレパターンによる影響の研究を主題とする予定である。これまでは一般の角度非整合二層系での平坦バンドの理論構築などを推進してきたが、本プロジェクト全体の主題も鑑み、i)角度非整合二層グラフェンの電子状態解析の精密化、及びii)モアレパターンによるトポロジカル状態生成の可能性の探索、を今後の具体的な目標に据える。以上に加え、プロジェクトも最終年度となることからこれまでに取り組んだいくつかの課題を完遂することにも努める。擬磁場の研究についてはこれまでに得た結果をさらに精査する。また、アンチペロブスカイト系については実験との関係も考慮し、磁気応答に焦点を絞り、現実に即した電子状態のモデル化及び軌道帯磁率の数値計算を行う予定である。計画に従い,ディラック・ワイル半金属の波数空間の特異点の操作法に関して,i)長波長の実空間構造による影響,ii)微細構造による影響,と二通りの考え方に従って研究を遂行した.まず長波長構造については,ディラックコーンを持つ系における擬磁場(synthetic gauge field)及びその帰結としてのランダウ準位の生成の研究を行った.結果としてエネルギースペクトルに現れる観測可能なランダウ準位の数を数える新しい公式を求めることができた.また,その公式を既に知られたディラック・ワイル半金属に適用することも行った.この点に関しては対象物質としてCa3PbO系アンチペロブスカイト物質を取り上げ研究を進めた.今年度は特にBa3SnOの電子状態の詳細な解析を行い,特異なバンド構造・フェルミ面の構造を明らかにし論文にまとめた.アンチペロブスカイト物質についてはこの他にも電子状態や輸送現象の研究を遂行中である.微細構造に関する研究としては,グラフェンの電子状態をグラフェンシートにナノサイズの穴を開けることで制御する方法に関する研究を進めた.結果として,穴を開けるパターン次第で系にトポロジカルに非自明なギャップを開けることができることを見出した.具体的には穴を蜂の巣格子状に並べるか三角格子状に並べるかで系がトポロジカルに区別されるため,単に異なる領域に異なるパターンで穴を開ければ境界にトポロジカルに保護された局在状態が生じることを計算によって示した.このトピックに関しては複数の講演・セミナーを行った.以上の他,相関のあるトポロジカル系の研究として量子スピン系の研究も行ったところ,量子スピン系のトポロジカル相転移が,あるパラメータ空間に生じるディラックコーンによって記述されることも見出し,本課題のの発展につながる結果となった.長波長実空間構造に関する研究はほぼ計画通りに進んでいる.擬磁場の定式化に関して新しい公式を見つけるなど進展した上,具体例としてのアンチペロブスカイト系の研究についてもBa3SnOの研究を通じおおよそ類縁の物質系の電子状態の様子,またその制御方法のヒントが得られた.

微細構造に関する研究は当初エッジ形状がトポロジカル状態に与える影響を研究する予定であった.このトピックに大きな進展がない代わりに,グラフェンにナノサイズの穴を開けて電子状態を制御する方法に関する研究が大きく発展した.こちらの方がより実験との親和性も高いのでこれはより良い方向への方針転換と考えている.量子スピン系の研究は本課題にはじめから含まれていたものではないが,ディラックコーンとの関係を明らかにすることができたのは予想外の進展であり,今後はこちらの研究も本課題の一環として推進することを考えている.以上それぞれのトピックに関し,論文については査読中のものもあるが各種学会・ワークショップ等では講演を行う程度には研究を成熟させており,全体的にも研究は順調に進展していると考えている.前年度に引き続き、ディラック・ワイル半金属や関連するトポロジカル状態の研究を遂行した。研究目的・研究計画として掲げているi)長波長の実空間構造による影響、ii)微細構造による影響、のうちii)について特に進展があった。具体的には、昨年度に引き続きグラフェンナノメッシュ(グラフェンにナノサイズの空隙を周期的に導入したもの)の研究を行い、それを深め論文としてまとめた。昨年度中に見出していた基本的な結果(穴の配列のパターンを変えることでナノメッシュのトポロジカルな性質を変えることができる)に加え、論文を完成させるにあたり、これまでは数値計算によっていたトポロジカルに保護された境界状態の裏付けを解析的な方法によって与えるといったことを行った。また、ナノメッシュにおけるトポロジカル状態の発現に関連の深い別のモデルについて、局在した磁束に束縛された状態をトポロジカルな観点から解析し、いくつかの知見を得ることにも成功した。一方、長波長の構造による影響に関しては、昨年度推進していた擬似場の研究以上に、グラフェンをはじめとする2次元物質に現れるモアレパターンによって引き起こされる諸現象の研究に重点をおいた。角度非整合二層グラフェンの電子状態モデリングの精緻化を目標として第一原理計算を行うと同時に、一般の2次元物質における角度非整合由来の平坦バンドの出現条件に関する理論の整備を行った。また、前年度から強相関系のトポロジカル状態の一環として研究し、あるパラメータ空間におけるディラックコーンの存在を通して本研究課題の一部としていた量子スピン系の解析についても論文としてまとめ区切りをつけることができた。全体的に、国内外の研究状況を踏まえて研究の対象となる系は適宜変更するなどしているものの、大きな方針は維持し順調に研究を進められている。前年度から微細構造に関する研究の主課題としていたグラフェンナノメッシュの研究や、関連研究として取り組んだ量子スピン系の研究については得られた結果を成熟させ、論文として公表することができた。また、ナノメッシュのモデルと深く関係するモデルにおける局在した磁束の効果に関する研究結果については論文が査読中である。
動物の対人行動が笑顔の表出とリラクセーションに与える効果に関する健康心理学的研究

本研究は、動物が人に示すコミュニケーション行動に対する感情と表情、および心身状態の変動を、動物への好悪感情や飼育経験の有無を捉えた上で、明らかにしようとするものである。研究の結果、イヌの外見に対する印象は被毛や体のサイズによって大きく異なり、イヌの顔に対する印象は視線の向き、耳の形、口の開閉に影響を受けると同時にイヌへの好悪感情や飼育経験との関連性が示唆された。さらに、ペットロボットとの触合いに伴う主観的感情、唾液中アミラーゼや心拍、血圧といった生理反応の変化が明らかになった一方で、触れ合いの効果は動物への好悪や触合い時間、ペットロボットの動きやそれに対する被験者の行動によって変動した。本研究は、動物が人に示すコミュニケーション行動に対する感情と表情、および心身状態の変動を、動物への好悪感情や飼育経験の有無による理解度を捉えた上で、明らかにしようとするものである。本研究の目的は、動物の対人行動が、笑顔の表出および身体的・心理的健康に与える効果について、生理指標、生化学的指標、行動指標、主観的指標を用いて多面的に検討することである。研究初年度である本年度は、動物の対人行動に関する一般的な認識を調べる予備的研究の一つとして、使役動物あるいは愛玩動物としての利用が最も多いイヌについて、イヌに対する認知およびイヌの外見が印象に与える影響を、実験を実施して検討した。毛色と毛の長さおよび体の大きさと印象の関係を分析した結果、毛色は白系や茶系、毛の長さは長毛のほうが短毛よりも愛らしいと評定された。ただし、ペットとしての飼育頭数が多いとか、テレビ番組やコマーシャルへの起用があるなど、見た経験や既知の犬種であることと親近感との関連の強さが示唆された。また、イヌに対する印象は、対人認知の基本的な次元に類似する3次元に整理され、イヌがヒトに近い存在として捉えられている可能性が示された。この成果については、学会発表を経て学術雑誌に投稿した。さらに、市販のイヌ型ペットロボットと自由な触れ合いによる心的変化および行動を観察記録した。成犬型と小犬型のペットロボットとの触れ合う期間の長さや触れ合う程度について、録画映像による行動計測、さらに生理反応および唾液中アミラーゼを測定し、現在、詳細に解析中である。研究2年目である本年度は、初年度に開始している動物の行動に対する感情と表情の表出を調べる基礎的研究として、市販のイヌ型ペットロボットと自由な触れ合いをする中で、ロボット犬の動きとそれによって誘発されるヒトの視線や笑顔を含む反応の測定と気分の変化を捉える実験を行った。その結果、ロボット犬の動きによって視線を向ける時間と触れる回数が増加して主観的な活気が向上したものの、声をかける回数は変化がなかった。ロボット犬の対人行動とヒト側の働きかけの頻発は相乗効果を持っており、同時に表情の豊かさを招いて肯定的な感情が喚起されることが示された。さらに、動物の表情に対する認知について検討するため、イヌの視線が与える印象を口の開閉および耳の形状との関係によって分析する実験を行い、引き続きデータを処理している。加えて、動物園で展示されている動物の自然行動および観察者に向けての反応をビデオ記録した。これを分析することで、独立変数または従属変数として取り入れる要素の再検討を実施する。また、最終年度に予定していた動物との定期的な交流に伴う心理的・身体的変化を調べる発展的研究として、3週間にわたってロボット犬と触れ合うことによる気分と行動の変化について実験を実施した。録画映像による行動計測、生理反応および唾液中アミラーゼを測定し、現在、解析中である。研究最終年度である本年度は、動物の表情に対する認知について検討するため、イヌの視線が与える印象を口の開閉および耳の形状との関係によって調べる実験を行って分析した。その結果、視線をそらせているイヌよりも視線を向けているイヌのほうが落ち着きがあるという印象で、イヌにおいてもヒトと同様の視線と印象の関係が示された。また、イヌの表情の認知においては、口の開閉および立ち耳か垂れ耳かといった耳の形状が視線の方向と相互に関わっていることも明らかとなった。さらに、動物との定期的な交流に伴う心理的・身体的変化を調べる発展的研究として、3週間にわたってロボット犬と触れ合うことによる気分と行動の変化について実験を実施した。録画映像による行動計測、生理反応および唾液中アミラーゼ活性を測定したところ、イヌに対する好き嫌いが大きく結果に影響しており、イヌ好きの人のほうがロボット犬との触れ合いによる肯定的な効果がより認められた。

本研究は、動物が人に示すコミュニケーション行動に対する感情と表情、および心身状態の変動を、動物への好悪感情や飼育経験の有無を捉えた上で、明らかにしようとするものである。研究の結果、イヌの外見に対する印象は被毛や体のサイズによって大きく異なり、イヌの顔に対する印象は視線の向き、耳の形、口の開閉に影響を受けると同時にイヌへの好悪感情や飼育経験との関連性が示唆された。さらに、ペットロボットとの触合いに伴う主観的感情、唾液中アミラーゼや心拍、血圧といった生理反応の変化が明らかになった一方で、触れ合いの効果は動物への好悪や触合い時間、ペットロボットの動きやそれに対する被験者の行動によって変動した。交付申請時に計画していた研究の中で、現在分析が終わっていない内容も含まれるものの、実験は実施済みであり、さらに今年度には予定していなかった研究も一部すでに行われたものがある。生理心理学計画通りの研究遂行をめざす。交付申請時に計画していた研究の中で、現在分析が終わっていない内容も含まれるものの、調査および実験としては実施済みであり、さらに今年度には予定していなかった研究の結果考察や成果発表が行われたものもある。物品費の購入にあたり余剰が生じた。計画通りの研究遂行をめざす。計画時以降に増税された消費税も含み、物品費の購入費用に加える。消費税増税も含み、物品費の購入費用に加える。
魚類の鰓におけるイオン輸送機構と内分泌系

ClC Cl^-channelやtight junction構築タンパクであるclaudinを、淡水、海水に容易に適応できる優れた浸透圧適応能を有するティラピア(Oreochromiss mossambicu)の鰓と腎臓からクローニングし、それらの分子が浸透圧調節にどのように関与しているかを調べた。魚類では腎臓は主に水分量調節に関与しているが、イオン輸送の分子メカニズムの解析は全く進んでいなかった。そこで、魚類の腎臓の機能を分子レベルで明らかにするため、ティラピアの腎臓から、Cl^-channelのクローニングを行った。その結果、腎臓からはOmClC-KというCl-channelの同定に成功した。腎臓からクローニングしたOmClC-KのmRNAの発現分布を調べた結果、淡水中で飼育したティラピアの腎臓にのみ発現が確認できた。OmClC-Kに特異的な抗体を作製し、免疫組織化学法を用いて局在を調べたところ、遠位細尿管特異的にこの分子が発現していることが証明できた。また、電子顕微鏡観察により遠位細尿管の基底側の細胞膜上にOmClC-Kが分布していることを証明した。従って、淡水魚では、腎臓の遠位細尿管でOmClC-Kが原尿からCl^-を再吸収することにより低張尿を作り、余分な水分を排出していると考えられる。これまで生理学研究の中心的テーマであったイオンチャンネルやトランスポーター等の輸送体は、細胞そのものを横切る輸送ルート、いわゆるtranscellular pathwayでのイオン輸送に関与している。一方、Na^+の排出は主として細胞間隙を通るparacellular pathwayを介すると考えられている。このparacellular pathwayを介した物質輸送には選択性があり、その選択性は細胞間接着構造のひとつであるタイトジャンクションにより規定されると考えられているが、その選択性のメカニズムに関する手がかりを得ることはきわめて困難であった。しかし、近年、タイトジャンクションを構築するタンパクであるclaudinが、paracellular pathwayのイオン選択性や透過性を規定していることが哺乳類を用いた研究で明らかになってきた。そこでティラピアの鰓と腎臓からクローディンのクローニングを試み、現在までに4種類のクローディンを同定することに成功した。その内の1種であるOmClaudin-aは腎臓、腸および膀胱で発現が多く、特に腸では海水中で発現量が増加していることが明らかになり、腸におけるイオンと水の吸収への関与が示唆された。
PCR-RFLP多型をもちいたメダカ連鎖地図の作成と発現遺伝子のマッピング

メダカで報告されているcDNA配列からプライマーを作成し、PCR-RFLP法により当該遺伝子座をマップすることによりいままでに50あまりのcDNAをマップし、その連鎖関係を解析した。その結果哺乳類や両生類においてMhc領域に連鎖している免疫関連遺伝子はメダカではゼブラフィッシュと同様にゲノム内に分散して存在することが明らかとなった。メダカとゼブラフィッシュとの系統関係を考慮すると真骨魚類のほとんどがこのような分散型のMHC構造を持つと考えられる。そのほかMhc class l-LMP2/7遺伝子座間のシンテニーやBf/C2-Fgfr4遺伝子座間のシンテニーなどがメダカとゼブラフィッシュとの間で保存されていた。シンテニーを比較可能な共通の遺伝子座か少ないにもかかわらず、複数の連鎖群でのシンテニーがメダカとゼブラフィッシュで保存されていることを考えると、ゲノム内のかなりの部分がメダカとゼブラフィッシュでは共通の構造を持っていることが予想される。メダカは側棘鰭類に属し、ゼブラフィッシュは骨鰾類に属する。真骨魚類の進化を考えると、真骨魚類の共通祖先からまず骨鰾類の系統が分化し、その後に側棘鰭類そして棘鰭類の系統が分化したと考えられている。つまりメダカとゼブラフィッシュは真骨魚類の系統ではもっとも離れたものの一つであると考えられる。このことから両者の共通形質はかなりの確率で真骨魚類の共通祖先が持っていた形質であると予想できる。この観点から遺伝子ファミリーを形成する遺伝子群を中心にさらに詳細な連鎖地図を作成するとともにHox遺伝子などのクラスター構造をとる遺伝子を塩基配列レベルで比較することで真骨魚類のみならず脊椎動物全般の進化に対する新たな知見が得られると期待される。メダカ連鎖地図の作製と発現遺伝子のマッピングを目的として、DDBJ/EMBL/GenBank DNAデータベースに登録されているメダカcDNA配列や新たに我々が単離したcDNA配列を元にプライマーを作成し、北日本集団由来の近交系HNIと南日本集団由来の近交系Hd-rR,AA2との間でRFLP多型を探索した。見いだした多型をもちいて当該cDNA遺伝子座のマッピングをおこなったところ、現在までに28のcDNA遺伝子座をマッピングすることができた。見いだされた連鎖群を以下に記す。LMP2--LMP7--Tp53--Trp1(連鎖群9)、Bf/C2--Hsc70(連鎖群20)、Mhc classllb-2--act-m(ND),Opsin(blue)--Opsin(red)--Opsin(green)(ND)。またより多くの発現遺伝子をマッピングするために、HNI系統の雄成魚からファージcDNAライブラリーを作成した。またより簡便にDNA配列を決定する系の確立をめざして、PCRと蛍光ダイレクトシークエンスを組み合わせた塩基配列決定法を試みた。ランダムにファージクローンをピックアップして、インサート部分をPCRにより増幅した。そのPCR産物を鋳型として、PCR増幅用のプライマーをそのままシークエンスプライマーとして用い、蛍光シークエンサーによるダイレクトシークエンス法をおこない、塩基配列を決定することができた。これによりファージDNAやプラスミドDNAを調整することなく塩基配列を知ることができるようになった。またゲノムマーカーを増やす手段として500bpほどのインサートを含むゲノムDNAライブラリーも作成した。このライブラリーからCAリピートを含む配列を単離し、そのシークエンスを解析している。
低分子化合物を用いたデングウイルス複製機構の解析

本研究ではケミカルバイオロジー的手法を用いてデングウイルス複製に関与する宿主因子を同定しウイルス複製制御機構を明らかにすることによって、新規抗ウイルス剤開発に繋がる基盤情報を得ることを目的としている。今年度は昨年度の解析によって得た抗デングウイルス活性を有する候補化合物について、感染性ウイルスやレプリコン細胞を用いてさらに詳細な解析をおこなった。化合物の終濃度が10uMまで計8点の濃度について抗ウイルス活性解析ならびに細胞毒性試験をおこない、50%効果濃度(EC50)ならびに50%細胞毒性濃度(CC50)をそれぞれ算出した。その結果、抗ウイルス活性の強い化合物の絞り込みに成功した。当初の計画通り抗デングウイルス化合物の絞り込みに成功し抗ウイルス活性の強い複数個の候補化合物を得た。得られた候補化合物について新たに別ロットの化合物を購入し、抗ウイルス活性解析および細胞毒性試験をおこない偽陽性を排除する。また、培養細胞上清中のウイルス力価だけでなく、細胞内のウイルスタンパク質の発現量についても解析をおこなう。デングウイルスは蚊によって媒介されデング熱やデング出血熱を引き起こす。東南アジアや中南米などの熱帯地域で大きな流行を繰り返しているが、未だに効果的な治療薬はなく新規開発は重要な課題とされている。今年度は低分子化合物ライブラリーおよびデングウイルス以外のウイルスに対して抗ウイルス活性を有することが報告されている化合物を用いて抗デングウイルス活性について解析した。感染性デングウイルスおよびレプリコン細胞を用いたスクリーニングの結果、複数個の候補化合物が抗ウイルス活性を有することが示された。抗デングウイルス化合物の探索をおこない複数個の候補化合物が得られたことから、デングウイルス複製制御機構の解明に向けて着実に前進している。得られた候補化合物について各種濃度での抗ウイルス活性解析および細胞毒性試験をおこない、抗ウイルス活性の強い化合物を選抜する。また、血清型1から4まで全ての感染性デングウイルスに対しての抗ウイルス活性を解析する。各解析を進めていく中で化合物や抗体の反応性が期待を下回るものであったため再購入する必要が生じた。また、年度内に論文が受理されなかったことから計上していた論文掲載費を次年度使用することにした。解析に使用した各種抗体や化合物の反応性が期待を下回るものがあったため再購入する必要性が生じた。
オンライン型文法圧縮とVF符号化アルゴリズムによるストリーム型データ圧縮

申請者は,VF符号と文法圧縮を組み合わせたRe-Pair-VFアルゴリズムの改善に取り組んだ.Re-Pair-VFは,既存のVF符号よりも優れた圧縮性能を持つが,オフライン型の文法変換であるRe-Pairを基にしているため,大規模なデータに適用することが困難である.そこで,申請者らは,Re-Pairを改変し,オンライン型の文法置換アルゴリズムを開発した.また,そのアルゴリズムを利用して,ブロック長を適応的に伸長させながら圧縮するALT(Adaptive LT-Repair)法の提案を行った.本研究の目的は,可変長-固定長符号化(VF符号化)による効率よいデータ圧縮法を開発することである.ここで「効率よい」とは,次の三つの観点で優れていることを指す.第一に,データ圧縮としての基本性能である圧縮率・処理速度・メモリ消費量について,高いレベルでバランスしていること.第二に,ストリーム型データに対して,逐次的(オンライン)に符号化が行えること.そして第三に,圧縮後のデータ自体が,後の情報検索やデータ解析を補助する索引能力を持つことである.これらを兼ね備えたデータ圧縮法を確立することで,増加し続けるストリーム型データをコンパクトに格納しつつ,効果的に活用できる情報基盤システムを構築する.これまでに,文法変換に基づく圧縮手法であるRe-Pairアルゴリズムの出力を固定長符号化するRe-pair-VF符号を開発し,その改善に努めてきた.しかしながら,Re-pair-VF符号は,Re-Pairアルゴリズムと同様にオフラインの処理アルゴリズムであり,また入力データに対して線形時間での圧縮処理を実現するために,元データの20倍程度のメモリを消費する.このことから,本手法をギガバイト以上の大きなデータに対して一括適用することは困難であった.本年度における研究の過程で,Re-Pairアルゴリズムと同等のオンライン的な文法変換処理を実現する新規なアイデアを得た.Re-PairアルゴリズムにLeft-Tall条件という制約を組み込むことで,通常では困難であったバッファリング処理による文法変換手続きが可能であることを発見し,これに基づく省メモリなデータ圧縮方式を実現することができた.実際,データの圧縮率,圧縮処理速度等をほとんど犠牲にすることなく,メモリ使用量を大幅に低減することに成功した.当初の計画では,まだ先の目標であったオンライン型の文法圧縮方法の実現について,新規なアイデアによる優れた成果が得られたため.本研究の目的は,可変長-固定長符号化(VF符号化)による効率よいデータ圧縮法を開発することである.ここで「効率よい」とは,次の三つの観点で優れていることを指す.第一に,データ圧縮としての基本性能である圧縮率・処理速度・メモリ消費量について,高いレベルでバランスしていること.第二に,ストリーム型データに対して,逐次的(オンライン)に符号化が行えること.そして第三に,圧縮後のデータ自体が,後の情報検索やデータ解析を補助する索引能力を持つことである.これらを兼ね備えたデータ圧縮法を確立することで,増加し続けるストリーム型データをコンパクトに格納しつつ,効果的に活用できる情報基盤システムを構築する.昨年度は,Re-Pairアルゴリズムと同等のオンライン的な文法変換処理を実現する新規なアイデアを得たことで研究が大きく進展した.提案手法では,Re-PairアルゴリズムにLeft-Tall条件という制約を組み込むことで,通常では困難であったバッファリング処理による文法変換手続きを可能とした.また,この文法変換手続きを利用し,任意サイズの入力データに対して省メモリなデータ圧縮方式を実現することができた.実際,競合する圧縮法と比較して,データの圧縮率,圧縮処理速度等をほとんど犠牲にすることなく,メモリ使用量を大幅に低減することに成功した.本年度は,これまで開発してきたRe-Pair-VF符号の統合化とプログラムの公開を行うとともに,文法圧縮とは異なる,高階関数を用いた新しい視点からの圧縮法に関する研究に着手した.本年度における目標はおおよそ消化したことに加え,最終年度の目標である研究計画の「A3.その他の文法圧縮の検討」について,文法圧縮を超える性能が期待できる新たな視点の圧縮法が見つかったため.本研究の目的は,可変長-固定長符号化(VF符号化)による効率よいデータ圧縮法を開発することである.ここで「効率よい」とは,次の三つの観点で優れていることを指す.第一に,データ圧縮としての基本性能である圧縮率・処理速度・メモリ消費量について,高いレベルでバランスしていること.第二に,ストリーム型データに対して,逐次的(オンライン)に符号化が行えること.そして第三に,圧縮後のデータ自体が,後の情報検索やデータ解析を補助する索引能力を持つことである.これらを兼ね備えたデータ圧縮法を確立することで,増加し続けるストリーム型データをコンパクトに格納しつつ,効果的に活用できる情報基盤システムを構築する.昨年度は,これまで開発してきたRe-Pair-VF符号の統合化とプログラムの公開を行うとともに,文法圧縮とは異なる,高階関数を用いた新しい視点からの圧縮法に関する研究に着手した.既存の高階圧縮の圧縮処理アルゴリズムは処理速度に一番の難点がある.高速に圧縮処理を行うためには,入力データから共通する部分構造をすばやく見つけ出し,ラムダ式として抽出しなければならない.既存手法では,まず入力データを直線状の木構造に変換し,その後,頻出するすべての可能な部分木を探索して,ラムダ計算の逆計算にあたる操作によって木構造をコンパクトにまとめていくという手順を取る.この手法の問題点は,探索すべき部分木の種類が組み合わせ的に増大してしまうことである.本年度は,入力データの繰り返し部分がチャーチ数と呼ばれるラムダ式の整数表現として出現することに着目し,その変換を効率よく行うことで高速に対応するラムダ式を抽出するアルゴリズムを開発した.

このアルゴリズムを既存手法に組み入れることで,全体の圧縮速度を改善することができる.申請者は,VF符号と文法圧縮を組み合わせたRe-Pair-VFアルゴリズムの改善に取り組んだ.Re-Pair-VFは,既存のVF符号よりも優れた圧縮性能を持つが,オフライン型の文法変換であるRe-Pairを基にしているため,大規模なデータに適用することが困難である.そこで,申請者らは,Re-Pairを改変し,オンライン型の文法置換アルゴリズムを開発した.また,そのアルゴリズムを利用して,ブロック長を適応的に伸長させながら圧縮するALT(Adaptive LT-Repair)法の提案を行った.本年度では,研究計画の「A.オンライン文法変換のVF符号化」について主に取り組み,新規なアイデアによる有望なデータ圧縮法の提案を行った.本提案手法は,Re-Pairアルゴリズムを改良したオンライン的な文法変換処理に基づいている.ただし,現状ではVF符号化との組み合わせを行っておらず,データ圧縮後のアクセス性については考慮していない.今後は提案手法によるVF符号化や,研究計画の「B.ブロック分割と辞書の共有」についての研究開発を推し進める.本年度では,研究計画の「B.ブロック分割と辞書の共有」についての研究開発を推し進めるとともに,これまで開発したプログラムの公開に努めた.今後は,研究計画の「C.大規模ストリーム型データへの実応用」について取り組み,実応用でのシステム構築を目指す.また,新たに高階関数を用いた圧縮法についての研究開発情報学基礎次年度使用額となった208,946円についても2016年3月中に既に使用しているが,会計システム上,年度末の使用が反映されていないため.既に使用済みである.
審美性と強度・耐劣化性を両立した次世代歯科用ジルコニアの開発

本研究では審美性と強度・耐劣化性を両立した全く新しい積層型の高透光型ジルコニアの開発を目指し、審美性と物性を両立するためのジルコニア内のイットリア安定化材の最適量の検討と、高透光型ジルコニアの透光性・物性について明らかにすることを目的とした。審美性と強度を両立するためのイットリア安定化材の最適量を解明するため、3種類のイットリア含有ジルコニア(3mol%、4mol%、5mol%)について、結晶構造解析、強度と耐低温劣化特性、微小構造解析を行った。結晶構造解析の結果、イットリアの含有量の増加に伴い、立方晶が増加する傾向が認められた。低温劣化試験の結果、4mol%、5mol%イットリア含有ジルコニアは高い低温劣化特性を示した。二軸曲げ試験の結果、3mol%と4mol%イットリア含有ジルコニアは5mol%イットリア含有ジルコニアに比べては有意に高い曲げ強さを示した。高透光型ジルコニアに対して酸化物を添加した場合の基本的物性評価、高透光型ジルコニアを層状に加工した場合の審美性・物性への影響を調査した。高透光型ジルコニアへの酸化物の添加は、ある程度の透光性の改善を示したものの、大きな透光性の改善は認められなかった。予備的検討から、酸化物の添加よりも、異なる2種類の高透光型ジルコニアを積層することが強度と透光性の改善に有効であることが示唆されたため、2種類の高透光型ジルコニアを層状に加工し、新規高透光型ジルコニアを試作した。さらに、高透光型ジルコニアに対して表面処理を施すことによる結晶構造と強度への影響を調査した。高透光型ジルコニアへのサンドブラスト処理により、菱面体が生じ、表面の残留応力が増加し、二軸曲げ強さが増加する傾向が認められた。得られた成果は、2018年にロンドンで開催されたIADRと、札幌で開催された歯科理工学会にて発表した。現在論文を作成中である。本研究では審美性と強度・耐劣化性を両立した全く新しい積層型の高透光型ジルコニアの開発を目的とし、審美性と物性を両立するためのジルコニア内のイットリア安定化材の最適量、求められた最適量のイットリア安定化材を含む新規酸化物添加ジルコニアの基本的物性、新規酸化物添加ジルコニアを着色・層状に加工した場合の審美性・物性への影響を明らかにする。実験1:審美性と強度を両立するためのイットリア安定化材の最適量の検討3種類の高透光型ジルコニア粉末(Zpex, Zpex4, Zpex Smile:東ソー)から直径15 mm、厚さ約0.9 mmの円盤状試料を作製した。円盤状試料を用い、走査型電子顕微鏡による微小構造の解析(各n=3)とX線回折による結晶構造解析を行った(各n=3)。結晶構造解析には、Rietveld解析を用いた。さらに結晶構造解析に使用した円盤状試料と同型の試料を用い、低温劣化試験(134 °C、40時間)と二軸曲げ試験を行った(各n=10)。走査型電子顕微鏡による微小構造の解析の結果、高透光型ジルコニアの粒径は、イットリア安定化材の量の増加に伴って大きくなる傾向にあった。X線回折とRietveld解析による結晶構造解析の結果は以下の通りであった:Zpexの結晶組成:正方晶約90 wt%;立方晶10 wt%、Zpex4の結晶組成:正方晶約70 wt%;立方晶約30 wt%、Zpex Smileの結晶組成:正方晶約45 wt%;立方晶約55 wt%。低温劣化試験の結果、Zpexは40時間後に約80 vol%の単斜晶を生じたが、Zpex4とZpex Smileはほとんど単斜晶を生じなかった。二軸曲げ試験の結果、ZpexとZpex4に比べ、Zpex Smileは有意に低い曲げ強さを示した。最終目標である積層型の高透光型ジルコニアの開発に向けて、初年度に予定していた実験を遂行することが出来た。

予備的検討から、酸化物の添加よりも、異なる2種類の高透光型ジルコニアを積層することが強度と透光性の改善に有効であることが示唆されたため、2種類の高透光型ジルコニアを層状に加工し、新規高透光型ジルコニアを試作した。さらに、高透光型ジルコニアに対して表面処理を施すことによる結晶構造と強度への影響を調査した。高透光型ジルコニアへのサンドブラスト処理により、菱面体が生じ、表面の残留応力が増加し、二軸曲げ強さが増加する傾向が認められた。得られた成果は、2018年にロンドンで開催されたIADRと、札幌で開催された歯科理工学会にて発表した。現在論文を作成中である。当初の計画に従い、新規酸化物添加高透光型ジルコニアの調整と、着色・層状加工した場合の審美性、物性への影響について調査する予定である。一部実験に使用予定であった機材購入の必要がなくなったため、使用額が予定よりも少なくなった。次年度の応力解析等の実験に必要なソフトウェアの購入、試料作製のための治具購入に充てる予定である。