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顔輝の絵画表象に顕れる江西知識人の思想とその社会的意義

3年間の研究期間をとおして、これまでほとんど実態を知ることができなかった顔輝について、いくつか新知見を得ることができた。最終年度にあたる24年度は、前年《蝦摸鉄拐図》(京都・知恩寺蔵)に画かれる一仙人を、南宋の内丹道士・白玉蟾と同定したことから、何故白玉蟾が画かれたのか、顔輝の郷里・盧陵(江西省吉安市)の情況に照らし、顔輝の作例の鑑賞層であった盧陵文人との関係から検討した。白玉蟾は南宋以来、江南において代表的な道士であり、その思想は禅と深く結びつき、士大夫の自己修養の実践に取り入れられた。また、白玉蟾の平生の風狂な姿は、仏教の散聖同様しばしば絵画化され、江西にも流布していたことが確認でき、本作に採用される背景がおおむね明らかとなった。なお、本年はかつての盧陵の地、江西省吉安市への実地調査を計画していたが、諸般の事情によりかなわなかった。ただし、これまで諸資料を着実に蓄積していたため研究課題を遂行するうえで大きな支障にはならなかった。顔輝の絵画は現存する《蝦摸鉄拐図》にかぎらず、道教・仏教・儒教において崇敬される人物を中心主題としたことが断片的ながら記録されており、後世、強調されるような独特な怪異性を内包していたことが伝えられる。3年間の研究期間を通して、従来、趣味性の強い怪異表現としてとらえられがちであったが、鑑賞層である江西士大夫の評価に照らすとき、この怪異性は漢民族王朝滅亡という激動の時代と知識人の「遺民」という心理に密接にかかわるものであることを明らかにした。なお、本研究に基づく研究成果の公表については、機会を見て近く達成してゆくつもりである。中国の宋末元初に盧陵(江西省吉安市)で活躍した画家顔輝は、道釈画の名手としてよく知られ、その流派と考えられる画家たちが明初期の宮廷で活躍しており注目される。しかしながら、顔輝についてはその活動は多くが不明のままである。本研究では、明代初期の宮廷に登場した顔輝流派の存在に着目し、その登場に明代宮廷に出仕した江西士大夫とその人的ネットワークの関与を想定し、彼らの思想と絵画表象の関係性から、南宋末元初以来の顔輝画の絵画史的意義について明らかにしようとするものである。本研究は全体を3年計画とし、1年目に当たる22年度は顔輝と「顔輝派」の作品がいかなるものであったのか検討するため、資料収集を中心に以下のようにすすめた。1、明代宮廷画家による作品の熟覧調査。調査地:フランス・グランパレ、フランス・ギメ美術館、北京・法海寺、上海博物院、台北故宮博物院。2、顔輝筆《蝦蟆鉄拐図》の主題研究(1)成立時(南宋末元初)の思想的背景、宗教的関与を検証する資料収集:全真教、江南道教等代表的な祖師のイメージと蝦蟆鉄拐図像の関連を検証。(2)(1)で検証した図像が明初期にいたるまでに、図像的・意味的にいかに変遷・展開したかを検証する資料収集:『道蔵』所収の紀伝類および版本画像、蝦蟆鉄拐に関する文献資料、画像の収集。本年度は、研究計画の一年目であることから資料の収集を中心に行い、以下のような成果が得られた。1により国内では入手のむずかしい鮮明な写真資料および関連書など貴重な資料を収集できた。2、(1)では本研究の核心となる顔輝の作品について当時の江南道教との関わりから見直し、その主題について新知見が得られた。2、(2)は(1)と相互補完的に検証をすすめており、明初期の顔輝派登場に示唆をあたえる資料がえられた。来年度以降、収集資料のさらなる整理・分析をすすめ、研究目的の達成を果たしたい。第2年目にあたる23年度は、「顔輝の絵画表象に顕れる江西知識人の思想とその社会的意義」という研究課題に照らし、特に顔輝の代表作であり、現存唯一の真筆である《蝦蟆鉄拐図》(京都・知恩寺蔵)の主題解明を目指して研究を進めた。本作は明清時代に盛んに画かれる二人の仙人を画いており、これまで民間信仰や吉祥図案、或いは流行した戯曲をモチーフとしたものとして、その主題について積極的に議論がなされてこなかった。しかしながら、《蝦蟆鉄拐図》は明清にかなり先行する宋末元初の作例であることから情況は全く異なり、制作背景について検証の余地がある。結論から言えば、当時の知識人に高く賞賛された顔輝の遺例である本作は、彼らと共有する思想の上に成り立っており、その具体的解明が本研究の目的遂行に重要な作業となる。本年度は宋末元初の情況に関わる江南道教を中心とした道教関連の資料にあたった。また国内においての資料及び作品調査はもちろん、海外にもその資料を求めた。中華民国創建100周年にあたる23年度は、日本国内、および中国、台北において重要な作品の展観が多数あり、あわせて行われたシンポジウムに参加する中で多くの研究者との意見交換がかなった。また、アメリカのメトロポリタン美術館に赴き、関連作品の調査を行った。基礎作業として継続している収集した資料や画像をデータ化、蓄積も順調に進めてきた。

以上の作業を継続的におこなった結果、本年度は研究対象である作品についての重要な新知見が得られた。これまで、顔輝と同時代、同じ江南という地域的情況が鑑みて問われることはなかったが、南宋から元にかけて江南で大きく隆盛した内丹道との関わりを新たに見いだした。そして、《蝦蟆鉄拐図》に画かれる仙人を、江南内丹道を代表する白玉蟾と同定するにいたった。3年間の研究期間をとおして、これまでほとんど実態を知ることができなかった顔輝について、いくつか新知見を得ることができた。最終年度にあたる24年度は、前年《蝦摸鉄拐図》(京都・知恩寺蔵)に画かれる一仙人を、南宋の内丹道士・白玉蟾と同定したことから、何故白玉蟾が画かれたのか、顔輝の郷里・盧陵(江西省吉安市)の情況に照らし、顔輝の作例の鑑賞層であった盧陵文人との関係から検討した。白玉蟾は南宋以来、江南において代表的な道士であり、その思想は禅と深く結びつき、士大夫の自己修養の実践に取り入れられた。また、白玉蟾の平生の風狂な姿は、仏教の散聖同様しばしば絵画化され、江西にも流布していたことが確認でき、本作に採用される背景がおおむね明らかとなった。なお、本年はかつての盧陵の地、江西省吉安市への実地調査を計画していたが、諸般の事情によりかなわなかった。ただし、これまで諸資料を着実に蓄積していたため研究課題を遂行するうえで大きな支障にはならなかった。顔輝の絵画は現存する《蝦摸鉄拐図》にかぎらず、道教・仏教・儒教において崇敬される人物を中心主題としたことが断片的ながら記録されており、後世、強調されるような独特な怪異性を内包していたことが伝えられる。3年間の研究期間を通して、従来、趣味性の強い怪異表現としてとらえられがちであったが、鑑賞層である江西士大夫の評価に照らすとき、この怪異性は漢民族王朝滅亡という激動の時代と知識人の「遺民」という心理に密接にかかわるものであることを明らかにした。なお、本研究に基づく研究成果の公表については、機会を見て近く達成してゆくつもりである。本研究は、継続して南宋末元初の画家顔輝に焦点を当て、その絵画表象の意義や社会的機能について考察を進めており、第2年目にあたる本年は、宋末元初という時代層における宗教教団の隆盛と祖師イメージ・系譜形成という観点を加えて検討してきた。この作業の成果の一部を、2011年7月に九州藝術学会にて口頭発表し、また同学会誌に論文が投稿、掲載され、広く客観的意見を求めた。予定していた研究作業は順調にすすめられた。今年度《蝦蟆鉄拐図》に画かれる仙人を、内丹道教を代表する白玉蟾と同定したが、最終年度は「顔輝の絵画表象に顕れる江西知識人の思想とその社会的意義」という本研究課題を結論するため、顔輝が何故白玉蟾をえがいたのか、顔輝の活躍年代と制作の場の問題から明らかにしていく。具体的には、顔輝の出自であり制作活動の中心地であった廬陵(江西省吉安市)の南宋末元初の情況に照らし、顔輝の制作の注文主であり且つ鑑賞層であった盧陵の文人たちの思想との関係性を明らかにする。モンゴルによる中国統一と漢民族王朝の崩壊という時代の変動を目の当たりにした時代、南宋の義士文天祥を輩出した盧陵はひときわ遺民意識の強い地域の一つであり、そのような状況下において顔輝が高く評価されたことは無関係ではない。これを明らかにするため、前年度までに集積した資料を精査し、積極的に発表などを通して研究者との意見交換を行い、論文として成果をまとめてゆく。
垂直磁化細線における磁壁移動型ストレージデバイスの研究

将来の巨大容量情報記録デバイスの一つとして磁性細線中を磁壁が移動するレーストラックメモリが期待されている。本研究では磁性細線の一部に異なる磁性体から成る交換結合構造部を作製することで、容易に磁壁を導入できることを実験的に実証し、極Kerr効果を利用して電流による磁壁移動を確認した。また、磁壁移動型デバイスで問題となる磁壁移動のオーバーシュートが磁壁構造変化に起因すること、これを抑制するには周期的に変化する2種類の磁壁エネルギーが同等になるように磁性細線の厚みと幅を設定することが有効であることを示した。さらに多次元的な電流分布を反映したマイクロマグネティックシミュレータを開発した。強磁性細線中に形成された磁壁の移動速度および移動中の磁壁構造変化を確認するための実験として,本年度は以下のような研究成果を得た.先ず,スピン流による磁壁移動実験用の垂直磁化薄膜の材料探索を行った.Au下地層上にCo/Ni人工格子膜が数nmオーダの超薄膜においても良好な垂直磁気異方性を示すことを示し,ナノ構造の磁壁伝播媒体として優れた適性を有することを明らかにした.また,極Kerr効果を利用した磁化検出が可能であり,得られた磁気特性が現状の測定系で検出可能な程度までチューニングできること実験的に明らかにした.さらに,これまでに例のない,絶縁体上にも垂直磁気異方性を有するCo/Ni人工格子膜の作製に成功した.これまではCo/Ni人工格子膜を用いた磁壁伝搬実験は金属下地層上に形成されたものであり,Co/Ni垂直膜に流れる実効的な電流値の推定が困難であった.本研究で得られた絶縁体上のCo/Ni垂直磁化薄膜はこの問題を解決できる画期的な成果である.スピンデバイスとして有望なMnxGa1-x(x=0.4-0.6)垂直薄膜を絶縁体上に400°C以下の比較的低温で作製することにも成功したが,本研究で用いる極Kerr効果測定ではMnGaの回転角が小さいことから磁化状態の光学的検出は困難であることがわかった.2次元のマイクロマグネティックシミュレーションにより,磁壁の伝搬速度の計算を行った.大電流を印加した場合には垂直磁化細線では磁壁伝搬速度が大幅に低下することがわかった.さらに,マクスウェルの方程式を基礎方程式とした有限要素法を用いた電流分布計算結果を取り入れ,3次元的なスピン流分布を考慮した3次元のマイクロマグネティックシミュレータを予定を早めて開発している.主要部分のコードは既に完成した.強磁性細線中に形成された磁壁の移動速度および移動中の磁壁構造変化を確認するための実験として,本年度は以下のような研究成果を得た.Au下地層上に8 nm厚のCo/Ni人工格子膜を製膜し,その上部に1 nm程度の厚みのCoを製膜することで交換結合複合構造を実現し,逆磁区を形成させるサイト形成に成功した.さらに磁性パターンに電流を流すことで,形成した逆磁区の磁壁を磁性細線部に移動させ,電流印加によるジュール熱の影響ではない電流印加による磁壁の移動を実験的に確認することに成功した.磁性細線に効率的に電流を印加するには,金属の下地層はない方が良いため,本研究では昨年度作成に成功したMgO(111)単結晶基板上へのCo/Ni人工格子薄膜を利用したサンプルの作製に挑戦したが,垂直異方性の発現に関して再現性が著しく低く,現在,より再現性のある製膜条件の探索を行っている.マクスウェルの方程式を基礎方程式とする有限要素法を用いて計算した電流分布を計算に取り入れた3次元的なスピン流を考慮することができる3次元マイクロマグネティックシミュレータの開発に成功した.強磁性細線中に形成された磁壁の移動速度および移動中の磁壁構造変化を確認するための実験として本年度は以下のような研究成果を得た.スピン流による磁壁移動実験用の垂直磁化細線として新たにCoPd人工格子垂直磁化膜を作製した.従来から考えられている磁壁移動型デバイスとして用いられる磁性細線の作成には金属の下地層が必要であり,これにより電流による磁壁の移動の効率が低下していたため,絶縁体であるガラス基板上に直接,CoPdを成膜し,垂直異方性を付与することに成功した.しかし,作製したCoPd薄膜は磁化反転が回転磁化型に近く,磁壁移動デバイスとしては不利であると推測される結果が得られた.CoPdと同様にGdCoアモルファス薄膜をガラス基板上に作製したが,今のところ垂直異方性の弱い薄膜しかできおらず,現在,良好な垂直異方性を有する作成条件の探索を行っている.また,昨年度,スピン流による磁壁移動実験に成功したCoNi人工格子膜の磁壁移動による出力変化とマイクロマグネティック計算との比較を現在行っており,ベータ値の推定を試みている.有限要素法計算によって求めた電流分布を,本年度開発に成功した3次元マイクロマグネティックシミュレータに取り入れてメアンダ型形状の磁壁移動ストレージデバイスの動作シミュレーションを行い,ビットシフトに対する電流マージンなどを明らかにした.さらに,同ストレージデバイスの3次元構造化を目指したマイクロマグネティック計算を行い,デバイス動作の検証を行った.将来の巨大容量情報記録デバイスの一つとして磁性細線中を磁壁が移動するレーストラックメモリが期待されている。

また、磁壁移動型デバイスで問題となる磁壁移動のオーバーシュートが磁壁構造変化に起因すること、これを抑制するには周期的に変化する2種類の磁壁エネルギーが同等になるように磁性細線の厚みと幅を設定することが有効であることを示した。さらに多次元的な電流分布を反映したマイクロマグネティックシミュレータを開発した。本年度始めに本研究の実施に必要なレーザー描画装置が故障し,修理に約2ヶ月を要したため,来年度実施予定であった3次元スピン流分布を考慮した3次元マイクロマグネティックシミュレータの開発を前倒して行い,完成した.強い垂直異方性を有する薄膜上に比較的軟磁性の薄い薄膜を製膜することで交換結合複合構造の磁性薄膜を作成し,これが逆磁区の核として本磁壁移動実験においても機能することを実験的に示した.磁壁移動実験では,ジュール熱による磁気余効ではない電流印加による磁壁の移動が確認された.27年度が最終年度であるため、記入しない。磁気記録今後,作製したサンプルにおいて磁壁移動によるKerr出力変化のダイナミックに測定し,磁壁移動速度の測定を行い,コンピュータシミュレーションと比較してベータ値の推定を試みる.また,電気的に低抵抗なAu下地層上に比較的高抵抗なCo/Niを製膜した場合には磁性体内を流れる電流値が特定しづらいため,垂直磁気異方性の付与に下地層を必要としないCo/Pd薄膜を用いて同様の実験を行い,コンピュータシミュレーションとの比較を行う.本研究の実施に必須である超薄垂直磁化薄膜の成膜に成功し,利用可能な材料の探索は概ね順調である.絶縁体上に直接垂直磁化薄膜を形成することに成功するなど,研究目的の実現に向けた要素技術が確率された.3次元構造の磁性体に分布するスピン偏極流を考慮した3次元マイクロマグネティックシミュレータの構築に着手し,コードの主要部分の開発を終えている.27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題で導入した設備備品による評価装置の立ち上げ,およびシミュレータの開発を最優先し,当初予定していた計算機の購入および外国出張の予算を縮減したため直接経費次年度使用額が生じている.27年度が最終年度であるため、記入しない。今後,作製した磁性薄膜を微細加工し,磁壁伝搬実験を行う.極Kerr効果測定により,Co/Ni垂直磁性細線における磁壁伝搬速度の測定を行い,計算機シミュレーションの結果と比較してβ値および室温におけるスピン偏極率を推定する.また,引き続き3次元マイクロマグネティックシミュレータの開発を進める.次年度には本格的な磁壁のダイナミクスの観察および計算機シミュレーションを行うため,当該助成金の一部を材料経費,微細加工費および計算機の購入費用として運用し,研究目標の着実な実現に供する予定である.27年度が最終年度であるため、記入しない。初年度においては,本研究課題で導入した設備備品群による評価実験系の立ち上げ,材料系の探索を最優先し,当初予定していた計算機の購入および外国出張等の予算を縮減したため直接経費次年度使用額が生じている.次年度には,本格的な試作・評価実験を推進の予定であり,当該助成金の一部を材料経費,微細加工経費および計算機の購入経費として運用し,研究目標の着実な実現に供する予定である.
ブラックホールへの遷音速降着流の力学的安定性

Kerrブラックホールなど、回転しているブラックホールへの一般相対論的遷音速降着流に発生する定在衝撃波の不安定性を数学的に調べ、不安定のための十分条件をいくつか、定理として証明し、衝撃波の不安定性がpost-shockflowにおける加速と関連していることを明らかにした。これは、非相対論的な場合についてすでに既に得られている結果(Nakayama 1992,1993,1994)の自然な拡張になっている。一般相対論的遷音速降着流の大域的不安定性の性質を数学的に明らかにしたのは本研究が始めてである。結果はMNRAS等に公表済み。また、関連する研究として、星形成時の自己相似的・遷音速・自己重力収縮ガス球の安定性に関する研究を行なった。従来、ガスの自己相似的重力収縮を記述する解は多数存在することが知られていたが、本研究によって、そのうちLarson-Penston解のみが安定に存在しうることがわかった。この結果は数値実験の結果にも整合的であり、星形成シナリオを特定する上で重要であるとともに、自己相似解(非定常解)の安定性解析の手法を確立した点でも画期的である。ApJに掲載予定(97年3月現在)。さらに、クェーサーブッラクホールの形成に関連して、自己重力粘性ガス円盤の自己重力収縮の研究を行なった。粘性係数に関して適当な仮定を導入することで、ポリトロープガス円盤が自己相似的に重力収縮する解を見い出した。これは等温ガスの仮定のもとで得られたMineshige&Umemura(1997)の解の拡張になっている。天文学会96年秋季年会で発表。PASJに投稿中(97年3月現在)。
サブバンド可逆・非可逆符号化

本研究ではサブバンド非可逆、可逆符号化のために2つの方式を提案した。1つは全域通過回路の並列接続による2チャンネルフィルタバンクに基づくウエーブレット変換によって、サブバンド符号化を行う方式である。この場合には同一構造でかつ少ない演算量で実現できるものの、良好な符号化性能を得るために、非可逆、可逆モードでそれぞれ異なるパラメータを用いる必要がある。もう一つの方法はこの問題を解決すべく、完全な同一構造あるいはソフトウエアで非可逆、可逆モードの両方に用いることのできる非可逆、可逆統一符号化方式を開発した。この際、可逆方式が基本となり、ビット削除等の非可逆モードでより有効な方式を考える必要がある。そこで本方式では、整数コサイン変換を基に、非可逆モードで良好な性能を得るためにリフティング構造を付加し、両モードで最適な符号化性能が得られるようにパラメータの最適化を行った。リフティング構造を用いることにより、整数入力-整数出力の可逆演算が容易に行え、リフティングの伝達関数を考慮することによって、サブバンドの基底長を変化させることができ、合成側の低域フィルタの基底長を長くすることにより、DCTで問題となるブロッキングを低減させることができ、一方帯域及び高域フィルタの基底長を短くすることによって、LOTの場合に問題になるリンギングを削減することができる。本方式により、非可逆モードでは従来方と同程度の性能が得られ、可逆モードではJPEG2000で用いられている方式に比べ、画像によってはかなりの改善が見られた。近年、インターネットを初めとする情報化社会の発展に伴い、伝送あるいは蓄積のための情報量圧縮が重要な課題になっている。画像圧縮は、適度な画像の質を保ちつつ情報量を大幅に削滅する非可逆符号化と、画像情報を失うことなく圧縮する可逆符号化に分類される。次世代の符号化では、一つのシステムでこれらの2つの要求を満たす技術が要求されている。本研究では2つの全域通過回路の並列接続により、2チャンネルフィルタバンクを構成し、これをツリー状に接続することにより、ウエーブレット変換を実現し、互換性を満たす符号化技術を開発した。全域通過回路は再帰形のフィルタであるが、それゆえに周波数分割と予測を同時に実現できるという特徴を有している。非可逆符号化では、高々2次の全域通過関数を用いて符号化利得を最適化し、従来法より優れた符号化性能を持つシステムを設計した。一方可逆符号化の場合には、全域通過回路の並列構造を、リフティングを用いて実現し、構造的に整数変換を保ち、より高い圧縮性能を追求している。これらの構造は基本的に同一であり、数個の係数を変化させるだけで、互換性を保ちつつ、より高性能な圧縮が可能になった。次年度の課題は、これをさらにチューニングし、より高性能な圧縮システムを目指し、更に2分割フィルタバンクを一般性のあるM分割に拡張する事である。さらにカラー画像のための可逆、非可逆符号化システムを実現したい。近年、画像の符号化等でウエーブレット変換が広く用いられ、その有効性から次世代の静止画、及び動画の符号化標準であるJPEG2000やMPEG4でも採用される事になった。しかしウエーブレット変換は2分割フィルタバンクを対数状に接続することにより実現されるため、その実現や計算量はDCTより複雑になるという問題があり、またシステム全体としての最適性は明らかではない。本研究ではウエーブレット変換に代表される不等分割フィルタバンクを、ラティス構造を用いて構造的に完全再構成を満たしつつ有効に直接実現する方法を開発することを目的としている。完全再構成を満たすために、不等分割フィルタバンクを等分割形に変形し、この状態で完全再構成条件を課し、等分割フィルタバンクの出力を結合することによって不等分割を実現する。この際デシメーション比によって2種類のタイプに分けられる。1つはデシメーション比が整数の場合と、もう一つは有理数の場合である。デシメーション比が有理数の場合には等分割フィルタバンクを結合することにより実現できるが、整数の場合には非常に複雑である。

本年度は両方の場合においてより一般的な線形位相不等分割フィルタバンクの構成法を開発した。得られた不等分割フィルタバンクを実際に画像の符号化に適用し、従来法より良好な結果が得られることを確認した。しかし得られた不等分割フィルタバンクは、まだかなり制約が多く、来年度はこの制約を緩和し、より一般的な不等分割フィルタバンクの構成法を開発していく予定である。
種結晶層を用いた低温結晶化シリコン薄膜の粒径制御

(ZrO_2)_(1-x)(Y_2O_3)_x:(YSZ)層上に非晶質Si(a-Si)薄膜を堆積して、YSZ層の結晶化誘発効果によりSi薄膜の低温固相結晶化を検討した。その結果、結晶化にはY組成比Y/(Zr+Y)が0. 15以上必要であること、YSZ層によりa-Si薄膜が短時間で結晶化すること、直接堆積法に比較して固相結晶化によりZrの拡散と結晶化Si膜表面凹凸が低減できること、良好な結晶化にはa-Si堆積直前のYSZ層表面の改質が重要であること、TFT作製には各層の熱膨張係数の違いを考慮する必要があることが分かった。まず、YSZ層上にSi薄膜の固相成長が可能かどうかを確認し、その後、Si薄膜の結晶成長機構に関して検討した。多結晶YSZ層は、10×10×0.5mm^3の石英基板上に反応性マグネトロンスパッタ法によりイットリウム比Y/(Zr+Y)=10.5%、基板温度50°C、圧力6.3mTorrで50nm堆積した。非晶質Si(a-Si)薄膜は電子線蒸着により基板温度300°C、堆積レート1nm/s、圧力9×10^<-9>2×10^<-8>Torrで60nm堆積した。堆積したSi薄膜は、560°C700°C、N_2雰囲気中の電気炉にてアニールを行い、ラマン分光法により結晶化率を評価した。試料として、a-Si薄膜を単結晶(111)YSZ基板上に堆積したもの、石英基板の表面を多結晶(poly-)YSZ層で覆ったもの、直接石英基板上に堆積したものの3種類用いた。560°Cのアニールを施した試料では、YSZ基板上、YSZ層上の場合、700分付近から、またガラス基板上の場合は、1100分付近から結晶化Siの核発生が始まった。また、その後いずれの場合も、アニール時間と共に結晶化率が増加し、最終的に前者は1000分ぐらいで、後者は1300分ぐらいで結晶化率の飽和が確認された。このような結晶化過程は、他のアニール温度においても同様に観測された。このことから、固相成長においても直接堆積法と同様に、YSZ層上のものの方が単なるガラス基板上よりも短時間で結晶化し、YSZ層の結晶化誘発の効果が確認された。さらに、YSZ基板上及びYSZ層上に堆積したa-Si薄膜は、YSZ界面から層状かつ一様に固相成長するような状態が観察された。これらの結果は、YSZ層の結晶情報がSi薄膜に伝達されている可能性を示すものと考えている。今後は、固相成長によるZr,Yなどの不純物拡散の低減、及びSi薄膜表面凹凸の低減を図り、また、結晶粒径の均一化及びTFT作製によるデバイス特性の測定を行なう予定である。1)結晶化Si薄膜中の不純物はTFT動作に悪影響を与える。そこで、固相結晶化温度560°CでのYSZ層から結晶化Si薄膜へのZr,Y不純物拡散の振舞いをSIMS法により測定した。ただし、Si薄膜堆積直前にYSZ層を超高真空装内で500°Cのプレアニールを行なった。その結果、Si/YSZ界面付近でのZr,Y量は、SIMS測定の測定限界である1×10^<16>/cm^3以下と、それらの拡散がデバイス動作上無視できることが分かった。また、同試料の断面TEM観測を行い、表面凹凸が直接堆積で形成した結晶化Si膜よりも低球できていることも確認した。2)YSZ層上にSi薄膜のより低温結晶化を行うには、YSZ層の組成比、及びSi薄膜と界面を接する基板表面状態の結晶化に与える影響を明らかにする必要がある。それに対して、以下の検討を行なった。a)Si薄膜が結晶化するYSZ膜のZrとYとの組成比について検討した。その結果、Y組成比Y/(Zr+Y)が約0.15以上必要であることがわかった。これは、Si薄膜堆積直前の希薄フッ酸処理後のYSZ層上には、F+Yから成る単分子層が形成され、それが大気から付着する汚れを防ぎ、清浄なYSZ表面を保つパッシベイション膜として働いているためと考えられた。b)単結晶YSZ基板上、poly-YSZ/ガラス基板上、ガラス基板上に300°Cで厚さ60nmのa-Si薄膜を堆積し、560580°Cで固相結晶化を行い、それの違いを検討した。

単結晶YSZ基板、poly-YSZ層上のa-Si薄膜は、結晶化遅れ時間τNを伴った後、結晶化率Xcがアニール時間と共に線形的に増加したが、ガラス基板上のXcは、非線形的な増加を示した。またτNは、YSZ基板上、poly-YSZ層上、ガラス基板上の順に長くなった。さらに、500°Cのプレアニールを行なった場合は、何れの試料構造もτNが短くなり、プレアニールは結晶化を促す基板表面の清浄化に有効であることが分かった。YSZ層を用いたSi薄膜結晶化誘発法とYSZ層表面の熱処理法により、10mmx20mmガラス基板上に300°C程度の低温でZr不純物濃度がSIMSで2×10^<16>/cm^3以下で多結晶Si薄膜を形成し、その粒径を1050nmの範囲で制御して、基板全面にわたり粒径分布の半値幅を2nm以下と一定にすること、さらに、その結晶化Si膜を用いて薄膜トランジスタ(TFT)を作製し、その電界効果移動度が5cm^2/Vs以上で、面内バラツキが±3%以下に抑えることを目的として行った。以下にその結果について報告する。1.Si薄膜堆積直前のYSZ層表面の清浄化のために、超高真空中、500°Cのプレアニールを時間t_p=15,30,60分と行い、その後300°Cでa-Si薄膜を50nm堆積し、568°Cで固相結晶化を行った。その結果、t_p=15分では結晶化開始時間t_s=約300分、t_p=30分では、t_s=約150分、t_p=60分では、t_s=約30分とt_pの増加と共に、結晶化時間が短縮した。ただし、YSZ表面の清浄化は進んだが、それによる結晶化温度の低減はできなかった。2.Si薄膜の結晶粒径の均一化には、まだ至っていない。そのため、TFT作製もできなかった。3.ボトムゲート型TFT作製用のゲート電極として、Ti膜を堆積し、その上にSrRuO??3膜を堆積した。さらにゲート絶縁膜としてYSZ膜を堆積して、その電流-電圧特性を行ったところ、SROとYSZが電気化学反応し、YSZの絶縁性が著しく損なわれた。そのため、SRO膜に代え、Pt薄膜を用いたところ、YSZ薄膜の絶縁性は保たれた。さららに、その上にa-Si薄膜を堆積し、固相結晶化を行ったが、ガラス、下部電極及びYSZ層などの層間の熱膨張係数の違いにより、YSZ薄膜に亀裂が発生し、Si薄膜の良好な固相成長が起こらなかった。
高温型プロトン導電体による減圧雰囲気への水素の直接回収

核融合炉燃料回収への適用を目的として、高温型プロトン導電体の減圧下での水素ポンプ特性を研究した。陰極側圧力を変えて水素抽出を行ったところ、数kPaから数十kPa付近で最適な水素ポンプ条件が得られた。次に、交流インピーダンス法により物質移動を評価した。その結果、固体内のバルク、粒界面抵抗は圧力に依存しないが、電極内部のガス拡散抵抗に係る分極抵抗が減圧下で減少した。このことから電極内部のガス拡散が、物質移動に影響することを明らかにした。核融合炉の燃料回収精製法として、高温型プロトン導電体の水素ポンプ機能を利用した、水素同位体の直接回収手法が提案されている。従来研究では、陰極側(水素抽出側)に不活性ガスを通気することで水素透過量の定量評価を行っている。しかし、核融合の燃料サイクルへの適用を鑑みると、高純度で水素同位体ガスを回収する必要がある。このためには、陰極側の不純物ガス成分を減らすことが重要であり、減圧条件下における水素抽出機構の解明が必要である。今年度は、1Pa以上の低真空条件下における水素ポンプ特性を評価するため、既設の水素ポンプ試験装置に真空制御機器を増設して水素抽出試験を実施した。評価システムは、流量制御器、真空排気装置、圧力制御システム、ガスバノスタット、LCRメータなどから構成される。評価試料として片閉じ型CaZr_<0.9>In_<0.1>O_<3-α>試料(340mmL,ID:12mm,0.75mmt)を選定し、試料両側に白金電極と取り付けて水素抽出評価を行った。陽極側は焼き付け法で、減圧側(陰極側)は無電解めっき法で電極を取り付けた。評価では、作動温度873Kから1073Kとし、水蒸気電解条件で一定の直流電流を通電しながら、陰極側圧力を数Paから大気圧(100kPa)まで変えて水素抽出を行った。その結果、陰極側の圧力を変えると、作動温度によらず、数kPa付近で電圧が最小値となることが確認された。次に、減圧時のバルク抵抗と分極を区別して評価するため、交流インピーダンス測定を実施したところ、バルク抵抗は圧力に依存しないが、ガス拡散が寄与する分極成分が数kPa付近でもっとも小さくなることが確認された。これは、電極内のガス拡散性が物質移動に影響を与えることを示唆している。次年度は、細孔径の異なる白金電極を用いて、電極内ガス拡散性の影響を評価するとともに、1Pa以下の高真空条件下における圧力依存性を評価するため、高真空に対応した水素抽出システムの構築を進める。このためには、陰極側の不純物ガス成分を減らすことが重要であり、減圧条件下における物質移動の解明が必要である。今年度は、細孔径のより大きな白金焼き付け電極(細孔径:数μm)を準備し、1Pa以上の低真空条件下における水素ポンプ特性を評価した。対象試料として片閉じ型CaZr_<0.9>In_<0.1>O_<3-α>試料(340mmL, ID:12mm, 0.75mmt)を選定し、水素抽出評価を行った。陽極側、陰極側ともに焼き付け法で白金を取り付け電極とした。水素抽出評価では、作動温度973Kとし、水蒸気電解条件で一定の直流電流を通電しながら、陰極側圧力を数十Paから大気圧(100kPa)まで変えて水素抽出を行った。結果は、昨年度評価した微細な細孔を有するめっき電極(細孔径:数百nm)と同様に、数kから数十kPa付近で電圧が最小値になることが確認された。次に、交流インピーダンス測定を実施し、測定結果に電気化学インピーダンス解析法を適用することで、バルク.界面.電極での物質移動を評価した。その結果、固体内のバルク、粒界面抵抗は圧力に依存しないが、電極内部のガス拡散抵抗に係る分極抵抗が低圧力下で減少し、数十kPa以下の減圧条件下では電極内部のガス拡散が約25倍増加することが示された。一方、100Pa以下でガス拡散抵抗のわずかな増加が確認された。圧力が低下すると気体の流れは粘性流から分子流に変化する。分子流条件下における圧力依存性を評価するため、1Pa以下の高真空雰囲気にも対応した水素抽出装置の設計製作を進めた。

核融合炉の燃料回収手法として、高温型プロトン導電体の水素ポンプ機能を利用した、水素同位体の直接回収手法が提案されている。従来の研究では、陰極側(水素抽出側)に不活性ガスを通気し水素をパージするとともに、水素濃度を分析することで透過量の定量評価を行っている。しかし、核融合炉燃料循環システムへの適用を鑑みると、水素同位体ガスを高純度で回収する必要がある。このためには、陰極側の木純物ガス成分を減らすことが重要であり、減圧条件下の水素ポンプにおける物質移動機構の解明が肝要である。昨年度までは1Pa以上の圧力条件で評価を進めたところ、電極細孔径の影響、100Pa以下でのガス拡散抵抗が増加することが明らかとなった。今年度は、1pa以下の高真空条件にも対応した水素抽出装置の設計製作を進めた。具体的には、(1).試料加熱のため、真空容器内に加熱ヒータ(カンタル線)を設置、(2).フランジ真空側に試料取り付け溝を加工し、O-ringシールによる試料設置/固定、(3).真空ゲージと自動バルブによる帰還制御法を用いた装置内圧力制御機構、を有する装置を製作した。模擬試料として片閉じ型アルミナ管を取り付け、真空リーク試験とヒータによる加熱試験を行った。質量分析計によるHeリーク試験では真空漏れは確認されず、10^<-5>Paに真空圧力を維持できた。加熱試験では、試料内部に設置した熱電対で温度測定制御を行い、873Kまで加熱できることを確認した。次に、評価試料として円盤型CaZr_<0.9>In_<0.1>O_<3-α>試料(Φ20mm,厚み:0.5,1mm)を選定し、アルミナ管(Φ20mm,長さ:120mm)の片側に高温用シール剤で取り付けて片閉じ試料とし、真空試験を行った。しかし、シール部よりリークが確認されたため、シール材の再塗布などを行ったが所定の真空圧力を得ることができなかった。真空リーク対策として、高温加熱部の接続箇所をなくすため、一体成形試料の製作を進めている。この試料で、高真空条件下の水素ポンプ特性評価を進める予定である。
大腸癌由来Fusobacterium nucleatumの病原性に関する研究

Fusobacterium nucleatumは口腔常在菌として知られているグラム陰性細菌であるが、近年では大腸癌を増悪化させることで大きく注目されている。我々は以前、同じ患者の唾液と大腸癌から同一菌株のF. nucleatumが分離されること、すなわち大腸癌で検出されるF. nucleatumが口腔に由来することを報告した。本研究ではこれまでに分離したF. nucleatumの特徴を明らかにする。特に、大腸癌分離菌株と口腔常在菌株との違いをゲノム解析や生化学的な実験によって明らかにして、大腸癌における高病原性菌株を特定するとともに、その検出方法を開発する。
ティシューエンジニアリングチャンバーを用いた血管柄付き皮弁作製の実験的研究

Tissue engineering chamber(以下、TEC)を再生の場として、動脈血管束,人工真皮, FGF-2、多血小板血漿(PRP)を併用して、独自の栄養血管を有した軟組織を再生する方法を検討した。実験群は、コントロール群、非活性化PRP群、活性化PRP群、活性化PRP群+ FGF-2群、非活性化PRP+ FGF-2群の6群(n=5)に分け、再生組織の量、器質化の成熟度、血管新生について検討した。結果:血管付軟組織の再生組織量はcontrol群1. 13±0. 33cm^3、非活性化PRP群1. 79±0. 35cm^3、活性化PRP群1. 48±0. 22cm^3で、非活性化PRP群がcontrol群に比し有意差を認めた(p<0. 05)。人工真皮の器質化も非活性化PRP群で進んでいた。TECを用いた血管柄付き軟組織再生において、活性化PRPよりも非活性化PRPが有用であることが判明した。これまでの研究結果から、tissue engineering chamber(以下、TEC)は細胞の増殖・分化を促進し、三次元の組織を再構築する再生の場となることが明らかとなった。この実験モデルを用いて、vascular carrierとして動脈血管束(以下、AV bundle)を用い、細胞(in vivo)と細胞外マトリックス(人工真皮:type I collagen sponge)、細胞増殖因子(FGF-2)、骨髄液由来多血小板血漿(bm-PRP)を併用して、より確実性をもって血管付き軟組織を再生し、血管柄付き皮弁を作製する方法を検討した。実験系:1)実験動物:ウサギ(体重2.5kg3.0kg)n=7,2)麻酔:マスク麻酔による全身麻酔平成21年度の研究計画である「血管付軟組織再生に及ぼすFGF-2と骨髄液由来多血小板血漿(以下bm-PRP)の効果の比較検討」について,実験動物にウサギを用いについての実験を行ったところである。FGF-2とbm-PRPともに軟組織再生に有用である結果が得られている。今後、他の実験群の研究を引き続き行い、tissue engineering chamberを用いた軟組織再生におけるFGF-2とbm-PRPの効果的な投与方法を明らかにする平成21-22年度にかけて血管付軟組織再生に及ぼすFGF-2と骨髄液由来多血小板血漿(以下bm-PRP)の効果の比較検討を行う実験を行った。実験グループ(n=7)を以下に示す。2.実験群1 : TEC+人工真皮+FGF-2: 200μg+ヘパリン加生理食塩水3.実験群2 : TEC+人工真皮+bm-PRP : 200μl+ヘパリン加生理食塩水4.実験群3 : TEC+人工真皮+bm-PRP : 400μl+ヘパリン加生理食塩水5.実験群4 : TEC+人工真皮+FGF-2 : 200μg+bm-PRP : 200μl+ヘパリン加生理食塩水6.実験群5 : TEC+人工真皮+FGF-2 : 200μg+bm-PRP : 400μl+ヘパリン加生理食塩水実験1.2.については実験の計画に沿って行うことができた。しかし、bm-PRPは、その採取が困難で採取したPRP濃度と量が実験群によってバラツキが出た。このため、実験系としては不備と判断して、血液からPRPを採取する実験系に変更して研究を進めている。実験1.2.で再生した組織はcontrol群に比し明らかにFGF-2群で大きなサイズの軟組織が得られた。組織学的にも軟組織の器質化がFGF群で進んでおり、FGF-2の有用性が示されている。実験群4-5は今後速やかに行い、平成22年度の計画である血管柄付き皮弁の作成に取りかかる予定である。Tissue engineering chamber

(以下、TEC)を再生の場として、vascular carrierに動脈血管束を用い、細胞(in vivo)と細胞外マトリックス(人工真皮:type I collagen sponge)、細胞増殖因子(FGF-2)、骨髄液由来多血小板血漿(bm-PRP)を併用して、独自の栄養血管を有した軟組織を再生し、血管柄付き皮弁を作製する方法を検討した。研究の遂行初期に、ウサギ腸骨から採取した骨髄液の量と濃度にバラツキがあることが判明した。このため、骨髄からのPRPの代わりに末梢血からPRPを作成して実験に用いた。多血小板血漿(PRP)は、抗凝固剤クエン酸デキストロース(ACD)4mlを入れた40mlシリンジを準備して、大腿動脈から26mlの自家採血を行い、これを遠心分離機にかけPRPを3ml作製した。PRPの活性化は、自家血清と10%塩化カルシウムを3:1の割合で混じたものを自家トロンビンとして用い、PRPに対して自家トロンビン液を10:1の割合で添加して行った。コントロール群、FGF群、非活性化PRP群、活性化PRP群、非活性化PRP+FGF群、活性化PRP+FGFの6群に分けて再生組織の量、器質化の成熟度、血管新生について検討した。結果:血管付軟組織再生には活性化PRPと非活性化PRPでは、後者が優れていた。最も大きな成熟性の高い再生組織が得られたのは非活性化PRP+FGF群であった。非活性化PRP群では、好酸球が多く見られたのに対して、活性化PRP群では好酸球の反応は見られなかった。このことは、人工真皮とPRPを併用した場合には、人工真皮との接触で血小板からα顆粒が徐放され、これが人工真皮の器質化に有用であったと考えられた。今回とこれまでの研究結果から、TECを用いた血管柄付き軟組織再生では、細胞増殖因子としてPRPが最も有用で、人工真皮と組み合わせた場合には非活性化PRPとFGFを併用する事が臨床応用に要求される確実性と安全性を担保することが判明した。
最適制御・微分ゲームの粘性解理論による研究

(1)Dirichlet型の境界条件と状態拘束型の境界条件の同値性を宗すことで、最短到達時刻問題の値関数(value function)の一意的な特徴づけ、及び解の表現公式を与えた。また、半連続粘性解と動的計画原理の同値性を初めて証明した。(2)典型的な微分ゲーム「追跡・逃避」問題の状態拘束問題を定式化し、値関数の一意的な特徴づけを行った。また、時間離散近似した値関数の収束性を導いた。(3)状態拘束問題において、(半離散近似を用いず)Hamilton-Jacobi方程式自体から直接、近似最適制御を初めて構成した。(4)1階微分に関して一次以上の増大度を持った完全非線形二階一様楕円型方程式で、係数や非斉次項に不連続性がある場合を研究した。増大度が2次未満の場合、Holder連続性は、Alexandrov-Bakelman-Pucciの(ABPと略す)最大値原理とCaffarelliの方法による、Harnackの不等式が成立することを示した。二次の増大度を持つ場合、ABP最大値原理が成立しない例を構成し、一方、ABP最大値原理が成立するための十分条件を導き、その条件下でL^p-粘性解のDirichlet境界値問題の存在を示した。(5)様々な位相同値なエネルギーから導かれる異なるタイプのP-ラプラシアンを含む方程式の完全不連続な極限方程式を粘性解で特徴付けた。(6)数理ファイナンスに現れる、障害(obstacle)問題の解の二階微分が局所有界であることを示し、一次元の場合の伊藤の公式を用いて最適ポリシーを構成した。4.完全一様楕円型方程式が微分に関して二次の増大度をもつ場合のL^p粘性解のヘルダー連続性を得た。この研究に関しては、外国を含め各地で発表をし、論文も投稿中である。現在、更に、高い微分可能性や均質化問題への応用を研究中である。5.変分問題の極限方程式に現われる無限大ラプラシアン型の微分作用素を含む方程式の粘性解の一意性・表現公式等を導いた。6.数理ファイナンスに現れる方程式を偏微分方程式論的アプローチで研究中であり、いくつかの条件下で粘性解の存在・一意性を導いた。現在、一般的な条件下での解析をしている。(1)通常のp-ラプラス作用素を含んだ退化楕円型方程式がオイラー方程式として現れる変分問題において、最小元のp→∞での極限は、∞-ラプラス作用素を含んだ退化楕円型方程式を満たす事が、Aronssonによって示され、粘性解としての一意性等がJensenによって研究された。ここでは、エネルギー汎関数として位相的に同値な別のエネルギー汎関数の変分問題を考え、p→∞での極限関数を対応するオイラー方程式の一意的な粘性解として特徴づけた(石橋氏との共同研究)。特に、満たすべき極限方程式が強い不連続性を持つため、一意性の証明には領域の凸性が必要であった。(2)完全非線形二階一様楕円型方程式のL^p-粘性解がCafferelli等によって導入されたが、非線形性に関しては一次増大度しか扱われていなかった。ここでは、解の存在が保証されるクリティカルな非線形性(|Du|^2の増大度)以下であれば、L^p-粘性解のL^∞評価を仮定すれば、一様なヘルダー連続性の評価が得られる事が示せた(高橋氏との共同研究)。更に、クリティカルな非線形(|Du|^2の増大度)の場合(Trudinger氏との共同研究)や、L^∞評価が得られるための十分条件(Swiech氏との共同研究)について研究を進めている。

(3)数理ファイナンスに現れる非線形退化・特異係数をもった楕円型方程式の古典解の存在と最適制御(ポートフォリオ)の構成を(森本氏との共同研究)研究している。特に、オブスタクル(障害)を持ったベルマン方程式になるため通常は古典解は期待できないが、方程式の特徴を用いて導く方針である。(1)完全非線形一様楕円型方程式で係数に連続性がない場合にはCaffarelli等の研究では、一階導関数が一次増大度の非線形項しか扱われていなかったが、高橋氏との共同研究において、一次以上(二次未満)の増大度の場合も粘性解のヘルダー連続性評価をそのL^∞評価を仮定して得た。(2)(1)では、二次の増大度は扱えなかったが、応用上重要な二次の増大度に対し、Swiech氏との共同研究で以下の結果を得た。(二次以上の増大度の場合は解の存在が一般に成り立たないので、二次が臨界増大度である。)(A)一般に最大値原理が成立しない例を挙げた。(B)南雲条件に対応する条件下で最大値原理を証明し、L^P粘性解のL^∞評価を得た。(C)(B)の条件下で、ヘルダー連続性の評価を得た(D)(B)の条件下で、L^P粘性解のディリクレ境界値問題の存在定理を示した。(3)森本氏との共同研究で、数理ファイナンスに現れる非線形偏微分方程式の障害問題(変分不等式に現れるオブスタクル問題)の粘性解の十分高い微分可能性を求め、最適ポリシーを構成した。具体的には、預金の一部を株に投資し、得た資金で事業収益をあげるが、事業を停止することも視野に入れたHARA効用関数の最適化を行った。(A)無限遠方で増大する解が期待されるので、適切なBanach空間を設定し、縮小写像の原理を適用し、まず、ペナルティー項をもった近似方程式の解の存在を示す。(B)ベルンシュタインの方法のまったく新しい用い方をすることにより、(A)の近似解のW^<2,∞>局所評価を得、伊藤の公式の一次元版を応用して最適ポリシーを構成した。
生徒の教師に対する信頼感に関する研究

本研究の目的は,学校教育における教師と生徒の信頼感の電要性と,思春期における特定の他者との信頼感の重要性を踏まえ,中学生・高校生の教師に対する信頼感の内容とその関連要因を検討することであった。これまでの研究では,中学生を対象に,1,教師に対する信頼感の構成概念,2,教師に対する信頼感の構成概念の特徴,3,教師に対する信頼感の規定要因,を検討してきた。これらの結果を踏まえ,本研究では以下の3点を検討した。第一に,調査対象者を高校生にも拡大し,中学生から高校生にわたる教師に対する信頼感の横断的変化を検討した。「生徒の教師に対する信頼感尺度」を中学生・高校生に実施した結果から,高校生の教師に対する信頼感は,中学生と同様に「安心感」「不信」「役割期待」の3因子構造で捉えられ,中学校から高校にわたって横断的に教師に対する信頼感が変化することが明らかになった。第二に,量的調査では明らかにできなかった,生徒の教師に対する信頼感の質的側面を検討した。高校生を対象にした自由記述調査の結果から,「生徒の教師に対する信頼感尺度」の得点によって,過去の教師との信頼関係は特徴的な様相を呈していること,また,大学生を対象にした面接調査の結果から,教師との信頼関係が長期的な観点から見ても個人の自己形成や対人関係に影響を及ぼす可能性が示唆された。第三に,これまでの研究結果を踏まえ,生徒の教師に対する信頼感の包括的モデルを作成した。その結果,生徒の教師に対する信頼感は,複数の要因の相互作用というダイナミズムの中で形成され,変化していくことが明らかになった。また,このようなプロセスの中で形成される生徒の教師に対する信頼感が,思春期には生徒の学校適応やメンタルヘルスの維持に,また,思春期以降には生徒の対人関係にまで影響を及ぼすことが明らかになった。本研究の目的は,学校教育における教師と生徒の信頼感の重要性と,思春期における特定の他者との信頼感の重要性を踏まえ,中学生・高校生の教師に対する信頼感の内容とその関連要因を検討することであった。高校生を対象にした自由記述調査の結果から,「生徒の教師に対する信頼感尺度」の得点によって,過去の教師との信頼関係は特徴的な様相を呈していること,また,大学生を対象にした面接調査の結果か、ら,教師との信頼関係が長期的な観点から見ても個人の自己形成や対人関係に影響を及ぼす可能性が示唆された。
フルカラー三次元プリンタを用いたエピテーゼ製作システムの基盤技術の開発

顔面欠損に用いられるエピテーゼや義眼の製作には高度な審美性が要求される。本研究では、デジタル写真データから色データを利用し、フルカラー三次元プリンターでエピテーゼや義眼を製作するシステムの基盤技術を開発することを目的とした。シリコーン材料を直接三次元造形することはできなかった。義眼の三次元形状をコンピュータ上で作成し、食塩を材料としてフルカラー三次元プリントを用いた新しい義眼製作法を開発した。エピテーゼは高度な審美性が要求される。エピテーゼ製作の問題として、顔面形態の再現が難しい、眼球欠損に対する義眼の三次元的位置の決定が難しい、顔面変形に対してより自然に見えるようにするなどの技工上の工夫が必要、エピテーゼが顔面に調和するように顔の色にあわせてより自然な彩色を行う必要などがあげられる。形態の再現には三次元造形法の利用が行われるようになってきた。しかし、義眼やエピテーゼの色の再現には術者の色彩感覚とシリコン重合の際の色素の配合に関する経験と感覚が重要になり、再製作の際には色の再現をすることが難しい。最近、フルカラー三次元プリンタの登場によって、三次元CADなどのデザインデータを立体造形により素早くフルカラーで手に取ることが可能になった。顎顔面補綴の分野にこの最新のテクノロジーを導入することによって生まれる新たな技術は、新しい顎顔面補綴の創造という観点からも重要と考えられる。以上より、レーザ・スキャナやCT、MRI、三次元デジタル写真の三次元形状データからコンピュータ上で三次元データを編集し、色情報としてデジタル写真データを利用し、エピテーゼの設計を行ない、次に、模型およびワックスパターン製作の過程を省略し、直接、フルカラー三次元プリンタでエピテーゼを製作するシステムの基盤技術を開発することを目的とした。平成21年度は、フルカラー三次元プリンタを用いてエピテーゼを直接造形するために、海外で市販されているシリコン材料をレーザー光および紫外線照射で5×5センチの立方体のフルカラー造形を試みたが、硬化せず、材料の再検討が必要となった。また、義眼について、デジタルカメラから得られた色情報からフルカラー三次元プリンタを用いて造形した。今後は色調の再現性、安定性を検討していく必要がある。エピテーゼ製作の問題として、顔面形態の再現が難しい、眼球欠損に対する義眼の三次元的位置の決定が難しい、色あわせが難しい、顔面変形に対してより自然に見えるようにするなどの技工上の工夫が必要、エピテーゼが顔面に調和するように顔の色にあわせてより自然な彩色を行う必要などがあげられる。形態の再現には三次元造形法が利用されるようになってきた。しかし、義眼やエピテーゼの色の再現には術者の色彩感覚と重合の際の色素の配合に関する経験と感覚が重要になり、再製作の際には色の再現をすることが難しい。以上より、レーザ・スキャナやCT、MRI、三次元デジタル写真の三次元形状データからコンピュータ上で三次元データを編集し、色情報としてデジタル写真データを利用し、エピテーゼの設計を行ない、直接、フルカラー三次元プリンタでエピテーゼを製作するシステムの基盤技術を開発することを目的とした。平成22年度は、フルカラー三次元プリンタを用いて義眼を直接造形する方法を開発した。デジタルカメラから得られた色情報と義眼の形態を三次元的に構築し、三次元データを作成した。フルカラー三次元プリンタと食塩を用いてフルカラーで造形した。表面は歯科用のレジンでコーティングした。作製した義眼の色調と造形寸法の再現性、安定性を検討した。また、さまざまな色彩を持つ眼に対してオーダーメイド可能な義眼を作製するために、ブルー、グリーン、茶、薄い茶、濃い茶の5タイプを印刷し、デジタル画像の眼の色の再現性と発色性を検討した。今後は、臨床応用にむけてさらなる材料とシステムの検討が必要であると思われる。

平成23年度は、これまで開発したオーダーメイド可能な義眼製作法をもとに、臨床にもちいられている義眼の形態に近いシェル状の義眼を、フルカラー三次元プリンタを用いて直接造形する方法について検討した。同意が得られた患者1名の眼をデジタルカメラで撮影して色情報を得て、三次元的に構築し、三次元データを作成した。フルカラー三次元プリンタと食塩を用いてフルカラーで造形し、表面を歯科用レジンでコーティングした。作製した義眼の色調と造形寸法の再現性、安定性を検討した。また、エピテーゼのワックスパターンを新しいワックス材料で三次元造形し、データの作成、造形時間、造形材料、ワックスパターンの加工、操作性などについて、実際のエピテーゼ製作に利用できるかどうかを検討した。