hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
3次元渦法による波力発電装置の発電性能推定法の開発

本研究では、流速と渦度を未知量とする3次元渦法をベースに、水面の非線形性、浮体表面から発生し、流体中に放出される渦の拡散影響を正確に考慮して、3次元浮体の運動を時間的に追跡する高速の粘性流体解析法を開発して、この手法を浮体型の振動水柱型(OWC)波力発電装置に適用して、装置の最適設計を行うことを目的としている。平成30年度は、この解析法の実現可能性を示すために、この解析の次元を一つ下げた2次元問題について、定式化、計算プログラムの作成、実験結果との比較を行い、一連の計算手法(1流速と渦度を未知量とした解法、2Core-Spreading法による粘性拡散手法、3渦層モデル等による物体表面からの渦の発生方法、4Uhlmanによって提案された、粘性流体を対象とした“総エネルギーに関する境界積分方程式"を用いた流体圧力計算等の計算要素部分)の有効性を示した。具体的には、一様流中にある2次元円柱周りの粘性流体の流れ解析を行い、流速に関する計算結果と実験結果を比較することにより計算法の有効性を示した。また、自由水面下で鉛直周期運動する2次元没水水平平板に作用する鉛直流体力に関する計算結果と実験結果を比較することに計算法の有効性を示した。また、開発した計算法のOWC型波力発電装置への適用を行うことを考慮して、検証データの取得を目的に、2次元造波水槽に空気室、衝動型空気タービン、発電機を備えた固定式振動水柱型波力発電装置を設置して、波浪やタービン等の条件を変化させた実験を行い、各エネルギーの変換過程の効率を求めた。さらに、浮体式のOWC型波力発電装置の設計では、風・波作用下での装置の運動推定が必要となるので、計算法の検証データ取得のために、2次元造波水槽に、新規に製作した送風装置を設置して、風・波作用下での浮体の挙動実験も実施した。本研究の目的は、流速と渦度を未知量とする3次元渦法をベースに、水面の非線形性、浮体表面から発生し、流体中に放出される渦の拡散影響を正確に考慮して、3次元浮体の運動を時間的に追跡する高速の粘性流体解析法を開発することであるが、平成30年度は、2次元問題を対象に、3次元解析法で用いる手法と同様な考え方で、定式化、計算プログラムの作成、計算値と実験値の比較を行い、解析法の有効性を示した。このことより、2次元解析法で用いた手法を3次元問題に拡張することにより、3次元解析法の作成が可能なことが確かめられた。また、計算法の検証のために、2次元造波水槽に空気室、衝動型空気タービン、発電機を備えた固定式振動水柱型波力発電装置適用を設置して、波浪やタービン等の条件を変化させた実験を行った。さらに、浮体式のOWC型波力発電装置の設計では、風・波作用下での装置の運動推定が必要となるので、2次元造波水槽に、新規に製作した送風装置を設置して、風・波作用下での浮体の挙動実験も実施した。平成30年度に実施した2次元解析法に関する研究によって、3次元解析法の構成要素である各種計算部分の有効性が示された。今後は、今回作成した2次元解析法を3次元解析法に拡張する。その際、計算の高速化のために、境界積分方程式の解法に高速多重極法も導入を検討する。作成した計算手法を用いて、浮体式の振動水柱型波力発電装置“後ろ曲げダクトブイ"を対象に、波浪、空気流、浮体運動、タービン等の装置全体系に関する一体解析等を実施して、別途実施している水槽実験結果と比較することにより、計算法の有効性を示した後、波力発電装置の最適設計を行う予定である。

さらに、浮体式のOWC型波力発電装置の設計では、風・波作用下での装置の運動推定が必要となるので、計算法の検証データ取得のために、2次元造波水槽に、新規に製作した送風装置を設置して、風・波作用下での浮体の挙動実験も実施した。本研究の目的は、流速と渦度を未知量とする3次元渦法をベースに、水面の非線形性、浮体表面から発生し、流体中に放出される渦の拡散影響を正確に考慮して、3次元浮体の運動を時間的に追跡する高速の粘性流体解析法を開発することであるが、平成30年度は、2次元問題を対象に、3次元解析法で用いる手法と同様な考え方で、定式化、計算プログラムの作成、計算値と実験値の比較を行い、解析法の有効性を示した。このことより、2次元解析法で用いた手法を3次元問題に拡張することにより、3次元解析法の作成が可能なことが確かめられた。また、計算法の検証のために、2次元造波水槽に空気室、衝動型空気タービン、発電機を備えた固定式振動水柱型波力発電装置適用を設置して、波浪やタービン等の条件を変化させた実験を行った。さらに、浮体式のOWC型波力発電装置の設計では、風・波作用下での装置の運動推定が必要となるので、2次元造波水槽に、新規に製作した送風装置を設置して、風・波作用下での浮体の挙動実験も実施した。平成30年度に実施した2次元解析法に関する研究によって、3次元解析法の構成要素である各種計算部分の有効性が示された。今後は、今回作成した2次元解析法を3次元解析法に拡張する。その際、計算の高速化のために、境界積分方程式の解法に高速多重極法も導入を検討する。作成した計算手法を用いて、浮体式の振動水柱型波力発電装置“後ろ曲げダクトブイ"を対象に、波浪、空気流、浮体運動、タービン等の装置全体系に関する一体解析等を実施して、別途実施している水槽実験結果と比較することにより、計算法の有効性を示した後、波力発電装置の最適設計を行う予定である。
主鎖π共役電荷移動型導電性高分子の合成

ニッケルゼロ価錯体を用いた脱ハロゲン化重縮合法により、π電子過剰系複素環であるチオフェンユニットとπ電子欠如系複素環であるピリジンユニットの両方を構成単位とするπ共役電荷移動型導電性高分子であるポリ(ピリジン-5,2-ジイル-チオフェン-2,5-ジイル)及びポリ(5,2-ピリジンジイル-2,5-チエニレン-2,5-ピリジンジイル)を合成した。また、上記の重合法を他の共重合反応に応用し、類似のπ共役電荷移動型導電性ランダム共重合体も併せて合成した。いずれもポリマーも高収率で得られ、共重合反応ではモノマーの仕込み比で共重合比をコントロールできることがわかった。得られたポリマーはいずれもπ共役主鎖に沿って電子供与性芳香環と電子受容性芳香環が結合しているため、主鎖中の芳香環の間で分子内電荷移動を起こし、紫外-可視吸収スペクトル測定において新たな電荷移動(Charge Transfer)吸収帯が確認された。また、同様な分子内電荷移動に関する情報は、各ポリマーの蛍光スペクトルからも確認された。各ポリマーの化学的酸化還元特性を検討した結果、いずれのポリマーもp型・n型両ドーピングが可能であり、p型・n型両導電性の発現が見られた。さらに、電気化学的酸化還元特性の測定からは、ノーマルなn型ドーピング-脱ドーピング特性に加え、特異的に大きなp型ドーピング-脱ドーピング電位差が可逆的に確認された。これはp型ドープ時にポリマー中に取り込まれたドーパントアニオンとピリジンユニットのイミン窒素原子の孤立電子対との間での電荷移動に基づくドーパントアニオンの安定化(EC機構)によるものと考察された。
糖鎖を用いた、食中毒菌の生産する有害タンパク質の高感度検知法の開発

昨年度までに、エンテロトキシンと結合可能で、ベンジル基、アセチル基などで適切に保護された、末端のシアル酸がグリコリル化した特徴的な3糖(Neu5Gcα2→3Galβ1→4Glcβ1→spacer-N_3)の完全保護体の合成を達成している。本年度は、まずはじめに、このグリコリル化シアル酸含有3糖の脱保護を試みた。すなわち、この完全保護体について、(1)NaOMe/MeOHによる脱アセチル化、(2)水酸化ナトリウムによるメチルエステルの加水分解、(3)水素雰囲気下水酸化パラジウムによる接触還元(脱ベンジル化とアジド基のアミノ基への還元)を経て完全脱保護を行い、フリーのNeu5Gcα2→3Galβ1→4Glcβ1→spacer-NH_2(化合物1とする)を約60%の収率で得た。この脱保護体には異性体のβ2→3体が混入していたので、シリカゲルカラムで精製して副生成物を除去し、目的の3糖を得ることができた。その後、DMF中トリエチルアミンの存在下、コハク酸イミドで活性化したリポ酸と1時間反応させ、還元末端側のスペーサーにアンカーとなるチオール基を導入した望みの3糖誘導体へ高収率(90%)で変換した。比較のために、3糖のグリコリル基がN-アセチル基で置換されたNeu5Acα2→3Galβ1→4Glcβ1→spacer-NH_2も別途合成した。すなわち、適当なアルキルスペーサーを還元末端側に有し、2,2',3,6,6'位がベンジル基で保護された2糖Galβ1→4Glcβ1→spacer-N_3誘導体をはじめに合成した。次にこの2糖をアクセプターに用い、シアル酸メチルチオグリコシド体をドナーに用いてNIS/TfOHの存在下でグリコシル化を行い、65%の収率で完全保護されたシアル酸3糖誘導体に変換した。グリコリル体と同様にして脱保護を行い、望みの完全脱保護体、Neu5Acα2→3Galβ1→4Glcβ1→spacer-NH_2(化合物2とする)を75%の収率で得た。その後、還元末端側のアミノ基にリポ酸を91%の収率で導入した。これらの2種類の3糖誘導体は、self-assembledmonolayer(SAM)法によって金基板表面に固定化して糖鎖被覆チップを作製した。標準タンパク質であるヘマグルチニンを用い、バイオセンサーに表面プラズモン共鳴(SPR)を使用して、当該蛋白質と合成した糖鎖との相互作用を解析したところ、化合物1のグリコリル体には弱く結合したが、化合物2には強く結合したことを明らかにした。シアル酸部位のアセチル基とグリコリル基の違いを明確に識別した結果を与えた。現在、論文投稿準備中である。本研究では、大腸菌K99が生産する易熱性タンパク質、エンテロトキシンを検出するセンサー開発のための基盤研究を進めている。本年度は、当該毒素の結合する、末端のシアル酸がグリコリル化した特徴的な3糖合成(Neu5Gcα2-3Galβ1-4Glcβ1)について検討した。まず、シアル酸を出発原料に用い、メチルエステル化、アセチル化、チオグリコシル化を行い3工程93%の収率で完全保護体を得た。次にこのシアル酸の5,N-アセチル基をグリコリル基に変換した。まず、5,N-位にBoc基を導入、N-Ac基をNaOMeで除去してN-Boc化したシアル酸に変換した。次に、CF_3COOHでBoc基を除去しAcOCH_2COClで処理して、80%の収率で5,N位にアセチルグリコリル基を導入したシアル酸誘導体へと変換することに成功した。一方、還元末端側の2糖は、先に合成したグリコリル化したシアル酸とカップリングさせた後、センサー基板に固定する必要がある。そこで、この2糖の還元末端側に適当な長さのω-アジドスペーサーを導入した糖誘導体を設計した。この基本2糖の合成は次のようにしておこなった。ラクトースを出発原料に用い、1位に適当なω-ブロモスペーサー基を導入したパーアセチルラクトース誘導体を得た。ω位のブロム体をNaN_3で処理してアジド基に変換し、非還元末端側の3,4位にイソプロピリデン基を導入、他の水酸基をベンジル基で保護、その後、イソプロピリデン基を除去して非還元末側の3,4位がフリーの2糖誘導体に変換した。現在、このラクトース誘導体の3位に選択的にグリコリルシアル酸を導入する方法について検討中である。

すなわち、この完全保護体について、(1)NaOMe/MeOHによる脱アセチル化、(2)水酸化ナトリウムによるメチルエステルの加水分解、(3)水素雰囲気下水酸化パラジウムによる接触還元(脱ベンジル化とアジド基のアミノ基への還元)を経て完全脱保護を行い、フリーのNeu5Gcα2→3Galβ1→4Glcβ1→spacer-NH_2(化合物1とする)を約60%の収率で得た。この脱保護体には異性体のβ2→3体が混入していたので、シリカゲルカラムで精製して副生成物を除去し、目的の3糖を得ることができた。その後、DMF中トリエチルアミンの存在下、コハク酸イミドで活性化したリポ酸と1時間反応させ、還元末端側のスペーサーにアンカーとなるチオール基を導入した望みの3糖誘導体へ高収率(90%)で変換した。比較のために、3糖のグリコリル基がN-アセチル基で置換されたNeu5Acα2→3Galβ1→4Glcβ1→spacer-NH_2も別途合成した。すなわち、適当なアルキルスペーサーを還元末端側に有し、2,2',3,6,6'位がベンジル基で保護された2糖Galβ1→4Glcβ1→spacer-N_3誘導体をはじめに合成した。次にこの2糖をアクセプターに用い、シアル酸メチルチオグリコシド体をドナーに用いてNIS/TfOHの存在下でグリコシル化を行い、65%の収率で完全保護されたシアル酸3糖誘導体に変換した。グリコリル体と同様にして脱保護を行い、望みの完全脱保護体、Neu5Acα2→3Galβ1→4Glcβ1→spacer-NH_2(化合物2とする)を75%の収率で得た。その後、還元末端側のアミノ基にリポ酸を91%の収率で導入した。これらの2種類の3糖誘導体は、self-assembledmonolayer(SAM)法によって金基板表面に固定化して糖鎖被覆チップを作製した。標準タンパク質であるヘマグルチニンを用い、バイオセンサーに表面プラズモン共鳴(SPR)を使用して、当該蛋白質と合成した糖鎖との相互作用を解析したところ、化合物1のグリコリル体には弱く結合したが、化合物2には強く結合したことを明らかにした。シアル酸部位のアセチル基とグリコリル基の違いを明確に識別した結果を与えた。現在、論文投稿準備中である。
回路設計力とプログラミング的思考力の育成をねらう教育用マイコンボードの開発と実践

○研究目的2017年公示の中学校学習指導要領では,生徒の技術的な問題解決能力を育む観点から,設計の学習を通して,電気回路や計測・制御システムを構想する力の育成が重視されている。本校の実態では,計測・制御作品の設計において,エネルギー変換技術の題材で学習した電気回路の知識だけでは,生徒のアイディアに見合う出力側の電気回路の設計が難しかった。そこで本研究では,電気回路と計測・制御システムの両設計学習を円滑に接続する指導計画の構想と,適合する教育用マイコンボードの開発を目的とした。○研究方法指導計画の構想にあたり,技術的課題の難易度を考慮して段階的に電気回路の設計力を高め,それが計測・制御作品の設計力につながるよう配慮した。次に,この指導計画に見合う教育用マイコンボードを開発した。マイコンには諸条件を考慮し,英国Revolution Educations社がPICマイコンを使って開発したPICAXE-08M2を採用した。マイコンボードは, PICAXE-08M2と2回路C接点のリレー2個を組み合わせ,生徒が構想した出力側の電気回路の電源スイッチと直流電源の極性切替を制御できるようにした。その後,本校において授業実践及び模擬授業に取り組み,構想した指導計画と開発した教育用マイコンボードの有効性について検証した。○研究成果授業実践と生徒へのアンケート分析から,電気回路を設計した後,スイッチや直流電源の極性切替を教育用マイコンボードのリレーに置換することによって,動作や仕組みを理解しやすく,かつ設計の学習を円滑に接続できることが分かった。また,教育用マイコンボードは,トランジスタを用いたスイッチング回路と対応させると理解しやすく,計測・制御作品のアイディアを広げる学習に有効であった。一方,コンピュータ制御の有無による作品の違いが明確になる事例を準備することが課題となった。
インターネット学習支援システムの構築と運用評価に関する研究

学習者が広大なインターネットから必要な学習情報を捜し出すのは容易でない。また、学習情報が捜し出せても、未だ習っていない漢字を含んでいるために、読むことが困難であるという問題がある。そこで、本研究では、「漢字表記自動変換サーバ」および「学習情報提供システム」を完成させ、実際に運用を行なった。「漢字表記自動変換サーバ」では、任意のウェブページの漢字表記を、学習者の学年にあわせて自動変換することができる。そして、「学習情報提供システム」では、学習に有用なウェブページを検索し、検索結果の漢字表記を自動変換できるようにするシステムを構築した。これらのシステムにより、学習者が学習したい学年・科目を指定するだけで、学習に有用な情報を検索でき、その検索結果を、学習者の学年に合わせた漢字表記に自動変換できるようになった。インターネットでアクセスしてきた学習者の学習履歴を収集し、学習者が辿ったとおりに提示画面を時系列的に再現するシステムを開発した。そして、これらを融合して学習者の履歴を収集し、再現することを確認した。「使用漢字チェックプログラム」を開発した。このプログラムにより、任意のテキスト形式の文章中で使用されている漢字が、指定した学年までに習ったものかどうかをチェックできる。これにより、インターネット上の教材等を作成する際に、子どもが習っていない漢字を使ってしまうという問題を解決した。日々追加・更新される多くの情報を検索して調べることは,子どもたちにとって大きな負担となる.そこで,子どもたちが求める情報が公開されたときに,自動的に電子メールで通知するエージェントシステムを開発した.新聞社がインターネット上で公開している新聞記事を対象とし,「新聞情報自動検索通知システム」として構築した.次に、本研究では、インターネットを利用した、日本人のための「タイ語総合力学習支援システム(CATL)」を開発した。そして、学習操作実験を実施し、アンケート39項目について分析を行なった。その結果、タイ語やタイ教材に触れる機会の少ない学習者に本システムが役に立つこと、本システムが使いやすいインターネット教材であることを明らかにした。本研究では,効果的なインターネット学習を実現することを目的とした.インターネット上には,学習に有用な情報が多いが,漢字が多用され,子どもたちの学習利用を配慮していない.そこで,子どもたちが指定した学年までに習った漢字だけを残し,その他の漢字をかなに自動変換する「漢字かな自動変換サーバ」を構築した.漢字かな自動変換サーバの構築に伴う,著作権問題について調査した.その結果,漢字かな変換のためのファイル取得・表記の変換は,著作権の問題が関わることが明確となった.本サーバでは,著作者が変換を希望しない場合,漢字かな変換をしないことで,著作権問題に対応した.現行著作権法の厳密な解釈では,あらかじめ原著者に了承を得る必要があり,この問題については継続して検討する必要がある.インターネットを利用した学習では,有害情報の子どもたちに与える影響が大きな問題である.そこで,子どもたちに有害な情報を表示しないシステムを確立した.漢字かな変換サーバにフィルタリング機能を組み込み,有害情報に関わるキーワードが含まれたWebページを表示しないようにした.日々追加・更新される多くの情報を検索して調べることは,子どもたちにとって大きな負担となる.そこで,子どもたちが求める情報が公開されたときに,自動的に電子メールで通知するエージェントシステムを開発した.新聞社がインターネット上で公開している新聞記事を対象とし,「新聞情報自動検索通知システム」として構築した.本研究の成果として,「漢字かな自動変換サーバ」「新聞情報自動検索通知システム」をインターネットで公開し,運用している.インターネットを利用した学習支援システムは、今後非常に有効である。

しかし、離れたサイトからアクセスしてくる学習者が、どのような学習行動をとったかを知ることは難しい。そのため、インターネット学習支援教材を作成した提供側が、学習者履歴を得ることができなかった。そこで、本研究では、インターネットでアクセスしてきた学習者の学習履歴を収集し、学習者が辿ったとおりに提示画面を時系列的に再現するシステムを開発した。また、このシステムの機能を確認するために、アニメーション表示や、数値シミュレーション機能などを有する学習教材を開発した。そして、これらを融合して学習者の履歴を収集し、再現することを確認した。このシステムを利用することによって、教材の改善を図ることが可能となった。次に、本研究では種々のインターネットを利用した学習教材を作成した。まず1つは、子ども達のための情報モラル教育用教材ソフトである。この教材ソフトウェアでは、絵や図を用いて子どもに親しみ易くしている。内容的には、電子メール利用に関するモラル、著作権に関する事項などである。2つ目は、日本人のためのタイ語学習システムである。これは、Prolog、HTMLやPerlによって作成されたインターネット学習支援システムである。このシステムを利用した学習者27名による評価実験を行い、システムが高く評価されていることを明らかにした。さらに、インターネットによって、情報検索をする場合、キーワードがよく用いられるが、この方法によって情報を検索することは、子ども達にとって非常にむずかしいことを実データを用いて示した。インターネットを利用した学習支援システムは、非常に有効であるが、学習者が広大なインターネットから必要な学習情報を捜し出すのは容易でない。また、学習情報が捜し出せても、未だ習っていない漢字を含んでいるために、読むことが困難であるという問題がある。そこで、本研究では、「漢字表記自動変換サーバ」および「学習情報提供システム」を完成させ、実際に運用を行なった。まず、「漢字表記自動変換サーバ」では、任意のウェブページの漢字表記を、学習者の学年にあわせて自動変換することができる。そして、「学習情報提供システム」では、学習に有用なウェブページを検索し、検索結果の漢字表記を自動変換できるようにするシステムを構築した。これらのシステムにより、学習者が学習したい学年・科目を指定するだけで、学習に有用な情報を検索でき、その検索結果を、学習者の学年に合わせた漢字表記に自動変換できるようになった。次に、本研究では、「使用漢字チェックプログラム」を開発した。このプログラムにより、任意のテキスト形式の文章中で使用されている漢字が、指定した学年までに習ったものかどうかをチェックできる。
表面波の高次モードを利用した浅部地下構造探査

土木分野における地下検査法として、表面波を利用した検査法は、新しい解析手法の開発などにより、近年広く利用される状況になってきた。しかしながら現在の手法は、レイリー波を用いる解析法が主流であり、同じ表面波でもラブ波を使った手法の開発はなされて来なかった。このため、舗装道路の様に、地表面に高速な層が存在する場合の探査には限界があった。また取得されたデータを解析する際、高次モードを考える必要があり、このような点からも日常的に調査は行われていない。本研究ではラブ波に対する定式化を行い、レイリー波とラブは等のジョイント逆解析の手法を開発した。そしてこの手法を、昨年度開発したランドストリーマを用いて、舗装道路の地下検査に適用した。その結果、地表面に高速層が存在する様な状況においても表面波探査が非常に有効であることを示した。一方、高次モードの利用に関しては古くからその重要性が指摘されてきたが、分散曲線カーブの計算は出来ても、高度モードに対する振幅値の正確な評価は困難であった。この問題に対して、本研究ではリィフレクティビティー法を用いて、レイリー波とラブ波に対して、フルウェーブフォームを計算することで、高次モードの中で振幅エネルギーが十分大きいモードの検出と、その利用を前提とした解析法を開発した。これらの新しく開発した表面波を用いる探査法を、新潟県の泥火山の存在する地域に適用した。その結果、地下から噴出する泥火山の状況が鮮明に可視化できた。近年、表面波を利用した地下探査は新しい解析手法の開発などにより広く利用される状況になってきた。しかしながら都会の舗装道路上でのデータ取得は弾性波受振器の埋設が困難であり、調査に限界があった。また取得されたデータを解析する際、高次モードを考える必要があり、このような点からも日常的に調査は行われてこなかった。このような問題点を解決するために、まず舗装道路を模擬した模型を作成し、実験室内においてレーザドップラー振動計を用いて基礎データの収集を行った。このデータに対して高次モードを利用する逆解析を行い、高次モードの有用性を示した。次にフィールド調査において大きな問題となる舗装道路上での探査手法に関しては、ランドストリーマ受振器の検討を行い、その設計・制作を行った。ランドストリーマは通常、地面とのカップリングが悪く、上質の記録を取得できないと考えられてきたが、詳細な比較を行うと、充分実用に耐えうるデータが取得できることを確認した。現在表面波探査ではほとんどの場合、レーリー波を用いて解析が行われている。我々は表面波探査の際、S波震源を用いる事によって生成されるラブ波に注目した。ラブ波はレーリー波よりも減衰が少なく、表面波探査においては有用であるが、震源の問題でなかなか利用されてこなかった。この問題に対して、フィールドで簡便にS波を作り出せる板たたき法の有用性を検討した。大阪市大和川の川原において、S波表面波探査の実験を行い、良好な記録を得ることが出来た。さらにこのデータに対してラブ波逆解析を行い、その有用性を確かめた。
CRHとvasopressinの同時投与によるACTH分泌予備能検査の確立

corticotropin-releasing hormone(CRH)がACTH分泌予備能検査に用いられるようになったがインスリン低血糖試験やlysine-vasopressin(10単位筋注)試験などに比べて副作用は少ないがACTH分泌作用も弱いのが欠点である。vasopressinはCRHによるACTH分泌作用を増強することが知られている。そこで比較的少量のarginine-vasopressin(AVP,筋注または静注)とCRH(100μg静注)を同時投与し副作用とACTHおよびcortisol分泌に及ぼす効果を比較し、ACTH分泌予備能検査としての意義を検討した。対象は正常成人20名(男女各10)で一夜絶食ののち朝8時から検査終了まで安静とした。午前9時にA:CRH単独静注、B:CRH+0.3単位AVP静注、C:CRH+0.3単位AVP筋注、D:CRH+1.0単位AVP筋注の4種の検査を1週間隔で実施した。各試験において-15、0、15、30、60、90、および120分で採血し、血漿ACTHとcortisolをそれぞれ特異的なRIAで測定した。同時に自他覚的副作用、脈拍、血圧も観察した。AVP同時投与によると考えられる副作用はなくまた脈拍、血圧にも懸念すべき変化はなかった。血漿ACTHとcortisolは4種の試験のいずれでも有意に上昇した。しかし血漿ACTHの分泌はCRH単独投与に比べて、AVP0.3単位静注またはAVP1.0単位筋注の併用で有意に増加した。以上のようにAVPとCRHの同時投与はCRH単独投与に比べて副作用を起こすことなくACTH分泌を増強することから、より良いACTH分泌予備能検査になり得ると考えられる。AVPの至適量や各種疾患患者における検討は今後の課題である。
近世日本数学の方法と論理

至誠賛化流の門人の作成した問題を長年にわたり集録した『淇澳集』の分析を通して,本流派が難問を集めることで威信を向上させようとしたことがわかった.しかし数学上の格段の発展は見られず,長期的にわたり類型的な趣味としての数学であることを確認した.近世日本の数学界を代表する数学者,関孝和,建部賢弘,および建部賢明は『大成算経』20巻において独自の数学観を披瀝すると同時に現代にも通じる数学上の技法を駆使したが,有効な記述手段を持っていなかったため,その記述は難解である.そこで本課題では本書の詳細な解読作業を行った.また岩波書店から刊行予定の関孝和全集に向けてテキストの訓読,現代語訳なども行なった.至誠賛化流の門人の作成した問題を長年にわたり集録した『淇澳集』の分析を通して,本流派が難問を集めることで威信を向上させようとしたことがわかった.しかし数学上の格段の発展は見られず,長期的にわたり類型的な趣味としての数学であることを確認した.近世日本の数学界を代表する数学者,関孝和,建部賢弘,および建部賢明は『大成算経』20巻において独自の数学観を披瀝すると同時に現代にも通じる数学上の技法を駆使したが,有効な記述手段を持っていなかったため,その記述は難解である.そこで本課題では本書の詳細な解読作業を行った.また岩波書店から刊行予定の関孝和全集に向けてテキストの訓読,現代語訳なども行なった.1.研究分担者とともに近世日本数学における円理に関する画期的著作である建部賢弘の『綴術算経』の詳細な検討に基づき,研究成果としてその英訳を完成させた.英訳には海外への研究者へのアピールという意義ももちろんあるが,同時にこれまでともすれば同じ日本語ということで曖昧なままになっていた読解箇所を明確にするという意義もある.2.至誠賛化流では文化5年から文政11年までおよそ21年間に学板に問題を提示した者が延べ158名あり,それらの問題は『淇澳集』として毎年まとめられている.本年度はこの『淇澳集』の解読を始めることとした.ここに集められた問題は流派の威信を表現するのにふさわしい,当初想定したよりも難易度の高いものであり,おそらくはその年の最も優れたものを集めたものと思われる.解答部分には当時の門人が閲覧したと思われる書物に記された結果も含まれている.流派におけるこのような問題あるいは解法の系統研究はこれまでなく,その点でひとつの研究分野の可能性を予感させるものである.また,問題における図形の自然さ・率直さと解答に要する計算量を考え合わせると,経験的に当流における一定の美意識を感じることができる.しかしながらそれを学術研究としてどのように表現するべきか,という点については新たな研究課題が提起された形となった.当時の数学文化,数学観を理解するためにもこれは考察する意義を有する問題である.3.『大成算経』における不尽の畸,零への分類について考察し,本書のこの部分の主要な関心事が計算上の数値の処理法にあり,畸,零の別はそのための簡単な用語の定義にすぎないことを明らかにした.このことは近世日本数学が静的な分類よりも,動的な計算技法を重要視していたことを示しており,近世日本数学の方法論の特質の一端を表していると言えよう.至誠賛化流の門人が作成した主として平面幾何学の問題を集成した『淇澳集』の解の導出構造を推定し,その構造を研究した.その結果,解に用いられている幾何学の知識は必ずしも多くないが,問題によってはその導出の系統,ステップの数が多いものがあることがわかった.それはとりもなおさず当該の問題が難問であることを示している,この観点から見ると,各年度,冒頭の問題はそれ以降の問題に比べて難問であり,自流の威厳を示すための編集上の工夫がなされていることが明らかになった.この方向での研究は各流派に入門した人々が楽しみ研究した数学の実像をある客観的に解明するものとして新たな意義を有するものである.関孝和,建部賢弘,建部賢明による『大成算経』は当時の数学を集大成しようとする試みであり,その研究の意義は言をまたない.しかし,その劈頭の二巻に述べられている珠算法をめぐる記述は,その内容が初等的,技術的であるとの理由から,これまで看過されてきた.しかしこの部分の精読によって,編者が珠算法の網羅およびその徹底的な分類を試みたことが明らかになった.このような思想は「三要」において特に明確であるが,その思想の一貫性はすでに冒頭から体現されているのである.この点で本年度の研究は『大成算経』を全体として俯瞰,把握する試みとしてその重要性を有する.なお,これに関連して,本年度は珠算法自身に関しても若干の考察をした.クラヴィウスのEpitome Arithmeticae Practicaeに基づき翻訳,執筆された『同文算指』に関して詳細な対照を作成した.このような研究は精密な研究の基盤として重要であるが,これまで十分になされてこなかった.このような研究は中国の研究者においてもその萌芽が見られ,今後ますますその重要性が増すと思われる.(1)建部賢弘らによる『大成算経』全二十巻の研究.

これまで集中的に研究されてこなかった『大成算経』について,分担者の森本光生とともに本年度も「数学史名古屋セミナー」を主催し,巻二,巻十六から二十について講読,研究を進めた.特に巻之二について現代語訳・注釈・原文をまとめることができた.これはおよそ100ページに及ぶものとなったから,完成すれば全体では2000ページの大著となろう.(2)至誠賛化流など巷間の数学流派の研究.至誠賛化流の数学は『淇澳集』,『続淇澳集』,『増続淇澳集』(順に東北大学岡本写0864ー0866)として史料が通時的にまとまっており,流派の数学の全体像を把握するのに格好の研究材料である.今年度は昨年度に続き,門人の問題の解析を進めた.(3)史料の編纂,現代語訳,英訳.関孝和の著作集の編纂(読み下し,校合)を月に一回程度編集会議を開催して進めた.『発微算法』の英訳は森本光生とともに第6問まで進めた.(4)研究集会,セミナーへ参加,開催.京都大学数理解析研究所研究集会を研究代表者として開催した.今年度は昨年度の中国特集に続いて,韓国特集として森本光生とともに中国から郭世栄(内蒙古師範大学),韓国からHong Sungsa(洪性士,Sogang University),Kim Young Wook(金英郁,Korea University),Lee Sang-Gu(李相龜,Sung-KyunKwan University)先生を招聘して,17世紀から20世紀の韓国数学史について講演をしていただき,交流を進めた.報告集は準備中である.京都セミナーでは本年度はデカルトを中心に講読を進めた.本年度は至誠賛化流における平面幾何の公式,解法の論理的構造の解明を進めた.近世日本における各流派においてはユークリッドの『原論』のような形での命題(公式)群の構成はなされなかったが,それに類似したカリキュラムがあった可能性はある.そこで提示された命題(公式)群がどのように組織立てられているか,その相互関係を検討することによって,それらの流派の想定する幾何学の全貌が明らかにしようとした.この方向での先行研究は管見の範囲内では未だない.研究成果は京都大学で開催された研究集会等で発表し,数理解析研究所講究録に掲載される予定である.また,18世紀の数学の体系の一つとして関孝和・建部賢弘・建部賢明による『大成算経』とそれに関わる関孝和や建部賢弘の著作も視野に入れた.本年度は冒頭の「五技」から「三要」までを主要な研究対象とした.珠算法のうちの乗法部分については詳細な解読を試み,その結果は数理解析研究所講究録へ掲載される予定である.「三要」については研究分担者とともにセミナーで解読を試みた.関孝和の著作の総合的理解のための全集の編纂も関係者と進めた.他方,『大成算経』を中心とした円理研究は建部賢弘の時代における円理史を考察する上で重要であり,この解明にも取り組んだ.この方向では研究分担者とともに『綴術算経』の英訳を完成した.さらに東アジアに属する日本の数学の特色を把握するために,中国における数学の体系をも視野に入れた.数年来続けてきたセミナーにおいて,クラヴィウスの著作の中国における受容に関して,"Epitome arithmeticae practicae"の第20章Regvla Societatvmとそれに対応する『同文算指』合数差分法の中国語,ラテン語双方の日本語訳をほぼ完成した.(1)『大成算経』の研究について.数学史名古屋セミナーにおいて継続的に『大成算経』を読解し,巻二「雑技」の詳細な研究は終了,巻十九「演段例」もほぼ終了することができた.
濃淡予混合気空間分布の双峰化による高速燃焼の清浄化

本研究では,ピストンの位相を考慮して二段噴射を行うことにより濃淡二層予混合気を形成する直接噴射式層状給気機関を考案し,その燃焼特性についての検討を行った.最初に,ピストンの中心部に設けた濃予混合気用キャビティとその外側に設けた希薄予混合気用キャビティに対する噴射時期をピストンの位相を考慮して設定し,燃料分配を適切に行うことで任意二層混合気の形成を試みた.実験に先立ち,多次元エンジンCFDコード「FIRE」を用いて本燃焼系の解析を行ったところ,燃焼室内に濃淡予混合気は形成されているものの,内外各キャビティ内はかなり不均一であり,とくに内キャビティ内は壁面近傍がかなり濃くなっているのに対し,全体的には設定よりも希薄であり,とくにキャビティ上部の中心付近はかなり希薄になっていることがわかった.実験では,上記解析結果を踏まえて,各種因子の最適化を試みた結果,ピストン下降中に噴射して燃焼室全体を極力均一化し,圧縮行程に内キャビティに噴射して濃淡二層化を図るのが現段階では最良であることが明らかとなった.しかし,実機においても内キャビティに実際に形成される混合気は設定よりもかなり希薄になっているなど,まだ二層化が不十分でNOx低減などに満足し得る結果は得られず,噴射システムや燃焼室形状といった設計因子に対する最適化などが今後の研究課題として残された.次に,第二の試みとして上下二分割形燃焼室を用いて,一段目燃料噴射を吸気管に行い燃焼室内に均一希薄混合気を形成し,二段目をピストンの位相を考慮して筒内に噴射することにより過濃混合気を燃焼室下部に形成することで,混合気の濃淡二層化を試みた.その結果,吸気管への燃料噴射割合Φmが少なくなる,すなわち濃淡二層化が強化されるにしたがってNOxは減少するのに対し,熱消費率はΦmが30%までは均一燃焼のレベルを維持でき,濃淡二層燃焼の効果を確認できた.本研究では,ピストンの位相を考慮して二段噴射を行うことにより濃淡二層予混合気を形成する直接噴射式層状給気機関を考案し,その燃焼特性についての検討を行った.最初に,ピストンの中心部に設けた濃予混合気用キャビティとその外側に設けた希薄予混合気用キャビティに対する噴射時期をピストンの位相を考慮して設定し,燃料分配を適切に行うことで任意二層混合気の形成を試みた.実験に先立ち,多次元エンジンCFDコード「FIRE」を用いて本燃焼系の解析を行ったところ,燃焼室内に濃淡予混合気は形成されているものの,内外各キャビティ内はかなり不均一であり,とくに内キャビティ内は壁面近傍がかなり濃くなっているのに対し,全体的には設定よりも希薄であり,とくにキャビティ上部の中心付近はかなり希薄になっていることがわかった.実験では,上記解析結果を踏まえて,各種因子の最適化を試みた結果,ピストン下降中に噴射して燃焼室全体を極力均一化し,圧縮行程に内キャビティに噴射して濃淡二層化を図るのが現段階では最良であることが明らかとなった.しかし,実機においても内キャビティに実際に形成される混合気は設定よりもかなり希薄になっているなど,まだ二層化が不十分でNOx低減などに満足し得る結果は得られず,噴射システムや燃焼室形状といった設計因子に対する最適化などが今後の研究課題として残された.次に,第二の試みとして上下二分割形燃焼室を用いて,一段目燃料噴射を吸気管に行い燃焼室内に均一希薄混合気を形成し,二段目をピストンの位相を考慮して筒内に噴射することにより過濃混合気を燃焼室下部に形成することで,混合気の濃淡二層化を試みた.その結果,吸気管への燃料噴射割合Φmが少なくなる,すなわち濃淡二層化が強化されるにしたがってNOxは減少するのに対し,熱消費率はΦmが30%までは均一燃焼のレベルを維持でき,濃淡二層燃焼の効果を確認できた.本研究では,ピストンの位相差と二段噴射を組み合わせることにより濃淡二層予混合気を形成する直接噴射式層状給気機関を考案し,その燃焼および排気特性についての検討を行った.具体的には,ピストンの中心部に設けた濃予混合気用キャビティとその外側に設けた希薄予混合気用キャビティに対する噴射時期をピストンの位相にあわせて設定し,燃料の分配を適切に行うことで任意二層混合気の形成を試みた.この際,燃料には自動車用ガソリンを用いて実験を行った.実験に先立ち,多次元エンジンシミュレーションコード「FIRE」を用いて本燃焼系の解析を行ったところ,燃焼室内に濃淡予混合気は形成されているものの,内外各キャビティ内はかなり不均一であり,とくに内キャビティ内は壁面近傍がかなり濃くなっているのに対し,全体的には設定よりも希薄であり,とくにキャビティ上部の中心付近はかなり希薄になっていることがわかった.実験では,上記「FIRE」の結果を踏まえて,従来の市販点火プラグから電極を延長した試作点火プラグに変更してギャップ位置が内キャビティ底部に近づくようにしたところ,燃焼の安定性が飛躍的に向上した.次に内キャビティ内混合気の均一化をねらいとして内キャビティへの噴射を圧縮行程から吸気行程に変更したが,この場合燃料が内キャビティに留まらずに燃焼室全体に拡散して二層化が不可能になるため適切ではないことがわかった.一方,一段目の燃料噴射は,吸気行程ピストン下降中に噴射して燃焼室全体を極力均一化し,圧縮行程に内キャビティに噴射して濃淡二層化を図るのが現段階では最良であることが明らかとなった.

しかし,前記「FIRE」の予測結果の通り,実機においても内キャビティに実際に形成される混合気は設定よりもかなり希薄になっているなど,まだ二層化が不十分でNOx低減などに満足し得る結果は得られず,噴射システムや燃焼室形状といった設計因子に対する最適化などが今後の研究課題として残された.本研究では,ピストンの位相を考慮して二段噴射を行うことにより濃淡二層予混合気を形成する直接噴射式層状給気機関を考案し,その燃焼特性についての検討を行った.最初に,ピストンの中心部に設けた濃予混合気用キャビティとその外側に設けた希薄予混合気用キャビティに対する噴射時期をピストンの位相を考慮して設定し,燃料分配を適切に行うことで任意二層混合気の形成を試みた.実験に先立ち,多次元エンジンCFDコード「FIRE」を用いて本燃焼系の解析を行ったところ,燃焼室内に濃淡予混合気は形成されているものの,内外各キャビティ内はかなり不均一であり,とくに内キャビティ内は壁面近傍がかなり濃くなっているのに対し,全体的には設定よりも希薄であり,とくにキャビティ上部の中心付近はかなり希薄になっていることがわかった.実験では,上記解析結果を踏まえて,各種因子の最適化を試みた結果,ピストン下降中に噴射して燃焼室全体を極力均一化し,圧縮行程に内キャビティに噴射して濃淡二層化を図るのが現段階では最良であることが明らかとなった.しかし,実機においても内キャビティに実際に形成される混合気は設定よりもかなり希薄になっているなど,まだ二層化が不十分でNOx低減などに満足し得る結果は得られず,噴射システムや燃焼室形状といった設計因子に対する最適化などが今後の研究課題として残された.次に,第二の試みとして上下二分割形燃焼室を用いて,一段目燃料噴射を吸気管に行い燃焼室内に均一希薄混合気を形成し,二段目をピストンの位相を考慮して筒内に噴射することにより過濃混合気を燃焼室下部に形成することで,混合気の濃淡二層化を試みた.その結果,吸気管への燃料噴射割合Φmが少なくなる,すなわち濃淡二層化が強化されるにしたがってNOxは減少するのに対し,熱消費率はΦmが30%までは均一燃焼のレベルを維持でき,濃淡二層燃焼の効果を確認できた.
メトホルミンによる抗マラリア免疫記憶の増強とそのメカニズムの解明

本研究では、免疫賦活薬としての可能性秘めたメトホルミンを用いた治療法開発に向け、マウスマラリアモデルを用いた基礎的検討を行う。具体的には、以下の2点を明らかにする。(1)メトホルミンはマラリア抗原特的T細胞応答および免疫記憶形成、二次応答能を増強するか(2)メトホルミンはマラリア抗原特的T細胞に対してどのような作用機序で影響するのか本研究では、免疫賦活薬としての可能性秘めたメトホルミンを用いた治療法開発に向け、マウスマラリアモデルを用いた基礎的検討を行う。(1)メトホルミンはマラリア抗原特的T細胞応答および免疫記憶形成、二次応答能を増強するか(2)メトホルミンはマラリア抗原特的T細胞に対してどのような作用機序で影響するのか
ミクログリアの機能変化とプリオン病神経病態の関係の解明

我々が確立した異常型プリオンタンパク質の特異染色を用いて、アストロサイトがプリオンの増殖あるいはプリオンの増殖により生じる神経細胞の微細な変化を認識し、その後ミクログリアが活性化するという感染初期における神経病態の一端を明らかにした。ミクログリアの遺伝子発現解析から、ミクログリアはプリオン感染早期では病気の進行に抑制的に働くが、感染の進行とともに炎症促進性の活性化状態にシフトすることを明らかにした。また、抗炎症性サイトカインは脳におけるプリオンの増殖を抑制することを明らかにした。プリオン病は、中枢神経系における異常型プリオン蛋白質の蓄積、神経細胞の変性、アストロサイトおよびミクログリアの増生を特徴とする、致死性の神経変性疾患である。ミクログリアは神経組織で神経細胞の活性の監視、異物除去、自然免疫の調節などに関わる多機能細胞である。ミクログリアの増生はプリオン病の神経病変の特徴の一つであり、ミクログリアの活性化はプリオン病の病態の進行に関与すると考えられるが、その作用はほとんど判っていない。そこで本研究では、プリオンの増殖に対するミクログリアの反応、ミクログリアで発現する分子群、およびミクログリアの機能を詳細に解析して、プリオン病の神経病態とミクログリアの関係を明らかにすることを目的とする。プリオン接種後早期からPrPScが検出される脳の部位を調べたところ、Chandler株感染マウスでは、プリオン接種後30日から延髄でPrPScが検出され始め、視床では接種後45日から検出され始めた。PrPScと細胞マーカー分子との蛍光二重染色により、感染後早期に検出されるPrPScの大部分が、前シナプス領域のマーカー分子であるSynaptophysin陽性となる領域の近傍に位置することが判明した。Chandler株感染マウスの視床では、接種後45日にGFAP陽性アストロサイトの増生を認め始め、その後Iba-1陽性の活性化ミクログリアが検出されるようになった。凍結連続切片の蛍光免疫染色とタイルスキャン画像取得による、広範囲かつ高倍率の画像取得により、アストロサイトの活性化がミクログリアの活性化よりも先に起こることは、感染後早期から実際にPrPScが存在する局所でも確認できた。これらの結果から、アストロサイトがプリオンの増殖あるいはプリオンの増殖により生じる神経細胞の微細な変化を認識し、その後ミクログリアが活性化するという感染初期における神経病態の一端が明らかとなった。脳組織から酵素消化、密度勾配遠心、および磁気細胞分離を組み合わせ、Cd11b陽性ミクログリアを4時間程度で分離することが可能となった。そこで本研究では、プリオン病の神経病態とミクログリアの関係を明らかにすることを目的とする。当研究室ではこれまでに、CD14欠損マウスでは、野生型マウスに比べて、プリオン感染に伴う生存期間が延長すること、感染初期では、CD14欠損マウスでミクログリアがより活性化することを報告してきた。そこで平成25年度は、プリオン感染CD14欠損マウスの脳におけるミクログリア活性化状態の詳細な解析を行った。プリオン感染CD14欠損マウスでは、Iba-1やCD11bのミクログリアマーカーに加えて、ミクログリアマーカーとして使用されるCD68やF4/80の発現増加が認められた。また、感染初期の接種後60-75日の時点では、抗炎症性サイトカインとして知られるIL-10やTGF-bの発現が高く、炎症性サイトカインであるIL-1bの発現が低下していた。また、興味深いことに、抗炎症性サイトカインであるIL-13の発現が接種後75日で一過性に増加し、その後、発現が殆ど認められなくなった。これらサイトカイン、ケモカインの発現パターンは、CD14欠損マウスでは、プリオン感染初期にミクログリアが一時的に炎症制御性のM2-typeにシフトすることを示唆している。これらの結果は、プリオン感染初期においてCD14分子は脳内の抗炎症性に作用する自然免疫応答を抑制することで、プリオン感染初期におけるプリオンの増殖を進める方向に作用することが示唆された。平成23年度に、脳組織から酵素消化、密度勾配遠心、および磁気細胞分離を組み合わせ、Cd11b陽性ミクログリアを4時間程度で分離方法を確立した。

そこで平成24年度は、プリオン感染マウスの脳組織からCD11b陽性ミクログリアを経時的に分離し、遺伝子発現解析を行った。プリオン感染マウス由来ミクログリアでは、感染初期の接種後60日では、NGFおよびBDNFなど神経栄養因子の発現上昇が見られ、接種後90日では、プリオン病の病気の進行に抑制的に働くことが示唆されているCXCL10の発現が一過性に上昇した。一方で、感染の進行に伴い、特に接種後90日以降、TNF-α、IL-12p40およびIL-1βなどの炎症性サイトカインの遺伝子発現の上昇が顕著となり、炎症抑制性のM2マクロファージでの発現上昇が知られるYM-1、MRC-1、FIZZ-1およびCD163の遺伝子発現は低下した。これらの結果から、ミクログリアは、プリオン感染の初期においては神経栄養因子などの分泌により神経保護的に機能するが、感染の進行とともに炎症促進性の活性化状態にシフトすることが示唆された。今後、ミクログリアの貪食能や神経傷害性などの機能解析を進めることで、プリオン病の病態機序におけるミクログリアの関与が解明できると思われる。プリオン病は、中枢神経系における異常型プリオン蛋白質の蓄積、神経細胞の変性、アストロサイトおよびミクログリアの増生を特徴とする、致死性の神経変性疾患である。ミクログリアの増生はプリオン病の神経病変の特徴の一つであり、ミクログリアの活性化はプリオン病の病態の進行に関与すると考えられるが、その作用はほとんど判っていない。そこで本研究では、プリオン病の神経病態とミクログリアの関係を明らかにすることを目的とする。これまで、プリオン感染マウス脳からCD11b陽性ミクログリアを分離する方法を確立して、定量RT-PCRを用いてミクログリアの活性化に関与する20程度の遺伝子発現を調べ、感染初期では神経栄養因子等の発現が一過性に上昇するが、感染後期では炎症制御性のM2マクロファージのマーカー分子の発現が低下することを見出した。今年度は、これをさらに発展させ、次世代シークエンサーを用いて、ミクログリアにおける遺伝子発現の網羅的解析を実施した。その結果、ケモカイン遺伝子CCL2, CCL7,およびCXCL10の発現が感染早期から上昇する傾向が確認できた。Pathway解析により、インターフェロン応答の刺激因子となるSecreted phosphoprotein 1, Synaptotagmin 1やSNAP25等のシナプス関連タンパクと、これらケモカインの分子間ネットワークの存在が示唆された。この分子間ネットワークの上流に存在する分子の解析により、プリオン増殖に伴い生じる神経細胞での変化のどのような現象が、ミクログリアを活性化させるかが解明できる可能性がある。26年度が最終年度であるため、記入しない。獣医衛生学26年度が最終年度であるため、記入しない。当研究室で作製した抗体を用いるPrPSc特異的染色法を凍結切片に応用して、脳組織でPrPScの蓄積が早期から認められる部位を同定し、シナプス近傍でPrPScの
効果的な窩洞形態の学習のための3次元グラフィックスの応用に関する研究

昨年度に引き続き、3次元コンピュータグラフィックスを応用した教材(以下、3次元CG教材)を作製した。今年度は、上顎右側第一大臼歯の近心2級メタルインレー窩洞の窩縁斜面(ベベル)を付与する前の窩洞、ベベルを付与した後の窩洞およびワックスアップを行い、咬合面のカービングを行った状態の3次元モデルを構築した。さらに、それらのモデルを3次元プレゼンテーションソフトウェアに転送することによって、学習者のマウス操作によって自由自在に歯が回転し、比較的容易に、様々な角度から窩洞を観察できるような教材を作製した。この教材を用いて、ベベルの付与を課題とした実習において、学生に「自己評価」を行わせ、その有用性を検討したところ、3次元CG教材は、学習者の視覚に直接訴えかけ、おおむね解りやすいとの感想を得た。しかし、ベベルの角度などの詳細な点を完全には表現できないこと、配色によって学習者の受け取り方が多様に変化すること、などの欠点も明らかになった。さらに、現場である基礎(模型)実習の場に3次元CG教材を持ち込み、試験的に指導に活用した。その結果学習者はおおむね解りやすいとの感想を持ったが、教材の操作が難しいこと、色の設定が困難なこと、学習者によっては黒板などによる指導のほうが解りやすいと考える場合もある、などの知見を得た。今後、知識の学習にも役立つようなコンピュータ教材ならではの対話性を持つこと、多くの学習者にとって容易なインターフェースを備えること、などの機能を追加した上で、学習効果が高く、指導者の負担を軽減する教材のありかたについて検討を加えたい。今回の研究のため、シリコングラフィックス社製グラフィックスワークステーションを購入し、三次元グラフィックスソフトウェア(SOFTIMAGE、Microsoft社)を導入した。ワークステーションの運用にはOSであるUNIXの知識が必要であり、また、三次元グラフィックスソフトウェア上でのモデリングには習熟が必要であったため、ソフトウェアの操作が可能になるまでに多くの時間を費やした。そのうえで平成6年度は、本学の歯科保存学習課題の一つである上顎小臼歯、大臼歯の近心2級インレー窩洞の概形形態の三次元モデルを構築した。この歯のモデルをグラフィックスワークステーションによって自由自在に拡大、縮小、回転できる様子を、学生および本学教員に示したところ、好評であり、教材としての有効性とともに様々な示唆を得た。すなわち、理想的な窩洞形態だけでなく、良くない例も同時に表示できれば、より効果的な教材となること。透視することによって、エナメル象牙境や歯髄が窩壁に対して三次元的にどのような位置関係にあるのかを認識できれば、より有効であるなどの意見を聞くことができた。対話的な教材を作製するためには、学習者の希望する方向、距離から見た歯のモデルを、瞬時にコンピュータ画面上に表現しなければならない。さらに、スムーズに動く動画として表現するためには膨大な量のデータを計算しなければならないので、表現すべきモデルは少ないデータで構成されていることが望ましい。教材としては咬合面の副隆縁や副溝なども再現されている必要があり、実物の歯のイメージを損わずに、モデルのデータ量を減らす作業に苦慮している。現状では、モデルの画像表示には煩雑な操作が必要である。教材として運用するためには、学習者とシステムのインターフェイスも考慮する必要があると考えられる。さらに、それらのモデルを3次元プレゼンテーションソフトウェアに転送することによって、学習者のマウス操作によって自由自在に歯が回転し、様々な角度から窩洞を観察できるような教材を作製した。

この教材を用いて、ベベルの付与を課題とした実習において、学生に「自己評価」を行わせ、その有用性を検討したところ、3次元GC教材は、学習者の視覚に直接訴えかけ、おおむね解りやすいとの感想を得た。しかし、ベベルの角度などの詳細な点を完全には表現できないこと、色の選択によって学習者の受け取り方が変化すること、などの欠点も明らかになった。さらに、現場の基礎(模型)実習の場に、3次元CG教材を持ち込み、試験的に指導に活用した。その結果、学習者はおおむね解りやすいとの感想を持ったが、教材の操作が難しいこと、色の設定が困難なこと、学習者によっては黒板などによる指導のほうが解りやすいと考える場合もある、などの知見を得た。今後、コンピュータ教材ならではの対話性を持ち知識の学習にも役立つこと、多くの学習者にとって容易なインターフェースを備えること、などの機能を追加した上で、学習効果が高く、指導者の負担を軽減する教材のありかたについて検討を加えたい。