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谷村康行著
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ブッカーズ企画・編集
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石渡昭一著
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藤森聡雄著
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藤森聡雄著
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根岸勝雄, 高木堅志郎著
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電子材料工業会編
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伊藤健一著
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藤森聡雄著
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谷腰欣司著
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超音波便覧編集委員会編
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菊池喜充著
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熊野正雄著
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エリ・デ・ローゼンベルグ著 ; 上田光隆訳
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島川正憲著
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山本美明著
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永井啓之亮著
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能本乙彦著
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和田八三久, 生嶋明共編
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高木堅志郎著
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S. V. レイ, C. M. R. ロー著 ; 岩崎成夫, 小川裕司訳
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ドナルド・R.グリフィン著 ; 能本乙彦訳
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日本電子機械工業会編
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ピエール・ビカール著 ; 和田英一譯
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日本材料科学会編
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B. N. Brockhouse ; editor, Thor A. Bak
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佐藤拓宋著
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丹羽登著
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保田, 啓輔 ; 関, 啓明 ; 神谷, 好承 ; 疋津, 正利 ; Yasuda, keisuke ; Seki, Hiroaki ; Kamiya, Yoshitsugu ; Hikizu, Masatoshi
概要:
金沢大学理工研究域フロンティア工学系<br />Mobile robots often have ultrasonic sensors to detect objects and environment. Sensors are arran
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ged around the robot′s bodies or scanned by some actuators. However, they have problems that they obtain only 2-D information or take much time to scan. Then, 3-D ultrasonic sonar system that can acquire 3-D reflect points at one time is proposed. An Electric spark that works as a non-directional point source of ultrasound is utilized to achieve this system.<br />人間の存在する屋内で移動ロボットに周囲の環境を把握させるための超音波を用いたセンサシステムを提案する.従来は,送受信センサをロボットの円周に配置したり,アクチュエーターで走査するシステムが多い.それらは2次元の情報しか得られない,走査に時間がかかるなどの問題点がある.そこで、火花放電の際に発生する超音波が無指向性近似できることを利用し,1回の送受信で3次元の反射点情報が得られるシステムを提案する.<br />出版者照会後に全文公開
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論文 |
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仁宮, 一章 ; Ninomiya, Kazuaki
概要:
金沢大学環日本海域環境研究センター<br />リグノセルロースの糖化前処理能力が高く、かつ細胞毒性が低いイオン液体を探索した結果、コリン系イオン液体の中でも、酢酸イオンを陰イオンに持つコリン酢酸(ChlOAc)が、バイオマス前処理能力(2時
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間の前処理で約90%の糖化効率)と低細胞毒性(EC50約10%)を兼ね備えるイオン液体であることを発見した。また、イオン液体にリグノセルロースを溶解させた上で、加熱ではなく超音波を照射し続ける新規な糖化前処理法を検討した。その結果、約2時間の前処理を行うことで、その後の24時間の酵素反応により、リグノセルロース中のセルロースをほぼ100%糖化し、リグニンを残渣として分離回収できる優れた方法であることが分かった。<br />This study demonstrates that the enzymatic hydrolysis of cellulose is drastically enhanced following ultrasonic pretreatment of lignocellulosic material in ionic liquids when compared to conventional thermal pretreatment. Moreover, chorine acetate was most effective among the ionic liquid tested.<br />研究課題/領域番号:22760603, 研究期間(年度):2010-2011
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論文 |
論文
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北村, 敬一郎 ; Kitamura, Kei-ichiro
概要:
金沢大学医薬保健研究域保健学系<br />[研究目的]魚類のウロコには骨形成をする骨芽細胞、骨吸収をする破骨細胞およびコラーゲンを中心とする骨基質タンパクからなり、健常骨モデル、骨代謝亢進モデルおよび骨吸収亢進モデル等の骨のモデルが作成でき
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ることを既に報告している。昨年は、これらの骨モデルに機械的刺激である低強度超音波を照射しその効果を調べた。その結果、健常骨モデルおよび骨代謝亢進モデルでは、骨形成が増加し、骨代謝亢進モデルでは、さらに骨吸収が抑制される効果も明らかとなった。一方、炎症性の骨吸収亢進モデルでは、骨形成および骨吸収作用に変化がないことが明らかとなった。今年度は、ウロコモデルで確認された低強度超音波の効果をマウスの頭蓋骨を使い、哺乳類の骨代謝に対する低強度超音波の効果を調べた。[研究成果]マウス新生仔をエーテル過剰吸入麻酔後、断頭し、頭蓋骨を取り出し左右を2等分した2骨片を対照群と曝露群とした。ウロコの系で決定した強度の低強度超音波を曝露群に照射後、対照群と同様に24時間組織培養し、超音波破砕し上清の酵素活性を測定した。その結果、骨形成をする骨芽細胞活性および骨吸収をする破骨細胞活性のどちらも変化しなかった。哺乳類の骨細胞は、骨基質内に存在しているため超音波が反射され届かないためと思われた。できるだけ骨組織が薄く柔らかいマウスの新生仔頭蓋骨を使ったが、細胞が表面にいるウロコとはやはり大きく異なることが明らかとなった。したがって、哺乳類の骨代謝を改善するためには、骨基質内にある細胞にも到達しうる機械的刺激が必要なことが示唆された。また、超音波の骨代謝への効果を調べるには、骨基質の表面に骨芽細胞と破骨細胞が共存するウロコが適したモデルとなることが明らかとなった。<br />研究課題/領域番号:18650197, 研究期間(年度):2006 – 2008<br />出典：「迅速・高感度・簡便な新規骨粗鬆症モデル系の開発と予防法への応用」研究成果報告書 課題番号18650197（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所））（https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-18650197/)を加工して作成
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清水, 宣明 ; Shimizu, Nobuaki
概要:
金沢大学環日本海域環境研究センター<br />我々は光触媒(二酸化チタン)に超音波を照射すると極めて酸化力の強いOHラジカルが高濃度に生成する現象を報告した。この「二酸化チタン、超音波触媒法」にてラジカルを発生させれば,皮膚組織などの表層部
…
位だけでなく臓器深部の腫瘍組織においても有効な治療が可能となり,非侵襲的な新規がん治療法を開発できる。この非侵襲的かつ臓器機能温存型の「新規がん治療法」を開発するための基盤技術として,「腫瘍細胞を特異的に認識する機能性光触媒ナノ粒子」を作製することが本研究の目的である。二酸化チタンはその等電点が中性付近にあり,表面処理を行わずに体内に投与した場合,ナノ粒子が容易に凝集する可能性がある。特に血中投与では様々なタンパク質との相互作用など,不確定な要素も数多く存在する。このため本研究では粒子表面をポリアクリル酸で修飾し,静電的相互作用でナノ粒子を水溶液中で安定に分散させた。これを用いて二酸化チタン濃度変化によるがん細胞膜損傷効果を検討した。超音波を照射しない場合,二酸化チタン添加による乳酸脱水素酵素活性のわずかな増大が認められた。これと比較して,二酸化チタシを添加後に超音波照射を行うと,二酸化チタン濃度に比例して細胞からの乳酸脱水素酵素漏出が有意に増大した。この結果は,二酸化チタン、超音波触媒法による細胞膜損傷が二酸化チタンから生成するOHラジカルに起因する可能性を示唆する。さらに培養液中に二酸化チタン粒子を添加後,生細胞数の経時変化に対する超音波照射の影響を調べた。二酸化チタン粒子添加のみでは細胞は正常に増殖するのに対し,二酸化チタン粒子添加後に超音波を照射すると生細胞数が約50%にまで減少し,その後の増殖も完全に抑制された。またナノ粒子表面のカルボキシル基を用いて各種抗体やGFPなどのタンパク質の修飾も行えることを確認し,がん細胞を認識する二酸化チタンナノ粒子作製の基礎を確立できた。<br />研究課題/領域番号:18650143, 研究期間(年度):2006 – 2007<br />出典：「機能性生体分子を配向した光触媒ナノ粒子の創製とその医療応用」研究成果報告書 課題番号18650143（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所））（https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-18650143/)を加工して作成
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論文
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清水, 宣明 ; Shimizu, Nobuaki
概要:
金沢大学自然計測応用研究センター<br />以下の項目について検討した。【二酸化チタンナノ粒子の創製】表面にポリアクリル酸によりカルボキシル基を修飾し,分散性に優れかつ生体分子配向に適した機能性二酸化チタンナノ粒子(50nm〜80nm)を作
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製した。【生体物質の二酸化チタンナノ粒子への配向】ナノ粒子表面にはポリアクリル酸によりカルボキシル基が配向されていることより,N-ヒドロキシスクシンイミド活性化エステル法により緑色蛍光タンパク質(GFP)を容易に修飾できることを確認できた。従ってがん細胞を特異認識する抗体なども二酸化チタンナノ粒子表面に容易に固定化可能となった。【がん細胞への高効率取込み機能の付与】二酸化チタンナノ粒子を内包した膜融合性リポソームを作製した。リポソームはエンドサイトーシスによって細胞内に取り込まれ多くはリソソームで分解される。これを回避するため,センダイウイルス(hemaggutinating virus of Japan ; HVJ)の膜融合能を付与した二酸化チタンナノ粒子を内包したリポソームを作製した。HVJは紫外線照射によりウイルス自身の遺伝子(RNA)を完全に断片化しているため感染の心配はなく,またHVJはヒトに対して病原性を有していないため危険性はない。FITCで蛍光標識したポリスチレン粒子(200nm)を前述の方法でHVJ膜融合リポソームに封入し,細胞内へのナノ粒子導入について検討した。蛍光ビーズ内包リポソームをマウスリンパ腫由来細胞L1210に作用させ,蛍光ビーズ取り込み細胞を共焦点レーザースキャン顕微鏡にて観察した。さらにHVJ膜融合リポソームと未修飾リポソームの細胞との親和性に関してフローサイトメトリー法を用いて調べた。以上の実験結果から,膜融合リポソームを用いることにより内包したナノ粒子を効率よく細胞内に導入できることが示された。<br />研究課題/領域番号:16650122, 研究期間(年度):2004 – 2005<br />出典：「機能性バイオ融合ナノ粒子の創製とその医療への応用」研究成果報告書 課題番号16650122（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所））（https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-16650122/)を加工して作成
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論文
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渡邊, 剛 ; Watanabe, Go
概要:
金沢大学医薬保健研究域医学系<br />1)超音波CCDカメラによる心臓弁(大動脈弁)の観察【方法】ブタの心臓から大動脈弁を取り出す。ブタ血液で満たしたシャーレに正常大動脈弁および(弁の一部に切開を加えた)閉鎖不全大動脈弁をそれぞれ入れ、超
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音波CCDカメラにて観察した。【結果】血液で充満されているため肉眼的(光学的)には可視不能であった弁構造であるが、弁の開放、閉鎖および閉鎖不全状態が、超音波CCDカメラでは鮮明なリアルタイム動画として観察可能であった。2)超音波CCDカメラによる血管内の観察【方法】ブタの上行大動脈を取り出し、大動脈内膜に切開を加え大動脈解離モデルを作製した。ブタ血液で満たしたシャーレに縦切開を加え広げた大動脈を入れ、内腔面を超音波CCDカメラにて観察した。次に血管内腔面に固定した人工血管を同様に観察した。【結果】血液によって肉眼的(光学的)には可視不能であった血管内腔面であるが、超音波CCDカメラでは正常部位および解離部位(いわゆるエントリー部性状)の把握は充分可能であった。人工血管付着部の境界も十分に観察可能であった。3)超音波CCDカメラを応用した心臓内手術手技の確立【方法】ブタの心房中隔を取り出し、5mm程度の穴を開け心房中隔欠損モデルを作製した。超音波CCDカメラ使用下に内視鏡用手術鉗子および外科用クリップにて心房中隔欠損の閉鎖を行った。【結果】閉鎖には外科用フェルトを用いた。欠損部位の観察、および鉗子等の動きはリアルタイム動画で観察可能であり、予定部位の閉鎖が行えた。今後はクリップの改良(細小化)が必要であると考えた。<br />研究課題/領域番号:14657318, 研究期間(年度):2002 – 2003<br />出典：「超音波CCDカメラを応用した心臓・血管内可視化の基礎的研究」研究成果報告書 課題番号14657318（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所））（https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-14657318/)を加工して作成
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論文
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清水, 宣明 ; Shimizu, Nobuaki
概要:
金沢大学環日本海域環境研究センター<br />腫瘍組織の中には“がん幹細胞”とよばれる少数の細胞が存在し、大多数の”分化”したがん細胞を殺傷しても、このがん幹細胞が生き残っている限り、がんは再発すると言われている。がん幹細胞は無限の増殖を示
…
し、また薬剤排出能も高いため抗がん剤に対する抵抗性が高い。よって、がん幹細胞をいかに死滅させるかが、がんを根治するための鍵といえる。本研究では、がん幹細胞に特異的に集積する「標的化二酸化チタンナノ粒子」と後述する「超音波触媒法」とを融合した、非侵襲的かつ臓器機能温存型の新規がん治療法を構築した。<br />In this study, we applied sonodynamic therapy to cancer cells based on the delivery of titanium dioxide (TiO2) nanoparticles (NPs) modified with avidin protein, which preferentially discriminated cancerous cells from healthy cells. Subsequently, hydroxyl radicals were generated from the TiO2 NPs after activation by external ultrasound irradiation (TiO2/US treatment). Although 30% of the normal breast cells (human mammary epithelial cells) exhibited the uptake of avidin-modified TiO2 NPs, over 80% of the breast cancer cells (MCF-7) exhibited the uptake of avidin-TiO2 NPs. Next the effect of the TiO2/US treatment on MCF-7 cell growth was examined for up to 96 h after 1-MHz ultrasound was applied (0.1 W/cm2, 30 s) to cells that incorporated the TiO2 NPs. No apparent cell injury was observed until 24 h after the treatment, but the viable cell concentration declined to 68% compared with the control at 96 h.<br />研究課題/領域番号:24650294, 研究期間(年度):2012-04-01 – 2014-03-31
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論文 |
論文
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小松崎, 俊彦 ; Komatsuzaki, Toshihiko
概要:
本研究では,超音波の非線形干渉による可聴音生成原理に基づき,2つの独立な放射器から周波数の異なる超音波をそれぞれ放射し,互いの音軸を交差させることによって空間内の任意点に局在性可聴音波を生成するシステムの構築について検討した.超音波放射器の
…
基本特性,及び2つの放射超音波の干渉によって空間内に形成される仮想音源領域の大きさと再生可聴音レベルについて,理論的予測および実験的計測を行った.<br />In this study, a virtual sound production system is developed where the difference frequency component appears as the secondary audible sound at a point of interference locally by the nonlinear interaction of two independently radiated ultrasounds while they travel directionally and intersect each other. The design of high-directive ultrasonic radiator, followed by the investigation of virtual sound production performance has been done theoretically as well as experimentally.
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論文 |
論文
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松本, 宏一 ; Matsumoto, Koichi
概要:
1997年研究代表者の松本はエアロジェル中の液体ヘリウム3の系において、超流動-常流動転移に量子相転移が起こることを見いだした。また、孔径の小さな多孔質ガラス中の液体ヘリウム4も超流動-常流動転移に量子相転移を起こすという報告があり、多孔質
…
体中のヘリウムは3,4どちらの同位元素も興味深い性質を示す。我々はこの系の状態を調べる方法として、超音波を用い、液体ヘリウム3と4の両者について、量子相転移や量子臨界状態の解明を目指して研究を行った。1.エアロジェル中のヘリウム4の実験ヘリウム4の相図を様々な空孔率のエアロジェルについて確立した。空孔率92%以上のエアロジェル中では液体ヘリウム4は超流動転移は抑制されるが量子相転移を示さないことが分かった。また、ヘリウムの結晶がエアロジェル中で生成される過程や、固体および固体・液体界面の音響的性質を観測し、エアロジェルが結晶成長や固体中の空孔や転位に及ぼす効果を明らかにした。さらに、超流動相において、特異な超音波減衰の増大を観測し、これと新たな集団励起モードとの関係について国際会議等で発表した。2.エアロジェル中の液体ヘリウム3の実験超低温領域での実験を行うために核断熱冷凍機の整備を進め、大型の核断熱冷凍機が完成した。ヘリウムの試料セルの作製については、低温部での圧力その場観測が可能な超音波実験セルを作製した。特に、バルクヘリウムとの違いを明確にするために、ジェルとバルクの両方の試料を同じでセルで観測出来るようにした。現在、このセルを用いた実験が進行中である。冷凍機のトラブルのため研究期間内に十分なデータの蓄積は行えなかったが、現在も実験が継続しており、新しいデータが得られつつある。すでに、純粋な液体ヘリウム3とは全く異なる超音波吸収の温度変化を示すことなどが明らかになりつつある。<br />We have presented evidence for quantum phase transition (QPT) on superfluid phase transition of helium 3 in 98% aerogel in 1997. However, the details of the QPT are not known so far. We studied the QPT of helium in aerogel for both helium 3 and 4 using ultrasound technique.1. helium 4 and aerogel systemQPT is reported for helium 4 in porous glass with small pore. We have studied superfluid transition of helium 4 in aerogel with porosity between 92 and 97 %. The transition was suppressed by aerogel. We have made the phase diagram for this system. However, QPT was not observed in aerogel. We have observed many interesting phenomena in this research. For example, anomalous sound attenuation was observed with 97 % porous aerogel around 1.7 K. This result suggested possibility of mode conversion between first, second sound in superfluid and aerogel sound mode in this composite system.Solidification of helium in aerogel was studied. Sound transmission trough the solid-liquid interface has been observed. Our experiment shows the crystal growth is suppressed by silica strands of aerogel.2. helium3 and aerogel systemA nuclear demagnetizing refrigerator has been constructed for this experiment. The sound cell has acoustic cavities with aerogel and bulk liquid for comparison. The signal with aerogel has been observed using longitudinal ultrasound at 6 MHz. Because of the trouble of refrigerator, only preliminary experimental data was obtained. The experiment is ongoing.<br />研究課題/領域番号:16540312, 研究期間(年度):2004-2006<br />出典：「エアロジェル中の液体ヘリウムの量子相転移」研究成果報告書 課題番号16540312 (KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）) 本文データは著者版報告書より作成
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論文 |
論文
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下﨑, 研吾 ; Shimozaki, Kengo
概要:
金沢大学附属病院整形外科<br />早期変形性膝関節症（膝OA）患者に対する動的超音波検査にてこの評価が「内側半月板の機能を評価することに適しており、早期膝OA患者に対するスクリーニングとして有用である」ことを示した。また早期膝OA患者に対
…
する立位MRI検査に関しても、同様に変性した内側半月板で非常に大きな半月板の逸脱（機能低下）を生じるが、内側半月板の特殊断裂形態である後根断裂では逸脱の変化が少ないという新たな知見を得た。さらに外側楔状足底板の効果の評価では「立位超音波を用いて外側楔状足底板治療効果の可視化が可能」という臨床に直結する結果を得た。これらの結果は学会発表・論文発表として発信した。<br />Dynamic ultrasonographic evaluation in patients with early knee osteoarthritis (knee OA) has shown that this assessment is suitable for assessing medial meniscus function and is useful as a screening for patients with early knee OA.In addition, in the upright MRI examination for patients with early knee OA, the degenerated medial meniscus causes a large extrusion (meaning loss of meniscal function), but medial meniscus the posterior root tear, which is a special tear form of the medial meniscus, causes little increase in medial meniscal extrusion due to loading. It is a new finding we have gained in this study.Furthermore, in the evaluation of the effect of the lateral wedge plate, we obtained a clinically linked result that the therapeutic effect of the lateral wedge plate can be visualized using upright ultrasound. These results were presented as conference presentations and manuscripts.<br />研究課題/領域番号:19K18528, 研究期間(年度):2019-04-01 - 2021-03-31<br />出典：「立位MRI・動態超音波評価を用いた早期変形性膝関節症に対する新しい評価方法の開発」研究成果報告書 課題番号19K18528（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/report/KAKENHI-PROJECT-19K18528/19K18528seika/）を加工して作成
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論文 |
論文
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濱口, 隆史 ; Hamaguchi, Takashi
概要:
金沢大学附属病院<br />肝臓の脂肪化を評価することは，非アルコール性脂肪肝炎のように進行性の病態において特に重要であるが，針生検は侵襲性が高く，画像診断による定量性の高いモニタリングが求められる．従来からCT検査は簡便に広範囲を撮像する
…
ことが可能であり，臨床に広く利用されているが，MRI検査のように肝脂肪量を測定することはできなかった．近年，普及している2種類のX線エネルギーを用いた“dual-energy CT”装置における物質弁別手法を，肝臓に蓄積する脂肪のようにわずかな信号差も検出可能な独自のアルゴリズムに改変することで，MRI検査と同等の精度を持った肝脂肪含有率測定を可能にした．<br />Early diagnosis of nonalcoholic fatty liver disease is important. Although the gold standard for diagnosis of hepatic steatosis is a liver biopsy, it is an invasive procedure with risks of bleeding and a problem of sampling errors. Imaging method for diagnosis of fatty liver have a large role in detection and quantification of liver status. In recent years, it has been reported that the three-material decomposition (3MD) method in dual-energy CT (DECT) can differentiate an iodine image from an enhanced image of liver. We utilized the 3MD to quantify the hepatic fat fraction (HFF) by replacing iodine with overloaded fat without additional exposure. There was a significantly positive correlation between the HFF maps derived from the DECT images and the results of the MRI method. The HFF maps derived from the DECT showed the potential for quantifying and stratifying hepatic steatosis accumulation more accurately than using traditional CT images.<br />研究課題/領域番号:15K21017, 研究期間(年度):2015-04-01 – 2019-03-31
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論文 |
論文
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古内, 正美 ; Furuuchi, Masami
概要:
1)最適装置構造と操作条件の検討:ノズル内、捕集プローブ近傍、開孔部内の流れを数値シミュレーションにより解析し、ノズル形状、ノズル出口周囲の形状、捕集プローブ形状、開孔部寸法、ノズル出口-プローブ間距離の影響を検討し、衝撃波形成位置と分離特
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性の関係を明らかにした。2)装置試作と性能検討:1)で検討・決定されたノズル構造、操作条件に基づいて装置を設計・試作し、大気エアロゾルをモデルエアロゾルとして粒子分離・濃縮、超音速流れ場中のガス状成分の挙動を含めた装置特性を検討した。3)分級・濃縮装置の改良(ノズル、捕集板形状、管路形状の調整等)を行った。4)本試作装置を用いたTiO_2ナノ粒子エアロゾルによる空気中有害ガス状物質(ホルムアルデヒド、VOC、PAHsなど)の高効率分解を行う装置を既存のTiO_2気相合成装置と光触媒用紫外線照射装置と組み合わせて試作し、基礎的な特性に検討を加えた。今後も検討を継続する。5)総括得られた結果から、目的とする粒子径範囲と粒子径に応じた装置形状の指針(矩形断面では200nm前後、円形断面では50nm前後のカット径、処理流量範囲の相違など)実用装置設計のための指針を得ることができた。また、製品化のための市場調査を行い、ナノ・粒子製造プロセスだけでなく、環境浄化装置としての展開も期待できることを明らかにした。<br />1)Determination of optimal geometry of supersonic virtual impactor as a nano-particle separator and concentrator : A supersonic dichotomous sampler with a Laval nozzle was numerically investigated into its performance either as a separator or a shape of nozzle cross-section (rectangular and circular), clearance between nozzle exit and particle collection probe inlet, and probe geometry on the separation characteristics were simulatively investigated. The effect of sheath flow along the nozzle wall and center on the separation characteristics and the particle wall loss were also analyzed. The supersonic dichotomous sampler was designed to make the flow as similar to the stagnation flow, which provided a distinct standing shock wave between the nozzle exit and the collection probe inlet. The smaller distance from the collection probe inlet to the standing shock wave was related to the cutoff size of particle. The sheath air flow improved the separation sharpness and reduced the particle wall loss.2)Devising of equipment and investigation into performance : The devise designed as the result of the investigation 1) was equipped and the separation performance and behavior of gaseous PAHs were investigated using the ambient air. Influence of humidity was shown to be significant for gaseous PAHs compounds with higher water solubility.3)Improvements of nano-particle separator and concentrator : The devise was modified and improved based on the results 2). The nozzle geometry and probe geometry were adjusted.4)Summary : According to obtained results, the guideline for the design of supersonic impactor was proposed. The cutoff size of the rectangular nozzle is 200-300nm under the ambient pressure condition while the circular nozzle has 50-80nm of the minimal cutoff size. Gaseous PAH compounds and organic carbon was shown to be effectively collected in the downstream of supersonic flow due to the highly saturated condition. The water vapor was condensed in the supersonic flow and gaseous PAH compounds such as Nap, Ace, Phe, which have higher water solubility were collected on the water droplet. Combining the deposition or condensation of gaseous compounds in the supersaturated condition and deposition to water droplets, the gaseous compounds can be effectively collected using the preset technique.<br />研究課題/領域番号:15560651, 研究期間(年度):2003-2004<br />出典：「ナノ・エアロゾル粒子の高速分級・濃縮技術の開発」研究成果報告書 課題番号15560651 (KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）) 本文データは著者版報告書より作成
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論文 |
論文
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多田, 幸生 ; Tada, Yukio
概要:
金沢大学機械工学系<br />超音波照射を利用した食品の高品質冷凍技術の開発を目的に,超音波振動が水および模擬食品(寒天ゲル)の過冷却状態と氷晶形成に及ぼす影響を実験的・理論的に追究した.超音波を高出力で照射した場合には過冷却の解除効果が顕
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在化するが,低出力で照射した場合には弱い過冷却の促進効果が見出された.また,高い過冷却度の状態から凍結が開始する場合には,超音波照射による氷晶の微細化効果が見られた.実験データ数が不足しているため,より詳細な検証が必要であるが,超音波照射を利用した食品の高品質冷凍技術の開発の基礎が得られた.<br />A method to actively controlling crystallization is one of promising technique for cryopreservation of food. The object of this project is to study the effects of ultrasonic irradiation on ice formation during freezing of food. In the experiments, agar gel or pure water was frozen under various irradiation methods of ultrasound. It was found that the supercooling state was released by applying ultrasound at high intensity level, since ultrasonic cavitation effects augmented. On the other hand, a delay in the nucleation temperature was caused by applying ultrasound at low intensity level. Secondly, ice structure size decreased with increasing ultrasonic power under given initial-supercooling degree. Summarizing these results, the mechanism of sonocrystalization in biological tissue was discussed in relation to method of ultrasonic irradiation.<br />研究課題/領域番号:20560183, 研究期間(年度):2008-2010
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多田, 幸生 ; Tada, Yukio
概要:
金沢大学機械工学系<br />医療技術やバイオテクノロジーの発達に伴って生体細胞・組織を凍結保存する技術の確立が求められている.凍結保存は低温化と活性水分の低減により生化学反応の抑制を図るものであるが,凍結の過程で細胞内外に氷晶が形成され,
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それが各種の機械的損傷や膠質的損傷を発生させる要因となる.このような凍結損傷を完全に回避するためには,細胞内の水が結晶化せず,液体構造がそのまま固定化されるガラス化現象を発現させるのが理想的である.そこで本研究では,超音波を付与することにより凍結過程における核生成の能動的制御を追究した.すなわち,超音波の付与により,超音波キャビテーションによる衝撃波を発生させ,それにより水素結合で凝集している水分子のクラスターを解離させ,過冷却の促進を図り,最終目標としてガラス化を目指すものである.具体的には,生体模擬組織として寒天ゲルを供試した凍結実験を行い,過冷却度および氷晶の生成状態を超音波出力および冷却速度と関連づけて実験的に追究し,以下の結果を得た.(1)本装置では超音波照射による過冷却の促進効果は認められなかった.冷却速度が小さすぎること,超音波の周波数が低いこと,および超音波出力が不足していることなどが原因と考えられる.今後,装置系について見直しが必要である.(2)組織体表層部において超音波照射による氷晶の微細化の効果が認められた.また,音響流に基づく氷晶の微細化の効果は小さく,氷結晶の微細化は主に超音波キャビテーションの効果であることが示された.(3)冷却熱流束に対して超音波出力が過大になると,音波吸収による発熱作用が顕在化し,逆に氷結晶の肥大化を招くことが判った.(4)この対策として,超音波の間欠照射方式を提案し,その有効性が検証された.<br />Freezing can slow down or stop some biological reactions for preserving biological cell. It is also true that the freezing is lethal to the living system. During freezing, the extra- and intra-cellular ice formation, osmotic water permeation through cell membrane, deformation of the cell and other behavior occur at microscale and they bring serious injuries connecting to life-and-death of living cell.A method to actively controlling crystallization is one of promising technique for cryopreservation. The object of this project is to study the effects of ultrasonic irradiation on ice formation during freezing of biological materials. In the experiments, agar gel was frozen under various irradiation methods of ultrasound at frequency of 28 kHz. The measurements of temperature and the microscopic observation of ice crystals by using fluorescent indicator were carried out.Firstly, it was found that ultrasound released the supercooling states, and reduced ice crystal size in the tissue. However, the fattning of ice crystal was observed by irradiation of higher ultrasonic power, since the cooling rate was reduced due to absorption of the ultrasonic wave. The ice crystal size in the tissue was clarified in relation to ultrasonic power and tissue size. Secondly, various irradiation methods were tested. It was found that the pulsed irradiation is useful for reducing ice crystal size, since the fattening of ice crystal due to absorption of ultrasonic wave is reduced. The mechanism of sonocrystallization in biological tissue was discussed in relation to ultrasonic power, on-off frequency and irradiation duration.<br />研究課題/領域番号:18560195, 研究期間(年度):2006-2007<br />出典：「超音波を利用した凝固制御による生体組織のガラス化保存技術の開発」研究成果報告書 課題番号18560195 (KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）) 本文データは著者版報告書より作成
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多田, 幸生 ; Tada, Yukio
概要:
金沢大学機械工学系<br />食品の凍結保存は低温化と活性水分の低減により生化学反応の抑制を図るものであるが,凍結の過程で細胞(筋繊維)レベルでのミクロ現象が生じ,これが各種の機械的損傷や膠質的損傷を発生させる要因となる.したがって,食品の
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品質(風味,テクスチャー)を損なわない効果的な冷却技術の開発が必須となる.本謀題は以上の観点から進めるものであり,凍結過程で超音波を付与するととにより,超音波キャビテーションによる衝撃波を発生させ,それにより(1)細胞内過冷却の能動的解除と,(2)細胞内外の氷結晶の微細化を図るものである.最終的には,食品全城の氷晶を微細化させる新しい凍結技術の開発を目指すものである.具体的には模擬食品(寒天)および食品(馬鈴薯)を供試した凍結実験を行い,氷晶の生成状態を超音波出力および冷却速度と関連づけて追究し,以下の成果を得た.1.低温度城(0℃〜-5℃)において超音波キャビテーションの発生を確認した.2.冷却速度が大きい条件において超音波による氷結晶の微細化の効果を見出した.また,超音波出力の増加につれて氷晶径および長径/短径比は減少することを明らかにした.3.超音波による氷晶の微細化の機構について検討し,音響流による試料表面の熱伝達促進以外の要因がある可能性が示された.4.本実験範囲では,氷晶制御に及ぼす溶存気体の影響は小さい.5.超音波付与により,水溶液中で成長する氷結晶は高次アーム化することが示された.6.馬鈴薯の凍結・解凍実験を行い,超音波付与により,細胞内外の氷晶による機械的損傷の軽減が認められた.しかし,電気インピーダンス法による計測の結果,細胞膜の凍結損傷は防止できていないことが判った.<br />Freezing can slow down or stop some biological reactions for preserving food. It is also true that the freezing is lethal to keeping the taste of food. During freezing, the extra- and intra-cellular ice formation, osmotic water permeation through cell membrane, deformation of the cell and other behavior occur at microscale and they bring serious injuries connecting to drip and denaturation of protein.A method to actively controlling crystallization is one of promising technique for cryopreservation. The object of this project is to study the effects of ultrasonic irradiation on ice formation during freezing of biological materials. In the experiments, agar gel and/or potato tissue was frozen under irradiation of ultrasound at frequency of 28kHz. The measurements of temperature and the microscopic observation of ice crystals by using fluorescent indicator were carried out.Firstly, the cooling rate of sample augmented according to the increase of the ultrasonic power, since acoustic streaming and flow disturbance due to acoustic cavitation increased. Secondly, it was found that ice structure size decreased with increasing ultrasonic power in case of rapid cooling. Furthermore, the ultrasonically induced effects on freezing was analyzed using local cooling rate defined at freezing front. It was clarified that smaller ice crystals were formed by irradiating ultrasound, comparing with case without ultrasound, under being the same local cooling rate. Therefore, there are effects on ice formation through not only enhancing local cooling rate due to acoustic streaming, but also other relevant phenomena. The mechanism of sonocrystallisation in biological tissue was discussed in relation to ultrasonic power and cooling rate.<br />研究課題/領域番号:16560178, 研究期間(年度):2004-2005<br />出典：「パルス超音波を利用した凝固制御による生体・食品の低損傷・凍結保存技術の開発」研究成果報告書 課題番号16560178 (KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）) 本文データは著者版報告書より作成
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川端昭編著 ; 一ノ瀬昇, 高橋貞行著
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宇田川義夫編著
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実吉純一, 菊池喜充, 能本乙彦監修
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図書 |
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渡辺好章編著 ; 斎藤繁実 [ほか] 共著
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図書 |
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中村僖良編
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島川正憲著
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図書
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荻博次著
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