hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
線量分布による位置決めシステムの確立

また、線量分布を用いて位置決めを行うために、実際の治療時の体形や体勢の変化による線量分布を表示する必要がある。そのため、水等価厚の変化を線量分布に寄与して線量分布の変形アルゴリズムを作成した。実際の治療計画装置を用いて計算をした線量分布と比較・考察した。同様な線量分布は作成できたが、精度を定量的に評価するための検証方法を検討している。但し、作成した構造は一門の矩形における照射に関して作成したのみで、光子線の最新治療であるVolumetric modulated arc therapy (VMAT)等の超多門にどのように対応していく手法を構築中である。去年度の遅れを取り戻せていない上に、新しく進行した部分となる、変形した線量分布の評価が非常に難しかった。なぜなら、基本となる線量分布が正しくあらわされているために、そこから少し変形したものが正しのは当然であり、それを定量的にかつ明確に正しくできている事を証明するのは困難な問題である。昨年度作成した水等価厚の変化を用いて線量分布を変形するアルゴリズムの検証を行った。定量的な評価を行うためにデジタルでファントムを作成した。ファントム内には肺野や骨と同密度の物体をシフトしたパターンをいくつか作成して、各々のファントムで線量計算を行って本アルゴリズムとの差を定量的に比較した。基本特性を理解するために、10x10の基本照射野の計算と実臨床で用いた固定多門の強度変調ビームを用いた治療計画の線量計算を行った。また、この作業で見つかったアルゴリズム内のバグをデバッグした。さらに、現状ではVolumetric modulated arc therapy (VMAT)のような超多門照射に対応していくため計算の高速化が必要となる。そのため、計算サーバーを購入して、計算環境を整えた。作成したアルゴリズムが動くように環境を整えている。また、本研究の目的となる照射体積の縮小と正常臓器の照射体積の減少の効果を求めるため、放射線治療を行った際に治療前に撮像した毎回のCT画像を用いて評価を行った。今回は重粒子線で用いた前立腺の症例を用いて検証を行った。これらのデータで毎治療前のCT画像で線量計算を行い。各々で計算した結果を非剛体画像レジストレーションを行った。これらの結果により照射体積の減少や正常臓器の線量変化を定量的に求め、本研究の指標によるマージンの減少の指標を求めた。後半に記述した研究により評価方法も確立されたので、放射線治療が適用のある他部位に対しても同様な検証を行っている。線量計算を行っていく上での条件が明確になったので、今後コードの開発を進めていく。また、現在のシミュレータである治療計画装置で実際に本研究の優位性を明らかにしていく。CBCTの計算に関しては計画書を作成した時から多くの研究者が利用している。現状で最新の方法を採用する事で、研究の遅れを取り戻す事が可能となる。超多門照射への対応を拡張していく、その上で、実臨床のデータを基にシステムの構築の基礎部分を作成する。
自発的磁場配向膜を用いた膜機能性生体分子の精密立体構造解析

生体膜に強く結合して生理機能を発現する膜機能性生体分子の精密立体構造と運動性を自発磁場配向膜と固体NMRの手法を用いて解析する新しい方法の開発を行い、以下の成果を得た。1)自発磁場配向膜の開発とその性質の基礎検討ハチ毒の主成分であるメリチンとリン脂質Dimyristoyl-phosphatidylcholine(DMPC)をモル比で1:10に混合して調製した脂質2分子膜はゲルー液晶相転移点(Tc)以上において膜面を磁揚に平行に向けて自発的に磁揚配向する性質を持つ事が明らかになった。さらに光学顕微鏡で2分子膜の形態を観測したところ、直径が50μmにも達する巨大小胞を形成することが分かった。これらの結果から、メリチン-DMPC2分子膜小胞は磁場中で楕円体を形成して、自発的に磁場配向する性質が明らかになった。オピオイドペプチドダイノルフィン-DMPC脂質膜系も楕円小胞を形成し同様に自発磁場配向の性質を示すことが明らかになった2)自発磁場配向膜中生理活性ペプチドの精密立体構造決定メリチンーDMPC2分子膜が自発的に磁場配向する性質を利用して、メリチンの膜結合構造を解析することを試みた。カルボニル炭素を13Cで標識したメリチンをリン脂質膜に再構成し、磁揚配向状態におけるカルボニル炭素の異方的化学シフト相互作用の解析を行った。この結果、メリチンはα-helixを形成しており、このhelixは膜貫通構造を持ち、膜法線と一定の傾き角を保ちながら膜中に挿入していることが判明した。さらに、この状態のペプチドは膜中で10^5Hz以上の速度で向きを変える動的な構造であることが分かった。一方、膜結合ダイノルフィンは、N-末端のみがα-helixを形成して膜に挿入している構造が明らかになった。本年度は、磁場配向二重膜を利用して機能性生理活性ペプチドの立体構造を決定するための新しい解析方法を検討し、以下の成果を得た。1.ハチ毒の主成分であるメリチンとリン脂質DMPCから水和によって調整した脂質二重膜は磁場に対して膜面を平行に向けて自発的に配向することが^<31>P NMRの測定から判明した2.オピオイドペプチドダイノルフィンとDMPCから調整した脂質二重膜も磁場に対してメリチンと同様に配向することが判明した。3.メリチンーDMPC二重膜は、磁場に配向した状態で、カリウムイオン選択性電極による測定から、カリウムイオンの漏洩を観測することができた。この結果、二重膜は小胞体を形成していることが明らかになった。4.このメリチンーDMPC二重膜の光学顕微鏡による観察から巨大小胞体を形成していることが判明した。さらに温度をゲルー液晶相転移点(24°C)以下に下げたところ、膜面に多数の小孔が発生し、ついには二重膜は完全に分断され顕微鏡の視界から消失した。次に温度を相転移点以上に上昇させたところ再び小胞体が現れ、融合を繰り返して元の巨大小胞体に成長した。この結果はメリチンが二重膜の融合と分断を誘起する性質をもつことを示している。5.カルボニル炭素を^<13>Cで標識したメリチンを用いて二重膜を調整し、さらにこの試料を磁場配向状態で^<13>C NMRを測定した結果、メリチンはαーヘリックスを形成し膜貫通状態であることが判明した。

本年度は自発的磁場配向膜に結合した膜機能性生体分子の膜に対する配向および立体構造を決定し、膜機能性生体分子の構造と機能の相関を分子論的に解明する研究を行い以下の成果を得た。1.これまで明らかにしてきた長楕円型小胞体を形成するメリチン-DMPC小胞体の膜分断における形態変化を微分干渉光学顕微鏡を用いて観測した。この結果、脂質二重膜は相転移点(Tm)以上の温度では、膜融合を繰り返し30μmにも達する巨大小胞体を形成することが判明した。さらに(Tm)付近に温度を下げることで膜表面に小孔を形成して、引き続き膜分断の起こることが明らかとなった。メリチンが膜に小孔を形成することはこれまでも予想されていたが、実際にその像を観測したのは今回が始めてである。2.自発的磁場配向膜に結合したメリチンの動的な膜結合構造と膜に対する配向の情報を得るため、メリチンのカルボニル炭素を^<13>C同位体標識した試料を合成し、自発的磁場配向膜に組み込んだ。このカルボニル炭素の化学シフトテンソルを静止条件(磁場配向条件)、低速MAS条件、および高速MAS条件で測定した。この結果、カルボニル炭素の^<13>C等方化学シフト値から、メリチンは膜中でN端およびC端に渡ってα-ヘリックス構造をとっていることが判明した。また低速MASによる化学シフト異方性を観測した結果、ヘリックス回りの速い運動の存在が明らかになった。3.磁場配向状態のメリチンの化学シフト値の解析から、メリチンのヘリックスはヘリックス軸から傾いた軸の回りで歳差運動をしており、その回転軸は膜面に垂直であることが判明した。本年度はオピオイドペプチドが自発的磁場配向を示す膜機能性生体分子であることが判明したので膜結合ダイノルフィンの立体構造と運動性を固体NMRの手法によって解析する方法の開発を行い、以下の成果を得た。1)自発磁場配向膜の開発オピオイドペプチドダイノルフィンとリン脂質Dimyristoyl-phosphatidylcholine(DMPC)をモル比で1:10に混合して調製した脂質2分子膜はゲルー液晶相転移点(Tc)以上において膜面を磁場に平行に向けて磁場に自発的に配向する性質を観測した。さらに光学顕微鏡で2分子膜の形態を観測したところ、Tc以上の温度で放置すると、長い円筒状の小胞を形成することが分かった。これらの結果から、ダイノルフィン-DMPC2分子膜小胞は磁場中で楕円体を形成し、楕円長軸を磁場に平行に向けて、自発的に磁場配向する性質が明らかになった。2)膜結合ダイノルフィンの構造決定ダイノルフィン-DMPC2分子膜が自発的に磁場配向する性質を利崩して、ダイノルフィンの膜結合構造を解析することを試みた。ダイノルフィンのカルボニル炭素を^<13>Cで標識したダイノルフィンをリン脂質膜に再構成し、磁場配向状態におけるカルボニル炭素の異方的化学シフト相互作用の解析を行った。この結果、ダイノルフィンのN-末端はα-helixを形成しており、このhelixは膜法線と一定の傾き角を保ちながら膜中に挿入した構造を持っことが判明した。一方、中央部からC-末端にかけてはペプチドは特定の構造をとらないことから、膜の表面に位置していることが判明した。さらにこの状態のペプチドは膜中で10^5Hz以上の速度で向きを変える動的な構造であることが分かった。
希土類螢光錯体と透明高分子フィルムを用いた新しいイムノアッセイシステムの開発

希土類長寿命蛍性錯体をラベルとし透明高子フィルムを計測媒体とする新しい時間分解蛍光イムノアッセイシステムを構築することを目的に,(1)希土類錯体の長寿命発蛍光現象が配位子金属間のエネルギ-移動に基づくものであることからその適合配位子の探索と分子設計および発光環境設計の確立,(2)可塑剤含有ポリの塩化ビニル(PVC)フィルムのマトリックス分離および発蛍光反応媒体としての評価検討,を行った。研究成果をまとめると,1.パルス窒素レ-ザ-を用いる時間分解蛍光測光システムを組み上げ,msレンジにおける高精度・高時間分解能蛍光測定装置を確立した。2.エネルギ-移動発光用キレ-ト配位子として,八座の芳香族ポリアミノカルボン酸類を見いだした。これらの配位子は,光吸収を行う'アンテナ'部分としてキノリン環やベンゼン環を有すると同時に希土類金属(ランタノイド)イオンの大きな配位数8を満足して配位水子による振動モ-ド失活を防止できる構造を持つ。EuーQuin2,TbーBAPTA系が優れた発光特性を与えることを明らかにした。3.Eu(III)tta錯体(tta:テノイルトリフルオロアセトン)は1,10ーフェナントロリン(phen)と付加錯体を生成して蛍光強度が増大するが,さらにアルカリ性容液からアニオン性錯体〔Eu(tta)_4〕^ーのイオン対がクロロホルムに分配し,10倍もの蛍光増感を達成できることを見いだした。4.可塑剤としてフタル酸ジオクチル(DOP)を含有する(PVC)を抽出濃縮媒体とするための基礎分配デ-タ収集と蛍光媒体としての評価を行い,前出の〔Eu(tta)_4)〕^ー錯体に対しては良媒体ではないが,エチルバイオレットでは10倍強の蛍光増強が見られた。溶質と高分子/可塑剤溶媒系のマッチングにより,優れた分離特性と蛍光増感特性を合わせ持つシステムが生まれる可能性を見いだした。希土類蛍光錯体と透明高分子フイルムを用いる新してイムノアッセイシステムを開発することを目的として、蛍光測定媒体としてミセルより安定で,その化学的環境の制御が容易な可塑剤含有透明高分子に着目し,これと組合わせる、光エネルギ-の伝達機能と2様間分配機能を併せ持つ配位子の最適化につい検討した。<1)分配特性および蛍光特性に関する分子設計情報の整理と理論的検討>___ー:分子設計指針としては、(1)希土類金属の第一配位圏から水分子を排除することのできる8座配位子、(2)高光吸収効率分子(分子内にπ電子系、両端に電子吸引基と供与基を持つ)、(3)配位子から金属へのエネルギ-伝達経路(π電子系)、に配慮して下記の配位子を選択し、優れたの成果を上げた。2)<希土類金属イオンに対篠て強い遅延蛍光を与える配位子の探索>___ー:一群のO,N,配位8座配位子の中で芳香環をもつポリアミノカルボン酸類(細胞内Caの螢光ラベル試薬:Quinー2,BTPA)が特定の希土類金属イオンに対して,優れた性能を示すことを発見した。Eu(III)ーQuin2錯体は、波長615nmにユ-ロピウム単独時の3900倍の強度をもつfーf遷移の鋭い螢光を示し,その時間分解スペクトルの半減期は59μsであった。

サマリウムーQuin2,テルビウムーBTPA,およびジスプロジム-BTPAも同様な機構による優秀なラベル錯体である。<3)透明高分子マトリックスへの金属錯体の分配特性の評価と時間分解特性の評価及び最適化>___ー:ポリ塩化ビニルフィルムなど,可塑剤を含有する透明高分子に対する分配平衝を測定して,種々の金属錯体と高分子マトリックスの適合性を評価した.中でもベンゾイルトリフルオロアセトン-ユ-ロピウム錯体は、フタル酸ジアルキルノうち、メチルおよびエチル誘導体において特に高感度な時間分解螢光(半減期:550700μs)を与えた。この錯体の検出限界は、キセノンランプ(10W)を光減としたとき、10^<-8>mol dm^<-3>に到達した。希土類蛍光体を用いる新しいイムノアッセイシステムを構築するための設計指針の解明を目的として,螢光測定媒体として化学的化学的環境の制御が容易な可塑剤含有透明高分子に着目し,これと組み合わせる,光エネルギ-の伝達機能と2相間分配機能を併せ持つ配位子について研究した.(1)先ず,窒素レ-ザ-を使用する時間分解螢光システム(数百μsレンジ)の立ち上げと調整を行い,精度の高いシステムに仕上げた.(2)芳香環を持つ8配位のポリアミノカルボン酸の機能を系統的に調べた.キノリン環を持つquin2,アミノフェノ-ルから誘導された2座のエ-テル基を持つbapta及びそのフッ素及び臭素誘導体,それにインド-ルを導入したindo-1,フランを導入したfura-2に対して,サマリウム(Sm),ユ-ロピウム(Eu),ガドリニウム,テルビウム(Tb),及びヂスプロシウムを組み合わせた30組について励起及び発光スペクトルの測定と相対螢光強度を測定し,quin2-Sm,quin2-Eu,bapta-Tb,F-bapta-Tbの4種類が特に優れた発光特性をもつことを見いだし,そのスペクトルを帰属した.その中で,Bapta-Tbは通常の螢光分光器を使用しても,ICP-MSよりも1桁高感度なシグナルを与える優秀な発光ラベルであることを知った.(3)Eu(III)-アセチルアセトン誘導体(tta)-フェナントロリン(phen),の系はphenの共存によって螢光強度が3倍強となるが,phenなしでもpH10付近で螢光強度が2桁増大する現象を見いだした.これはイオン対,Q^+[Eu(tta)_4^-]の生成に起因することが明かとなった.(4)可塑剤としてフタル酸ジオクチル(DOP)を含有するポリ塩化ビニルを抽出媒体とするための分配特性,DOPの螢光媒体特性,濃縮機能について検討し,Q^+[Eu(tta)_4^-]には良い媒体ではないがエチルバイオレットでは1桁強,螢光強度の増大が見られた.溶質と媒体のマッチングにより,優れたシステムを構築できる可能性を見いだすことができた.
t-PA静注療法の未来への探求

急性期脳梗塞に対するt-PAという薬剤を用いた血栓溶解療法は、脳出血という合併症のためにその治療可能時間が3時間以内と厳しく制約されている。我々は今回、塩酸ファスジルがその出血性梗塞を減少することをマウスモデルを用いて示した。t-PAという薬剤自体が血管内皮に対し毒性を持つのに対し、塩酸ファスジルは血管内皮細胞を保護することで出血性梗塞を予防することが示された。この結果は、脳梗塞治療の治療可能時間が今後延長できる可能性を示している。栓子を用いたマウス一過性中大脳動脈閉塞により脳虚血再灌流障害を誘発させた。虚血時間は6時間とし、t-PAは虚血中の6時間、ファスジルは虚血直後に3mg/kgを腹腔内投与した。対照群、単独治療群(t-PA群)、併用療法群の3群をおいて、脳梗塞体積、出血量、神経行動学的評価と死亡率を検討した。またラットを用いて尾切除時の出血時間を検討した。t-PAおよびファスジルは脳梗塞体積には影響を及ぼさなかった。t-PA静注により出血量は増加したが、ファスジルとの複合治療は出血量を減少した。またファスジルは7日後の神経学的所見を改善し、死亡率も低下させた。ファスジルの出血時間に与える影響を検討した結果、t-PA投与により出血時間は延長するが、ファスジルの追加投与では特に影響が認められなかった。このことから、ファスジルは止血機構に直接影響することなく、t-PA静注に伴う出血性梗塞を減少させるといえる。次にそのメカニズムの検討を現在行っている。計画書にもある通りeNOSを中心とした解析を現在行っているが、そのサンプル採取時期やその検出に苦労している。一方で、In Vitroでの実験を並行して開始している。ヒト血管内皮細胞を用いて6時間の低酸素・低グルコース負荷を行い、t-PA投与およびファスジルとの複合治療における死細胞率を検討した。その結果、t-PA投与は明らかに死細胞を増加させるが、ファスジルとの複合治療では、その死亡率が改善した。このIn Vitro系を用いたメカニズム検討を加えていく。栓子を用いたマウス一過性中大脳動脈閉塞により脳虚血再灌流障害を誘発させ、t-PA静注による出血性梗塞に与えるファスジルの影響を検討した。そのメカニズムの検討では、ファスジルはeNOSを上昇させ、血管内皮をを保護していると考えられた。そのメカニズムの検討のため、同じくヒト血管内皮細胞を用いて、低酸素・低グルコース処置後に細胞を回収し、ウエスタンブロットを用いてタンパク発現量を検討した。結果、t-PAはeNOSを減少し、ファスジルはその減少を抑制するとともに、t-PAによるMMP-9の上昇も抑制した。以上の結果から、ファスジルは血管内皮におけるeNOSの上昇ならびにMMP-9の抑制により、血管内皮を保護することにより、t-PAによる出血性梗塞を抑制していることが示された。以上の結果については、現在論文としてまとめている段階であり、今後英文雑誌へ投稿予定である。次にファスジルが脳出血を抑制しうるか、コラゲナーゼ誘発マウス脳出血モデルを用いて検討した。結果、ファスジルは10mg/kg投与で脳出血量が減少した。こちらは今後そのメカニズムを検討していく。脳神経外科学マウスモデルを用いた実験において、t-PAにより増加した出血性梗塞をファスジルが抑制することを示せたことは大きいと考えている。現在はそのメカニズムを検討している段階である。現在、In VivoでのeNOSの検出を試みているが、その方法の確立段階で苦慮している。ファスジルによる出血性梗塞抑制メカニズムの検討を中心に進めていく。ただし、Vivoモデルを用いた検討ではその評価方法の段階で躓いているのが現状である。そこでVivoで上手くいかない場合は、ヒト血管内皮細胞を用いたIn Vitroモデルを用いてその作用機序を検討していく。評価項目としては計画書にある通り、MMP-9やVEGFといった因子を始め、タイトジャンクションを構成するocclusinやZO-1といった因子を検討する。計画通りに使用したが、消耗品が当初の予定よりも安価に購入できたため、66,213円の次年度繰越金が生じた。この繰越金を含め、サンプル、試薬、抗体等の購入と論文校正費用、論文投稿料に使用する予定である。
「対話による探究の授業」を活用した学級の人間関係育成の実践支援と現象学的研究

1)実践支援:白石市立O小学校での探究の対話p4cの実践支援を行なった。O小学校は、2017年度から探究の対話を取り入れた道徳の授業研究に取り組んでいる。その2年目であり、探究の対話を全クラスで週1回継続することにより、学級コミュニティと個々の子どもと教員に、明らかな変化成長が見られた。同校は、この取り組みによって、宮城県および岩手県や福島県や千葉県の教員や教育委員会から注目され、多くの見学者を受け入れ、2018年11月にその研究成果を公開し、参観者から高い評価を得た。2)研究成果:発達障害(愛着障害、自閉症、知的発達遅延)の子どもが探究の対話に参加し、活躍できるようになった。話合い活動での子どもの声が大きく明瞭になった。教師に対する子どもの信頼感が増し、教師と子どもとの日常的なコミュニケーションが向上した。指導案作成時に教師が子どもの反応を3つ以上のパターンで予想できるようになり、授業展開が柔軟になった。こうした子どもと教師とそのコミュニティの変容成長は、探究の対話p4cが教育的に大きな意義と可能性を持っていることを示している。3)成果発表:上記の研究成果の一部を、4年生の学級における「配慮を要する」子どもと周囲の関係に焦点を当てて研究論文にまとめ、国内外の学会で口頭発表すると共に、紀要等に発表した。教員養成大学の講義や演習、教職大学院での現職教育、免許状更新講習でも、こうした研究成果をフィードバックした。白石市立O小学校の実践支援は、2017年度から引き続き2年目であったが、校長と教頭のリーダーシップのもと、全教員が、対話を活用した道徳の授業研究を核とした「探究のコミュニティ」に成長し、各学年の子ども個人と学級集団も大きな成長し、その成果を公開授業として、380名を超える参加者に対して発表できた。これは、当初の予想以上の成果であった。O小学校の「対話を活用した道徳の授業研究」は、「対話的で主体的な深い学び」の一つの先進例である。モラルジレンマを含むオープンエンドな話合いと、1時間の「ねらい」を達成する従来型の授業法とは、当初相容れないものと思われたが、研究と実践を重ねることで、両者が両立することを、同校の授業が実際に示せたことは、新たな発見であった。p4cの対話を定期的に重ねることによって、子どもの問いと教師の問いとが自ずと重なるようになり、教師が発問したい問題を、子どもが主体的に問うようになった。また、探究の対話に慣れるにつれ、教師の思考も柔軟になり、子どもの反応を多様に予測できるようになった。一方、子どもの思考も、ある程度の論理性を持つようになり、教師にとって予測しやすいものへと変化した。研究面では、同校の個人と学級集団と教師集団の成長を、特別な配慮を要する子どもを含む学級に焦点を当て、2年にわたり観察および聞き取りを行い、英語と日本語の論文にまとめ、国内外に発信した。これも、研究が計画以上に進展したことを示している。2017年度後半の在外研究によりネットワークをつくった米国ハワイ州の「子どもの哲学」の実践者と研究者にも、このO小学校の成果を情報提供し、p4cの可能性をさらに広げることができた。また海外の学会での発表も行った。1)実践支援:今年度から、申請者が所属する大学の附属小学校(以下、附属小と略記)の特別活動の研究実践に、話合い活動を取り入れることになり、その研究協力者を引き受けている。この話合い活動に、探究の対話p4cで蓄積した研究を発展的に生かす計画である。附属小で、探究の対話p4cの授業を実践できるなら、本研究の予想以上の進展と言える。附属小の新しい特別活動のコンセプトに応えるため、探究の対話p4cを新たにアレンジする必要がある。特に「合意形成」「意思決定」「話合いの成果を行動に移す」という要素を、加える計画である。この実践は、2020年2月の公開研究大会にて発表されることになっている。また附属幼稚園での実践支援も行う。2)研究面:上記のアレンジを理論的に裏付けるために、ハーバーマスの討議倫理やコミュニケーション的行為、また昨今の討議デモクラシーの理論と実践の研究にも取り組む。実践と研究の国際交流も進める。具体的には、p4cハワイとの継続的連携、またドイツの「子どもの哲学」との連携にも取り組む。3)成果発表:国内学会はもとより、海外の学会でも、研究成果を積極的に発信する。具体的には、日本教育学会、日本教育哲学会、日本教育方法学会、APA(アメリカ哲学会)などで成果発表する。すでに、日本教育学会からは、子どもの哲学p4cの米国での動きについて報告する依頼を受けている。年度後半には、教職員向けの著作に取りかかりたい。学級コミュニティでの対話による探究の授業に関して、当該年度前半は宮城県内、後半は米国ハワイにおいて、実践支援とアクションリサーチとを行なった。対話方法は、「子どもの哲学(philosophy for/with children)」通称「p4c(ピーフォーシー)」と呼ばれるもので、1970年後半以来世界的に広まっているが、ハワイで改良されたヴァージョンが研究対象である。宮城県では、4年前に本研究代表者である田端も加わって構築した実践者のネットワーク、「p4cみやぎ」があり、ハワイ大学のUehiro Academyを拠点とした実践者のネットワーク、「p4cハワイ」と連携している。本年度前半は、p4cみやぎの実践校の支援と質的研究を行なった。

その中で、この対話の授業をきっかけとした小学4年生の学級の人間関係が改善される過程を観察できた。そこでは、「問題行動」を繰り返していた小学4年生が、対話のルールややり方を身につけることで、他児童との関係が改善し、問題行動も減少していった。年度後半の半年間は、ハワイ大学にて在外研究を行い、ワイキキ小学校やカイルア高校などp4cハワイの実践校を参与観察し、p4cハワイの創設者であるトーマス・ジャクソン博士はじめ、多くの実践者や研究者と意見交換を行った。特に、10年以上にわたりp4cに取り組んでいるワイキキ小学校での対話の授業は、日本の学校ではほとんど見られない構造と質をもっていることがわかった。研究方法としての現象学についても研究を進め、一対一など少人数の対話ではなく、10名から20名ほどからなる「コミュニティ対話」を記述分析する概念枠組みについて考察し、学会発表を行った。米国ハワイ州での6ヶ月間の在外研究は、当初の期待以上の成果があり、予期しなかった今後の展望につながった。特に、ワイキキ小学校での質の高いコミュニティ対話は、日本の対話的授業よりも数段進んでおり、昨今の「アクティブ・ラーニング」や「プロジェクト学習」の優良事例となることがわかった。また、実践者レベルでのネットワークが海外に広がることで、日本でのコミュニティ対話を国際的に展開する可能性がひらけた。1)実践支援:白石市立O小学校での探究の対話p4cの実践支援を行なった。O小学校は、2017年度から探究の対話を取り入れた道徳の授業研究に取り組んでいる。その2年目であり、探究の対話を全クラスで週1回継続することにより、学級コミュニティと個々の子どもと教員に、明らかな変化成長が見られた。同校は、この取り組みによって、宮城県および岩手県や福島県や千葉県の教員や教育委員会から注目され、多くの見学者を受け入れ、2018年11月にその研究成果を公開し、参観者から高い評価を得た。2)研究成果:発達障害(愛着障害、自閉症、知的発達遅延)の子どもが探究の対話に参加し、活躍できるようになった。話合い活動での子どもの声が大きく明瞭になった。教師に対する子どもの信頼感が増し、教師と子どもとの日常的なコミュニケーションが向上した。指導案作成時に教師が子どもの反応を3つ以上のパターンで予想できるようになり、授業展開が柔軟になった。こうした子どもと教師とそのコミュニティの変容成長は、探究の対話p4cが教育的に大きな意義と可能性を持っていることを示している。3)成果発表:上記の研究成果の一部を、4年生の学級における「配慮を要する」子どもと周囲の関係に焦点を当てて研究論文にまとめ、国内外の学会で口頭発表すると共に、紀要等に発表した。教員養成大学の講義や演習、教職大学院での現職教育、免許状更新講習でも、こうした研究成果をフィードバックした。白石市立O小学校の実践支援は、2017年度から引き続き2年目であったが、校長と教頭のリーダーシップのもと、全教員が、対話を活用した道徳の授業研究を核とした「探究のコミュニティ」に成長し、各学年の子ども個人と学級集団も大きな成長し、その成果を公開授業として、380名を超える参加者に対して発表できた。これは、当初の予想以上の成果であった。
精密小型加振機と無線センサネットワークを用いた構造センシングの高度化と実証実験

本研究では,精密小型加振機と加速度無線センサネットワークを結合した構造センシングシステムにおいて,対象構造物の周波数伝達関数を高精度に推定する手法を開発した.この手法は,計測された加速度波形から変位波形を求め,振源関数と一緒にARX法を用いて解析することで,対象構造物の周波数伝達関数を高精度に推定するものである.2m超の鋼製単純梁を用いた振動実験を行い,計測により得られた周波数伝達関数を誤差3%程度で表現できる有限要素モデルを同定できることを示した.さらに,道路標識を対象とした原位置試験を行い,周波数伝達関数を同定するとともに,錘による固有振動数変化を精度よく同定できることを確認した.本研究の最終目的は,社会基盤構造物の力学的特性を極めて高精度に把握し,構造物の長寿命化・品質管理に資することである.そのため,精密小型加振機と無線加速度センサネットワークを用いたシステム開発を進めている.本研究では,この目的を達成するために5つの研究課題に分けて進めている.1)精密小型加振機の制御方法の確立:平成24年度に確立した手法を用いて,平成25年度は,その妥当性を確認した.2m超の鋼製単純梁を用いた室内実験において,得られた時系列データをARX法で解析し,Green関数を推定した.さらに,このGreen関数を説明する有限要素モデルを作成し,解析結果と比較した.その結果,両者が極めて良好な一致を示すことを確認した.2)加速度センサ自動キャリブレーション機能の構築:平成24年度に開発した加速度無線センサの機能を拡張し,精度検証を行った.その結果,時刻同期精度は十分であることを確認した.一方,振幅については,個体差の確認,温度依存性の確認にとどまっている.3)振動特性同定手法の高度化:上記1)と関連し,本システムの計測データにARX法を適用することの妥当性を検討し,対象構造物が線形弾性体およびRayleigh減衰を仮定できるのであれば,ARXモデルが妥当であることを示した.4)鉄筋コンクリート梁模型を用いた損傷同定実験:鉄筋コンクリート梁模型を作製し,連続振動実験を行った.ただし,荷重が小さすぎて曲げ疲労破壊には至らなかった.5)原位置における機動計測実験:対象構造物を道路標識とする振動実験を行った.まず,精密小型加振機の治具を開発した.そして,実際の道路標識に固定し,サーボ型加速度計と無線加速度センサで応答を計測し,Green関数を取得した.ただし,無線加速度センサによるデータ取得では,シグナル/ノイズ比が低く,これの改善が次の課題として明確になった.本研究では,精密小型加振機と加速度無線センサネットワークを結合した構造センシングシステムにおいて,対象構造物の周波数伝達関数を高精度に推定する手法を開発した.この手法は,計測された加速度波形から変位波形を求め,振源関数と一緒にARX法を用いて解析することで,対象構造物の周波数伝達関数を高精度に推定するものである.2m超の鋼製単純梁を用いた振動実験を行い,計測により得られた周波数伝達関数を誤差3%程度で表現できる有限要素モデルを同定できることを示した.さらに,道路標識を対象とした原位置試験を行い,周波数伝達関数を同定するとともに,錘による固有振動数変化を精度よく同定できることを確認した.本研究は,社会基盤構造物の保有性能を定量化することを最終目的とし,そのための構造センシングシステムを構築するものである.申請者は,以前より,精密小型加振機と加速度無線センサネットワークを時刻同期したシステムの開発を進めていた.H24度は,同システムの要素技術である制御手法,計測手法,解析手法について大きな進展が得られ,模型実験や原位置試験による性能評価に着手した.本年度の研究では,まず,精密小型加振機の制御手法および振動モードの同定手法を確立した.これ等は一見したところ,別々の開発項目に見えるが,両者の利点を上手く活かすような方法とした.具体的には,精密小型加振機は高精度のサーボモータで制御するのだが,制御の追従性を高めるには,ある狭い周波数範囲に限定してFM制御する方が精度がよい.その様に制御すると,振動計測データは狭い周波数帯域しか持たず,一般的には情報量が少なくなり解析で不利となる.しかし,本研究では精密小型加振機と無線センサネットワークが高精度に時刻同期しているため,ARX法を適用することができる.その場合,対象構造物の固有振動数付近のみをピンポイントで励起してやることで,弱い加振力でも高いSN比を得ることができ,さらに固有振動数や減衰定数を高精度に同定することが可能となる.また,ARX法により推定される周波数伝達関数は,計測した周波数帯域のみならず,その帯域外でも高い精度を示している.上記の手法の精度検証として,有限要素法を用いた数値実験,および室内における単純梁を用いた振動実験を行っている.特に,単純梁を用いた振動実験では,本システムにより推定される周波数伝達関数を,有限要素解析により計算される周波数伝達関数で表現することに成功している.以上の結果は,現在,論文にまとめて投稿中・執筆中であり,土木学会応用力学論文集や,国際学会への投稿を予定している.本研究は,精密小型加振機を用いて構造物の健全性を定量的に評価するシステムを構築することであり,具体的には以下の3つの研究目的を達成するために行った.1)精密小型加振機の制御方法の確立:当初,制御方法を工夫することにより,ある狭い周波数帯域で均一な力を励起する方法を開発することを目的としていた.

研究を進める中で,均一な力を励起するよりも,時刻同期精度を高め,解析方法を工夫した方が精度向上が見込めたことから,この研究を停止した.詳細は下記3)で述べる.2)加速度センサ自動キャリブレーション機能の構築:高精度のセンサノードを10個作成し,温度を変化させつつ,応答を計測した.レーザー変位計で取得したデータと比較することで,キャリブレーションを試みた.実験を行ったところ,日常的な温度変化は1Hz以上の加速度応答にはあまり影響を与えず,むしろランダムノイズの寄与の方が大きいことが分かった.一方,個体差は相当にあり,上記手法により振幅を補正できるようにした.また,時刻同期については無線センサのプログラムを改良し,補正しなくても精度よく周波数伝達関数を推定できるように改良した.3)振動特性同定手法の高度化:振動特性を同定するために,ARX法を導入した.上述の通り,精密小型加振機と無線加速度センサの時刻同期精度が確保されたため,ARX法を適用することができた.実際にARXを適用したところ,解析で出てくる行列の質が相当に悪いことが判明した.これは,観測データに含まれるランダムノイズが少なく,計測精度が高すぎることに起因する.研究では,質の良いデータを使用しても,精度よく周波数伝達関数や固有振動数,減衰定数を推定するための実際的な手順を検討した.具体的には,係数行列の逆行列を求める際に,ガウスの消去法や特異値分解を使用せず,修正コレスキー分解を用いればある程度の精度で同定できることを確認した.構造センシング当初の予定した研究項目(上記5つ)のうち,1)精密小型加振機の制御方法の確立,3)振動特性同定手法の高度化は,計画を前倒しで完了した.また,4)鉄筋コンクリート梁模型を用いた損傷同定実験,5)原位置に機動計測実験は計画通り進んでおり,平成26年度も継続する予定である.2)無線加速度センサの自動キャリブレーション機能の構築は,進展が遅れており,平成26年度に注力する必要がある.当初の予定では,H24度は,1)精密小型加振機の制御手法の確立,2)加速度センサ自動校正機能の開発,3)振動モード同定手法の高度化,4)梁模型を用いた損傷同定実験,5)原位置における軌道計測実験の立上げを予定していた.1)の精密小型加振機の制御手法の確立では,対象構造物の固有振動数付近をピンポイントで計測することで,高いSN比が得られることを示した.また,固有振動数付近の加速度応答をARX法を用いて解析することで,振動モードを高精度に同定できることを示した.さらに,有限要素法を用いた数値実験により,固有振動数付近のデータのみを解析したにも関わらず,ARX法の推定により得られる周波数伝達関数は,全体的に精度よく正解に一致することも確認できた.これにより,上記1)および3)が完成し,精度検証も終えることができた.2)の加速度センサ自動校正機能の開発のみは,当初予定通りには進んでいない.校正の基本となる高精度のセンサーとして,当初予定通り安価なレーザー変位計を購入したが,要求性能をもっていないことが判明した.今後,別の研究予算を手当てして,高精度のセンサーおよびデータロガーを購入する必要があることが分かった.4)と5)の実験も予定通り行うことができた.
デンタルユニット上で簡便に計測できる小型の下顎運動記録システムの開発

市販されている6自由度顎運動記録装置K-3DMS2は,小型,軽量であるが,診療室のデンタルユニット上で簡便に下顎運動を記録するためには,さらに小型化,かつ測定時の安定化が望まれる.本研究は,新たに開発した小型の下顎運動記録装置の有用性を調べた.実験は,はじめに,咬合器の上弓と下弓に3つのLEDで構成するトライアングルをそれぞれ前頭面と平行に付着後,矢状面上で回転するトライアングル上の各LEDの位置座標を新たに開発した下顎運動記録装置(装置A)で記録し,上弓に付着したトライアングル上の各LEDの位置座標データの運動を定性的に観察した。その結果,咬合器の上弓に付着したトライアングル上の各LEDは,いずれも顆頭球間軸を中心に正確な円弧を描くことが確認できた.次に,20歳代の健常者10名(男性5名,女性5名)に主咀嚼側でチューインガムを咀嚼させた時の下顎運動を装置Aと東京歯材社製6自由度顎運動記録装置トライメット(装置B)で同時記録した。分析は,咀嚼開始後の第5サイクルからの10サイクルについて,各サイクルとその重ね合わせ表示,ならびに平均経路の表示を行い,定性的に観察した.次いで,平均経路から開口量と咀嚼幅を算出し,両装置間で比較した.その結果,咀嚼運動経路は,いずれの被験者でも,装置Aと装置Bとが近似していることが確認できた.さらに,開口量と咀嚼幅は,装置Aと装置Bとが近似し,両装置間に有意差が認められなかった.これらの結果から,新しく開発した下顎運動記録装置は,高精度の下顎運動記録装置と同程度の咀嚼運動を記録・分析できることが確認でき,臨床応用できることが示唆された.市販されている6自由度顎運動記録装置K3DMS2は、小型、軽量であるが、診療室のデンタルユニット上で簡便に下顎運動を記録するためには、さらに小型化、かつ測定時の安定化が望まれる。本研究は、6自由度顎運動記録装置K3DMS2を改良し、デンタルユニット上で簡便に下顎運動を記録できる小型の装置の開発を試みた。実験は、はじめに、6自由度顎運動記録装置K3DMS2を小型化し、デンタルユニット上に設置できるようにベースアダプタを製作した。次いで、0.01mmの精度を有する3次元読み取り顕微鏡に付着したLEDを上下、左右、前後方向に移動させた時のLEDの位置座標を新たに製作した下顎運動記録装置を用いて計測後、読み取り顕微鏡によるLEDの実際の位置座標と小型化した下顎運動記録装置で測定したLEDの位置座標とを比較した。6自由度顎運動記録装置K3DMS2の2台のPSDカメラ間距離は、30cmに変更し、デンタルユニツト上に設置できるベースアダプタを製作することができた。また、PSDカメラのレンズをシングルレンズからITVレンズに変更することにより、シングルレンズの樽型歪をなくすことができた。さらに、LEDを上下、左右、前後方向に移動させ、その位置座標を測定した結果、上下方向、左右方向、前後方向にそれぞれ±50mmの範囲内で測定できた。これらのことから、新たに開発した小型の下顎運動記録装置は、生体の下顎限界運動を観察する際の十分な測定範囲を有することが確認できた。分析は,咀嚼開始後の第5サイクルからの10サイクルについて,各サイクルとその重ね合わせ表示,ならびに平均経路の表示を行い,定性的に観察した.次いで,平均経路から開口量と咀嚼幅を算出し,両装置間で比較した.その結果,咀嚼運動経路は,いずれの被験者でも,装置Aと装置Bとが近似していることが確認できた.さらに,開口量と咀嚼幅は,装置Aと装置Bとが近似し,両装置間に有意差が認められなかった.これらの結果から,新しく開発した下顎運動記録装置は,高精度の下顎運動記録装置と同程度の咀嚼運動を記録・分析できることが確認でき,臨床応用できることが示唆された.
極低温リュードベリガス中における分子生成メカニズムの研究

ルビジウム原子用の磁気光学トラップおよび波長可変パルス色素レーザーを作製し、冷却ルビジウム高励起原子を生成することに成功した。冷却リューベリ原子の量子制御への準備実験として、密度の比較的薄いリュードベリ原子団に対し、リュードベリ状態への励起後の準位分布の変化をこれまでに報告例のない長さの時間に対して系統的に調べた。この準位分布の原因を黒体輻射と原子-電子間の非弾性散乱・弾性散乱から考察した。平成24年度は、磁気光学トラップされたルビジウム原子をリュードベリ状態へ励起するための480nmレーザー光源の設計および作製を中心に行った。まず、ファンダメンタル光である960nm半導体レーザー素子を使ったLittrow型の外部共振器型半導体レーザー(ECDL)の作製を完了し、その発振を確認した。480nmレーザーは、このECDLから得られる光をテーパーアンプレーザーダイオードを通して増幅させた後、ボウタイ型共振器中にあるppKTP結晶で擬似位相整合により第二次高調波発生(SHG)することで得られる。より高い効率で480nmレーザー光を得るために、ppKTP結晶中で必要なレーザービームのウエストサイズを見積もり、それを得るためのボウタイ型共振器の設計を完了した。設計ではリュードベリ状態励起へ必要最低限なパワー(十数mW)の10倍以上の強度のシングルモード光を得られる計算である。現在は実際に組立を行なっている途中であり、近々完成する見込みである。また、米国のヴァージニア大学のGallagher研究室へ一ヶ月赴き、冷却リュードベリ原子の研究に携わった。そこで学んだ技術を生かし、帰国後本研究室の磁気光学トラップにも改良を加え、昨年度よりもトラップ原子数を増やし、かつ、安定に原子をトラップできるようになった。また、リュードベリ原子を生成した際に電場を印加しシュタルク効果により原子準位シフトと原子間相互作用の変化を探るための電極を真空チャンバー内に設置した状態での磁気光学トラップの観測にも成功した。昨年度の実施状況報告において述べた予定通り、最終年度はまず磁気光学トラップ中に冷却・捕獲した極低温Rb原子へ480 nmのレーザー光を照射し、極低温Rydberg原子の生成を試みた。トラップチェンバー内に設置した電極へ立ち上がり時間が数マイクロ秒程度のramp voltageを印加することでRydberg原子を準位選択的にイオン化し、マイクロチャンネルプレートでイオン化電子およびイオンを検出することで極低温Rydberg原子の生成に成功したことを確認した。Rydberg状態励起のための波長480nmのシングルモードレーザーシステムの開発が未完成のため、Nd:YAGレーザー励起色素可変パルスレーザーを製作し、これで得られる波長480nmのマルチモードレーザーをRydberg準位励起のために用いた。印加できる電圧には真空チャンバーの電流導入端子の放電しない範囲という制限があるが、これまでのところ主量子数26以上の冷却Rydberg原子のイオン化を確認している。Rydberg原子を励起した後、準位選択的イオン化を始めるまでの時間を0マイクロ秒から2ミリ秒まで自由自在に変化させることで、冷却Rydberg原子の準位分布の時間変化を観測した。これは冷却原子であるがゆえに遂行可能な実験である。結果、教科書的には黒体輻射によって遷移すると始状態からその周辺の準位にほぼ対称に分布すると考えられているものが、非対称に分布すること、およびその分布の主量子数依存が大きいことを見出した。この結果を近日中に原著論文として投稿予定である。更に、1.光イオン化、2.極低温Rydberg原子からの自発的イオン化、3.極低温Rydberg原子へのマイクロ波照射による極低温プラズマ生成およびRydberg原子の分布を、励起レーザー波長やレーザーパワーを変化させることで系統的に測定した。結果、原子密度による変化が見えており、これは原子間相互作用の大きさの違いによるものと考えられる。当初は平成22年度中に完成する予定であった磁気光学トラップの製作が終了しなかったため、平成23年度も引き続き磁気光学トラップの開発を進めた。昨年度まで使用していた外部共振器型半導体レーザーのレーザー素子としてARコートを施していない普通のファブリーペロ型半導体レーザーを使用していたためか、オプティカルフィードバックが上手く動作していない事が判明した。そこで予定を変更し、この先の利便性なども見据え、DFBレーザーとARコートレーザーを購入し外部共振器並びに光学系を組み直した。また、リュードベリ原子を生成した際に電場を印加しシュタルク効果による原子準位シフトと原子間相互作用の変化を探るための電極の設計・作製を行った。更に、リュードベリ状態へ励起する際に磁気光学トラップの磁場をRydberg原子の寿命内という短い時間で切る必要があるため、高電流を高速にスイッチするためのスイッチング回路の設計・製作も行った。製作当初はスイッチングの際にスパイクノイズが乗ることが観測された。このようなノイズはいとも

簡単にリュードベリ原子をイオン化してしまうため、スナバ回路の取り付け等によりスパイクノイズを消去し500μsで磁場電流をスイッチすることに成功した。今年度は磁気光学トラップ内に電極をインストールしていない状態で磁気光学トラップの光学系を構築・調整し、冷却ルビジウム原子捕獲のCCDカメラによる観測に成功した。また、冷却原子原子雲状態とトラップ条件の相関の大まかな把握を行った。昨年度、今後の研究方策を変更せざるを得なくなったが、新たに立てた方策予定に関してはおおむね順調に進展したと評価できる。平成22年度中に完成する予定であった磁気光学トラップの製作が終了しなかったため、今年度も磁気光学トラップの開発にかなりの時間が割かれてしまった。その主な理由としては、昨年度からトラップ光源として使用していた外部共振器型半導体レーザーの動作不良である。昨年度まで使用していた外部共振器型半導体レーザーにARコートを施していない普通のファブリーペロ型半導体レーザーを使用していたためか、オプティカルフィードバックが上手く動作していない事が判明した。何種類もの半導体レーザーで試してみるも、発振するところを探すまでに多大な困難を有し、当研究室で学生が扱うことも考えると実用的でないと判断した。今後も長く使う事を見据えて、トラップ光としてDFBレーザー、リポンプ光用の半導体レーザーとしてARコート付きの半導体を購入して外部共振器並びに光学系を組み直した。以上の事に今年度の多くの時間を費やした。その後、冷却原子にシュタルク効果を与えるための磁気光学トラップ内の電極を設計・製作をしたが、第一弾では電極が少し曲がっていたためか冷却光のアライメントがなかなか上手くいかなかった。(合わせようとすると一部の光がけられてしまった。)そこで、電極を取り除いた状態でトラップを試したところうまくトラップすることに成功した。電極は新しいものを再度設計・製作した。他にも、前年度の時点で製作してあった磁気光学トラップの電流を高速にスイッチングする回路に非常に長い時間(数十ミリ秒)のスパイクノイズが乗っていたため、一から設計・製作をやり直してスパイクノイズを消去することにも時間を費やした。最終年度は、まず、磁気光学トラップ中に冷却・捕獲した極低温ルビジウム原子へ480 nmのレーザー光を照射し、極低温リュードベリ原子の生成とその確認を行う。実績概要で示した480 nmSHGレーザーシステムの開発と並行し、YAG励起色素可変パルスレーザーを用いてリュードベリ原子の生成を行い、SHGシステムが完成した暁にはそれによる励起も行い、それらの比較を行う。以上に並行して、磁気トラップ条件を変えた時に冷却原子雲の諸特性パラメータがどのように変わるかも系統的に探る。これらを組み合わせ、トラップ条件を精密に制御することで、原子間相互作用の大きさがどのように変化し、マイクロ波分光やラマン分光の観測スペクトルがどのように原子様から分子様へと変わるかを系統的に調べる。更に、パルスレーザーとSHGシステムによるレーザー二台を用いることによって2色のレーザーを照射することができるので、主量子数が異なる準位のリュードベリ原子からどのような分子状態が生成しうるかを探る。
細胞増殖阻止因子を用いた全身性自己免疫疾患モデルマウスの病因の解析

ヒトのマクロファ-ジ様細胞株U937の培養上清中に同定された免疫抑制因子、LBIFを用い全身性自己免疫疾患モデルマウス、MRL/lおよびBXSBの病態について解析を進めた。以下にその概要を記す。1.免疫抑制因子、LBIFはMycoplasma argininiが産生するアルギニンデイミナ-ゼ(EC3・5・3・6)であることを明らかにし、その遺伝子構造を決定した。この酵素はLーアルギニンをLーシトルリンに変換する。2.このLBIFの免疫抑制の分子機序を解析し、正常リンパ球はLーシトルリンを利用できないが、MRL/lのIgG Bリンパ球は効率よくLーシトルリンを利用できるため、LBIFに非感受性を示すことを明らかにした。3.さらにPCR法により尿素サイクルでLーシトルリンをLーアルギニンに転換する酵素、アルギニノコハク酸合成酵素の遺伝子発現が、MRL/lおよびBXSBマウスの過活性化B細胞では異常に亢進していることを明らかにした。自己免疫疾患の病理は、リンパ球のクロ-ン選択の異常や、サイトカインの産生や反応性の異常の観点から多くの研究が進められている。臓器特異的自己免疫疾患ではクロ-ン選択の異常によるらしい例が明らかになりつつあるが、全身性自己免疫疾患ではほとんど明らかになっていない。本研究は、リンパ球に選択的に発生する遺伝性代謝異常(Lーアルギニン代謝異常)が、MRLなどの全身性自己免疫疾患の病態の一部に関与していることを示唆した。
顎骨における微細変化の三次元画像解析の基礎的研究

先行しておこなわれた骨梁標本での歯科用CTでの実験においてほとんど同一の骨梁が必ずしも同一画素にならないことが判明した。この現象は標本の外形に大きく依存し、かつ被写体が制限視野内に収まる大きさにおいても存在した。従来歯科用CTでのCT値の不安定性は照射視野が非常に狭いため、いわゆる不完全投影データしか得られないためであるとされてきた。しかしながら、ファントムが制限視野内に収まる大きさでもCT値の不安定性があるため、この説明のみでは成立しない。そこで全身用CTでのCT値の限界に近いX線減弱(通常のCT値(12bit)で上限(3000H.U.)以上)をもつCTアルミ+銅(5%)合金の円錐ファントムの全身用CTと歯科用CTでの撮影実験をおこ投影データそのものあるいは画像再構成において非線形部分の存在を明らかにした。すなわちCT値の不安定さはすべてを小照射野によるものではないことが明らかになった。この点では歯科用CTは通常の全身用CTの小型版ではなく、デジタルトモセンシスに近い撮像方法であることが判明した。MD-CTとの比較ではMTFを考慮していないので総合指標としては不明であるものの、検出能は歯科用CTが全身用MD-CTに比べ特に優れたものではないことが明らかになった。特にタングステンワイヤー10μの描出は歯科用CTでは安定しないがMD-CTでは安定して描出された。ヒドロオキシアパタイトを使用したマイクロファントム作成をおこなった。検査結果は300μの径に対して20μ程度の誤差であり十分満足のいくものであった。形状についてはこれまでの研究結果を踏まえてアーチファクトや角柱の不安定要因が入らないように設計されている。本ファントムを4列のマルチ検出器型CTで撮像をおこなったところ500μの径では十分安定に描出されたが、400μでは半分であり300μでは検出されなかった。一方スリットでは250μではすべて検出された。歯科用CT3DXでは全てを描出することができた。この点で歯科用CTの優位が示された。1)鹿児島大学(旧)歯学部口腔解剖学講座より既に頂いていた、ヒト下顎頭部の包埋標本を、マルトー(株)にて500μ、250μ、100μに薄切し、間に2mmのアクリルによるスペーサをおいて張り合わせた標準試料を作成した。張り合わせる前に、薄切り片3枚をSOFTEX、M60にて撮影した。この標準試料を日立製マイクロCT、朝日レントゲン製小照射野CT、ドイツシーメンス社製全身用CTにてそれぞれ撮像した。2)SOFTEXの顕微鏡写真の骨梁構造を基準とし、マイクロCT、小照射野CT、全身用CTで撮影した画像を観察した。画像の観察はすべて同一ソフトウェアーで、同一アルゴリズムで評価するため、既に研究代表者の作成した画像システムKUCHENにDICOMデータ読み込みサブルーチンを作成した。この手法により、3つのCTで、同一標準試料の観察が可能になった。SOFTEXでの骨梁についてはマイクロCTでは、十分再現されていた。一方、小照射野CT、全身用CTでは、再現性は順に劣っていた。しかし、両者には従来喧伝されているような著しい(桁違いの)空間分解能の差は認められなかった。また小照射野CTでは、試料の厚さによる影響は大きく、薄い試料の描出は良くない。このためS/Nの向上には視線方向の画像の加算が重要であることを見つけ出した。