hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
香港におけるカトリック教会堂の営繕活動とその価値評価に関する研究

本研究が対象とした香港のカトリック教会では、聖職者や修道者ではない「信徒」、特に建設関係の専門家である信徒が、教会堂営繕のための組織をつくり、その専門性をもって奉仕している。このことの背景を、教会史、香港社会史、政教関係などの観点から考察すると同時に、信徒がこの「営み」において精神性、主体性を獲得してゆく過程を論じた。予定していた現地調査、資料収集・分析などを順調におこない、また論文としてその成果を出すことができた。これまでの分析から浮かび上がってきた課題をまとめ、現地調査を実施し、課題解決に必要な資料収集をおこなう。文化財学現地調査における資料収集を継続しておこなう。図面等を政府機関などで収集、インタビュー実施、教区アーカイブでの非公刊資料調査をおこなう。具体的な研究対象事例は、上記資料調査、次回現地調査を踏まえ、変更する可能性がある。対象となりうる事例は既に多くの候補があるので、研究課題そのものに変更は問題はない。宗教学、香港及び中国の社会学・政治学・歴史学の既往研究の収集・分析を続ける。予定していた現地調査を28年度に延期したため、27年度は旅費支出がなかった。26年度は当該研究費での補助員雇用の必要性がなくなったため、謝金の支出がなかった。これまでに収集した資料の整理・分析に多くの作業時間を費やし、新たな現地調査、一次資料の収集は最小限に抑えることとしたため、旅費、その他経費の支出が減ることとなった。27年度に予定していた現地調査は、28年度におこなう予定である。比較的長い日程でおこない、予定している旅費を執行する計画である。当初計画の実施に加え、計画より長い日程の現地調査を行う予定である。26年度に予定していた機器の購入を27年度におこなう予定である。
低インフラ地域でも利用可能な感染症バイオマーカーの早期検出法の開発

本研究では、安定した電気供給や清潔な飲料水などの入手が困難な低インフラ地域(途上国や被災地)などでも利用可能なエネルギー源(例えば摩擦熱や太陽光など)によって駆動する環境応答性ポリマーを用いた早期診断システムの開発を行うことを目的とした。その結果、クリック反応可能な温度応答性ポリマーを用いることで、汚染水や夾雑物存在下でも感染症バイオマーカーを熱濃縮可能であることを明らかとした。現在、世界70億人のうち、1/2は衛生面で問題を抱え、1/3は電気が使えず、1/5がまともな水が飲めない環境で生活しているといわれている。こうした地域では、毎年1000万人以上が5歳まで生きられずに死亡しており、その死因の半分以上が早期に適切な診断・治療を受ければ助かるようなepidemics(マラリア、結核、インフルエンザなどの疫病)である。こうした背景のもと、本研究では、安定した電気供給や清潔な飲料水などの入手が困難な低インフラ地域(途上国や被災地)などでも利用可能なエネルギー源(例えば摩擦熱や太陽光など)によって駆動する環境応答性ポリマーを用いた早期診断システムの開発を行う。特に、5歳以下の子供が犠牲となりやすいマラリヤやインフルエンザといった感染症バイオマーカーの感染初期の微量濃度(ng/mL)を、ポイント・オブ・ケア(POC)診断で検出可能なレベル(ug/mL)まで濃縮することを最終目的とする。平成25年度には、抗原抗体反応後にポリマーの修飾を行うため、シクロオクチンとアジド基のクリック反応を用いた。この反応は他のトリアゾール環を形成させるクリック反応とは異なり、金属触媒を必要とせず、シュタウディンガー反応よりも100倍以上も反応効率が良いことが知られている。すなわち、シクロオクチンを側鎖に有する温度応答性ポリマーを用いることで、汚染水や夾雑物存在下でもアジド化抗体との反応が進むものと期待できる。その結果、水道水、泥水、尿、血清などの溶液の中でもポリマー修飾が可能であることが明らかとなった。世界70億人のうち、1/2は衛生面で問題を抱え、1/3は電気が使えず、1/5はまともな水が飲めない環境で生活しているといわれている。こうした地域では、毎年1000万人以上が5歳まで生きられずに死亡しており、その死因の半分以上がepidemics(マラリア、結核、インフルエンザなどの疫病)である。こうした背景のもと、本研究では、安定した電気供給や清潔な飲料水などの入手が困難な低インフラ地域(途上国や被災地)などでも利用可能なエネルギー源(例えば摩擦熱や太陽光など)によって駆動する環境応答性ポリマーを用いた早期診断システムの開発を行うことを目的とした。特に、5歳以下の子供が犠牲となりやすい感染症バイオマーカーの感染初期の微量濃度(ng/mL)を、ポイント・オブ・ケア(POC)診断で検出可能なレベル(ug/mL)まで濃縮することを最終目的とした。平成25年度には、クリック反応可能な温度応答性ポリマーを作製するため、シクロオクチン基を導入した温度応答性ポリマーを合成した。平成26年度には、HIVのバイオマーカーの一つである抗p24抗体にアジド基を導入し、温度応答性ポリマーとクリック反応することに成功した。当初予定していた抗体ーポリマー複合体の凝集に関して、試験管内では予定通り反応が進んだが、ニトロセルロース膜上での凝集が不十分であることが判明した。急きょ必要濃度の設定を見直し、膜上においても凝集を確認することができた。それ以外の部分においてはおおむね順調に進展している。平成27年度には、汚染水や夾雑物存在下でもこの反応が進むことを確認するため、泥水、尿、血液などを用いて反応を確かめた。今後は、ポリマーと抗体をクリック反応させる際の条件(温度、濃度、時間など)を詳細に検討することで、イムノクロマト用のニトロセルロース膜上でのクリック反応条件を最適化する。特に、呈色反応で目視できる条件から初期条件を逆算することで、熱沈殿による濃縮効率の最適化を行う。

これらの最適化が終わったら、研究協力者であるPatrick Stayton教授(米国ワシントン大学)とディスカッションを行い、実際のバイオマーカーの検出を行っていく。27年度が最終年度であるため、記入しない。バイオマテリアル本研究の一つの山となるのが、なるべく特殊な条件を用いずにポリマーと抗体を反応させることであったが、研究計画通りにシクロオクチンを側鎖に有する温度応答性ポリマーを合成することに成功した。さらにこれらの反応は、汚染水や夾雑物存在下でも行うことができた。平成26年10月、当初予定していた抗体ーポリマー複合体の凝集に関して、試験管内では予定通り反応が進んだが、ニトロセルロース膜上での凝集が不十分であることが判明した。急きょ必要濃度の設定を見直し、膜上においても凝集を確認することができたが、この作業に5か月を要し、その後の呈色反応を年度内に終了することが不可能となった。平成27年4月より膜上での凝集評価を行うため、抗体やイムノアッセイキットを購入する。平成27年9月には呈色反応を行うため、呈色試薬を購入する。今後は、合成したシクロオクチン化温度応答性ポリマーを用いて、イムノクロマト用のニトロセルロース膜上でのアジド化抗体との反応を行う。この際、毛細管現象による流速、ポリマーおよび抗体の濃度、温度(室温・体温)が反応効率に与える影響について詳細に検討する。ニトロセルロース膜上で反応させた抗体ーポリマー複合体を、相転移温度以上で凝集させる。理想的にはサンプル温度(体温)によって濃縮されることが望ましいが、もしサンプル温度が相転移温度以下になってしまった場合は、外部から温めることで凝集させる。この際、流速、濃度、温度(室温・体温)が濃縮効率に与える影響について詳細に検討する。研究計画はおおむね順調に進んだが、使用する抗体の選択する際に、最適なものを購入するのに基礎検討が必要となったため、一部の抗体やイムノアッセイキットなどの購入予定が次年度にずれこんでしまった。前年度までに行った基礎検討に基づき、抗体やイムノアッセイのキットを購入する。
軽症肢体不自由児の尿中成分および水泳運動の影響

1.肢体不自由児の一日の心拍数(HR)変化,尿中17ーOHCS,クレアチニン(Cr),電解質排泄変動およびエネルギ-摂取量脳性麻痺,二分脊椎等の軽症肢体不自由男児6名(H群:11.7±2.3歳,141.9±10.5cm,37.4±9.2kg)および健常男児6名(C群:9.8±0.4歳,135.8±5.5cm,32.8±7.7kg)を対象に調べた.携帯型心拍計で測定したH群の一日の心拍数(HR)変化は睡眠中5778拍/分,覚醒時の平均は100拍前後,最高でも170拍/分(1例のみ)に過ぎなかった.しかし,対照健常児(C群)では覚醒時平均HRは100150拍/分,最高値は殆どの者が200拍/分以上を示した.H群の一日尿量は765±210ml,Cr排泄量は0.63±0.23g/日で,いずれもC群より少なかった.17ーOHCSの尿中排泄には明確なリズムがあり,午前8時12時頃までの排泄量が多かった.この排泄リズムは健常児および脳性麻痺等の障害児共にみられた.一日のエネルギ-摂取量はH群では2468±592kcalでC群よりやや多かった.以上の結果から,肢体不自由児群は健常対照児に比べ一日の摂取熱量がやや多く,逆に心拍数変化から推定したエネルギ-消費量が少なく尿中Cr排泄量も少なかったことがわかる.このことは障害児では筋量が少ないか,筋活動量が少ないことが示唆される.さらに,エネルギ-将取量の増加が持続すれば将来肥満に発展する可能性も隠せない.2.心拍数および尿中ホルモン,生化学成分におよぼす約30分間の自由遊泳運動の影響上記障害児および健常対照児に約30分間の水泳を行わせた.障害の程度に応じ,フロ-トの使用および介添いが必要であった.障害児の水泳中のHRは120150拍/分,対照児はそれよりも高かった。水泳運動後の尿成分のうち,H群の尿量の増加が著明であった以外両群間に殆ど差はなかった.C群の水泳時HRが多かったにもかかわらずカテコ-ルアミン排泄量にも差がなかった.H群の利尿現象はプ-ル水温および水圧による末梢血管系の影響に起因したものと思われる.1.肢体不自由児の一日の心拍数(HR)変化,尿中17ーOHCS,クレアチニン(Cr),電解質排泄変動およびエネルギ-摂取量脳性麻痺,二分脊椎等の軽症肢体不自由男児6名(H群:11.7±2.3歳,141.9±10.5cm,37.4±9.2kg)および健常男児6名(C群:9.8±0.4歳,135.8±5.5cm,32.8±7.7kg)を対象に調べた.携帯型心拍計で測定したH群の一日の心拍数(HR)変化は睡眠中5778拍/分,覚醒時の平均は100拍前後,最高でも170拍/分(1例のみ)に過ぎなかった.しかし,対照健常児(C群)では覚醒時平均HRは100150拍/分,最高値は殆どの者が200拍/分以上を示した.H群の一日尿量は765±210ml,Cr排泄量は0.63±0.23g/日で,いずれもC群より少なかった.17ーOHCSの尿中排泄には明確なリズムがあり,午前8時12時頃までの排泄量が多かった.この排泄リズムは健常児および脳性麻痺等の障害児共にみられた.一日のエネルギ-摂取量はH群では2468±592kcalでC群よりやや多かった.以上の結果から,肢体不自由児群は健常対照児に比べ一日の摂取熱量がやや多く,逆に心拍数変化から推定したエネルギ-消費量が少なく尿中Cr排泄量も少なかったことがわかる.このことは障害児では筋量が少ないか,筋活動量が少ないことが示唆される.さらに,エネルギ-将取量の増加が持続すれば将来肥満に発展する可能性も隠せない.2.心拍数および尿中ホルモン,生化学成分におよぼす約30分間の自由遊泳運動の影響上記障害児および健常対照児に約30分間の水泳を行わせた.障害の程度に応じ,フロ-トの使用および介添いが必要であった.障害児の水泳中のHRは120150拍/分,対照児はそれよりも高かった。水泳運動後の尿成分のうち,H群の尿量の増加が著明であった以外両群間に殆ど差はなかった.C群の水泳時HRが多かったにもかかわらずカテコ-ルアミン排泄量にも差がなかった.H群の利尿現象はプ-ル水温および水圧による末梢血管系の影響に起因したものと思われる.
消化管ホルモン分泌を介して食欲や血糖をコントロールする抗肥満食品ペプチドの開発

種々の食品ペプチドの中から、食欲を抑制する消化管ホルモンCCKの分泌を促進するふじ豆ペプチド、ビール酵母ペプチドを見出し、ビール酵母ペプチドをラットに経口投与することでその後の食欲が抑制されることが確認された。また、インスリン分泌を促進する消化管ホルモンGLP-1の分泌を刺激するトウモロコシペプチドを見出した。これをラット回腸に投与することで、GLP-1分泌が促進され、インスリン分泌促進を介して血糖上昇が抑制されることを示し、食品ペプチドによる消化管ホルモン分泌を介した食欲抑制、血糖上昇抑制が実現された。・食欲抑制作用を有する消化管ホルモシコレシストキニン(CCK)の分泌を刺激する食品ペプチドの探索種々の豆よりペプシン分解物を調製し、CCK産生消化管内分泌細胞株STC-1からのCCK分泌活性を調べた。その結果、ふじ豆(Dolichos lab lab)ペプトンが、これまで当研究グループで見出された大豆βコングリシニンペプトンよりも強力にCCK分泌を刺激することを見出した。さらに、活性ペプチドが由来する分子量約50kDaの新規たんぱく質を同定し、「Dolicholin」と命名した。また、ビール酵母を熱水、あるい種々のプロテアーゼ処理したサンプルを調製し、同様にCCK分泌活性を調べたところ、加水分解物に加え、熱水抽出サンプルに強力なCCK分泌活性が見出された。この熱水抽出物はプロナーゼ処理により失活したことから、活性本体がペプチド(たんぱく質)であることが示された。アセトニトリルによる溶媒分画を行ったところ、可溶性画分に活性が濃縮された。ゲル濾過クロマトグラフィーにより、分画、分取したところ、分子量1000以上の画分が10%、それより低分子の画分は90%に分離された。これらをこの組成比率を反映した条件でSTC-1細胞に作用させたところ、低分子画分に弱いCCK分泌活性が見られ、高分子画分には強いCCK分泌活性が見られた。これにより、含量の少ない高分子画分にCCK分泌を刺激するペプチド(タンパク)存在することが明らかとなった。・インスリン分泌増強作用を有する消化管ホルモンGlucagon-like peptide-1(GLP-1)の分泌を刺激する食品ペプチドの探索種々の食品たんぱく質加水分解物を調製し、GLP-1産生消化管内分泌細胞株GLUTagからのGLP-1分泌活性を調べた。その結果、トウモロコシの難消化性たんぱく質Zeinのパパイン分解物に強いGLP-1分泌活性があることを見出した。・ラットにおけるZeinパパイン分解物(ZeinH)によるGLP-1分泌上述のZeinHのラットにおけるGLP-1分泌作用を検討するため、門脈にカテーテルを留置し、小腸各部位(十二指腸、空腸、回腸)に結紮ループを作成し、これらのループにZeinHを投与して、門脈血中へのGLP-1分泌を観察した。その結果、ZeinHを回腸部位に投与した際に最も大きなGLP-1分泌応答が見られた。十二指腸、回腸投与では回腸投与よりも弱い分泌応答が見られた。これにより、ラットにおいて、GLP-1分泌細胞が多く存在する回腸部位においてペプチドへの感受性が高いこと、ペプチドはGLP-1産生細胞に直接作用してGLP-1分泌を刺激することが明らかとなった。・食欲抑制作用を有する消化管ホルモンコレシストキニン(CCK)の分泌を刺激する食品ペプチド強力なCCK分泌作用を持ことを見出した新規ふじ豆(Dolichos lab lab)たんぱく質Dolicholinの遺伝子配列について、cDNAクローニングによりmRNAの全長を解読し、N末端アミノ酸配列解析と同様にPhaseolin様のたんぱく質であることが確かめられた。ビール酵母熱水抽出物に強いCCK分泌活性があることを見出し、逆相HPLCたより分画、分取したところ、疎水性の画分に活性本体が存在することが明らかとなった。また、ビール酵母熱水抽出物をラットに経口投与することで、摂食量が低下する傾向が見られ、CCK分泌を介した食欲調節の有効性が示唆された。GLP-1産生細胞株GLUTagからのGLP-1分泌を強く刺激するトウモロコシたんぱく質Zeinの加水分解物(ZeinH)のラット腸管におけるGLP-1分泌機構について、十二指腸に投与したペプチドの刺激は,迷走神経を介してGLP-1産生細胞に伝達されるという間接的機構を明らかにしした。さらに、腸間膜静脈からの局所的微細採血により、十二指腸にZeinHを投与することで、回腸部位湊らのGLP-1分泌が誘導きれることを初めて証明した。ZenHを逆相HPLCにより分画し、疎水性画分に高い活性を持つペプチドが含まれることが見出された。また、ZeinHはGLP-R産生細胞株GLUTagにおいて細胞内カルシウムシグナルを惹起するが、このシグナルは、GLP-1分泌には寄与しないことが示唆された。

in vitroおよび、in situの試験においてGLP-1分泌促進作用を持つことが見出されたトウモロコシたんぱく質Zeinの加水分解物(ZeinH)を覚醒ラットの回腸内へ直接投与することで、腹腔内グルコース負荷に対する血糖上昇が抑制されることが見出された。この時、血中のGLP-1濃度、インスリン濃度の上昇が確認され、回腸に投与したZeinHが、GLP-1分泌を促進し、これがインスリン分泌促進を介して血糖上昇を抑制することが明らかとなった。さらに、ZeinHをラット回腸に投与すると、回腸静脈中のペプチダーゼDipeptidyl peptidase-IV(DPP-IV)活性が低下したことから、ZeinHは腸管内でのGLP-1分泌促進作用に加え、血中でDPP-IV活性を抑制することで分泌されたGLP-1の作用を増強することが示唆された。in vitroの試験において、CCK分泌促進作用を持つことが明らかとなったビール酵母抽出物を、絶食させたラットに経口投与すると、投与量に依存して、その後の食事摂取量が減少することが確認された。ビール酵母抽出物中の活性ペプチドの単離のために、溶媒分画を行ったところ、一定の条件により活性を濃縮すること(比活性の向上)が可能となった。このものから逆相HPLC、ゲル濾過FPLCにより分画を行ったところ、種々の画分に活性が分散したことから、様々な化学的性質を持つペプチドの相加的な刺激によりCCK分泌が促進されることが考えられた。
メタボリックシンドロームに関与する新しい生理活性物質に関する基礎的・臨床的検討

以下の点を明らかにした。1.Adrenomedullin 2/intermedin(AM2/IMD)遺伝子の挿入/欠失(I/D)多型(rs3840963)が血圧と腎機能に関連していた。DD型所持者ではII型所持者及びID型所持者に比べ、血圧が高く、腎機能が低下していた。(第41回米国腎臓学会、第53回日本透析医学会学術集会・総会、第51回日本腎臓学会学術総会)2.(Pro)renin receptor((P)RR)遺伝子の遺伝子多型解析により、男性において、IVS5+169C>T(rs5918007)が自由行動下血圧と関連し、Tアレル所持者で血圧値が高値であった。一方、女性において、+1513A>G(rs6609080)が高血圧性臓器障害と関連した。GG型所持者で左室肥大(AA型8.3%、AG型16.3%、GG型26.7%、P=0.02)、脳ラクナ梗塞(AA型23.9%、AG型25.5%、GG型60.0%、P=0.02)を有する対象が多かった。(Am J Hypertens 2009,22:294-299、第31回日本高血圧学会)以下の点を明らかにした。(Am J Hypertens 2009,22:294-299、第31回日本高血圧学会)
分子イメージングによる腫瘍不均一性の評価法の開発

PET画像の不均一を評価するためのradiomics解析プログラムをMatlabを用いて作成した。global解析はSUVヒストグラム解析の3特徴量、regional解析はランレングス行列の13特徴量とサイズゾーン行列の13特徴量、local解析は濃度共起行列の9特徴量とネイバフッドデファレンス行列の5特徴量、の計43特徴量である。基礎実験として、PET装置で実測するための模擬ファントムとコンピュータ上のシミュレーションのためのデジタルファントムを作成した。模擬ファントムは、均一および二層構造の球ファントムに18F溶液を封入した。デジタルファントムは3x3cmを15x15ピクセルに分け、全ピクセルが同濃度の均一モデル、異なる濃度がモザイク状・縞状・島状・輪状に分布する不均一モデルを作成した。呼吸性移動の影響を検討するために模擬ファントムを振幅2cmで往復運動させた。この結果、静止状態では8特徴量、移動状態では2特徴量で均一と不均一を区別できた。よって、一部の行列が移動の影響を受けにくいことが明らかになった。画像のボケの影響を検討するために、デジタルファントムを用いてガウシアンフィルター半値幅を変えた画像を解析した。この結果、均一と不均一を区別できた特徴量は、フィルタなしでは19特徴量、半値幅6mmでは15特徴量であり、半値幅の変化の影響は行列によって異なった。よって、ガウシアンフィルターの違いは解析結果に影響し、その程度は行列ごとに異なることが明らかになった。radiomics解析の多くの特徴量の解析に用いるヒートマップの有用性をデジタルファントムを用いて検討した。この結果、サイズゾーン行列は同一濃度の領域の大きさを反映し、ランレングス行列はある特定方向の同一濃度のピクセル数を反映し、濃度共起行列は隣り合うピクセルの濃度差を反映することが明らかとなった。radiomicsによる不均一性解析の中で主な解析法は実施可能となった。しかし、臨床画像に適応するためのプログラミングが一部完成していない部分がある。不均一性解析のプログラムの中で未完成な部分、特に臨床PET/CT画像に適応するための部分の作成を進める。模擬ファントムとデジタルファントムは、さらに異なるパターンを追加作成し、それぞれの解析法で判別可能なパターンを明らかとする。過去にPET/CT検査を実施しかつ診断が確定している悪性腫瘍症例のPET画像に対して、不均一性解析を行う。解析結果と病理学的特徴と分子生物学的特徴の対比を行い、不均一性解析の臨床的有用性を検討する。PET画像の不均一を評価するテクスチャ解析のプログラムを作成した。local type解析には、隣り合うピクセル間の濃度の組み合わせを検討する濃度共起行列を用いた。それぞれの濃度と組み合わせの出現確率より13の特徴量を算出できる。また、regional type解析には、ある濃度とその濃度が連続するピクセル数(範囲)より作成するサイズゾーン行列を用いた。それぞれの濃度と範囲の出現確率より11の特徴量を算出できる。解析対象とする不均一腫瘍には、PET装置で実測するための模擬ファントムとコンピュータ上のシミュレーションのためのデジタルファントムの2種類のファントムを作成した。模擬ファントムは外径5x5x2.2cmで内部は5x5=25個のウェルに分割されている。各ウェルには4種類の18F溶液を異なるパターンで封入し、均一と7種類の不均一パターンを作成した。この不均一腫瘍ファントムをヒトの体部を模擬したNEMA IEC体部ファントム内に設置した。デジタルファントムは3x3cmの範囲を15x15ピクセルの構造とし、濃度と分布パターンは実際に作成したファントムと同様にした。local typeの濃度共起行列を用いた解析では、画像平滑化フィルターの影響と合わせて検討した。均一ファントムではFWHMを大きくすると、5つの特徴量は減少し、5つの特徴量は増大した。不均一ファントムでは、4つの特徴量がFWHMの影響を受けにくかった。均一と不均一の判別は、FWHM 6mmではASMとEntropy、FWHM 7mmではHeterogeneityとIDMが良好であった。一方、regional typeのサイズゾーン行列を用いた解析では、均一と不均一の判別は6つの特徴量で可能であった。不均一パターンの判別では、特徴量によって区別できる不均一パターンが異なるっていた。不均一性解析の中で主な解析法は実施可能となった。しかし、まだ未検討な解析方法やプログラミングが完了していない解析がある。

この結果、均一と不均一を区別できた特徴量は、フィルタなしでは19特徴量、半値幅6mmでは15特徴量であり、半値幅の変化の影響は行列によって異なった。よって、ガウシアンフィルターの違いは解析結果に影響し、その程度は行列ごとに異なることが明らかになった。radiomics解析の多くの特徴量の解析に用いるヒートマップの有用性をデジタルファントムを用いて検討した。この結果、サイズゾーン行列は同一濃度の領域の大きさを反映し、ランレングス行列はある特定方向の同一濃度のピクセル数を反映し、濃度共起行列は隣り合うピクセルの濃度差を反映することが明らかとなった。radiomicsによる不均一性解析の中で主な解析法は実施可能となった。しかし、臨床画像に適応するためのプログラミングが一部完成していない部分がある。不均一性解析の方法の中で未検討な方法、例えばテクスチャ解析の中でregional typeに属するランレングス行列など、をさらに実行可能とする。模擬ファントムとデジタルファントムは、さらに異なるパターンを追加作成し、それぞれの解析法で判別可能なパターンを明らかとする。PET/CT画像については、不均一性解析に最適なデータ収集方法および画像再構成方法の検討を継続して行う。また、このために必要な装置の基本性能である装置感度や散乱線などの測定も行う。過去にPET/CT検査を実施しかつ診断が確定している悪性腫瘍症例のPET画像に対して、不均一性解析を行う。解析結果と病理学的特徴と分子生物学的特徴の対比を行い、不均一性解析の臨床的有用性を検討する。不均一性解析のプログラムの中で未完成な部分、特に臨床PET/CT画像に適応するための部分の作成を進める。購入物品を予定よりも安価に入手できたため。次年度に当初予定額と合わせて、ファントム消耗品やコンピュータ消耗品などの実験用物品、旅費に用いる。また、実験成果が出た場合には成果発表や英文校正費用に使用する。物品費が予定よりも安価にできたため、次年度使用とした。このため次年度に翌年度分と合わせて、研究の推進、研究成果のとりまとめおよび発表に使用する。
定常高密度ダイバータプラズマ模擬実験装置を用いた核融合炉材料への照射研究

核融合炉材料の候補材であるタングステン(W)に低エネルギー・高粒子束のプラズマを照射し、表面損傷やガスの吸蔵量を調べた。特に核融合炉においては放射性物質であるトリチウム(三重水素)の吸蔵が問題であるため、水素プラズマ照射後の材料中における水素吸蔵量を主に調べた。鏡面仕上げ加工が施されたW試料に水素プラズマを500K程度の照射温度で照射すると、試料表面には直径数百μm程度のブリスターと呼ばれるふくれが生じる。材料中に水素ガスが蓄積して圧力膨張した結果このような表面変化が形成されると考えられる。しかし、表面を研磨紙で故意に傷つけたW試料やあらかじめ700Kでヘリウム(He)プラズマを前照射したW試料ではブリスターの形成が大幅に抑制され、水素ガスの吸蔵量も1桁程少なくなる。機械研磨によりW表面に亀裂が形成されたことが考えられる。この亀裂が放出パスとなって、一旦材料中に進入した水素が材料から再放出したことにより、ブリスター形成に必要なガスの蓄積が起こらなかったのではないかと考えられる。He前照射したW試料表面を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、直径5nm以下のHeバブルが多数形成されていた。Heバブルの内圧はGpaと高圧なため、バブル周囲にも多数の亀裂が形成されたことが考えられる。その結果、機械研磨試料と同様の理由で水素の再放出が促進されたことが考えられる。実機の核融合炉材ではプラズマスプレー法により被覆したW材が用いられる予定であるが、W被覆材においても表面を滑らかにするよりはミクロン大の凹凸を作るほうがブリスター形成を抑制できるということを我々は提案している。
電子ビ-ム・プラズマ系における不安定波動と非線形構造に関する研究

高周波モ-ドの非線形構造については、Zakharovによる研究以来、多くの研究が行なわれている。しかし、ビ-ムが存在するような線形不安定な系の波の非線形構造の研究は、極めて少ない。我々は、不安定系として、1次元の電子ビ-ム・プラズマ不安定系を取り上げ、波動が、線形的に成長し、発展しながら非線形の時空構造を形成する過程に焦点をしぼって実験・数値理論研究を行なった。以下に、主な研究結果を報告する。(1)多磁極型プラズマ装置で低圧放電(Ar圧力10^<ー5>Torr)によりプラズマを生成し、入射電子ビ-ムの中性ガスに対する電離の平均自由行程を装置の長さの100倍程度にし、理想的な電子ビ-ム・プラズマ系を作った。(2)山際らは、不安定な波動がビ-ムに沿って成長して、自己変調により非線形な波束列に発展することを、実時間的測定法により観測した。この不安定モ-ドの周波数スペクトルの分布と分散関係から観測した波が電子ビ-ム不安定波であることを確かめた。なお、波束列はカオス的な様相を示している。(3)入射電子ビ-ムを発振器(本研究費で購入)からの高周波信号で変調して、単色のテスト波を励起し、ビ-ムの走行路に沿って波が線形的に成長、発展して、非線形的に飽和する過程を干渉法を使って観測した。これにより、波動の包絡の空間的な様相が、線形成長率に依存した特徴的な構造式で表現できることを発見した。(4)田中は、数値計算を行い、電子ビ-ム波のように分散性の少ない波動でも、非分散性不安定波動の発展と非線形飽和の競合により、局所時空構造を形成し得ることを発見した。この計算結果は、実験事実と符号する。一般に知られている非線形性と分散性がバランスして安定なソリトンを形成する場合と異なるところである。以上の結果は、近々、欧文雑誌に発表する予定である。
残留ガストラップによる安定型CO2地下貯留法の開発

温暖化の防止を目的としてCO_2地下貯留が提案されている.最初,CO_2は塩水で満たされている多孔質岩石中を浸透する.この過程は毛管力,浮力,粘性せん断力に強い影響を受ける.次に,CO_2は再び塩水で浸透されるが,一部のCO_2は毛管力により岩石多孔質中にトラップされる.さらに,岩石中にトラップされたCO_2の気泡は徐々に塩水中へ溶解していく.溶解により重くなった塩水は貯留層スケールで自然対流を開始する.本研究ではこれらの一連のプロセスをモデル化するためにX線CT装置を用いた空隙スケール計測を行った.CO_2の長期挙動予測を可能にするモデル化を行った.温暖化の防止を目的としてCO_2地下貯留が提案されている.最初,CO_2は塩水で満たされている多孔質岩石中を浸透する.この過程は毛管力,浮力,粘性せん断力に強い影響を受ける.次に,CO_2は再び塩水で浸透されるが,一部のCO_2は毛管力により岩石多孔質中にトラップされる.さらに,岩石中にトラップされたCO_2の気泡は徐々に塩水中へ溶解していく.溶解により重くなった塩水は貯留層スケールで自然対流を開始する.本研究ではこれらの一連のプロセスをモデル化するためにX線CT装置を用いた空隙スケール計測を行った.CO_2の長期挙動予測を可能にするモデル化を行った.岩石内部にトラップされるCO2量をX線CT装置を用いて計測した.トラップ量推定モデルの構築をめざし,様々な岩石種に対してデータを取得した.また,トラップされたCO2の3次元的な分布と岩石構造(空隙率,空隙径分布など)を3次元的に計測することにより,トラップメカニズムの解明のための基礎的な知見を得た.特に,岩石の層理による局所的な不均質性がトラップ量に与える影響をミクロなスケールで明らかにした.これらの研究を通じて,トラップ量は初期ガス飽和率に大きく影響されることが見いだされ,逆に,初期ガス飽和率を制御することにより,トラップ量を最大化し,移動するCO2量を小さくできることが示唆された.岩石にCO2を圧入した場合,層理面により,多孔質構造が密な部分と疎な部分が存在する.多孔質構造が密な部分はCO2が入りにくく,初期ガス飽和率が低くなる.一方で残留ガストラップ状態にすると,これらのほとんどのCO2が岩石中にトラップされ,CO2は移動しない.逆に密な部分では初期ガス飽和率が高くなり,残留ガス飽和率も高くなるが,トラップに至る過程で移動するCO2量も大きくなる.トラップされるCO2はボアをいくつか連結したネットワークスケールで存在している.これらのトラップ気泡は,一旦トラップされると非常に安定であり,流速の増加による排出はきわめて困難である.昨年度までの研究に於いて,二酸化炭素地下貯留技術の安全性評価において重要になるトラップメカニズムの内,残留ガストラップについては初期ガス飽和率がトラップ量に大きな影響を与えることが明らかになってきた.これを受けて本年度は初期ガス飽和率を制御する方法について指針を得るために,主に2つの研究開発を推進した.ひとつは,水とガスの同時圧入によるトラップ量制御である.同時圧入量と飽和率の関係を示すモデルを構築し,その妥当性を実験により確認した.CO2の圧入に際して,わずかに水を添加することで,初期ガス飽和率を低く抑えることができ,次いで,移動しうるガス量を低下させることができることを明らかにした.特に,非凝結性の岩石の場合,効果が顕著に表れることを示した.もう一つの方法は,初期のガス圧入速度と重力の影響である.ガス圧入速度を低下させると,高い置換効率を達成することができる.また,鉛直下向きに圧入した場合,重力により置換界面が安定化させられるために,高い置換効率を達成可能であることを明らかにした.これらの実験的研究は主に均質な多孔質・岩石を用いて行ったが,多孔質媒体の不均質性が大きく影響することが示唆され,今後の課題として,不均質性が存在する場合に,ガス飽和率をコントロールする方法を開発していくことが必要である.初年度は,岩石内部にトラップされるCO2量をX線CT装置を用いて計測した.トラップ量推定モデルの構築をめざし,様々な岩石種に対してデータを取得した.また,トラップされたCO2の3次元的な分布と岩石構造(空隙率,空隙径分布など)を3次元的に計測することにより,トラップメカニズムの解明のための基礎的な知見を得たこれを受けて昨年度は,本年度は残留ガストラップ量の最適化を目的として,初期ガス飽和率を制御することにより,残留ガストラップ量を最適化する方法について検討を行なった.残留ガストラップを効果的に用いるにはCO2と水を同時に圧入することが効果的であることを明らかにした.これらの成果から,残留ガストラップ量ほ初期ガス飽和率に非常に強く影響を受けることが明らかとなってきた.そこで,本研究では,残留ガストラップ量の制御を目的に,初期ガス飽和率に与える,注入速度や重力の影響を明らかにし,無次元量での整理を試みた.実験は超臨界状態と常温常圧状態でのモデル多孔質に対して行い,得られた結果からガス飽和率をキャピラリー数,ボンド数の関数として整理した.このモデルは,多孔質内部のガス飽和率を予測するために使用することができる.また,多孔質媒体の不均質性が与える影響についても検討を行った.

不均質多孔質媒体を対象として,X線CTによるポアスケールを可視化した計測手法を用いた.流れ方向に平行な不均質性が存在する場合,流体は通りやすい層のみを通過し,それ以外の層はガス貯留に寄与しない.一方,流れと垂直方向に不均質性が存在すると毛管力の違いが流動抵抗として作用し,ガス飽和率の上昇やトラップの増大につながることが見いだされた.残留ガストラップ量に大きな影響を与える因子としてガス注入時のガス飽和率が挙げられる.この初期ガス飽和率はガス注入時の様々な因子に影響されることが見いだされてきている.本年度は,初期ガス飽和率に与える,粘性比,浮力,界面張力,粘性力の影響のモデル化を行った.超臨界状態および常温常圧状態でのモデル実験を通じて,初期ガス飽和率を粘性比,キャピラリー数およびボンド数の関数として整理し,初期ガス飽和率予測に使用できるモデルを構築した.これに平行して多孔質媒体の不均質性が初期ガス飽和率に与える影響についても検討した.典型的な不均質性として,堆積岩の層理構造を模擬した層状の不均質異性に対して垂直および水平にガス注入が行われる際のガス飽和率の決定メカニズムを調べた.水平層の場合,空隙が大きな層にガスは浸透し,その飽和率は均質層と同じ挙動を示した.一方,垂直層の場合,不均質性が二次的な流れを誘発し,ガス浸透は極めて複雑な挙動を示すことが見いだされた.二酸化炭素地下貯留において安定性を強めるもう一つのトラップメカニズムとして,溶解トラップに注目した.多孔質媒体中での溶解に伴う物質移動現象については,計測の困難性の理由から,体積平均化された現象論的なモデリングに終始している.本研究では,多孔質媒体の直接可視化を行うことで空隙スケールでの物質移動現象のモデル化を行い,二酸化炭素地下貯留技術における溶解現象予測に貢献できるモデルの構築を行った.ほぼ当初の目的に沿って研究は進捗している.特に,本年度は多孔質媒体内部にガスを注入した際の飽和率のモデル化について当初の予定を上回る成果が得られており,CCSの実用化に際して大いに貢献する結果が得られた.また,そのほかの研究開発項目については当初の予定に即して進捗しており,おおむね予想される結果が得られている.以上のことから本研究開発はおおむね順当に進展していると判断できる.24年度が最終年度であるため、記入しない。二酸化炭素地下貯留技術に関して,残留ガストラップ現象の果たす役割やその物理的なメカニズムがほぼ明らかになってきた.残留ガストラップの最適化には,ガス注入プロセスが大きく寄与しており,貯留層の特性に適した注入方法を選定する必要がある.それは多孔質媒体ほ不均質性も含んでおり,最適な方法を決定する上での指針が明らかになってきた.今後は,これらの成果を集大成してマイクロフォーカスX線CT装置を用いたポアスケール計測で残留ガストラップ現象のモデルを構築する.本研究で培ったポアスケール計測技術は,石油資源開発,地熱資源開発,土壌汚染修復などに適用することができ,波及効果についても検討を行う.24年度が最終年度であるため、記入しない。
バイオナノカプセルの眼疾患への応用

バイオナノカプセル(BNC)に抗E-セレクチン抗体あるいは抗Thy1抗体を修飾し、分子標的ドラッグデリバリーシステム開発を試みた。今回の研究結果は、それらの分子を発現している細胞に遺伝子を送達することが可能であることが示された。しかしながら、遺伝子蛋白発現効率が低いため、BNCと遺伝子複合体作成方法に改良を加えた。その結果、in vitroでは発現効率の優位な上昇を認めた。今後in vivoでの検討が必要である。(1)網膜神経節細胞(RGC)の標的化RGC特異的表面マーカーであるThy1分子を標的として、抗Thy1抗体をBNC表面に修飾したナノ粒子を作成した(T-BNC)。表面修飾の条件設定などを行なうに際し、RGC同様表面にThy1分子を発現しているPC12細胞ラインを用いての予備実験を行なった。まず、T-BNC表面にローダミン色素を標識してT-BNCがPC12細胞表面に結合するか否かを検討した。結果はT-BNCはPC12表面に結合するが、コントロール(抗Thy1抗体とisotypeであるIgGをBNC表面に修飾した粒子)は結合しなかった。この結果から、T-BNCはThy1分子的標的としうることが確認された。(2)血管内皮細胞の標的化抗マウスE-セレクチン抗体をBNC表面に修飾し活性化血管内細胞標的BNCを作成した(以後、E-BNC)。炎症モデル動物としてEAUマウスを作成し、炎症のピーク時に尾静脈からE-ENCを投与し、投与数日後に眼球を摘出し、網膜flat mountを作成して共焦点顕微鏡にて蛍光物質の局在・GFPの発現を確認した。その結果、E-BNCは炎症部位の血管内皮細胞を標的化することは確認できた。しかしながら、BNCはマウスのIgG1に対する親和性が弱いことが判明し(IgG2に対して結合は比較的良好、ラットIgGは問題ないためT-BNCの実験は計画通り進行中)、現在親和性向上についての検討を行なっている。また、抗マウスE-セレクチン抗的のIgG2を探している最中である。以上より、標的化はできるが、結合が弱いため、炎症部位の血管内皮細胞標的化の最適条件を検討することができない状況にある。これらの検討を施行中、以前産業総合研究所と共同実験をしたリポソームに抗マウスE-セレクチン抗体を修飾し、その効果を検討してみた。シアリルルイスX修飾リポソームは炎症部位血管内皮細胞を標的化できることを以前我々は示したが、抗マウスE-セレクチン抗体修飾リポソーム(E-Lipo)でも同様に標的化できることを確認した。(1)網膜神経節胞(RGC)の標的化RGC特異的表面マーカーであるThy1分子を標的として、抗Thy1抗体をBNC表面に修飾したナノ粒子を(T-BNC)をラット硝子体中に投与しRGCへの取り込みを組織学的に検討したが、残念ながら現時点で1は粒子の取り込みを確認することはできなかった。そこで、細胞移行性を高めることが知られているHIV-TAT領域蛋白を使つたデリバリーシステムの開発を開始した。輸送する蛋白として、最近D. P. SinghらのグループよりRGC保護作用が報告されたPeroxiredoxin6(PDX6)を採用した。Singh教授に依頼してTAT-PDX6融合蛋白を作成してもらい、ラット硝子体中に投与したところ、蛋白は網膜全層に輸送されていることが確認された。次いで、視神経切断モデルを用いてこの融合蛋白のRGC保護作用を検討したところ、濃度依存的に著明な保護作用が確認された。(2)血管内皮細胞の標的化シアリルルイスX修飾リポソーム(S-Lipo)と抗マウスEーセレクチン抗体修飾リポソーム(E-Lipo)を実験的ぶどう膜炎(EAU)マウスに投与し、眼炎症部位の局在を組織学的に検討した。その結果、E-Lipoの方がS-Lipoよりも網膜血管への集積が著明であることが明らかとなった。次に、それぞれの粒子にステロイドを内包させEAUマウスに投与し、眼炎症クリニカルスコアの推移を検討した。驚いたことに、組織学的には集積が強いはずのE-Lipoでは消炎効果はほとんど認められなかつた。一方、S-Lipoでは十分な消炎効果が認められた。このことは、E-Lipoは抗原抗体結合で網膜血管には結合するが、組織中には取り込まれず、結果として消炎効果を示さないのではないかと推測された。一方、S-Lipoが網膜組織に拡散することはすでに我々が証明しており、今回認められた消炎効果はこれによるものと考えられる。以上より、網膜・脈絡膜全体に炎症が生じているような病態ではS-Lipoがデリバリーツールとして有効であり、血管のみに病巣がある病態(例えば血管閉塞症)では、E-Lipoが有用である可能性が示唆された。

平成19年度において、抗マウスE-セレクチン抗体をBNC表面に修飾し活性化血管内皮細胞標的BNC(E-BNC)がEAUモデルにおいて炎症部位の血管内皮細胞を標的化することについて確認した。しかし、粒子に内何したGFP遺伝子によるGFP発現が弱かったため次の段階に進めずにいた。DNAを内包する際にはDNAにLiposomeを修飾し(Lipoplex)これをBNCと融合する(BNC-Lipoplex複合体)。この作成条件の最適化および導入する遺伝子をDNAからRNAに変更することを試みた。その結果、酸性条件下でBNC-Lipoplex間の互作が極めてく増強されることを見出し、その状結果で生したBNC-Lipoplex複合体の形質転換効率が約500倍、組織特異性も約3倍改善されることが判明した(in vitro data)。次に、RNAを発現遺伝子として用いることにまり、投与後1日目で顕著な遺伝子発現が観察された(DNAの場合4-7日目で発現)。これにより、EAUモデルに折る炎症部位導入効率が飛躍的に増加することが規定でき、今後検討する予定である。(2)血管内皮細胞の標的化シアリルルイスX修飾リポソーム(S-Lipo)と抗マウスEーセレクチン抗体修飾リポソーム(E-Lipo)をendotoxin-induced-uveitis(KIU)モデルに投与し、その効果を検討した。ステロイドを各リポソームに内包綜、EIU誘導前3時間、誘導時、誘導後3時間3時間においてソレ投与した。その結果、S-Lipoで有意に網膜血管内皮に付着する炎症細胞の減少を認めた。これは、昨年のEAUモデルを用いた実験と同じであり、異なる2つの炎症モデルにおいて同じ現象が観察されたことから、炎症を抑えるにはS-Lipoの方が適していることか判明した。
多項式を用いた視覚的に自然な高圧縮映像符号化

符号化により映像のサイズを大幅に縮小する技術は効率の良い伝送に不可欠である。しかし、圧縮率を上げるとノイズが発生し、視認性が失われることが問題となる。本研究課題では、高圧縮時にも視覚的に自然な映像を復元できるような技術を開発することを目的とし、多項式表現による符号化、画像生成による符号化、オブジェクト抽出による符号化などについて研究を行い、従来法と比べて同程度のサイズでより視覚的に自然な映像を生成できる手法を開発した。直交多項式を用いて画像を近似する方法を検討した。直交多項式には様々な種類があり、重み関数や定義域が異なる。直交多項式として、ルジャンドル多項式、チェビシェフ多項式、ラゲール多項式を用い、多項式の次数を様々に変えて元の画像との平均二乗誤差を求めることで評価を行った。一方、よく用いられる最小二乗法による近似との比較も行った。最小二乗法を用いた場合は、次数が10より大きい場合は計算精度の問題で適切な近似結果が得られないこと、直交多項式の中ではルジャンドル多項式の近似精度が最も良いことなどを確認した。ただし、画像によってその効果が大きく違うことも確認され、直交多項式による近似が有効な画像の性質についても検討する必要があることが確認された。実用を考慮し、処理時間についても評価を行った。一方で、画像全体を効率よく符号化する方策についても検討した。超高圧縮時にモスキートノイズやブロックノイズをおさえるため、あらかじめ画像の高周波数成分を削減してから圧縮する手法を検討し、画像の抽象化を利用して人間にとって違和感なく高周波数成分を削減する手法を検討した。さらに、抽象化の結果を利用して画像を領域分割する手法についても検討し、実際の画像を用いて実験を行った。信号対雑音比、SSIM、平均オピニオン評点などによりその効果を確認した。さらにこの手法の発展として、ステレオ画像を用い、平面フィッティングを利用してより正確な領域分割を行う手法についても検討した。視覚的に自然な高圧縮映像符号化手法の開発を目指して様々なアプローチで研究を行った。離散コサイン変換を用いた一般的な符号化ではブロックノイズやモスキートノイズが発生しやすいため、スパースコーディングを用いた手法を検討した。画像を少数の基底画像の線形結合で表現することにより、ノイズの軽減が期待できる。特に離散コサイン変換で苦手とする高周波数成分を多く含む画像としてテキストを含む情景画像を対象とし、テキストに特化した基底を用いることにより、一般的な圧縮法と比較してブロックノイズやモスキートノイズが軽減できることを確認した。一方で、デブロッキングフィルタを活用することによりブロックノイズを軽減する手法についても検討を行った。HEVC符号化法では符号化ループ内にデブロッキングフィルタを組み込むことで最終的にブロックノイズを軽減する技術が使われているが、動き補償の結果を反映させることでブロッキングフィルタの効果を高める手法を検討した。さらに、畳み込みニューラルネットワークを用いて画像を学習させることで、ブロックノイズを軽減する手法についても検討した。これらの手法をさらに効果的なものとするために、オブジェクトベースの符号化法も別途検討した。任意形状のオブジェクトを抽出し、オブジェクトと背景で別々に符号化を行うことで効率良い符号化を実現する。そして、これらの技術を集大成することで、様々な場面を想定した視覚的に自然な高圧縮符号化方法を実現する手法について検討した。研究目的に到達するための基本技術については様々なアプローチで検討を行ったが、これらを統合することで動画像の符号化を実現する手法の検討はまだ不十分である。特に高圧縮時に視認性を損なう、ブロックノイズやモスキートノイズをいかに軽減するかについて検討した。まずスパースコーディングに基づく手法を検討した。画像を、離散コサイン変換ではなくスパースコーディングの基底で表現することにより、対象としている画像や映像により特化した表現が可能となり、ノイズの低減が期待できる。映像を対象とし、最初のフレームから基底を作成し、その基底を用いて後のフレームを表すことにより、その映像に特化した基底を用いて符号化を行う手法を開発し、実際の映像を用いて効果を確認した。また、ブロックノイズが発生しやすいテキストを含む画像を対象とし、テキスト領域とその他の領域を識別し、各領域に特化した基底で画像を表現することでノイズを軽減する手法も開発した。一方で、デブロッキングフィルタを用いて映像のノイズを削減する手法についても検討した。畳み込みニューラルネットワークを用いて画像のパッチを学習し、ブロック分割された各領域の境界を含む画像をニューラルネットワークに入力することで、ブロックノイズを軽減した画像を生成する手法を開発した。さらに、任意形状のオブジェクトを抽出し、オブジェクトと背景で異なる符号化手法を用いることで、効率良い符号化を実現する手法も開発した。これらの成果は国際学会および国内学会で発表した。当初の予定では、連続性や滑らかさの拘束を与える方法も開発する予定であったが、定性的な考察に留まり、実験までは至らなかった。

これまで検討してきた様々な基本技術を精査し、目的を達成するにはどのような要素技術を組み合わせるのが良いかを検討し、最終的なアルゴリズム開発に着手する。画像処理直交多項式を用いた画像・映像符号化アルゴリズムの開発に本格的に着手する。進捗がやや遅れており、データ収集および学会発表を次年度に実施することとしたため。進捗がやや遅れているため、アルゴリズム開発用ワークステーションの購入および、データ収集を次年度実施することとしたため。データ収集に対する謝金および学会発表用の旅費として使用する予定である。アルゴリズム開発用ワークステーションの購入および、データ収集に対する謝金として使用する予定である。
圧縮センシング画像再構成のためのリアルタイム磁場計測システムの開発

今や臨床上必須であるMRI装置において、未だに撮像高速化は非常に重要である。近年注目を浴びている圧縮センシング法に代表されるサブナイキスト法は、K空間上をKx,Ky軸に平行にサンプルしないことを前提としているため、そのサンプリング軌道の誤差が画像上のアーティファクトとなりうる。そのため、リアルタイム磁場変動計測システムとしてpick-upコイル型とNMR型の2種を提案し、双方を開発、有用性を評価した。結果、前者よりも後者の方が信頼度が高く、リアルタイム傾斜磁場計測には適していることが明らかにできた。一方で前者にはまだ改善の余地が有り、今後の研究開発が必要と考えられた。本研究の目的は、撮像時間の大幅な短縮が可能と大きく期待されている圧縮センシング再構成法において、再構成アーティファクト軽減のため重要とされるK空間内での信号サンプリング軌道を、画像撮像時に同時に計測する高精度磁場計測システムを開発、その圧縮センシング撮像に適用し、有用性を評価することである。特にその基盤技術として、pick-upコイルを用い磁場変動を計測するもの(pick-upコイル型)と、小型NMRプローブを用い磁場強度を計測するもの(NMR型)の2種を検討する。平成25年度は、pick-upコイル型計測システムを設計し、開発、実証実験を行った。開発したpick-upコイルは、プラスチック基板上にエッチングによりスパイラル状の銅箔回路が7.5mm間隔で15個、プリントされた構造をしている。スパイラル形状の内径/外径はそれぞれ3mm/5mmで、1mm間隔で0.3mm幅のパターンが切ってある。各コイルは、長さ10mの銅縒り線によりデジタル電圧計(キーエンス社製NR-ST04)に接続され、ノートPCでUSB経由で信号を読み取る形式とした。その結果、本コイルでMRI装置のマグネット中心から約10cm離れた場所で最大10mV程度の電圧変化が測定でき、本研究が目指す計測系としては充分な信号強度であることが分かった。ただし一方で、コイルと電圧計を結ぶ銅線に縒り線を選んだものの、MRI装置の振動によるノイズの影響を受けていると疑われること、コイル面とXY平面とのずれが精度を低下させていること、など問題も生じた。NMR型に関しては、平成26年度以降の開発計画であったが、複数回にわたり海外共同研究者との研究打合せを行った。特に大きな問題として、NMR受信コイルで使用している部材と計測対象との磁化率の差に起因するT2*値の短縮効果が、計測系の精度を大きく低下させる可能性が指摘された。Pick-upコイル型計測システムに関して、25年度に開発したシステムの更なる検証を行ったところ、EPI撮像法においてread-out時にphase-encode方向にかけるblip傾斜磁場を捉え切れていないことが判明した。これは、コイル面がXY平面ずれていることの他に、20kHzの時間分解能では不足することが考えられた。そこで今年度は、更なる信号強度増強のため、コイルの大型化を行った。具体的には、MR撮像で多用する32ch-phased-arrayコイルを覆うようなアングルをアクリルで組み、そこに最大8個、240mm以内の間隔で配置できるようにした。NMR型計測システムに関しては、プロトタイプ機の開発を開始した。NMRプローブとして、3Dプリンタで作成した構造物に直径1.5mmの穴を開け、そこに信号源となる水と内/外径0.5/1mmのソレノイドコイルを挿入し、シリコンボンドで封をしたものを作成した。しかしながら3Dプリンタで用いた樹脂が吸水するため、改良が必要であることが判明した。圧縮センシング再構成プログラム開発の手始めとして、Siemens製MRI装置では一般的なパラレルイメージング法であるGRAPPA法のプログラム開発を行った。25,26年度は、主にPick-upコイル型計測システムの開発を行った。25年度に開発したシステムは、プラスチック基板上にエッチングによりスパイラル状の銅箔回路が7.5mm間隔で15個のピックアップコイルが並んだものを、26年度には更なる信号強度増強のため、MR撮像で多用する32ch-phased-arrayコイルを覆うようなアングルをアクリルで組み、そこに最大8個、240mm以内の間隔で配置できるようなものを開発、デジタル電圧計(キーエンス社製NR-ST04)に接続し、ノートPCでUSB経由で信号を読み取る形式を取った。EPI撮像法においてread-out時にphase-encode方向にかけるblip傾斜磁場を捉え切れていないことが判明した。