hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
無衝突衝撃波中の電磁場による粒子加速と被加速粒子による不安定性の効果

無衝突衝撃波と粒子加速はプラズマ物理の重要な課題であると同時に、宇宙の高エネルギー現象との関連からも注目されている。本研究では、多次元電磁粒子シミュレーションを用いて、磁気音波衝撃波の構造形成と粒子加速、加速粒子による不安定性の効果を調べた。斜め衝撃波は一部の電子の捕捉し加速するが、それらの電子が引き起こす不安定性によって、捕捉電子の解放と追加速が起こることを明らかにした。また、磁場中の2つのプラズマの相互作用による前進・後進衝撃波の形成過程を、変形二流体不安定性の効果に注目して調べた。さらに、多種のイオンと電子からなるプラズマ中の非線形磁気音波における有限ベータ効果について理論を構築した。理論解析と計算機シミュレーションを用いて、非線形磁気音波の構造形成と伝播、粒子加速、それに伴う不安定性を研究している。斜め衝撃波による捕捉電子の運動、磁化プラズマ中の衝撃波の形成過程、非線形磁気音波における多種イオンの効果などについての昨年度の成果を、本年度は更に発展させた。1.空間2次元・速度3次元の電磁粒子シミュレーションを積み重ね、斜め衝撃波中の捕捉電子の運動についてパラメータ依存性を調べた。これまで、捕捉電子による不安定性の結果、多次元電磁擾乱が大振幅となること、その擾乱によって捕捉電子が衝撃波の主パルスから解放されること、また解放電子はその後旋回運動に伴って衝撃波を出入りすることにより更に高エネルギーへと加速されうることを示した。本年度は、多次元電磁擾乱の振幅、解放電子と追加速電子の割合、追加速によるエネルギー等が、衝撃波の伝播速度や外部磁場の強さにどのように依存するかを明らかにした。2. 2次元粒子シミュレーションを用いて、磁場中の2つのプラズマの相互作用による無衝突衝撃波の形成を変形2流体不安定性の効果に注目して調べている。昨年度は、2つのプラズマの境界付近で強磁場パルスが形成され、それがイオンを反射することによって前進・後進衝撃波が形成されること、また磁場の圧縮と並行して進む変形2流体不安定性によって、イオン反射が非一様になり衝撃波の構造に影響を与えることを示した。今年度は、不安定性の非線形発展の機構を明らかにし、衝撃波の形成時間と多次元擾乱の振幅等について、プラズマの初速度や磁場の向きに対する依存性を示した。3.多種イオンプラズマ中の直角磁気音波における有限ベータ効果について、線形・非線形理論を構築した。低周波モードパルスから高周波モードパルスへの遷移、高周波モードパルスによる重イオンの加速、それに伴うパルスの減衰などのベータ依存性を明らかにした。磁化プラズマ中の非線形磁気音波の構造形成と粒子加速、ならびに加速粒子が引き起こす不安定性の効果を、理論と計算機シミュレーションを用いて研究している。今年度は、斜め衝撃波中の捕捉電子の効果、前進・後進衝撃波の構造形成、2種イオンプラズマ中の磁気音波における有限ベータ効果等について、以下の成果を得た。1.斜め衝撃波は一部の電子を捕捉し、それらを超相対論的エネルギーに加速できる。捕捉電子による不安定性の効果を、2次元電磁粒子シミュレーションと、衝撃波面方向に平均化した電磁場の中でのテスト電子の軌道計算を用いて詳細に解析した。そして、捕捉粒子が励起するホイッスラー波とその非線形発展によって、多次元電磁擾乱が大振幅となり、捕捉電子の解放と追加速を引き起こすことを明らかにした。また、その多次元効果は、外部磁場が強くなると促進されることを示した。2.磁場中の2つのプラズマの衝突による衝撃波の形成過程を2次元電磁粒子シミュレーションで調べた。2つのプラズマの初期相対速度と磁場が直角の場合は、イオンのサイクロトロン周期程度の時間で、1つの強磁場パルスが生成される。そして、そのパルスはイオンを反射することによって2つに分裂し、その後、前進・後進衝撃波へと発展する。今年度は、初期の時間帯で起こる変形2流体不安定性の成長と非線形発展を解析し、強磁場パルスの多次元構造とイオン反射に及ぼす影響を明らかにした。3. 2種イオンプラズマ中の直角磁気音波の線形・非線形理論を有限ベータの効果を含めて拡張した。まず、KdV方程式の成立条件を、ベータ値と2種のイオンの電荷密度比・質量比の関数として表した。そして、高周波モードの非線形パルスによる重イオン加速を考察し、加速の最大速度、ならびにその加速によって引き起こされるパルスの減衰率を導出して、それらのベータ依存性を明らかにした。理論と計算機シミュレーションによって、磁化プラズマ中の非線形磁気音波の構造形成と粒子加速、ならびに加速粒子が引き起こす不安定性の効果を研究している。本研究課題の最終年度であった今年度は、過去2年間で行った、斜め衝撃波中の捕捉電子の効果、2つのプラズマの相互作用による前進・後進衝撃波の構造形成等の研究を更に発展させて、以下の成果を得た。

1.斜め衝撃波中に捕捉された電子が引き起こす不安定性とその非線形発展によって、衝撃波面方向に有限な波数を持つ電磁揺動が大振幅になる。そして、その大振幅電磁揺動は、補足電子の開放を引き起こす。また、開放された電子の一部は、その後、旋回運動によって衝撃波面を出入りすることによって更に高いエネルギーに加速される。今年度は、空間2次元・速度3次元の相対論的電磁粒子シミュレーションを積み重ねて、解放される電子の割合や追加速の強さが、衝撃波の伝播速度、外部磁場の強さや向きなどに、どのように依存するかを明らかにした。2.磁場中で2つのプラズマが衝突すると、その境界付近で磁場が圧縮された後に、2つの磁気音波衝撃波(前進衝撃波と後進衝撃波)が生成される。それらの衝撃波は、互いに反対方向に伝播する。また、外部磁場とプラズマの相対速度が直角の場合は、初期の磁場圧縮時に、2つのプラズマの相対速度に起因する変形2流体不安定性が励起され、衝撃波の構造に影響を与える。本年度は、前進・後進衝撃波の形成時間や電磁場構造について、2つのプラズマの相対速度や外部磁場の強さに対する依存性を、空間2次元・速度3次元の電磁粒子シミュレーションによって明らかにした。3.捕捉電子が引き起こす不安定性による多次元電磁擾乱が、イオンの運動に及ぼす影響についての研究を開始した。次年度以降、理論解析と電磁粒子シミュレーションによって、その影響を明らかにする予定である。プラズマ物理非線形磁気音波の構造形成と粒子加速等について昨年度までの成果を発展させ、パラメータ依存性を明らかにすることを目指した。斜め衝撃波中の捕捉電子の加速については、捕捉電子が引き起こす不安定性とその効果が、衝撃波の伝播速度や外部磁場の強さにどのように依存するかを、2次元電磁粒子シミュレーションを用いて示し、これらの成果を査読付き論文1本として発表した。また、外部磁場中の2つのプラズマの相互作用による衝撃波の形成過程については、1次元の理論・粒子シミュレーション研究との比較を行った後、磁場の圧縮と並行して進む変形2流体の不安定性の非線形発展の機構を明らかにした。さらに、生成される衝撃波の性質について、2つのプラズマの相対速度や磁場の向きに対する依存性を示した。これらの成果を査読付き論文3本(そのうち1本は掲載決定)にまとめ発表した。多種イオンプラズマ中の直角磁気音波における有限ベータ効果の理論解析についても査読付き論文1本を発表した。以上のことより、研究は概ね順調に進展しているといえる。磁気音波の衝撃波による粒子加速には様々な機構が存在するが、今年度はまず、強磁場中の斜め衝撃波による捕捉電子の加速に注目し、捕捉粒子による不安定性の効果を解明することを目指した。空間2次元の相対論的電磁粒子シミュレーションとテスト粒子計算を用いて、斜め衝撃波中の電子の運動について詳しく解析し、不安定性が電子の解放と追加速をもたらすことを明らかにした。さらに、外部磁場が強くなると、この効果が促進されることも示した。そして、これらの成果を、査読付き論文2本として発表した。
胎生サメ類の人工子宮プロジュクト：人工卵殻膜を用いた保育システムの開発

水族館等での飼育板鰓類は時に早産することがあり、このような早産個体を人工環境で育てる技術(人工子宮)が求められている。胎生板鰓類の多くは、哺乳類と異なり胎盤を持たず、その代り卵殻膜に包まれている。このことは卵殻膜が胎盤の機能の一部を持っている可能性を示唆する。そこで、卵殻膜の機能を解明することで、人工子宮開発に資することを目的とする。本年度は、卵殻膜を物質が通過するメカニズムを解明するための構造観察を行った。具体的には、卵殻膜の切片を作成、透過型電子顕微鏡での観察を行った。その結果、卵殻膜は40枚程度の薄いレイヤーが積層した構造をもち、密度の高い表面と密度の低い深部に分けられることが分かった。さらに断面構造を走査型顕微鏡で観察した結果、卵殻膜表面に明瞭な孔状構造はみられず、内部は繊維状の疎な構造が見られた。この構造は、しなやかさと強度を併せ持つ工学的に優れた特性と関連すると考えられる。併せて、直径10nm金粒子を卵殻膜に透過させ、断面を透過型顕微鏡で観察したところ、粒子の内部への浸透は見られなかった。一方、グルコースや塩化ナトリウムなどは膜を透過していることから、粒子サイズによる分別が起こっていることが分かり、卵殻膜に半透膜としての機能があることが明らかとなった。以上のことから、卵殻膜には哺乳類の胎盤にみられるバリア機能(母体から胎仔への必要な物質は透過するが、細菌やウィルスなどは遮断する)を持つことが予想された。以上の知見は、人工子宮を開発する上で、限外ろ過膜が卵殻膜の代わりとして利用できる可能性を示唆する。沖縄美ら海水族館で飼育されていたイタチザメの出産イベントを詳細に観察した結果、出産直前まで胎仔が卵殻でくるまれていることが確かめられた。これは、本研究の前提である、イタチザメの胎仔が妊娠期間を通して卵殻の中で過ごすことを証明するものである。石垣島で調査を行い、イタチザメの卵殻サンプル、および卵殻内の液体のサンプルを取得した。イタチザメの液体サンプルの分析を行った結果、内容成分は低分子の物質に限られており、高分子のタンパク質や脂質などは極めて限られていることが分かった。さらに、比較のために気仙沼漁協でネズミザメの調査を行い、子宮内の液体のサンプルを取得した。ネズミザメの卵殻サンプルは取得できなかった。卵殻の半透膜としての機能を明らかにするために、分画分子量の推定を行った。具体的には、吸引ろ過装置を改良することにより、イタチザメの卵殻の分画分子量を推定する実験系を構築し、分子量の既知の物質(たとえば食塩、グルコース、アルブミンなど)が膜を透過したときの遮断率の測定を行った。その結果、物質の分子量により遮断率が20-70%ほど変動することが明らかとなった。分画分子量を確定させるために、さらに多くの物質を用いた実験を現在も継続中である。さらに、卵殻の構造を視覚的に解明するために、イタチザメの卵殻の表面および断面の構造を走査型および透過型電子顕微鏡で観察した結果、膜の表面には高密度の孔状の構造があること、膜が最低でも二層構造をもち、裏表があることが明らかとなった。卵殻のサンプルは十分量取得できたものの、分画分子量の推定するための実験系の立ち上げに当初想定したより時間を要したため、実験の進捗がやや遅れている。さらに、卵殻の構造についても、当初の想定より複雑であるため、実体の解明にはまだ時間を要する。卵角膜の分画分子量の推定のための実験を最優先事項として取り組む。具体的には、さらに多種の物質の透過実験を行うことで、さらなる分画分子量の絞り込みを行い、人工子宮の作成に適切な人工ろ過膜の選定を行う。

卵殻の構造については、金コロイドを透過させたのち、断面構造の透過型電子顕微鏡観察を行うことで、内部構造の可視化を行う予定である。さらに、夏から秋にかけて、人工ろ過膜で作成した袋の中で胎仔の飼育実験を行い、生存日数について調査する予定である。卵殻膜の分画分子量を決定するための膜透過実験系の立ち上げに予定外に時間がかかったため、実験計画に遅れが生じている。そのため、当初予定していた膜透過後の基準物質の溶液濃度を測定を分析会社に委託する費用が現時点使われていない状況にある。そこで、次年度は当該年度に終了できなかったイタチザメの卵殻膜の分画分子量の決定を行うために、溶液濃度の測定を委託する費用として用いるほか、追加の実験で用いる分画分子量を決定するための基準物質の購入に充てることを予定している。
極端紫外域強レーザー場における原子や分子の多重電離の研究

本研究は、短波長強レーザー場における原子の多光子吸収過程を光電子計測により明らかにすることを目的とした。磁気ミラー効果を利用した超高効率の光電子分析技術である「磁気ボトル型電子分光技術」を利用することにより、大尖頭出力かつ短波長の自由電子レーザーを光源とする光電子分光に特有な問題を解決した。この手法の利用により、アルゴン原子の3光子吸収による2重イオン化過程について、幅広い波長領域で観測し、異なる共鳴状態の関与を明らかにすることができた。ここでは、中間状態への共鳴に加え、自動イオン化状態への2光子遷移も見出すことができた。本研究は、極端紫外強レーザー場における原子や分子の多光子多重電離過程を明らかにすることを目的としている。本年度は、昨年度に引き続き、理化学研究所のX線自由電子レーザーSACLAを利用し、希ガスの多光子多重電離過程に対する光電子分光実験を実施した。キセノンに5 keV程度のX線パルスを集光したところ、多光子吸収による多価イオン生成に対応すると考えられるスペクトル構造を見出した。さらに、その多光子吸収を引き起こしているイオン状態についての詳細な情報をえるために、電子-イオンコインシデンス計測を試行した。レーザー場強度が10^14 W/cm^2以下の条件下での測定に対しては、良好なコインシデンス信号を観測することができ、この実験によって初めてX線自由電子レーザーで電子ーイオンコインシデンス計測が可能なことを実証できた。一方、このレーザー強度では十分な非線形過程は見られず、イベントレートを抑えつつ、さらに集光強度を上げた実験を行うことが必要であることが分かった。この問題は実験チャンバーのベース圧力を下げることにより解決可能であり、技術的に大きな問題はない。そのため、平成26年度の研究において有効な電子ーイオンコインシデンス計測を実施できるものと考えている。さらに、光学レーザーの併用実験も実施し、極端紫外強レーザー場における原子や分子の多光子多重電離過程に対する広範な知見を得ることを目指す。本年度は、希ガスの多光子多重電離に対する光電子分光実験を実施した。理化学研究所の極端紫外自由電子レーザーをサンプルガスに集光し、多光子多重電離を引き起こす。光電子分光装置は、磁気ミラー効果を利用した超高効率の光電子分析技術である「磁気ボトル型電子分光技術」を導入した。この分析技術の導入により、短波長の自由電子レーザーを光源とした光電子分光に特有な種々の問題を克服し、多光子多重電離過程についてより詳細な情報を引き出すことが可能となった。特に、この技術による極めて高い検出効率を活かし、自由電子レーザーのショット毎に光電子計測を行った。これにより、自己増幅自発放射モードの自由電子レーザーの宿命であるスペクトルのばらつきを検出することが可能となっている。これにより、レーザーパルスの波長ゆらぎをこれまでのような観測を鈍らせる原因ではなく、レーザー光の波長を掃引する手段として利用できる。この磁気ボトル型光電子分析器を用いた光電子分光をアルゴン原子の3光子吸収による2重イオン化過程に適用した。この過程ではアルゴンの1価イオンの励起状態への共鳴が関与していることが、我々の研究により明らかにされている。今回、この過程をより幅広い波長領域で観測し、異なる共鳴状態の関与を明らかにすることができた。ここでは、中間状態への共鳴に加え、自動イオン化状態への2光子遷移も見出された。本研究は、短波長強レーザー場における原子や分子の多光子多重電離過程を明らかにすることを目的とした。本年度も引き続き、理化学研究所のX線自由電子レーザーSACLAを利用し、希ガスの多光子イオン化過程に関する実験研究を行った。本年度は特に、オージェ電子の光学レーザー吸収によるサイドバンド生成の観測により、原子の内殻空孔の多段階のオージェ崩壊過程を実時間で追跡することを目指した。磁気ボトル型電子分光器に導入したリターディング機構によって、Ne1sオージェ電子を十分に高分解能で観測できることを確認した。また、自由電子レーザーと光学レーザーとのタイミングのモニターや光学レーザーのポインティングモニターが、目的の測定のために有効に機能することを確認することができた。しかしながら、自由電子レーザーと光学レーザーとの空間的オーバーラップを十分に得ることができなかったため、オージェ電子の光学レーザー吸収によるサイドバンド生成の観測には至らなかった。これは、用いたアライメント調整用のアパーチャー機構では、集光した自由電子レーザーと数十μm程度に集光された光学レーザーとのオーバーラップを容易に保障することができず、タイミングのモニターと電子スペクトルの実測を繰り返した効率の悪い測定に終始せざるを得ないことになり、測定時間が不足したためである。

また、このアライメント調整においては自由電子レーザーを大幅に減光して用いたものの、それでも比較的短時間でアパーチャー板がスパッタリングされてしまい、透過光の単純なモニターでは空間的オーバーラップを確認することができなかったことも実験を困難とした。空間的オーバーラップを除く、その他の必要な実験技術はほぼ確立できたと考えており、研究の目的を達成できる目算が立った。原子分子物理学当初の計画通り、希ガスの多光子多重電離過程に対する光電子分光実験により新しい知見が得られており、また幾つかの成果について論文発表を行った。当初の計画通り、希ガスの多光子多重電離過程について光電子分光法の利用により、新しい知見が得られた。平成25年度までの実験で得られたデータの解析とその成果の発表を行うとともに、希ガスの多光子多重電離過程に対する光電子分光実験をさらに推進する。平成24年度の実験で得られた実験データの解析を進めるとともに、X線自由電子レーザーを用いたX線強レーザー場での原子分子過程の研究を企画する。当初予定していた旅費額よりも安価に執行することが出来た為。真空部品を購入する予定である。(B-A)の額は7千円あまりであり、この研究費を次年度に繰り越して利用する意図は本質的にはない。この研究費は次年度に請求する研究費と合わせて利用し、真空部品や計測回路モジュールの購入を賄う。
脳機能イメージングを用いた口腔内慢性疼痛の新しい診断法と治療効果の客観的評価

日本歯科大学附属病院で口腔内に慢性の痛みが存在し、その症状に相当する身体的所見を認めない患者に対して、精査・加療のため日本医科大学付属病院への紹介を行う一連のシステムを両病院間に構築した。対象患者の脳内における機能変化を検査するために、ベースラインの脳血流量を脳機能画像検査によって評価した。対象患者群の脳血流量のデータを正常対照者から得られたデータと比較したところ、脳血流量の増加・低下部位に明らかな違いが認められた。この所見は、口腔内慢性疼痛の病態解明の一助となるものと思われた。1.対象患者選択システムの構築日本歯科大学附属病院心療歯科センターで調査対象として選択された患者に対して、研究分担者の歯科医師が、歯科における診査結果と学際的治療の必要性を説明し、さらに本人の同意を得た上で、精査・加療のため日本医科大学付属病院精神神経科への紹介を行う一連のシステムを両病院間に構築した。日本医科大学付属病院精神神経科では、研究分担者の精神科医師による詳細な身体疾患の除外診断と他の精神疾患の鑑別診断が行われ、その結果、本年度期間内に疼痛性障害と診断された者1名が対象患者として選択された。2.脳血流量SPECTの測定疼痛性障害と診断された対象患者は、ベースラインの脳血流量評価として、^<123>I-IMPによるSPECTが施行された。3.薬物療法と症状の評価研究分担者の精神科医師により、対象患者に対しては疼痛性障害の治療に一般的に用いられる抗うつ薬(paroxetine)による治療が行われている。1か月毎に、ベースラインと同様にVASによる症状の評価を行い、同時にSF-36,SDS, STAIによる改善度の評価を行っている。これらの症状の評価は、薬物療法開始後6か月まで行うものとする。4.正常対照者データベースの構築正常対照者2名についても、研究内容を説明し、同意を得られた者に対し、ベースラインの評価と脳血流量SPECTの定量測定が行われた。これらの正常対照者から得られた脳血流量SPECTのデータは、データベースとして保存され、今後3D-SSPを用いて対象患者群と比較を行う予定である。1.対象患者の選択日本歯科大学附属病院心療歯科センターで調査対象として選択された患者に対して、本人の同意を得た上で、精査・加療のため日本医科大学付属病院精神神経科への紹介を行った。日本医科大学付属病院精神神経科では、研究分担者の精神科医師による詳細な身体疾患の除外診断と他の精神疾患の鑑別診断が行われ、その結果、本年度期間内に疼痛性障害と診断された者2名が対象患者として選択された。2.脳血流量SPECTの測定疼痛性障害と診断された対象患者は、ベースラインの脳血流量評価として、123I-IMPによるSPECTが施行された。3.薬物療法と症状の評価研究分担者の精神科医師により、対象患者に対しては疼痛性障害の治療に一般的に用いられる抗うつ薬一(paroxetine)による治療が行われた。1か月毎に、ベースラインと同様にVASによる痛みの症状の評価を行った。また、同時に健康関連QOLの障害度をSF-36,心理・性格特性をSDS,STAIにより、評価を行った。これらの症状の評価は、薬物療法開始後6か月まで行い、現在もこれらの評価は継続している。1.正常対照者データベースの構築平成19年度より引き続き、正常対照者のベースラインの評価と脳血流量SPECTの定量測定が行われた。これらの正常対照者から得られた脳血流量SPECTのデータは、データベースとして保存され、3D-SSPを用いて本研究における対象患者群との比較を行っている。また、本データベースを使用することにより、他疾患の患者群との比較も可能である。2.対象患者の選択調査対象として選択された患者に対して、本人の同意を得た上で、精査・加療のため日本医科大学付属病院精神神経科への紹介を行った。日本医科大学付属病院精神神経科では、研究分担者の精神科医師による詳細な身体疾患の除外診断と他の精神疾患の鑑別診断が行われ、疼痛性障害と診断された対象患者を選択した。3.脳血流量SPECTの測定疼痛性障害と診断された対象患者は、べースラインの脳血流量評価として、^<123>I-IMPによるSPECTが施行され、正常対照者データベースとの比較を行った。4.薬物療法と症状の評価対象患者に対しては疼痛性障害の治療に一般的に用いられる抗うつ薬(paroxetine)による治療が行われた。

1か月毎に、ベースラインと同様にVASによる痛みの症状の評価を行った。また、同時に健康関連QOLの障害度をSF-36,心理・性格特性をSDS,STAIにより、評価を行った。これらの症状の評価は、薬物療法開始後6か月まで行うため、現在もこれらの評価を継続している。
ゲノム編集法によるmKastを介したミツバチ行動制御機構の多階層的な解明

セイヨウミツバチは高度な社会性行動を示す。これまでに昆虫脳の高次中枢であるキノコ体に着目した研究が多く行われてきたが、社会性行動を制御する分子神経基盤はほとんど解明されていない。本研究では、ゲノム編集法を用い、ミツバチ成虫の脳選択的に発現する遺伝子mKastによる社会性行動制御機構を多階層的に解析する。mKastは感覚情報処理を介して成虫脳の高次機能を制御し、ミツバチの採餌行動に寄与していると予想される。mKastが制御する行動の同定と、その行動制御を実現するシグナル伝達制御や神経回路を解析することで、ミツバチの社会性行動を制御する新規な分子神経基盤の解明に繋がることが期待される。
磁気共鳴イメージング法を使った生体内遺伝子発現プロファイルのための新手法の開発

平成15年度はphm遺伝子群以外のポリリン酸^<31>P MRイメージングのレポーター遺伝子の探索を行い、ポリリン酸の蓄積に関与する遺伝子の一つであるvma2がレポーター遺伝子として適していることを見いだした。vma2をGal1プロモーターの下流に繋ぎ、培地中のガラクトース濃度の変化でvma2の転写を誘導したところ、vma2の転写のONとポリリン酸の蓄積量はよく相関した。同様にvma2のmRNA量の定量もノーザンブロットにより行ったが、これもポリリン酸蓄積量とよく相関した。酵母中のポリリン酸濃度が酵母細胞内の水の^1Hの磁気緩和定数に大きく影響を与えることを明らかにした。上記vma2を欠損した酵母株ではポリリン酸が蓄積されない。この変異株では、野生型酵母に比べ、水の^1Hの縦緩和時間(T1)が約10%長くなった。このT1値の違いを利用した^1HMRI画像を撮像することによって、液体培地中で培養している酵母がポリリン酸を蓄積しているかどうかを見分けられることを明らかにした。この手法はポリリン酸の^<31>Pをモニターする方法よりも感度が高く、より短時間で測定することができる。マウスのポリリン酸を測定するために、^<31>PMRI装置の検出コイルの制作を行った。
授業時間外の学習履歴分析とゲーミフィケーションを利用したフィードバック支援

学習活動に対してゲーミフィケーションを導入することにより、主体性に欠ける学生のモチベーション向上と学習活動の活性化を促し、授業改善や学習理解につながるデータを積極的に収集する手法の実現を目指す。具体的な学習状況として、授業時間外の学習を想定し、講義資料の内容理解を深める行為やコミュニケーションの活性化、教員・学生への適切なフィードバックを行うためのゲーミフィケーションについて検討する。
水の液液および固液相転移の機構・ダイナミックスとポテンシャル面

水2層分の距離だけ隔てられた疎水性壁の中における、水の相挙動を計算機シミュレーションにより調べた。壁に平行な面密度を固定すると、2層からなる準二次元結晶が生成することを、我々は既に発見している。今回は、壁間の距離を固定し、壁に平行な方向の応力を固定した。その結果、このような状態の水は、一次の相転移を経て、別の無定形相に転移することが示された。また、この無定形相は、拡散係数はほぼ0であることから、ガラス状態と考えられ、一次相転移とガラス転移が同時に起きている極めて稀な例であることを発見した。また、カーボンナノチューブ中での水の相挙動を調べた。ここで予想される固相は、ナノチューブの大きさに応じて4-8員環が積み重なったシリンダー状の結晶である。ランダムな分子配置から開始した分子動力学シミュレーションの結果、ある直径以下では液体から固体への転移は連続的であること、中間的な直径では1次の相転移を経ること、大きな直径では容易には結晶化しないことが示された。また、圧力の変化に対して、結晶でも例えば5員環から6員環に転移を起こすこと、さらにこれらの結晶の相境界は通常とは全く異なり、臨界点で消失することが示唆された。以上の結果は、軸方向と動径方向の秩序パラメータの相転移の場合の急激な変化により確認されるとともに、独立に行われた自由エネルギー計算によっても補強された。本研究では等温等圧条件下でシミュレーションを行い,低圧でも水には低密度と高密度の2相があることを発見した.この2相は大気圧下では密度差は非常に小さく,高圧になるに従い密度差は大きくなること,また大きな負の圧力下では1相しか見られないことから,2種の液相の臨界点は浅い負の圧力領域にあることを予測した.比熱などの発散は臨界点とスピノーダル線の存在により説明可能となった.配位数や水素結合数など水に特徴的な性質が高密度と低密度の液体の基本構造において大きく異なり,低密度相の液体は氷よりもわずかに大きなエントロピーを有するだけで,氷の特徴である四面体構造と水素結合はほぼ完全に残っていることを示した.さらに,疎水壁に囲まれた水は比較的容易に特殊な二次元氷に相転移を起こすこと,およびその氷のプロトン無秩序性に由来するエントロピーの厳密な計算方法を発見した.2種の液体におけるポテンシャル面の性質の差異を明らかにするために,ポテンシャル曲面を描き,配置空間における両者の間の距離を調べた.高密度相から低密度相に,ランダムな移動で到達することは不可能であるが,その逆は可能であると考えられる.このため,基準座標に沿ったランダムであるが一連の4温度に対応する分子移動を試み,2相の中間の状態の状態密度と転移について検討した.高密度相から低密度相に,ランダムな移動で到達することは不可能であるが,その逆は可能であると考えられる.このため,基準座標に沿ったランダムであるが一連の温度に対応する分子移動を試み,2相の中間の状態の状態密度と転移について検討した.温度は,熱力学量などが急激に変化する193,233Kと室温(298K)を加えた3種類の水のMD計算によって得られた6通りの基本構造において振動解析を行い,分子間振動の励起を基準振動座標に沿って分子にポテンシャルエネルギーを与えた.このポテンシャルエネルギーの大きさは基準振動を仮定したときに0から100kJ mol^<-1>になるように,またその方向は20通りとして,各温度において計9600の励起状態について対応するポテンシャル極小構造を求めた.その結果、193Kでは高エネルギー励起後も元の構造に近くに留まり,付近の極小構造の数は、233Kの場合の約2/3であった.

また、高温になるほど励起状態から対応する極小構造への方向は励起の方向とは無関係になることから,より入り組んだ複雑なポテンシャル面を持つものと予想される.モンテカルロ法とポテンシャル極小化を組み合わせて,高エネルギー状態から低エネルギー状態への経路と配置空間における距離を調べた.完全にランダムな位置と配向から出発して,-53.5kJ mol^<-1>程度までは容易にエネルギーが低下するが,以降のacceptの確率はきわめて低く10^<-4>程度となり,また10数分子が協同的に動く必要があることがわかった.最終的に得られた構造はMD計算による低エネルギー構造と類似であり,この状態に到るまでの経路を,128のポテンシャル極小構造とその間の遷移として記述することが可能となった.水分子が高密度相から低密度相に、ランダムな移動で到達することは不可能であるが、その逆は可能であると考えられる。このため、基準座標に沿ったランダムであるが一連の温度に対応する分子移動を試み、2相の中間状態の状態密度と転移について検討した。温度は、熱力学量などが急激に変化する193、233Kと室温(298K)を加えた3種類の水のMD計算によって得られた6通りの基本構造において振動解析を行い、分子間振動の励起を基準振動座標に沿って分子にポテンシャルエネルギーを与えた。このポテンシャルエネルギーの大きさは基準振動を仮定したときに0から100kJ/molになるように、またその方向は20通りとして、各温度において計9600の励起状態について対応するポテンシャル極小構造を求めた。その結果、193Kでは高エネルギー励起後も元の構造に近くに留まり、付近の極小構造の数は、233Kの場合の約2/3であった。また、高温になるほど励起状態から対応する極小構造への方向は励起の方向とは無関係になることから、より入り組んだ複雑なポテンシャル面を持つものと予想される。種々の温度における各ポテンシャル極小構造に対応する領域の特徴を明らかにするために、トラジェクトリー上における虚の振動子の数や最急降下経路における変曲点の分布を調べた。その結果、210K前後で、何れの量に関しても大きなギャップがみられ、高温では複雑であったポテンシャル面が低温では単純になっていて、これがfragile-strong転移に対応していると予想される。さらに、モンテカルロ法とポテンシャル極小化を組み合わせて、高エネルギー状態から低エネルギー状態への経路と配置空間における距離を調べた。完全にランダムな位置と配向から出発して、-53。5kJ/mol程度までは容易にエネルギーが低下するが、以降のacceptの確率はきわめて低く10^<-4>程度となり、また10数分子が協同的に動く必要があることがわかった。最終的に得られた構造はMD計算による低エネルギー構造と類似であり、この状態に到るまでの経路を、128のポテンシャル極小構造とその間の遷移として記述することが可能となった。
商店街を構成する中小小売業の活性化戦略と流通政策の効果に関する理論的・実証的研究

本研究は、商店街を構成する中小小売業の活性化戦略を理論的・実証的に分析し、その効果を検証するものである。商店街の現状と消費者利用実態に関し、中小企業庁の『商店街実態調査報告書』をはじめとする種々の既存統計データおよび消費者調査によって得られたデータを分析することで、消費者の商店街に対する認識と利用実態を明らかにし、商店街の現状における複数の戦略上の問題点を、小売ミックスに対する消費者態度という視点から指摘した。平成23年度の研究において、商店街を活性化するための様々な行政政策が存在するにもかかわらず、その政策が十分に理解されず、結果として活用されていない実態や,商店街およびそれらを構成する個々の店舗の抱える内部的要因も浮かび上がり、また、大型小売店を中心とする他業態との競争という視点から商店街の問題を考えると、商店街が活性化のために必要と考える今後の方策と、消費者の購買意識や購買行動そしてニーズとの間にいくつかのギャップが存在するであろうことが分かり、これらをより具体的に分析・考察するために、消費者の購買意識や購買行動に関する消費者調査を行う予定であったが、東日本大震災の影響による不安定な調査環境を鑑み、消費者調査の実施のみを1年間延期していた。このことから、平成24年度は、前年度の研究結果を反映させた消費者調査を実施し、かつ3年間にわたる経年調査にふさわしい調査を行うことに焦点をあて、そのための予備的研究を前半は行った。昨年度に引き続き、統計データや文献をレビュー等することに加え、首都圏を中心とした複数の商店街の観察調査およびインタビュー調査を行うことで実態を把握したうえで、後半は調査票の作成および消費者調査を行った。消費者調査では、関東地方在住の20歳以上の女性(約500有効サンプル)に対し、「商店街における買物について」という調査課題のもと、他業態との使い分けや購買状況の違いを把握しつつ、食料品を中心とした商店街における買物行動の実態や意識に関する調査を行った。現在は、この調査結果の精査をしている段階である。なお、本来、平成24年度に行う予定であった消費者調査は、前述の理由により、1年ずつ延期し、次年度である平成25年度に行うこととしている。その調査費用分は翌年度に繰越となっている。平成23年度以降の研究において、商店街を活性化するための様々な行政政策が存在するにもかかわらず、その政策が十分に理解されず、結果として活用されていない実態や、商店街活性化のために必要とされる方策と消費者の購買意識や購買行動そしてニーズとの間に複数のギャップが存在することが分かった。これらをより具体的に分析・考察するために、消費者の購買意識や購買行動に関する消費者調査を行う予定であったが、東日本大震災の影響による不安定な調査環境を鑑み、消費者調査の実施のみを1年間ずつ延期し、平成25年度も平成24年度に引き続き、前年度までの研究結果を反映させた消費者調査を実施し、かつ3年間にわたる経年調査にふさわしい調査を行うことに焦点をあてた。そのための前半は予備的研究を中心に行い、昨年度に引き続き、統計データや文献をレビュー等することに加え、首都圏を中心とした複数の商店街の観察調査を行うことで実態を把握したうえで、後半は調査票の作成および消費者調査を行った。昨年度に引き続き、消費者調査では、関東地方在住の20歳以上の女性(約500有効サンプル)に対し、「商店街における買物について」という調査課題のもと、他業態との使い分けや購買状況の違いを把握しつつ、食料品を中心とした商店街における買物行動の実態や意識に関する調査を行った。現在は、この調査結果の精査をしている段階で、昨年度行った同様の調査結果との経年比較を踏まえ、平成26年秋頃に、論文として成果を発表する準備をしている。なお、本来、平成25年度に行う予定であった消費者調査は、前述の理由により、1年ずつ延期するため、補助事業期間の延長を申請し、平成26年度に行うこととしている。その調査費用分は繰越となっている。平成21年度商店街実態調査の結果から、商店街において全国的に最大の問題となっている空き店舗に関しては、商店街における平均空き店舗数は5.63店であり、「空き店舗がない」と回答した商店街は全体の17.7%にすぎない一方、「空き店舗数が10店以上」と回答した商店街は全体の18.4%を占めるなど、シャッター通りと言われる社会現象を引き起こしている空き店舗問題は依然深刻な状況であり、かつ来街者数減少問題は近隣型商店街で最も深刻であることが明らかとなった。全国的に商店街の景況は依然として厳しく、なかでも相対的には良好な状態であると思える首都圏においても、一部の非常に成功している例を除き、近隣型商店街を中心に、商店街の経営の厳しさは明らかであり、かつ非常に多くの問題を抱えているのが現状であることから、今年度は首都圏の複数の商店街の視察およびインタビュー調査を行った。

商店街を活性化するための様々な行政政策が存在するにもかかわらず、その政策が十分に理解されず、結果として活用されていない実態や,商店街およびそれらを構成する個々の店舗の抱える内部的要因も浮かび上がった。また、大型小売店を中心とする他業態との競争という視点から商店街の問題を考えると、商店街が活性化のために必要と考える今後の方策と、消費者の購買意識や購買行動そしてニーズとの間にいくつかのギャップが存在するであろうことが分かった。本来は、これらをより具体的に分析・考察するために、消費者の購買意識や購買行動に関する消費者調査を行う予定であったが、東日本大震災の影響による不安定な調査環境を鑑み、消費者調査の実施のみを次年度に延期することとした。『商店街実態調査報告書』によると、空き店舗問題をはじめとする商店街の諸問題は依然として全国的に深刻で、なかでも近隣型商店街と地域型商店街の衰退が顕著であり、各商店街で様々な取組みがなされてはいるが、競合する小売店に対して十分な競争力確保に至ってはいないのが現状であることから、商店街の戦略と法制度の関連性や効果について、文献研究や消費者調査等から実証的検証を行うことが本研究の目的であった。研究計画としては、まず既存文献のレビューに加え、種々の既存の統計データ、事例報告等を吟味して研究対象とすべき地域を抽出し、次にその抽出された地域において、独自のアンケート調査から得られたデータに基づく実証分析を行い、地域小売業に対する学術的示唆を行うものであった。東日本大震災の影響による不安定な調査環境を鑑み、消費者調査の実施を1年間ずつ延長し、研究期間も1年間延長されたが、最終年度も消費者調査を実施した。商店街の現状と消費者利用実態に関し、消費者調査によって得られたデータを分析することで、消費者の商店街に対する認識と利用実態を明らかにした。消費者調査のデータおよび分析から、1.商店街の業種・業態が不足している、2.消費者の商店街に対する認識・関心が低い、3.商店街で利用率が高いのは、法人企業によって多店舗チェーン展開されているような店舗が中心であり、従来の個人経営の店舗はごく一部を除いて厳しい状況にある、4.小売ミックスのほとんど全ての要素において大型店よりも総合的評価が低い、5.大型店よりも総合的評価が上回っていた「店員とのコミュニケーションの取りやすさ」においても、商店街の魅力の1つが対面販売による店主とのコミュニケーションや専門知識によるアドバイスであるとの指摘もある反面、十分に活用されておらず消費者の評価につながっていないという点などが明らかとなった。マクロ流通上記の研究実績の概要の欄にも述べたが、本来は消費者調査を平成23年度から3年間実施する予定であった。しかしながら、平成23年度当時は、東日本大震災による一時的な品不足のみならず、その後発生した福島第一原発の事故に起因する残留放射性物質の影響から、食料品を中心とした買物に大きな変化が生じたこと、近隣型商店街は消費者の日常生活に密着しているものであり、そこでの消費者の購買行動の中心は食料品であることを理由として,本来行う予定であった調査を1年ずつ延期した。調査を1年ずつ延長したことにより、今年度は本来は昨年度行う予定であった調査を行ったことから、平成24年度に本来行う予定であった消費者調査も1年ずつ延長し、次年度である平成25年度に行うこととしている。そのため、研究目的の達成は遅れているのが現状である。上記の研究実績の概要の欄にも述べたが、本来は消費者調査を平成23年度から3年間実施する予定であった。
材料プロセスにおける熱プラズマの役割と期待される効果

熱プラズマの主な発生方法は直流アーク放電を用いることであるため,それを材料プロセスに応用した場合,そのプロセスには電極現象が深く関係してくる.しかしながら,電極領域における物理は未だによく解っていない.本研究は,レーザ計測の手法を用いて種々のプラズマ特性を測定することにより,アークから陽極にわたるプラズマの物理構造を明らかにし,材料プロセスにおける熱プラズマの役割を明確化することを目的としたものである.前年度は,アルゴンGTAプラズマにおけるアークから陽極にわたる電子温度および重粒子(イオンおよび原子)温度をレーザ計測法によって測定し,陰極において誘起されたプラズマ気流がアークプラズマの状態を主に支配していることが示唆された.本年度は,まず電極間距離および陰極先端角度を変えた場合のアルゴンGTAプラズマにおける電子温度をレーザ計測法によって測定した.その結果,最高到達温度は,電極間距離にほとんど依存せず,一方,陰極先端角度に対しては極めて大きく変化した.これは前年度の結果を支持するものである.次にヘリウムGTAプラズマを診断しアルゴンプラズマの場合と比較した結果,雰囲気ガスの違いはGTAプラズマの定性的な振舞いを変えるものではないことが示唆された.以上より,水冷銅陽極を用いたアークプラズマの場合,その物理構造は主として陰極近傍で生じる現象によって支配され,また雰囲気ガスの違いはその物理構造を根本的に変化させるものではなく,あるプラズマ状態の形成条件をガス物性に相当する量だけシフトさせることが明らかとなった.熱プラズマの主な発生方法は直流アーク放電を用いることであるため,それを材料プロセスに応用した場合,そのプロセスには電極現象が深く関係してくる.しかしながら,電極領域における物理は未だによく解っていない.これは,電極近傍におけるプラズマ特性が非常に急峻な勾配を呈し,実験そのものが困難なためである.また,その領域はアークプラズマと電極との複雑な相互作用によって形成されたプラズマ状態であるため,その取扱いが困難であることも揚げられよう.本研究は,レーザ計測の手法を用いて種々のプラズマ特性を測定することにより,アークから陽極にわたるプラズマの物理構造を明らかにし,材料プロセスにおける熱プラズマの役割を明確化することを目的としたものである.本年度は,アルゴンGTAプラズマにおけるアークから陽極にわたる電子温度および重粒子(イオンおよび原子)温度をレーザ計測法によって測定した.さらに,以前当研究室でプローブ法によって測定した陽極降下と合わせて検討した結果,次のような物理構造が示唆された.ガスの種類,陰極の材質や形状,アーク電流値を選定すれば陰極領域における電流密度が決定され,そして,それに合わせたローレンツ力による電磁ピンチ力が発生し,誘起されたプラズマ気流の流速が決定される.また,同時にアークプラズマ内の電子密度分布が決定される.これらが決まれば,陰極の周囲からアーク内に導かれる原子の移動速度と平衡反応速度のバランスが決定される.このバランスがアークプラズマの状態を支配し,局所熱平衡からずれた状態,局所熱平衡に近い状態,低温プラズマ状態などのプラズマ状態が形成される.そして,陽極領域におけるプラズマ状態がこれらのどの状態に相当するかによって陽極降下の大きさと正/負の向きが決定される.熱プラズマの主な発生方法は直流アーク放電を用いることであるため,それを材料プロセスに応用した場合,そのプロセスには電極現象が深く関係してくる.しかしながら,電極領域における物理は未だによく解っていない.本研究は,レーザ計測の手法を用いて種々のプラズマ特性を測定することにより,アークから陽極にわたるプラズマの物理構造を明らかにし,材料プロセスにおける熱プラズマの役割を明確化することを目的としたものである.前年度は,アルゴンGTAプラズマにおけるアークから陽極にわたる電子温度および重粒子(イオンおよび原子)温度をレーザ計測法によって測定し,陰極において誘起されたプラズマ気流がアークプラズマの状態を主に支配していることが示唆された.本年度は,まず電極間距離および陰極先端角度を変えた場合のアルゴンGTAプラズマにおける電子温度をレーザ計測法によって測定した.その結果,最高到達温度は,電極間距離にほとんど依存せず,一方,陰極先端角度に対しては極めて大きく変化した.これは前年度の結果を支持するものである.次にヘリウムGTAプラズマを診断しアルゴンプラズマの場合と比較した結果,雰囲気ガスの違いはGTAプラズマの定性的な振舞いを変えるものではないことが示唆された.以上より,水冷銅陽極を用いたアークプラズマの場合,その物理構造は主として陰極近傍で生じる現象によって支配され,また雰囲気ガスの違いはその物理構造を根本的に変化させるものではなく,あるプラズマ状態の形成条件をガス物性に相当する量だけシフトさせることが明らかとなった.
ハイリスクＨＰＶ型のタンパクを標的とした新たな分子標的治療に関する基礎的検討

昨年度、遺伝子導入効率の安定化および将来的な動物実験への投与を考慮してIgGシグナルペプチド(ss)-antenapedia由来の細胞膜移行シグナル(Atp)-E7由来myc結合ペプチド(MycB)-E7由来Rb結合ペプチド(RbB)-5量体化COMPドメインペプチド(COMP)-6xHisタグおよび各種欠失体を発現する組換えアデノウィルスベクターの作製を試み、ss-Atp-MycB-RbB-COMP, ss-Atp-MycB-COMP, ss-Atp-MycB-RbB-COMPの作製に至った。また、HPVE6タンパク質には細胞内タンパクに対する結合ドメインが明らかになっていないため、高次構造予測から重複する5つの領域に分断し、ss-Atp-MycB-RbB-COMPのAtpとMycB間に組み込んだ遺伝子を作製し、アデノウィルスへの組み込みを行い、これらのウィルスを3種の子宮頸癌細胞(HPV18陽性HeLa細胞、HPV16陽性CaSki細胞、HPV陰性C33a細胞)と陰性対照のヒト子宮外陰部上皮癌由来のA431細胞に感染させ、細胞障害性を検討した。その結果、HeLa細胞には全てのウィルスで傷害性が認められ、A431細胞には調べた3種のウィルスでは影響が観察されなかった。ss-Atp-MycB-RbB-COMPという構成で、HPV陽性細胞への細胞障害性を確認出来たため、ウィルス力価を揃えて定量的な評価を行う準備をすすめた。定量評価を行う際には各種ウィルスまた感染させるセルラインによっても感染力が異なる可能性を鑑み、βgal染色を予定した。またより不要な領域を検討すべくAtp、MycB、RbBを含まない構成ペプチドを発現するアデノウィルスを作製中で、今後HPV18E6タンパクのある領域を短くしたものを発現する組換えアデノウィルスを作製する予定である。また、HPVE6タンパク質には細胞内タンパクに対する結合ドメインが明らかになっていないため、高次構造予測から重複する5つの領域に分断し、ss-Atp-MycB-RbB-COMPのAtpとMycB間に組み込んだ遺伝子を作製し、アデノウィルスへの組み込みを行った。これらのウィルスを3種の子宮頸癌細胞(HPV18陽性HeLa細胞、HPV16陽性CaSki細胞、HPV陰性C33a細胞)と陰性対照のヒト子宮外陰部上皮癌由来のA431細胞に感染させ、細胞障害性を検討した。現在、ウィルス力価を揃えて定量的な評価を行っている。一部作製出来ていない組換えアデノウィルスはあるが、ss-Atp-MycB-RbB-COMPという構成はHPV陽性細胞への細胞障害性を確認出来た。ただし、発現するペプチドは137アミノ酸と大きくペプチド創薬に至るにはその縮小が課題である。現在、Atp、MycB、RbBを含まない構成ペプチドを発現するアデノウィルスを作製中で、これにより不要な領域を削除していきたい。また、HPV18E6タンパクのある領域も細胞障害性に寄与する可能性が示唆されており、今後領域の縮小を行って行きたい。また、この領域に結合する細胞内タンパク質の同定も新たな治療標的の発見につながる可能性もあり興味深い。精製したアデノウィルスを用いて定量的な細胞障害性を強度・特異性から評価し、より効果的なペプチド配列を決定していく。具体的にはAtp、MycB、RbBを含まない構成ペプチドを発現するアデノウィルスおよびHPV18E6タンパクのある領域を短くしたものを発現する組換えアデノウィルスを作製する予定である。さらにCOMPドメインを除いて40アミノ酸程度に絞り込めたら、合成ペプチドを作製し、それによる細胞障害性を評価する。未使用額の発生は効率的な物品調達を行った結果であり、上記に述べた研究遂行に必要な試薬類などの購入に次年度に請求する研究費と合わせて使用する。
リモートセンシング・カラー画像による高次生体機能解析システムの開発

本研究の主な成果は以下の如くにまとめられる.【メディカル・ワークステーション(MWS)のプロトタイプの開発】ワークステーション上に医用画像データ統合処理システムを構築された.本医用画像統合処理システムは将来臨床の場で必要とされるMWSの要件を示した.【サーモグラムによる末梢循環の測定,画像化,診断】サーモグラムと,その背後にある末梢循環との関連を解析した.まず末梢循環での熱輸送モデルを確立した.これを用い,解剖学的な構造を与えることにより,体表上の熱分布から体表面の末梢循環動態が画像として得られることが示された.一方,血流遮断および遮断解除負荷時の,末梢循環の熱輸送シミュレーション・モデル解析から,末梢循環の器質的,機能的障害の鑑別診断を与える得ることを見いだした.【サーモグラムによる末梢神経機能の画像化,診断】神経,筋疾患患者の多数の臨床サーモグラムデータから,画像処理を用いて,神経障害部位診断,末梢神経ネットワークの生理機能支配に関し多くの知見が得られた.また時系列サーモグラフィ画像の周波数領域での解析から,末梢自律神経系反応の動態が画像として表現される得ることが示された.【画像における色情報の解析】単染色あるいは多重染色病理切片の顕微カラー画像を対象として,組織変性の領域,程度の定性的,定量的評価を試みカラー画像における色情報の評価のための判別・評価関数の検討を行った.【知識データベース,マン・マシンインターフェース】末梢循環,神経系のサーモグラム画像処理を対象として処理手法の流れを解析し,マン・マシンインターフェースを通じ自動的に画像処理手法データベースを作成する機能を実現した.また種々の臨床症状とサーモグラフィ診断とを結ぶサーモグラム診断用データベースを作成した.本研究の主な成果は以下の如くにまとめられる.【メディカル・ワークステーション(MWS)のプロトタイプの開発】ワークステーション上に医用画像データ統合処理システムを構築された.本医用画像統合処理システムは将来臨床の場で必要とされるMWSの要件を示した.【サーモグラムによる末梢循環の測定,画像化,診断】サーモグラムと,その背後にある末梢循環との関連を解析した.まず末梢循環での熱輸送モデルを確立した.これを用い,解剖学的な構造を与えることにより,体表上の熱分布から体表面の末梢循環動態が画像として得られることが示された.一方,血流遮断および遮断解除負荷時の,末梢循環の熱輸送シミュレーション・モデル解析から,末梢循環の器質的,機能的障害の鑑別診断を与える得ることを見いだした.【サーモグラムによる末梢神経機能の画像化,診断】神経,筋疾患患者の多数の臨床サーモグラムデータから,画像処理を用いて,神経障害部位診断,末梢神経ネットワークの生理機能支配に関し多くの知見が得られた.また時系列サーモグラフィ画像の周波数領域での解析から,末梢自律神経系反応の動態が画像として表現される得ることが示された.【画像における色情報の解析】単染色あるいは多重染色病理切片の顕微カラー画像を対象として,組織変性の領域,程度の定性的,定量的評価を試みカラー画像における色情報の評価のための判別・評価関数の検討を行った.【知識データベース,マン・マシンインターフェース】末梢循環,神経系のサーモグラム画像処理を対象として処理手法の流れを解析し,マン・マシンインターフェースを通じ自動的に画像処理手法データベースを作成する機能を実現した.また種々の臨床症状とサーモグラフィ診断とを結ぶサーモグラム診断用データベースを作成した.本研究の目的は、リモートセンシングによる生体カラー画像を用いて、神経、代謝などの高次生体機能を解析するシステムを開発することにある。本システムは、【◯!1】生体画像を撮映し、【◯!2】画像をコンピューターに取り込み、【◯!3】これを演算処理、表示する部分から成る。本年度は画像処理用のスーパーミニコン(Apollo Domain ND660)を導入し、この上に様々な画像データを、マルチウインド、マルチジヨブ環境で表示するシステムを中心に開発した。今回は初年度であるため、これまで当施設で保有し使用経験の多い、画像取込み及び簡易処理装置(Nexus 6400)を用いて、X線像、内視鏡像、サーモグラフィ画像などをデジタル化し、この画像データをApollo Domain上に転送することとした。表示画像は1024×1024のビットマップディスプレー上の512×480画素で、表示色は256色であるが、内視鏡などのカラー自然画像に対しては、やや階調不足の感がみられた。高次生体機能解析の為に必要な異種画像間での演算処理については、基本的には、これら各画像がデジタル化されたファイルとしてコンピューター上に存在している為、これを行い得る環境を設定し得たが、演算処理の為には原画像を様々に加工する必要があり、この為のアルゴリズムの開発、並びに画像間演算の処理ルーチンの開発を現在、行っている。本システムの応用の一例としてのサーモグラフィー画像についてはこれまでマイクロコンピューター上で行っていた処理をApollo Domain上で行い得るようにするため、プログラムを移植中である。他の画像入力システムについては、X線画像、レーザースキャン画像などについて、コンピューターとのインターフェイスを含めて、直接、高画質で取り込む方針で検討中である。1.病理組織顕微画像のカラー画像処理:本年はまず脳梗塞のH.E.染色病理標本を対象とした。テレビカメラで顕微画像をRGBのディジタル画像としてコンピュータ上に取りこみ、画像処理により梗塞部位と正常部位とを鑑別する判別関数を求めた。