hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
実験的歯髄炎におけるトランスポーターを介したプロスタグランジンE2輸送機構の解析

本研究では、プロスタグランジンE2(PGE2)の細胞外への輸送経路、および炎症時に展開されるMrp4、PgtおよびEPレセプターの局在解析を解明するために、歯髄炎モデルラットを作製し、遺伝子発現解析、免疫組織化学的解析およびELISAを用いたPGE2輸送の寄与率の解析を行った。その結果、炎症歯髄で、Mrp4、PgtおよびmPGESは主として血管内皮細胞で検出され、これらの細胞がPGE2の合成および排出方向への膜輸送機構を備えることが示唆されるとともに、象牙芽細胞および血管内皮細胞に発現しているEP2およびEP4と結合することで様々な役割を演じることが推定された。膜輸送担体(トランスポーター)は細胞膜を介した物質輸送に与るタンハク質で、細胞の生存維持や特異機能の発現に寄与する事か知られるが、歯髄での発現解析は全く行われていない。また、プロスタグランディン(PG)E2は歯髄炎の代表的化学伝達物質であり、トランスポーターによる細胞外輸送を経てレセプターと結合することで機能を発揮すると考えられるがその輸送機構は歯髄に限らず不確定である。申請者はこれらの点の解明の端緒として、ラット歯髄炎モデルにおける各種トランスポーターおよびレセプター群の遺伝子発現解析あるいは免疫組織化学的解析を行い、炎症歯髄におけるトランスポーター群の役割について、特にPGE2輸送機構に着目して検索しようとするものである。平成25年度は上記の研究目的を達成するための端緒として、歯髄炎モデルラットを作製後、PGE2を輸送するトランスポーターであるmultidrugresistance associated protein 4 (Mrp4)およびprostaglandin transporter (Pgt)に着目した遺伝子発現量についてリアルタイムPCR法を用いた正常時との比較解析を行った。その結果、LPS貼付後12時間でPgtのmRNAレベルが著明に増加したことが確認された一方で、Mrp4では変化を認めなかった。また、各トランスポーターの局在を蛍光免疫法で解析したところ、血管内皮細胞に発現しており、さらに、PGE2合成酵素であるmPGESも血管内皮細胞に発現している事が明らかとなったことから、血管内皮細胞でPGE2が合成され、各トランスポーターによって膜輸送されている可能性が示唆された。膜輸送担体(トランスポーター)は細胞膜を介した物質輸送に与るタンパク質で、細胞の生存維持や特異機能の発現に寄与することが知られているが、歯髄での発現解析は全く行われていない。また、プロスタグランジン(PG)E2は歯髄炎の代表的化学伝達物質であり、トランスポーターによる細胞外輸送を経てレセプターと結合することで機能を発揮すると考えられるがその輸送機構は歯髄に限らず不確定である。申請者はこれらの点の解明の緒端として、ラット歯髄炎モデルにおける各種トランスポーターおよびレセプター群の遺伝子発現解析あるいは免疫組織化学的解析を行い、炎症歯髄におけるトランスポーター群の役割について、特にPGE2輸送機構に着目して検索しようとするものである。H26年度にはヒト歯髄組織での局在解析をまず行ったところ、MRP4、mPGES、レセプターのEP2およびEP4が象牙芽細胞および血管内皮細胞に発現している事が明らかとなった。さらに、LPSを添加したヒト歯髄組織を1週間培養した系ではEP2およびEP4のmRNAレベルが著明に増加したことが確認された。以上のことから、ヒト歯髄組織において象牙芽細胞および血管内皮細胞ではMRP4を介したPGE2輸送後、EP2およびEP4レセプターを介して機能を発揮する可能性が示唆された。申請者はこれらの点の解明を緒端として、ラット歯髄炎モデルにおける各種トランスポーターおよびレセプター群の遺伝子発現解析あるいは免疫組織化学的解析を行い、炎症歯髄におけるトランスポーター群の役割について、特にPGE2輸送機構に着目して検索しようとするものである。H26年度には、ヒト歯髄組織でMRP4、PGTが象牙芽細胞および血管内皮細胞に発現しているだけでなく、PGE2特異的レセプターであるEP2およびEP4も同部位に発現していることを確認した。H27年度には、さらに発展させ、EP2およびEP4の歯髄での機能を解明するために各アゴニストを使用することで、遺伝子発現解析と免疫組織学的解析を行った結果、EP2は血管新生への寄与と、EP4では石灰化へ寄与している可能性が示唆された。ヒト歯髄組織におけるトランスポーター局在解析は本研究課題達成の基盤的部分であるため、これに関する検索を詳細に行った。

そのため、次段階の検索がやや遅れている状況である。歯内療法次段階の探索としてヒト歯髄組織細胞での機能解析を予定しており、すでに初代培養株は作製済みであり、検索段階にある。また、ヒト歯髄組織培養系の評価も実施されており、一定の成果を挙げているため、こちらも今後の検索に多くの結果が見込まれる。以上のことから、課題達成のために段階的に検索を進めていく予定である。ラット歯髄組織におけるトランスポーター局在解析は本研究課題達成の基盤的部分であるため、これに関する検索を詳細に行った。当初予定していた細胞培養実験の材料となるヒト歯髄組織の供給が大幅に遅れたため、実験施行されず、研究費を使用することが出来なかった。今年度は、サンプル供給が可能となり、繰り越し分を今年度、当研究に当てることとする。次段階の検索としてヒト歯髄組織でのトランスポーター発現解析を予定しており、いずれも予備的な検索結果は得られている。また、ヒト歯髄組織培養系の確立に伴い、炎症歯髄モデル作製後の評価も実施可能となることが見込まれる。以上のように、課題達成のために段階的に検索を進めていく予定である。ヒト歯髄細胞を用いたプロスタグランジントランスポーターおよびレセプターの機能解析を行う予定
大規模線形方程式ソルバーを高速化する前処理手法の開発とその応用

本年度は,線形方程式Ax=bを高速に解くための前処理,および前処理行列の対称正定値行性を保存するような前処理付きアルゴリズムについて研究をすすめた.まず,従来はKrylov空間法のアルゴリズム(外部反復)の反復の過程でK^<-1>ν(Kは前処理行列)を求めることによって前処理を行うのに対して,われわれはA^<-1>νの近似を求めることによって前処理する方法を提案した.ここで,A^<-1>νの近似はAz=νをある精度まで反復法で解くこと(内部反復)によって求められる.そして,この提案する前処理の概念を一般化共役残差法に実装し,その収束性を解析した.また,内部反復に定常反復法(逐次過剰緩和法など)を用い,定常反復法とKrylov空間法との融合を実現した.数値実験では,従来の前処理では解けない問題や多くの計算時間を要する問題に対して顕著な効果があった.特異な系に残差最小化アプローチに基づく解法を適用すると,理論的には残差ノルムは最小残差に収束することが知られている.しかしながら,実際の計算では,最小残差に収束した後にそれ以下の値になる(理論と矛盾).そこで,われわれは以前に,理論が示すと通りに収束する改良版アルゴリズムを提案した.その解法に前処理を施したアルゴリズムを考える場合,計算量を増やすことなく係数行列の対称正定値性を保存することはできない.そこで,計算量を増やすことなく,かつ係数行列の対称正定値性を保存する前処理付きアルゴリズムを提案した.数値実験では,対称正定値性を保存するアルゴリズムが対称正定値性を保存しない場合よりも有効であることを示した.線形方程式Ax=bを高速に解くための前処理手法の開発を行った.従来の前処理付きKrylov空間法のアルゴリズム(外部反復)の反復の過程でK^<-1>vを求める前処理に対して,われわれはA^<-1>vの近似を求めることによって前処理する方法を提案した.ここで,A^<-1>vの近似はAz=vをある精度,ある反復法で解くこと(内部反復)によって求められる.この前処理の効果は,外部解法と内部解法との組み合わせに依存すると推測されている.そこで,次のような2点について検討した.第二として,内部解法の違いが収束性に与える影響について調べた.GCR法を外部解法として使用し,固有値,固有ベクトルが知られている対称問題を通して,内部解法に定常反復法(SOR法),Kfylov空間法(GCR法)を用いた場合の特徴,長短,および影響を調べた.その結果,右辺項が0に近い固有値に対応する固有ベクトル成分をもつ場合には,内部解法に定常反復法(SOR法)を使用すると効果的で,その一方で,0に近い固有値に対応する固有ベクトル成分をもたない場合には,内部解法にKrylov空間法(GCR法)を使用すると効果的であることが分かった.昨年度の本研究課題では,線形方程式Ax=bを高速に解くために,Krylov空間法の反復過程(外部反復と呼ぶ)でA^<-1>vの近似を求める前処理法を提案した.そして,外部反復に様々なKrylov空間法を適用して,どのような解法を用いると効果的であるかを調べた.その結果,一般化共役残差法系統の解法を外部反復に用いると有効であることがわかった.そこで,本年度は一般化共役残差法に着目して研究を行った.特異な正方行列を係数に持つ線形方程式に一般化共役残差法を適用することを考える.このとき,解が存在しない可能性があるので,代わりに最小二乗問題min‖b-Ax‖2を解くことになる.すると,最小二乗問題の解に対する残差は常に一意に決まる.ここでは,その残差を最小残差と呼ぶことにする.特異な行列の場合,一般化共役残差法の残差は最小残差ノルムに収束することが数学的に保証されている一方で,実際の有限桁演算においては最小残差ノルムに収束した後に,丸め誤差の影響によって最小残差ノルム以下になるという現象が起こる.すなわち,実際の計算結果は理論と矛盾する.しかし,有限桁演算で計算したときの収束振舞いと理論的な収束性とが合致するようなアルゴリズムは開発されていなかった.そこで,本年度は,従来の一般化共役残差法を改良することによって新たなアルゴリズムを提案した.その解法は,一般化共役残差法と数学的に同値であるが,新たな漸化式の係数,および補助ベクトルを定義するため,異なったアルゴリズムとなる.また,提案したアルゴリズムと従来の一般化共役残差法の反復一回当たりの計算量は同じである.さらに,特異な行列に対する数値実験では,従来の一般化共役残差法の残差が理論と矛盾する収束振舞いであるのに対し,提案するアルゴリズムの残差は理論通りに収束することを示した.本年度は,線形方程式Ax=bを高速に解くための前処理,および前処理行列の対称正定値行性を保存するような前処理付きアルゴリズムについて研究をすすめた.まず,従来はKrylov空間法のアルゴリズム(外部反復)の反復の過程でK^<-1>ν(Kは前処理行列)を求めることによって前処理を行うのに対して,われわれはA^<-1>νの近似を求めることによって前処理する方法を提案した.ここで,A^<-1>νの近似はAz=νをある精度まで反復法で解くこと(内部反復)によって求められる.そして,この提案する前処理の概念を一般化

共役残差法に実装し,その収束性を解析した.また,内部反復に定常反復法(逐次過剰緩和法など)を用い,定常反復法とKrylov空間法との融合を実現した.数値実験では,従来の前処理では解けない問題や多くの計算時間を要する問題に対して顕著な効果があった.特異な系に残差最小化アプローチに基づく解法を適用すると,理論的には残差ノルムは最小残差に収束することが知られている.しかしながら,実際の計算では,最小残差に収束した後にそれ以下の値になる(理論と矛盾).そこで,われわれは以前に,理論が示すと通りに収束する改良版アルゴリズムを提案した.その解法に前処理を施したアルゴリズムを考える場合,計算量を増やすことなく係数行列の対称正定値性を保存することはできない.そこで,計算量を増やすことなく,かつ係数行列の対称正定値性を保存する前処理付きアルゴリズムを提案した.数値実験では,対称正定値性を保存するアルゴリズムが対称正定値性を保存しない場合よりも有効であることを示した.
マウス脳挫傷モデルにおける樹状細胞移植の効果

冷凍手術装置を用いたcryo injuryによる片足運動機能障害を有する脳挫傷モデルマウスを確立した。10%ネンブタール麻酔下、小動物用脳定位固定装置を用いてマウス頭部を固定し、頭皮をsagittal方向に1.5cm切開した後、歯科用ドリルを用いてφ2.5mmに左前頭皮質(運動野皮質部位)に相当する頭蓋骨を薄く削除。CO2ボンベを続した冷凍手術装置アモイルス・クライオACU22-XT(株式会社キーラーアンドワイナー)および網剥離プローブ(φ2.5mm)φを用いて、-80°Cに設定したプローブ先端を削除後の頭蓋骨部位へ30秒×5回(または10回)30秒インタヘバルにて2.5mmの脳挫傷を作製。挫傷部位は、1ケ所、2ケ所、4ケ所モデルを作製した。そこで、樹状細胞を脳室内に移植後の脳挫傷に対する治療効果を検討した。脳挫傷モデルマウスを作製し、同日樹状細胞移植した所、樹状細胞投与群ではコントロール群に比べslipping testにおいて有意な改善効果が観察された。今後は樹状細胞移植の効果の機序を解析する予定である。CO2ボンベを接続した冷凍手術装置アモイルス・クライオACU22-XT(株式会社キーラーアンドワイナー)および網膜剥離プローブ(φ2.5mm)を用いて、-80°Cに設定したプローブ先端を削除後の頭蓋骨部位へ30秒×5回(または10回)、30秒インターバルにてφ2.5mmの脳挫傷を作製。挫傷部位は、1ヶ所、2ケ所、4ケ所モデルを作製した。
胎盤トランスポータによる抗てんかん薬輸送と胎児リスク低減に向けた多角的アプローチ

本研究は、胎盤における抗てんかん薬の輸送機構について検討することにより、胎児リスクの低減に繋がる情報を得ることを目的とした。各種新規抗てんかん薬の胎盤細胞における蓄積は、ガバペンチン、ラモトリギン、レベチラセタム、トピラマートの順であった。また、各種薬剤の輸送特性について検討したところ、ガバペンチン、ラモトリギンおよびバルプロ酸の胎盤細胞への取り込みにトランスポータが関与する可能性を示した。さらに、各種トランスポータの阻害剤およびsiRNAを用いた検討により、ガバペンチンの輸送にはL-type amino acidtransporter 1 (LAT1)が寄与することが明らかとなった。本研究は、胎盤における抗てんかん薬の輸送に寄与するトランスポータを明らかにするとともに、臨床上考え得る問題点に関して多角的に検討することにより、抗てんかん薬による胎児リスクの低減に繋がる情報を得ることを目的とする。本研究では、「1抗てんかん薬輸送におけるトランスポータの寄与」「2多剤併用が及ぼす影響」「3葉酸輸送に及ぼす影響」「4各妊娠段階における輸送量」に関して検討する。本年度は胎盤由来の細胞株(BeWo、JEG-3)を使用して、13の項目について検討を進めた。1各抗てんかん薬(バルプロ酸、ガバペンチン、ラモトリギン、トピラマート、レベチラセタム)の輸送特性について評価を行った。バルプロ酸、ラモトリギン、およびガバペンチンの細胞への取り込みは高濃度において飽和し、輸送担体が関与することが示唆された。バルプロ酸の輸送に関しては、各種モノカルボン酸による阻害が確認されたものの、monocarboxylatetransporter 1 (MCT1)は関与しないことが示された。ガバペンチンの輸送については、L-type amino acidtransporter 1 (LAT1)が主要に寄与すること、生体基質(分岐鎖アミノ酸、甲状腺ホルモン)により輸送が阻害されることを明らかにした。一方、トピラマートおよびレベチラセタムの細胞内への取り込みに関しては、トランスポータの寄与は小さいことが示唆された。2胎児へのリスクが明らかであるバルプロ酸の細胞内への輸送活性に対して、各種抗てんかん薬の併用は影響を及ぼさないことが示された。3妊娠時に重要な栄養素である葉酸について評価した。多くの抗てんかん薬は、胎盤細胞における葉酸輸送活性に対して直接的な影響を示さなかった。一方、長期的に曝露することにより、一部の抗てんかん薬は葉酸輸送量を変動させることが示唆された。当初の予定通り、「1抗てんかん薬輸送におけるトランスポータの寄与」「2多剤併用が及ぼす影響」「3葉酸輸送に及ぼす影響」について検討を進め、次年度の計画に繋げる結果を得ることができた。妊娠時のてんかん治療では、発作が母児へ及ぼすリスクと、抗てんかん薬による児へのリスクの両方を考慮する必要がある。本研究は、胎盤における抗てんかん薬輸送に寄与するトランスポータを明らかにし、臨床的に考え得る問題点に関して多角的に検討することにより、胎児リスクの低減に繋がる情報を得ることを目的とした。昨年度までに、各種抗てんかん薬(ガバペンチン、ラモトリギン、トピラマート、レベチラセタム、バルプロ酸)の胎盤由来細胞における輸送機構について検討を行った。その結果、ガバペンチン、ラモトリギン、およびバルプロ酸の細胞への取り込みにトランスポータが関与する可能性を示した。また、ガバペンチンの輸送にはL-type amino acidtransporter 1 (LAT1)が寄与することを示した。さらに、妊娠時に重要な栄養素である葉酸に着目し、抗てんかん薬が葉酸輸送に及ぼす影響について評価した。種々の抗てんかん薬は、胎盤由来細胞における葉酸輸送活性に対して直接的な影響を及ぼさないものの、バルプロ酸の長期的曝露は葉酸輸送量を変動させる可能性を明らかにした。当該年度は、バルプロ酸の輸送はプロトン依存性を示すものの、予測されるmonocarboxylate transporter (MCT)1および4の関与は低いことを示した。寄与する因子の同定には至らなかったため、更なる検討を行う必要がある。また、バルプロ酸曝露による葉酸輸送能の変化には、proton-coupled folate transporter (PCFT)やfolate receptor α(FRα)等の遺伝子発現変動が関与することを明らかにした。今後も更なる研究を進めるとともに、in vivoの検討やトランスポータ活性変動因子に関する検討を行うことで、抗てんかん薬のリスクの低減に向けた方策の構築に繋げたい。平成29年度においては、前年度の検討を引き続き行うとともに、雌性妊娠ラットおよびヒト胎盤由来トロホブラスト細胞を使用して、「4各妊娠段階における輸送量」に関する検討に着手する。妊娠日齢の異なる雌性ラットに抗てんかん薬を経口投与した後、母体血中濃度、胎盤蓄積量、胎児血中濃度を定量し、妊娠の進行に伴い輸送量に変化があるか否か検討する。

また、ヒト胎盤組織より絨毛細胞の単離・培養を行うことで、サイトトロホブラスト細胞からシンシチオトロホブラスト細胞への分化に伴う輸送活性の変化について検討を行う。医療系薬学
デジタル画像相関法を用いた有限要素解析モデルのデータ同化に関する研究

機械設計では,有限要素解析モデルが重要な役割を果たすが,従来,解析モデルの検証には,ひずみゲージ等で取得される少数の計測点と解析結果の比較による直感的な評価が一般的であった.近年発展しているデジタル画像相関法(Digital Image Correlation, DIC)による計測は,膨大な数の変位計測データを容易に取得することができる.解析モデルの評価にDICの計測データを用いた場合,膨大な数の計測点と解析結果の比較が必要であり,この際,統計的な評価法を構築することが必須となる.本研究では,計算統計学的な手法であるデータ同化を用いて解析モデルの統計的な評価を高精度に行う方法について検討する.機械設計では,有限要素解析モデルが重要な役割を果たすが,従来,解析モデルの検証には,ひずみゲージ等で取得される少数の計測点と解析結果の比較による直感的な評価が一般的であった.近年発展しているデジタル画像相関法(Digital Image Correlation, DIC)による計測は,膨大な数の変位計測データを容易に取得することができる.解析モデルの評価にDICの計測データを用いた場合,膨大な数の計測点と解析結果の比較が必要であり,この際,統計的な評価法を構築することが必須となる.本研究では,計算統計学的な手法であるデータ同化を用いて解析モデルの統計的な評価を高精度に行う方法について検討する.
スケールデメリットを抱える中規模病院の卒後研修システム構築支援プログラムの開発

スケールデメリットを抱える中規模病院を対象に、卒後研修システム構築支援プログラムを開発しスケールデメリットを克服することを目的とした。中規模病院の院内研修指導体制は、多種多様で適否とする決定的なものはなく多くの課題が存在していた。卒後研修システム構築には、施設のニーズと制約の把握と分析、各施設の望ましい看護師像の設定、スタッフのニーズ分析と教育内容の抽出、各施設の利点・欠点を熟知した教育方法の選択と活用、現実的で評価可能な教育計画、をプログラムとした。各施設が連携し相互の教育補完を実現することがスケールデメリットの克服につながることが示唆された。本研究の目的は、スケールデメリットを抱える中規模病院を対象に、卒後研修システム構築の支援プログラムを開発し、スケールデメリットの克服を目指すことである。24年度は23年度の調査結果を、第32回日本看護科学学会学術集会で「スケールデメリットを抱える中規模病院の卒後研修体制の現状と課題」の演題名で発表した。また、23年度に実施した看護管理者を対象に半構成的面接を行った7施設の分析を行った結果、「現任教育体制の課題」が重点課題として抽出された。教育体制はラダー制度、経年別制度、混合制度の3種が混在しているが、いずれも各課題を抱えており適否についての決定的なものは見いだせない状況にあった。課題として抱えている内容は、【新人看護師が育たない】【中堅看護師が育たない】【リーダーが育たない】の3つのカテゴリーが抽出された。これらはそれぞれに連動しており、【新人看護師が育たない】はバーンアウトや退職に、【中堅看護師が育たない】負担の偏りやチームワークの乱れに、【リーダーが育たない】は組織内の不安定や、看護の質向上への弊害を招いていた。本研究の目的は、スケールデメリットを抱える中規模病院を対象に、卒後研修システム構築支援プログラムを開発し、スケールデメリットの克服を目指すことである。中規模病院の院内研修指導体制の実態調査から、以下の状況と課題が明確になった。現任教育体制の内訳は、1経年別、2ラダー、3複数組み合わせで、導入理由は、1中途採用者が多く基礎教育・卒後教育背景の多様性、2目標管理との連動や人事考課の指標、3准看護師の比率が多く中途採用者のフォロー困難など、多様な看護職員の背景があった。これらの教育運営過程での課題は、1個人差成長への対処困難、競争意識不足、2アウト・カム設定困難、評価を活かせない、3研修企画や到達目標のレベルアップ困難など、各体制独特の問題を抱えており、いずれも適否について決定的なものは見いだせない状況にあった。また、教育プログラムのニーズ調査にアセスメントツールを使用している施設は皆無であった。以上の実態を踏まえて、看護管理者の半構成的面接から抽出された課題は、1新人看護師が育たない、2中堅看護師が育たない、3リーダーが育たない、の3つのカテゴリーで、これらはそれぞれに連動しており、1はバーンアウトや退職に、2は負担の偏りやチームワークの乱れに、3は組織内の不安定や看護の質向上の弊害要因となっていた。以上の結果を踏まえ、25年度に実施したワークショップから導き出された卒後研修システム構築のキーワードは、1各施設の制約の把握と分析、2各施設の望ましい看護師像の設定、3スタッフのニーズ分析とそれに基づく教育内容の抽出、4教育方法の利点・欠点を熟知した選択と活用、5現実的で評価可能な教育計画の立案、6スケールデメリット克服のための連携と相互教育補完の実現の6点が抽出された。23年度は中規模病院の院内研修指導体制の実態調査と課題を明確にすることを目的に、自記式質問紙調査法を用いて実施した。三重県内の中規模病院40施設を対象に、現在の(1)現任教育体制とその理由、(2)研修会の頻度と時間(3)教育プログラムに対するニード調査とアセスメントツールの有無、(4)厚生労働省『新人看護職員研修事業』の活用状況、(6)新人看護師職員研修で強化したい内容などについて調査した。結果は回収24施設(回収率60%)。現任教育体制は経年別制度8施設、ラダー制度5施設、複数組み合わせ制度11施設であった。経年別制度導入の理由は、新人看護師の基礎教育背景の多様性、到達時期を明確にすることであった。ラダー制度導入の主な理由は、目標管理と連動させることであった。研修会の頻度は、月に23回が最も多く10施設、月に1回4施設、2ヶ月に1回4施設、週1回が3施設、その他(年14ヶ月他)3施設であった。1回の時間は60分13施設、90分9施設、120分2施設であった。

開催頻度が少ない施設は、1回の研修時間を多くとっている傾向にあった。教育プログラムのニード調査は、調査していない13施設、している10施設、不明1施設であった。調査方法は、研修会後のアンケート調査が主で、アセスメントツールを使用している施設はなかった。厚生労働省『新人看護職員研修事業』は18施設が活用しており、12施設は平成22年度から実施していた。活用していないと回答した施設は2施設で、その理由が「事業自体を詳しく知らない」「自施設が該当するか不明である」であった。新人看護師職員研修で強化したい内容については、社会への適応能力、技術、メンタルサポートなどであった。半構成的面接の分析が終了したので、ワークショップに活かしていくことが容易になった。ワークショップは、新人看護師研修をテーマにしたものが終了しているので分析を急ぎ、その他の卒後研修へとつないでいく予定である。また、予定していた院内研修における看護職の研修体制に関する文献の収集が終了したため、調査結果とワークショップ結果を併合させて、院内教育プログラム開発の方法論を導くことが可能となったことである。アンケート調査が予定通りに回収できたので、分析が容易であった。半構成的面接が終了しているため分析を急ぎ早急に完成させる予定である。新人看護師研修以外の院内研修をテーマとしたワークショップを行い分析する。分析が終了した時点で、収集した文献からの知見を基に、23年度からの調査結果、半構成的面接結果、ワークショップ結果を統合させて、卒後研修システム構築の支援プログラム開発に取り組み、完成を目指す。アンケート調査結果から、教育プログラムニーズ調査の不備が課題として抽出されたことと、厚生労働省『新人看護職員研修事業』を活用していない理由が「事業自体を詳しく知らない」「自施設が該当するか不明である」であり、無回答施設が4施設あったことをふまえ、申請要件と施設の状況を統合させた分析が必要であると考えている。院内研修における看護職の研修体制に関する文献を収集し、院内教育プログラム開発の方法論とプログラム説明の基本的知識を再解釈し、望ましい状態と現状との乖離を縮小できる知見を抽出する。該当施設から7施設抽出し、看護管理者に半構成面接を実施した内容の分析を完成させ、「自施設で必要としている教育内容」と、「卒後研修における困難度と限界」に関する部分に焦点を当てて抽出する。抽出した知見は、看護専門職者として望ましい状態と現状との乖離の程度を明確にするための分析に活用し、その乖離の縮小の観点から学習すべき側面を整理し、研修プログラム開発のための重要事項として整理する。それらの結果を踏まえて、予定通りワークショップを行う。残されたワークショップ開催にあたり、協力者への交通費と謝金及び会議費とワークショップ開催時の録音後のテープ起こし費用。文献整理などの人件費。研究成果学会発表などの旅費。印刷製本などの成果物の整理費。ワークショップ開催にあたり、協力者への交通費と謝金および会議費とワークショップ開催時の録音後のテープ起こし費用。図書購入費。文献複写費。資料、文献整理などの人件費。
末端肥大症における異常成長ホルモンに関する研究

ヒト成長ホルモン(hGH)には従来から知られている22Kの他に15個のアミノ酸の欠如した20KのhGHが存在し、この20Kは免疫活性は22Kの約1/3であるが、生物活性は22Kと同一であると報告されている。又、遺伝子のレベルでも従来の22KのhGHと13個のアミノ酸の異なるvariant hGH(hGH-V)遺伝子が存在することが知られている。このhGH-V遺伝子のプロダクトは生物学的活性をより反映するレセプター活性が免疫活性に比べて1020倍強いと報告されている。臨床的にhGHの免疫活性が高くなくても症状の強い末端肥大症があり、これらの症例では下垂体腺腫においてこのhGH-V遺伝子がexpressされている可能性や、20Kが多く存在する可能性が考えられる。そこで本研究では末端肥大症の下垂体腺腫中に質的、量的に異なったhGHが存在するか否か検討した。前年度は下垂体腺腫中のGHのレセプター活性と免疫活性の比について検討を加えたが、今年度は末端肥大症の下垂体腺腫中のGHについてサイズの異なるGHが存在するか否か検討を行った。5例の末端肥大症下垂体腺腫および剖検にて得られた5例の正常下垂体をSinghらの方法で抽出し抽出液中のhGHをradioimmunoassay測定した。下垂体抽出液(50μg/ml)50mlのSOS/PAGEを行い、ニトロセルロース膜に蛋白をtransferし、抗hGH抗体とペルオキダーゼ標識第二抗体を用い、GHを検出した。末端肥大症の下垂体腺腫抽出液中のGHは22K、20K、24K、45Kのバンドが認められ、このサイズは正常下垂体抽出液中GHと差を認めなかった。しかし、、末端肥大症では全GHにおける二量体分画である45Kの占める割合が正常に比べ低下していた。20Kも僅かながらのその割合が末端肥大症で低下していた。ヒト成長ホルモン(hGH)には従来から知られている22Kの他に15個のアミノ酸の欠如した20KのhGHが存在し,この20Kは免疫活性は22Kの約1/3であるが生物活性は22Kと同一であると報告されている.又,遺伝子のレベルでも従来の22KのhGHと13回のアミノ酸の異なるvarianthGH(hGH-V)遺伝子が存在することが知られている.このhGH-V遺伝子のプロダクトは生物学的活性をより反映するレセプター活性が免疫活性に比べて1020倍強いと報告されている.臨床的にhGHの免疫活性が高くなくても症状の強い末端肥大症があり,これらの症例では下垂体腺腫においてこのhGH-V遺伝子がexpressされている可能性や, 20Kが多く存在する可能性が考えられる.そこで本研究では末端肥大症の下垂体腺腫中に質的,量的に異なったhGHが存在するか否か検討した.7例の末端肥大症下垂体腺腫および剖検にて得られた10例の正常下垂体をSinghらの方法で抽出し抽出物中のhGHをradioimmunoassayおよびradioreceptor assayにて測定した.末端肥大症下垂体腺腫中のhGHのレセプター活性と免疫活性の比(R/I)は正常下垂体抽出物中のhGHに比べて高値を示した(0.90±0.03VS0.75±0.03, P<0.01).下垂体抽出物をSephadex G-100でゲルろ過しhGHの溶出パターンを検討した.hGHの溶出パターンには末端肥大症と正常下垂体では差を認めなかったが,ゲルろ過により分子量約22K分画中のhGHのR/I比は末端肥大症で高値を示した(1.14±0.09VS0.93±0.04, P<0.05).血中hGHも同様に検討したが,末端肥大症では健常人に比べてR/I比は高値を示した.これらの成績は末端肥大症下垂体腺腫では免疫活性に比べてレセプター活性の強いhGHが分泌されていることを示すものである.現在SDS/PAGEや等電点電気泳動でhGHのheterogeneityについて検討中である.ヒト成長ホルモン(hGH)には従来から知られている22Kの他に15個のアミノ酸の欠如した20KのhGHが存在し、この20Kは免疫活性は22Kの約1/3であるが、生物活性は22Kと同一であると報告されている。

5例の末端肥大症下垂体腺腫および剖検にて得られた5例の正常下垂体をSinghらの方法で抽出し抽出液中のhGHをradioimmunoassay測定した。下垂体抽出液(50μg/ml)50mlのSOS/PAGEを行い、ニトロセルロース膜に蛋白をtransferし、抗hGH抗体とペルオキダーゼ標識第二抗体を用い、GHを検出した。末端肥大症の下垂体腺腫抽出液中のGHは22K、20K、24K、45Kのバンドが認められ、このサイズは正常下垂体抽出液中GHと差を認めなかった。しかし、、末端肥大症では全GHにおける二量体分画である45Kの占める割合が正常に比べ低下していた。20Kも僅かながらのその割合が末端肥大症で低下していた。
紫外線が誘発する細胞周期の進行阻害と細胞死におけるDNA損傷とその修復の関与

これまでの研究者では,紫外線誘発アポトーシスは紫外線による膜損傷から誘導されるという知見が得られていた.光回復酵素遺伝子を過剰発現させたメダカ培養細胞OCP13を用いることにより,短時間(分単位)の可視光照射で,致死線量の紫外線により生成されたピリミジン二量体のみを,ほぼ完全に修復することに成功した.この細胞では紫外線照射後4時間で,アポトーシスに特徴的な決定変化やDNA断片化などが現れ,アポトーシスを観察しやすく,次の2点が明らかとなった.(1)紫外線誘発アポトーシスの過程は,DNA断片化が起こる直前までは可逆的である.(2)アポトーシスの主要因であるピリミジン二量体が修復されさえすれば,途中まで進行したアポトーシスカスケードから細胞は離脱できる.UVA,UV B,UVCが誘発するアポトーシスの違いを,比較した.UVA,UVB,UVCを照射した.UVB(50-800J/m^2)とUVC(10-30j/m^2)では,照射後4hrで均一に播種した細胞の配置は網目状に変化した.その後細胞と核の萎縮,核小体数の減少,アポ小体の形成などの形態変化が観察された.接着面から剥離した細胞からはDNA断片化が検出され,アポトーシスを起こしていることが明らかになった.一方,UVA(4 kJ-24 lJ/m^2)では,細胞と核の萎縮,核小体数の減少は起きたが,アポ小体の形成は観察されず,細胞の配置は均一なままだった.照射により萎縮した核は,UVBやUVCでは,いびつだったの対し,UVAでは丸かった.UVBとUVCは、細胞にアポトーシスに特徴的なカスパーゼ活性化が認められたがUVAでは、これが観察されなかった。これらの結果よりUVAでは、細胞死の引き金となる損傷が、ピリミジン2量体でないばかりでなく、下流の情報伝達系も異なることが考えられた。紫外線は地球上の成分にとって、主要な環境変異原である。紫外線照射によって損傷を受けた生物は、速やかに損傷を修復するか、アポトーシスによって損傷細胞自身を除去することにより、細胞集団の秩序を保ち、固体を防御する。細胞は紫外線によって、大別して細胞膜損傷と、DNA損傷の2種の損傷を受ける。しかし、紫外線応答カスケードの引き金となる損傷種とその認識機構は、未だ明らかになっていない。本研究では、材料として、南日本型メダカ鰭由来培養細胞株OL32細胞にメダカ光回復酵素遺伝子を過剰発言させたメダカ培養細胞株OCP13を用いた。光回復酵素は、紫外線照射によりDNA上に形成されるピリミジン二量体を、可視光エネルギーを用いて、速やかに開裂させ修復するのでこのような研究に適している。プラスチック製培養皿に付着させたOCP13細胞にUVCを照射したところ照射後4hrの間に、アポトーシスに特徴的なDNA断片化が検出された。UVC照射4hr後に培養皿に接着している細胞を、ギムザ染色により観察したところ、細胞の萎縮、核の凝縮、核当たりの核小体の数の減少などの、細胞形態の変化が見られた。そこで、これらの細胞を、DNA断片化が起こる前の段階にある「前アポトーシス」細胞と定義した。紫外線照射直後に、細胞に可視光を1hr照射して光回復処理を行った細胞は、前アポトーシスを起こさなかった。

シクロヘキシミドの有無にかかわらず、前アポトーシスは進行することから、前アポトーシスに特徴的な形態変化には新規タンパク質合成は必要ないことが明らかになった。さらに紫外線照射4hr後の光回復処理により、前アポトーシスの形態変化を起こした細胞も、正常な形態に回復することから、ピリミジン二量体の持続的存在が、前アポトーシスの形態変化に必要なことが明らかになった。これまで特定座位法を利用した実験によってγ線照射によるメダカの突然変異の研究は進められてきた。特定座位法では色素胞などの可視マーカーの変異を検出するが、PCRを利用して特定遺伝子座のγ線誘発突然変異体を見つけられないかと考え、DNA損傷の修復酵素である光回復酵素(phr)遺伝子とp53遺伝子を用いて、PCRを利用した欠失変異体の検出を試みた。メダカの北日本集団由来の近交系HNI(♂)に^<137>Csを線源とした4.75Gyのγ線を照射し、その精巣中の精子・精細胞のDNA上に突然変異を誘発させる。これを南日本集団由来の近交系AA2(♀)とかけ合わせ、翌日から12日間採卵を行った。F1の試料数を増やす目的で北日本野生型集団であるKagaにも照射し、南日本野生型集団であるSakuraとかけあわせたAA2×HNIの交配からは、孵化した胚が440個、発生異常胚が80個、Sakura×Kagaの交配からは、孵化した胚が1741個、発生異常胚が233個得られた。これらの発生異常胚よりDNAを抽出し、近交系間のイントロンの長さによるDNA多型を利用したPCRで、F1ヘテロ個体の欠失をスクリーニングした。欠失はすべて父方由来のDNAで起こっていたので、γ線照射による変異と考えられる。欠失変異体における近傍マーカーの解析から、発生異常胚の欠失の大きさは4263cMと推定された。正常に孵化し成魚になった個体では、変異個体は見つからなかった。これについては、調べる母集団が少なかったか、孵化したものでも変異を持つものは成魚まで育ちにくいという可能性が考えられる。
酸化ストレスと脱落膜マクロファージのインフラマソーム活性化による不育症の病態解明

不育症の発症頻度は4.2%と決して稀ではないが不育症の25%は原因不明であり未だ確立された治療がない。申請者らはこれまでに妊娠初期において、母体子宮の脱落膜組織中のマクロファージの炎症亢進作用が不育症病態に関与することを報告し、更に不育症患者の血液中・子宮内で酸化ストレス度の上昇がみられることを確認している。本研究では『酸化ストレス等を契機として脱落膜マクロファージのインフラマソームの過剰な活性化が子宮内において炎症を誘導し絨毛浸潤抑制による流産を引き起こす』との仮説の下に、ヒト臨床検体を用いた解析及び細胞培養実験により原因不明不育症の病態解明と妊娠維持メカニズムの分子的解明を目指す。
磁性細菌のバイオミネラリゼーション機構を利用した高機能ナノ粒子の創製

本研究では、磁性細菌の酸化鉄バイオミネラリゼーションに関与するタンパク質を利用したナノ無機材料合成法の開発を目的とした。磁性細菌が合成する磁性ナノ粒子の形態制御タンパク質を用いて、粒子の形態、サイズ、特性を精密制御する系を構築した。また、Bar domain構造を持つタンパク質を利用したリポソームの空間制御による粒子の形態制御を可能とする技術、鉄イオントランスポーターを利用したシーケンシャルな粒子形成プロセスの構築に成功した。ここで開発されたナノ磁性材料は、バイオテクノロジー分野における高性能磁性担体や磁気記録材料等としての利用が期待される。これまでに磁性細菌のマグネタイト磁性粒子から結晶核タンパク質Mms6を発見し、これを用いた磁性ナノ粒子の形態制御技術を確立した。そこで平成20年度は、当該技術をさらに発展させ、結晶核形成分子の改変による磁性ナノ粒子の高機能化及び、高度に制御された微小空間内での磁性粒子の合成を行うことを目的とし、研究を行った。まず、Mms6タンパク質の分子レベルでの鉄イオン認識機構の解明に向け研究を行った。Mms6の各領域にペプチドタグを発現し、金ナノコロイド標識した抗体を用いて磁性粒子上におけるペプチドタグの局在評価を行った。その結果、酸性アミノ酸が連続したC末端領域が結晶内に存在しており、この領域が鉄イオンと相互作用し、結晶核形成部位として機能している事が示された。さらにMms6の結晶核形成部位を改変したペプチドを合成し、各ペプチド存在下で合成した磁性ナノ粒子の特性評価を行った。Mms6の自己集積化能に寄与していると考えられるグリシン、ロイシンの繰り返し配列と結晶核形成配列を融合したペプチド存在下で合成した結晶において、高い保磁力を持った磁性結晶を合成することが可能であった。また、磁性粒子合成の為の微小反応場としてのリポソームの形状制御の検討を行った。タンパク質濃度やイオン強度、pHなど本反応条件を緻密にコントロールすることで、リポソームの形状を球状及びチューブ状へと自在に制御可能であることが示された。以上の結果より、微小反応場でのシーケンシャルな磁性ナノ粒子合成技術の確立に向けた基礎を構築する事ができた。平成21年度は、タンパク質の自己集積化能を利用した磁性結晶の形状制御、シーケンシャルな結晶形成反応プロセス構築に向けたリポソーム内へのイオン導入システムの確立、また構築したリポソーム内での磁性結晶合成を行った。はじめに、鉄イオン結合タンパク質の溶液中での分子集合状態の制御に基づいた磁性ナノ材料の合成法の開発を行った。非イオン性界面活性剤を用いて構造を保持するタンパク質を調製し、多角度光散乱検出器、電子顕微鏡、原子間力顕微鏡を用いて解析した結果、多量体を形成していると考えられる均一なサイズの集合体が確認された。さらに、鉄イオン存在下においてはタンパク質の二次構造が変化し、よりサイズの大きな集合体を形成することが確認された。また多量体を形成したタンパク質を用いて磁性結晶合成を行った結果、単量体のタンパク質を用いた場合とは異なるサイズ、形態を有する結晶が合成された。これらの結果から、鉄イオンの存在によりタンパク質の分子集合状態が制御されることが明らかになり、この制御によって磁性結晶の形態やサイズを制御可能なことが示された。また、リポソーム上に導入された磁性細菌の鉄イオントランスポークーが、添加したATPを駆動力としてリポソーム内への能動的な鉄イオンの取り込みを確認し、さらに同リポソーム内の環境を制御することで酸化鉄結晶の形成に成功した。以上、リポソームという区切られたナノ空間内で結晶形成を行うことに成功し、生体適合性の高い脂質二重膜被覆結晶合成のための基盤技術を確立することができた。平成22年度は、高機能ナノ粒子の創製を目的として、細胞内でのタンパク質の機能解析およびタンパク質の発現制御による結晶形態制御、さらに磁性結晶合成における結晶特性の制御を行った。はじめに、相同性組換え法を用いて磁性細菌のマグネタイト結晶形成に関与する4つの遺伝子の欠損株を構築した。細胞内に合成される酸化鉄磁気微粒子について、透過型電子顕微鏡による形態観察を行った結果、野生株では切頂八面体の粒子が合成されるのに対し、mms6遺伝子欠損株では長形、mms7遺伝子欠損株ではダンベル状の粒子の合成が確認された。これらの株においては、特に結晶表面の構造が野生株とは大きく異なることがわかった。また、粒子の長径および短径を測定した結果、全ての遺伝子欠損株と野生株の間で粒径及びアスペクト比のプロファイルにおける明瞭な差異が認められ、これらのタンパク質はin vivoの実験系においても酸化鉄結晶の形態制御に関与していることが示された。加えて、欠損株における遺伝子のコンプリメンテーションを行った結果、結晶形態及びサイズの回復が確認され、同タンパク質の発現制御によって結晶形態の制御が可能であることが示された。

さらに、磁性細菌の培地中に酸化テルルを添加した結果、磁性細菌の細胞内に酸化テルルが取り込まれ、酸化鉄結晶とテルリウム結晶がそれぞれ独立して形成されることが確認された,同様に、セレンについても磁性細菌の細胞内への蓄積が確認された。また、マンガン、コバルト、銅については、磁性細菌の酸化鉄結晶へのドーピングによる磁性結晶特性の変化が確認され、磁性結晶特性の制御が可能であることが考えられた。以上、磁性細菌のバイオミネラリゼーション機構を利用することで、磁性酸化鉄から成る新規マテリアル合成のための基盤技術を確立することができた。
馬尾慢性圧迫における代償性新生血管-画像的分子生物学的検討

馬尾に100mmHgの圧迫力を120分間加えた後、圧迫を解除した。ビデオシステムと連結したデジタルハイスコープを用いて、圧迫部位の頭尾側での血流を圧迫開始直前から圧迫解除後90分後まで経時的に観察した。観察部位は圧迫部位頭側先端から頭側10mmの部位と圧迫部位尾側先端から10mmの部位とした。圧迫直後から、血管の狭小化と明らかな血流低下が圧迫部位の頭尾側で認められた。血流が完全に停止する血管も存在した。これらの変化は、圧迫解除後にしだいに回復した。バルーン内にこんにゃくの原液を充填した後、ATS-1000air compression systemにより10mmHgの圧力を馬尾に加えた。こんにゃくの原液は10分から20分後に固形化するため、こんにゃくの原液をバルーンに注入した後、30分間放置した後、第7腰椎高位でバルーンの頭尾側を結紮切離した。この操作により第7腰椎高位で馬尾に10mmHgの慢性圧迫が加わることを確認した。1週間後に再手術を行い、圧迫部位の頭尾側における馬尾の血管をデジタルハイスコープを用いて観察した。血管の狭小化と血流低下が圧迫部位の頭尾側で認められた。また、新生血管が圧迫部位の頭尾側で認められた。慢性馬尾圧迫モデルにおける代償性新生血管のハイブリダイゼーション法による定量化20頭の雑種成犬を検討の対象とした。バルーン内にこんにゃくの原液を注入し、ATS-1000air compression systemにより10mmHgの圧力を馬尾に加えた。こんにゃくが固形化した後に、バルーンの頭尾側を結紮切離し、第7腰椎高位で馬尾に10mmHgの圧迫が加わることを確認した。1週間後に再手術を行い、圧迫部位と圧迫部位の頭尾側における馬尾を採取し、馬尾の血管を組織学的に観察した。パラフィン固定後に、組織切片を作成し、ハイブリダイゼーション法により、angiopoetinとVEGFを新生血管のマーカーとし、定量化を行った。慢性圧迫後の組織学的観察では、明らかな新生血管は存在しなかった。angiopoetinとVEGFは、両者とも増加していなかった。すなわち、慢性圧迫1週間の時点では、明らかな新生血管は認められないと考えられる。1)急性馬尾圧迫(n=10):馬尾に100mmHgの圧迫力を120分間加えた後、圧迫を解除した。

これらの変化は、圧迫解除後にしだいに回復した。2)慢性馬尾圧迫(n=10):バルーン内にこんにゃくの原液を充填した後、ATS-1000air compression systemにより10mmHgの圧力を馬尾に加えた。こんにゃくの原液は10分から20分後に固形化するため、こんにゃくの原液をバルーンに注入した後、30分間放置した後、第7腰椎高位でバルーンの頭尾側を結紮切離した。この操作により第7腰椎高位で馬尾に10mmHgの慢性圧迫が加わることを確認した。1週間後に再手術を行い、圧迫部位の頭尾側における馬尾の血管をデジタルハイスコープを用いて観察した。血管の狭小化と血流低下が圧迫部位の頭尾側で認められた。また、新生血管が圧迫部位の頭尾側で認められた。慢性馬尾圧迫モデルにおける代償性新生血管のハイブリダイゼーション法による定量化20頭の雑種成犬を検討の対象とした。バルーン内にこんにゃくの原液を注入し、ATS-1000air compression systemにより10mmHgの圧力を馬尾に加えた。こんにゃくが固形化した後に、バルーンの頭尾側を結紮切離し、第7腰椎高位で馬尾に10mmHgの圧迫が加わることを確認した。1週間後に再手術を行い、圧迫部位と圧迫部位の頭尾側における馬尾を採取し、馬尾の血管を組織学的に観察した。パラフィン固定後に、組織切片を作成し、ハイブリダイゼーション法により、angiopoetinとVEGFを新生血管のマーカーとし、定量化を行った。慢性圧迫後の組織学的観察では、明らかな新生血管は存在しなかった。angiopoetinとVEGFは、両者とも増加していなかった。すなわち、慢性圧迫1週間の時点では、明らかな新生血管は認められないと考えられる。
ローレンツ変換をイメージするための動画変換システムに関する研究

特殊相対性理論におけるローレンツ変換によって,慣性系における同時刻が相対的になることを仮想体験するための動画変換システムを開発した。人の前を物体が横切る場合,物体の静止系では,物体の前方ほど未来が見えるようにすることによって,変換前の動画では物体がローレンツ短縮しているが,変換後の物体の静止系では物体のローレンツ短縮が解け,逆に人がローレンツ短縮している様子をシミュレートできる。また,逆に変換前を物体の静止系と見て変換することもできるようなシステムとした。この開発において,次のような成果を得た。・正しいシミュレーションとするためには,変換後のフレームサイズとフレームレートを変えなければならないことを理論から明らかにし,システム上で実現した。・高速度撮影カメラによって撮影された動画も変換することができるシステムとした。それにより,スムーズな時刻変化を実現し,臨場感のある動画への変換が可能になった。・USBカメラで撮影してその場で変換できるようにし,その場で撮影することによる実体験を通して実感できる教材とした。・人の静止系と,物体の静止系とを,それぞれを静止させた映像として同時に表示し,その違いを実感できるので,二つの系の関係を理解させるのに有用な教材となった。大学生に対する授業とともに,中学生・高校生にもローレンツ短縮について紹介する自由参加の授業を試行した。アンケートでは,「難しかった」とともに「面白かった」,「また参加したい」という回答が多く,自由記述にも「図や動画があったおかげで,すこしわかったような気がします。」「すこし難しかったですが,動画はわかりやすくて面白かったです。」「動画がとても楽しかったです。でも相対性理論は難しいと思いました。」とあり,専門家だけでなく,初学者にもこのシステムが有用であることを確かめられた。物理学科での検証ができなかったことと,時間の遅れを理解させる教材までは発展できなかったことを,今後の課題としたい。例えば,人の前を物体が横切る場合,物体の静止系に対して,人の静止系では,物体の後方ほど未来が見えるようにする。これによって,変換前の動画では,人がローレンツ短縮し,変換後の動画では,物体がローレンツ短縮している様子を見ることができる。・正しいシミュレーションとするためには,変換後のフレームサイズとフレームレートを変えなければならないことを明らかにし,システム上で実現した。・通常のビデオカメラによって撮影された動画に加え,高速度撮影カメラによって撮影された動画を変換することができるシステムとした。高速度撮影による動画を用いることで,スムーズな時刻変化を実現し,臨場感のある動画へと変換できるようになった。・また,USBカメラで撮影してその場で変換できるようにもし,実体験によって実感できる教材とした。・人の静止系で,同時刻に両手で短縮した物体の長さを測定するように見えるようにするためには,物体の静止系では,右手と左手を違う時刻にしなければならないことを体感できるので,二つの系からの解釈を理解させるのに有用な教材となった。高速度撮影したものから変換した動画を用いて,中学生・高校生に,ローレンツ短縮について紹介する自由参加の授業を試行した。・アンケートでは,「難しかった」とともに「面白かった」,「また参加したい」という回答が多かった。・自由記述にも「図や動画があったおかげで,すこしわかったような気がします。」とあり,専門家養成だけでなく,初学者にもこのシステムが有用であることを確かめられた。

特殊相対性理論におけるローレンツ変換によって,慣性系における同時刻が相対的になることを仮想体験するための動画変換システムを開発してきた。本年度は,このシステムを分かりやすく,使いやすいものに改良した。(1)左右,どちらからの動きも変換できるように改良これまでは,人の前を物体が横切る場合,物体の動きが右から左の場合しか対応していなかったので,逆方向に動かすと正しく変換できなかった。これを正しく変換できるようにし,使いやすいものとした。(2)撮影した映像が背景の静止系となり,変換後の映像が物体の静止系となるように改良昨年度は,撮影した映像を物体の静止系と見る方式でシステムを開発したが,変換後の映像を見るときに混乱することが明らかになったため,反対の方式のシステムを開発することにした。つまり,撮影した映像を背景の静止系と見て,変換後は物体の静止系であり背景が動いている系となるようにシステムを作り変えた。(3)変換後の映像を表示する位置が動くように改良昨年度は,撮影した物体の静止系の映像と変換後の映像のどちらも映像の表示位置は動かなかった。しかし,今年度の変換後は物体の静止系であり背景が動いている系であるので,映像の表示位置を動かし,背景が動いており物体が静止しているように見えるように改良した。(4)昨年度の方式と今年度の方式を選べるよう改良昨年度の,撮影した映像を物体の静止系と見る場合も,映像の表示位置が動くようにし,希望によって,昨年度の方式と今年度の方式を選んで変換できるように改良した。これによって,物体をローレンツ短縮する場合と,背景をローレンツ短縮する場合と両方シミュレートできるようになり,分かりやすく,使いやすいものとなった。