hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光を用いたタンパク質結晶化法の開発

タンパク質の構造解析を行う上で、現在解決すべき課題は「タンパク質を結晶化し、質の良い結晶を作ること」である。解析技術が飛躍的に進歩した一方、結晶作成の分野では、それに匹敵する革新的な改良はまだない。タンパク質の結晶化には、決まった手法は存在せず、熟練と経験を積んだテクニシャンの技量により、成果が決定されている。タンパク質の種類に応じた沈殿剤の種類と濃度、緩衝溶液の種類と濃度、結晶化の温度、およびタンパク質の濃度、純度など、天文学的なパラメーターの中から適する組み合わせを選べだし、結晶化を進める必要がある。質の良い結晶を作るためには、さらに結晶化条件を厳選する必要がある。本研究では、弱い紫外線を短時間照射することにより、核形成が起こらない程度の低過飽和溶液(準安定状態)中に、結晶核が形成されることを明らかにし、その機構について検討した。その結果、・X線結晶構造解析によって、光照射により得られた結晶は、定法により得られた結晶と格子定数が同じである。・結晶化促進に効果がある光の波長はリゾチームの光吸収スペクトルと対応している。・150300Wのキセノンランプ光をリゾチームの過飽和溶液に30秒程度照射すると結晶化が促進されるが、長い時間照射すると結晶は出現しにくくなる。・核形成が促進される照射時間(30秒以内)では、酵素活性は低下しない。酵素活性の低下は2光子過程で起こる。・一光子吸収により生成した中間体が核形成促進に関与していると考えた。・リゾチーム以外のタンパク質として、ソーマチン(Thaumatin)を用い、やはり光照射により、核形成が促進されることを示した。光によるタンパク質の結晶化促進に関する研究を行った。タンパク質の機能を理解するためには、アミノ酸の配列を知るだけではなくその三次元構造を明らかにする必要がある。そのためにはX線結晶構造解析を行うことが必要であり、タンパク質の結晶化を行うことが必須の工程である。X線結晶構造解析はSpring 8の稼働により飛躍的に進歩した。しかしながら、タンパク質の結晶化は結晶化剤の種類・量、pH、温度、タンパク質濃度等きわめて多くのパラメーターを適切に設定する必要があり、困難を極める。その方法には定法がなく、結晶化のために新しい手法を提案することは重要な課題となっている。最初にタンパク質の結晶化が光で促進されることを明確に示す実験手法を確立すること、およびその機構を明らかにした。タンパク質は最も基本的で性質がよく知られているリゾチームを選び光によるリゾチームの活性低下について調べた。リゾチームは光により変性することが知られている。結晶化を起こさせるには「弱い紫外光」を数秒数十秒当てることが必要である。この弱い光照射がリゾチームの酵素活性をどのように変化させるのか調べた。30秒までの光照射では酵素活性が変化せず、それ以上の照射で変性が始まることが判明した。結晶化が促進されるのは30秒までの光照射であり、光を当てすぎて変性してしまうと結晶化は起こらないことが明らかとなった。次に光で結晶化が起こる頻度を統計的に示す実験を行った。タンパク質の結晶が出現する確率が光の有無、照射時間によってどのように変化するのか定量的に評価した。その結果、光照射により100倍結晶化が促進されることが明らかとなった。光照射により得られた結晶は従来の方法で得られた結晶と同じ結晶構造を示した。最後に光でタンパク質分子の結晶化が促進される機構について検討した。光を当てるとタンパク質分子間に働く力が強くなり、互いに引き寄せるため凝集が始まると考えられる。レーザー光を用いた動的光散乱測定装置により、コロイド粒子の拡散係数を測定し、分子間相互作用を決定することができる。測定の結果、光照射により拡散が遅くなり、分子間相互作用が強まることを示唆する結果を得た。
日本における産学連携のアメリカモデルの導入とその変容:カナダの事例との比較から

知的財産権に関する規制緩和と技術移転のための中間組織が産学連携のアメリカモデルの最大の特徴である。1990年代、それを導入しようとした我が国の政策では共同研究と特許による技術移転が重視され、ノウハウに関する知識の移転や人材交流などは必ずしも優先されなかった。例えば、政府の白書や各大学の報告書は技術移転活動から得た収入の増加を繰り返し紹介し、産学連携の成果として特許による研究の商業化を強調した。しかし、アメリカの改革における主たる課題はむしろリエゾン活動による情報交換の活性化にあった。国立大学に関する事例研究では、特許マネジメントを重視する産学連携政策に積極的に適応したのは大規模大学であり、小規模大学は地場産業との交流を重視したという実態が明らかになった。アメリカモデル導入に対するこうした受け止め方の違いには財政状況、研究者集団の規模、過去の技術移転の経験、地場産業の技術力などが影響している。つまり、これは個々の大学が条件の違いに応じて異なる戦略を選択した結果だと言うことができる。カナダでは大規模大学と小規模大学との違いがさらに明確であった。大規模大学では生命科学分野を中心に多くの大学発ベンチャーが創出されているのに対して、小規模大学の関心はもっぱら教員の意識改革と地場産業との交流にあった。特定のリーダーが学内の制度設計により大きな権限を長期間維持しており、このことが戦略の違いをいっそう明確にしたと考えられる。本研究の特色は、大学内における技術移転ユニットの発展に着目し、戦略的経営の視点から国立大学の行動を分析した点にある。その結果、技術移転の組織と方法について機関の間には大きな多様性が認められた。これは法人化による規制緩和がもたらした新しい現象の一つだと言える。本研究の計画と課題:本研究ではまず、近年、国立大学に相次いで設置された共同研究センター、TLO(技術移転機関)、知財本部などの技術移転ユニットについて組織構造、役割分担、連携の視点から実態を分析する。その結果を踏まえて、国立大学における技術移転方法の変化、このようなアメリカモデルの導入の効果を明らかにすることが本研究の課題である。文献調査の結果:文献レビューからは、1990年代の政策においてTLOの重要性が過大に評価されたこと、TLO法以前のインフォーマルな技術移転の効果について評価が分かれていること、こうした評価の違いがその後のTLOの機能に関する評価の違いへとつながっていることなどが明らかになった。例えば、技術移転が複雑かつ多様なプロセスを必要とするのに対し、初期のTLOは優先すべき事業に自身の業務を限定せざるを得なかった。これは制度改革を急いだために今も残されている課題であるが、同時に、急速な改革を可能にした背景でもある。国内調査の結果:国内の大規模大学においてテクノロジーマネージャーを対象とするインタビュー調査を実施した。技術移転のための部局間の連携は必ずしも効果的ではないこと、技術移転ユニットは特許申請に限らず多種多様な新規事業に着手していることなどが明らかになった。海外調査の結果:カナダの大規模大学においてテクノロジーマネージャーを対象とするインタビュー調査を実施した。これはアメリカモデルの導入について比較し、日本固有の傾向を明らかにするためである。一つのリエゾンオフィスが技術移転の全プロセスを管理しているという事例について調査したところ、リエゾンオフィスの組織構造や業務形態は、アメリカモデルよりも、創始期から深く関わる指導者グループの考えが強く影響していることが明らかになった。

文献調査の結果:文献レビューでは、大学にとって産学連携に取り組むことの是非について議論が対立していること、産学連携の利益と不利益には多数の項目があり、大学の活動に幅広く影響を与える可能性があることなどを確認した。それらを一覧にまとめ、インタビューにおける産学連携の目的に関する質問に活用した。国内調査の結果:国内の複数の国立大学において技術移転に携わる研究者及び職員を対象とするインタビューを実施した。2004年の法人化後、どの大学においても技術移転ユニットの統合による機能集約が進められた。また、政府によって導入された技術移転の制度には機関固有のバリエーションも認められた。特にTLOの組織形態の違いには学内で議論された技術移転の意義や目的の違いが反映されている。技術移転ユニットの機能と組織には担当副学長、産学連携センター長よりも、実質的にテクノロジーマネージャーとしての役割を果たしているセンター専任教員のビジョンが大きく反映する傾向がある。技術移転の方法と組織を規定する要因についてさらに分析を進める予定である。知的財産権に関する規制緩和と技術移転のための中間組織が産学連携のアメリカモデルの最大の特徴である。1990年代、それを導入しようとした我が国の政策では共同研究と特許による技術移転が重視され、ノウハウに関する知識の移転や人材交流などは必ずしも優先されなかった。例えば、政府の白書や各大学の報告書は技術移転活動から得た収入の増加を繰り返し紹介し、産学連携の成果として特許による研究の商業化を強調した。しかし、アメリカの改革における主たる課題はむしろリエゾン活動による情報交換の活性化にあった。国立大学に関する事例研究では、特許マネジメントを重視する産学連携政策に積極的に適応したのは大規模大学であり、小規模大学は地場産業との交流を重視したという実態が明らかになった。アメリカモデル導入に対するこうした受け止め方の違いには財政状況、研究者集団の規模、過去の技術移転の経験、地場産業の技術力などが影響している。つまり、これは個々の大学が条件の違いに応じて異なる戦略を選択した結果だと言うことができる。カナダでは大規模大学と小規模大学との違いがさらに明確であった。大規模大学では生命科学分野を中心に多くの大学発ベンチャーが創出されているのに対して、小規模大学の関心はもっぱら教員の意識改革と地場産業との交流にあった。特定のリーダーが学内の制度設計により大きな権限を長期間維持しており、このことが戦略の違いをいっそう明確にしたのだと考えられる。本研究の特色は、大学内における技術移転ユニットの発展に着目し、戦略的経営の視点から国立大学の行動を分析した点にある。その結果、技術移転の組織と方法について機関の間には大きな多様性が認められた。これは法人化による規制緩和がもたらした新しい現象の一つだと言える。
昆虫脱皮ホルモン受容体の大量発現、およびリガンド-受容体結合様式の解明

N-tert-Butyl-N,N'-dibenzoylhydrazineとその誘導体は、昆虫の脱皮ホルモン(20-hydroxyecdysone)のアゴニストであり、昆虫に投与すると早熟脱皮を誘導して死に至らしめる。これら非ステロイド型脱皮ホルモンアゴニストの標的である脱皮ホルモン受容体は、EcR(ecdysone receptor)およびUSP(ultraspiracle)という二つのタンパク質のヘテロ二量体である。興味深いことに、多くの非ステロイド型脱皮ホルモンアゴニスト類縁体は鱗翅目昆虫に対して選択的に殺虫効果を発揮することが知られているが、その選択毒性の生じる機構は明らかではない。本年度は、鱗翅目昆虫ニカメイガおよび双翅目昆虫ショウジョウバエを供試昆虫として、in vitro転写/翻訳系による脱皮ホルモン受容体タンパク質(EcR/USP複合体)の合成を行った。さらにその受容体タンパク質を用いて種々の脱皮ホルモンアゴニストの受容体結合活性を測定し、以下のような成果を得た。(1)ニカメイガとショウジョウバエとの間で、種々の脱皮ホルモンアゴニストの受容体結合活性を比較した。ステロイド型の脱皮ホルモン類の結合活性に対する構造活性相関は両昆虫間でよく一致していたが、非ステロイド型脱皮ホルモンアゴニストに関しては、大きな違いが認められた.また,非ステロイド型脱皮ホルモンアゴニストのショウジョウバエに対する受容体結合活性はニカメイガに対する活性に比べるとかなり低かった。この結果より、非ステロイド型脱皮ホルモンアゴニストの鱗翅目昆虫に対する選択毒性は、受容体のレベルで生じていることが示唆された。(2)ニカメイガ、ショウジョウバエのEcR,USPを組み合わせたハイブリッド受容体を調製し、化合物の結合活性を測定した。その結果、非ステロイド型脱皮ホルモンアゴニストの受容体結合活性の大きさはEcRの構造に依存することが定量的に示された。すなわち、これらの化合物の結合部位はEcR/USP複合体のうちEcR内に存在し、結合部位との親和性が昆虫種間の選択毒性の原因となっていること、またヘテロ二量体を安定化させているUSPは選択毒性を生じさせる要因ではないことが示唆された。N-tert-Butyl-N, N'-dibenzoylhydrazineとその誘導体は、昆虫の脱皮ホルモン(20-hydroxy ecdysone)のアゴニストであり、昆虫に投与すると早熟脱皮を誘導して死に至らしめる。これら非ステロイド型脱皮ホルモンアゴニストの作用部位である脱皮ホルモン受容体は、EcR(ecdysone receptor)およびUSP(ultraspiracle)という二つのタンパク質のヘテロ二量体であり、すでに数種類の昆虫においてEcR, USPのcDNA塩基配列が明らかにされている。しかし、EcR/USP複合体とリガンドとの相互作用については、いまだにほとんど知見が得られていない。そこで本研究では、脱皮ホルモンの受容体(EcR/USP複合体)と脱皮ホルモンアゴニストとの結合活性を測定することを目的とした。本年度は、鱗翅目昆虫ニカメイガを供試昆虫として実験を行い、以下のような成果を得た。(1)受容体を構成する二つのタンパク質(EcR, USP)のcDNAクローニングを行い、塩基配列を決定した。(2)(1)で明らかにされた配列をもとに、in vitro転写/翻訳系によって、ニカメイガEcRおよびUSPタンパク質の発現を行った。それぞれのタンパク質が効率よく合成できたことを、SDS-PAGEにより確かめた。(3)発現タンパク質(EcR/USP)を用いたリガンド-受容体結合実験を行った。その結果、脱皮ホルモン類やその非ステロイド型アゴニストが高い結合親和性を示すことが明らかになった。(4)さらにこの発現タンパク質(EcR/USP)を用いて、種々の脱皮ホルモンアゴニストの受容体結合活性を測定した。受容体結合活性は、ニカメイガ幼虫に対する殺虫活性、およびニカメイガ培養表皮系における脱皮ホルモン活性と、それぞれ1対1に対応していることが明らかになった。これらの結果から、リガンドの受容体への結合が強いほど脱皮ホルモン活性や殺虫活性が高くなることが、定量的に示された。

(2)ニカメイガ、ショウジョウバエのEcR,USPを組み合わせたハイブリッド受容体を調製し、化合物の結合活性を測定した。その結果、非ステロイド型脱皮ホルモンアゴニストの受容体結合活性の大きさはEcRの構造に依存することが定量的に示された。すなわち、これらの化合物の結合部位はEcR/USP複合体のうちEcR内に存在し、結合部位との親和性が昆虫種間の選択毒性の原因となっていること、またヘテロ二量体を安定化させているUSPは選択毒性を生じさせる要因ではないことが示唆された。
拍動心の左室心内膜下における毛細血管内血流パターンの解析

本研究は、左室心内膜側の血行動態の検討を目的とした。心内膜側の血行動態を決定する因子は、(1)収縮期、拡張期の左室内圧の変化、(2)心筋の収縮自体による血管の圧迫、変形等が考えられる。此等の検討の為に2種類のモデルを試作した。(A)生理液を用いた家兎ランケンドルフ潅流心の左房から、ラテックスバルーンに組み込んだセルフォックスレンズ(直径2mmの棒状レンズ)を挿入し、左室内圧発生下に心尖部の微小循環を観察。(B)希釈自家血を用いた犬ランゲンドルフ潅流心の左室前壁を切除し、拍動下に中隔左室側または乳頭筋の微小血管を浮動型対物レンズで観察。(A)では時に細静脈が観察されたが、出現頻度は低く、また心内膜に障害され血管内蛍光粒子(直径1mm)をセルフォックスレンズを介した紫外線では十分に励起できず、血流速度の計測は困難であった。(B)では蛍光粒子による血流速度の計測が十分に可能であった。潅流液の自家血と生理液の混合比は平均12、pH7.35±0.02、PaO_2153×30mmHg、PaCo_233±2mmHgであった。潅流圧は80,60,40mmHgの三段階に設定した。主に細静脈が観察され、細動脈の出現は希であった。細静脈血流は、何れの潅流圧でも拡張期優位であり、潅流圧を60または40mmHgに低下させるとしばしば収縮期血流の停止が観察された。しかし逆流は認められなかった。以上の結果は、心内膜側の収縮期血流は心内圧の発生とは無関係に停止し得ることを示す。従って心内膜側の周期的血流変化の決定因子として、心筋の収縮自体による血管の圧迫、変形が重要な役割を持つ。また逆流が観察されなかったことより、心内圧の発生が無い状態では、心筋内静脈のAqueezingが血流の停止をもたらす可能性は少ないと考えられた。しかし希釈自家血を用いた場合でも、心筋浮腫発生の可能性があり(測定例では心筋dry/wet比が約1.5)、今後希釈液にアルブミンを加える等の処置により、浮腫の影響を検討する予定である。
拡張および再利用可能な多プログラミング言語対応テストカバレッジ測定フレームワーク

テストカバレッジとはプログラムソースコードの全体に対するテストされた割合であり、テスト十分性の判断材料として様々なレベルで自動測定すべきである。さらに、プログラミング言語の更新や多様化、複数言語の併用開発の進展に伴い、多数の言語やレベルを統一的に扱え必要に応じ拡張可能な測定ツールが必要である。しかし既存のツール群は単一言語を扱い拡張性に乏しい。本研究では多数の言語間の共通性と相違を分析し、共通部分を再利用可能かつ各言語特化部分の実装や測定レベル拡張を効率的に達成可能なフレームワークを実現した。これにより多言語に対し統一的・柔軟なカバレッジ測定を実現でき、十分なテストの実施とテスト効率向上を達成した。さらに、プログラミング言語の更新や多様化、複数言語の併用開発の進展に伴い、多数の言語やレベルを統一的に扱えて、かつ、必要に応じ拡張可能な測定ツールが必要である。しかし既存のツール群は単一言語を扱い、また、拡張性に乏しい。そこで本研究では、多数の言語間の共通性と相違を分析し、共通部分を再利用可能かつ各言語特化部分の実装や測定レベル拡張を効率的に達成可能なテストカバレッジ測定フレームワークを実現することを目標とする。平成22年度は、テストカバレッジ測定フレームワーク(測定FW)の基礎部分の確立に向けて、(1)言語モデルの識別、(2)カバレッジ測定コード埋め込みと測定結果表示方法の確立、(3)拡張性向上に向けた設計パターン検出のそれぞれについて取り組み、成果を論文等の形でまとめて発表した。具体的には(1)多数の代表的言語群を対象として広範かつ精密な共通性・可変性の分析により、測定FWが扱い可能な言語範囲を特定し、可変性を組み入れた言語モデルを導出した。(2)識別した言語モデルを活用して、テストカバレッジを測定するためのコードを測定対象に埋め込むための基本的な仕組み、および、測定結果を表示するための基本的な仕組みを確立した。(3)フレームワーク全体や各部分の拡張性向上等に不可欠な各種のパターンの適用状況調査と追加適用に向けて、既知のパターンをモデリングならびに高精度に検出・適用する仕組みを確立した。平成23年度は、拡張性の高いフレームワーク実現に必要な(1)再利用性の高いコード埋め込み部の実現、(2)カバレッジ表示部の拡張とフレームワーク統合、(3)測定フレームワークの評価-と改善、(4)拡張性向上に向けたオブジェクト指向フレームワーク特性評価のそれぞれについて取り組み、成果を論文等の形でまとめて発表した。さらに、完成部分についてオープンソースの形で広く一般にWeb上で公開した。具体的には、(1)言語モデル上での抽象構文木の整形および操作方法を共通処理として実装することで、多数の言語群に対応する再利用性の高いコード埋め込み部を実現した。(2)研究代表者らがこれまでに試作したフレームワーク内のカバレッジ表示部について種々のプログラム単位でフィルタリング出力する機能拡張を実施し利便性を高めたうえで、コード埋め込み部との統合を達成した。(3)複数の実プログラムに対するテスト実行について適用評価を開始し、その結果をフレームワークの特に拡張性や効率性向上に応用した。(4)得られた測定フレームワーク全体の拡張性向上に向けて、オブジェクト指向フレームワークを評価しその特性を明らかとした。本研究では多数の言語間の共通性と相違を分析し、共通部分を再利用可能かつ各言語特化部分の実装や測定レベル拡張を効率的に達成可能なフレームワークを実現する。これにより多言語に対し統一的・柔軟なカバレッジ測定を実現でき、十分なテストの実施とテスト効率向上を達成することを目標とする。平成24年度は、前年度から継続してフレームワークの適用実験を通じた評価と改善、および、フレームワークの一般公開に向けた準備と公開を実施した。

具体的には、複数のプログラムに対するテスト実行についてフレームワークを適用評価し、その結果をフレームワークの拡張性および再利用性の向上に活用した。さらに、それにより有効性の高められたフレームワークについて、パッケージ化して広く一般公開する仕組みを準備し、核となる部分については公開することに成功した。当初の計画以上にフレームワークの実装を進めることができた結果として、完成部分についてオープンソースの形で広く一般にWeb上で公開することに成功したため。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後、既存の総合的かつ対応プログラミング言語が限定的なテスト環境に対してフレームワークの仕組みを接続することで、多数のプログラミング言語に対応する形でテストカバレッジ測定および関連機能を統一的に提供可能なことを確認する予定である。さらに、一般公開したフレームワークに対する利用フードバックを受けて、フレームワークの拡張性や効率性等の改善を予定している。
中小規模病院のジェネラリスト看護職のリーダーシップ育成プログラムの作成

本研究の目的は、中小規模多機能型病院(以下、中小規模病院とする)に勤務するキャリア中期ジェネラリスト看護師(以下、ジェネラリスト看護師とする)のリーダーシップ育成プログラムの検討をすることである。プログラム検討に先駆けて、2018年度は、H県内一般病院87施設に勤務する同部署のジェネラリスト看護師と看護師長への質問紙を実施した。質問内容は、自作のジェネラリスト看護師のリーダーシップに関する項目と共有リーダーシップ,職場環境,職務満足,看護師の倫理的行動等を調査し,両者のデータの比較により,ジェネラリスト看護師のリーダーシップの影響要因を明らかにすることを目的とした。申請当初の実施計画では、調査対象を中小規模病院の多機能病院に限定していたが、大規模病院を含め、ジェネラリスト看護師のリーダーシップの影響要因を広く探るため、調査対象を拡大した。質問紙調査は、自記式郵送法により、2019年3月-4月に実施した。配布数は看護師長199名、ジェネラリスト看護師995名。回収数は看護師長97名(回収率49%)、ジェネラリスト看護師406名(回収率42%)であった。同部署の回答は83部署であった。現在、これらのデータを記述的統計分析および推測統計分析を行っている。具体的には,ジェネラリスト看護師と看護師長の認識の違い,看護師の倫理的行動へのジェネラリスト看護師のリーダーシップと共有リーダーシップの影響を検討中である。質問紙調査は予定より遅れて実施したものの、現在分析中であり、その結果を活用しながら、ジェネラリスト看護師のリーダーシップ育成プログラムを作成するため、今年度の計画通りの進展となる予定である。1.2019年6月中にジェネラリスト看護師のリーダーシップへの影響要因を分析する。2.2018年度調査協力施設のうち、リーダーシップ育成プログラムの作成のためのアクションりサーチに協力いただける施設を5施設募集し、施設の状況について情報収集をする。3.2019年9月までにプログラムの試案を作成し、その内容について、リーダーシップ研究の専門家にスーパーバイズを受ける。4.10月に施設においてプログラムの説明会を開催し、プログラムの運営について、理解を得る。5.施設の状況に応じて、11月頃から、アクション・リサーチの手法を用いて、プログラムの導入、運営、実施の評価を随時実施する。1.質問紙調査のデータ入力のために人件費として使用する。
発達障害児への予防的介入システムの思春期への拡大と効果査定

30-2-1.小学校TTプログラム開発小学校版教職スキル尺度を基準に,TTのプログラムや教材をひととおり完成させた。30-2-2.中学校TTプログラム開発中学校版教職スキル尺度を基準に,TTのプログラムや教材をひととおり完成させた。30-2-3.中学校TTプログラムの効果検証中学校版教職スキル尺度を用いて,中学校TTプログラムの介入実践と効果検証を行った。30-2-4.小学校TTプログラムの効果検証小学校版教職スキル尺度を用いて,中学校TTプログラムの介入実践と効果検証を行った。30-2-5.思春期版はなまるプロジェクトPTプログラム開発思春期の養育スキル尺度の作成11歳以上の思春期の子どもを持つ保護者について,中学校の養育スキル尺度を構成し,標準化の作業を行う。思春期の親評定の行動傾向測定方法と児童・生徒のメンタルヘルス測定方法を既存の尺度中から選定する。「発達支援システムの運用と実践」と「未熟児性発達障害の病理・病態の理解」領域30-2-1.小学生版PTの実践と普及システムの構築30-2-2.乳幼児版集団PTの定期的実践平成29年度の計画を引きついて実践を行った。30-2-3.周産期に起因する発達障害幼児・児童の生育データの蓄積と幼児版個別PTの実践周産期に起因する発達障害幼児・児童の生育データの蓄積ついては,継続的にデータ集積を行っている。また,幼児版個別PTの実践については,最も作業負担の多い上に一時に介入を行える規模に制限がかかる部分ではあるが,順調に実践を行っている。簡易認知機能尺度測定ツール作成については,実験仮説の部分的な修正も含め,新たな尺度を構成し標準化の作業を行った。その成果は順次発表している。小学校TTプログラム開発と中学校TTプログラム開発の領域については順調に研究作業が進み,小学校TT・中学校TTのプログラムについて介入試行を行い,さらなる課題を見出すに至っている。他の領域では計画通りの手順で研究作業を進めることができており,総じて,おおむね順調に進展していると判断している。基本的には当初の研究計画に従って活動を進める。小学校TT,中学校TTについては,不登校・いじめ・いわゆる学級崩壊といった児童・生徒の学校適応の問題を排除して考えることはできない。このため,このような問題についても視野に入れて考察を進める方向で効果検証を進めていく。また,小学校高学年・中学生のPTについては,今年度は小学校高学年を中心にスキル評価尺度の作成を行うとともに,介入プログラム作成の作業に力を入れたい。29-1-1.簡易認知機能尺度測定ツール作成についてはF-NIRS機器の導入および更新にほぼ1年を要し,進行が遅れている。今後,実験仮説の部分的な修正も含めて,遅れを取り戻すための研究計画の修正が必要であり,そのための調整を行っている。29-1-2.小学校TT(ティーチャー・トレーニング)プログラム開発, 29-1-3.中学校TTプログラム開発の領域については,それぞれ尺度の標準化を終え,論文も発行済みあるいは印刷中の段階にある。さらに,小学校TT・中学校TTのそれぞれについて基礎領域の研修プログラムの一部を作成した。中学校TTでは個別介入レベルで,小学校TTでは個別介入レベルおよびスクールワイドレベルの介入試行をおこなった。この領域においては,やや計画を前倒しして進めることができている。29-2-1.小学生版PT(ペアレント・トレーニング)の実践に関しては,従来のプログラム内容で年間の5回の集団介入の実践を行い,データをRCTの形でまとめて投稿準備の段階にある。先行の尺度の標準化の論文の提出を待って,この結果も発表の用意を進めている。29-2-2.乳幼児版集団PTの定期的実践に関しては,継続して集団形式PTの実践を行い,データを蓄積している。29-2-3.周産期に起因する発達障害幼児・児童の生育データの蓄積ついては,継続的にデータ集積を行っている。簡易認知機能尺度測定ツール作成の領域にについては,F-NIRS機器の導入および更新にほぼ1年を要し,進行が遅れている。今後,実験仮説の部分的な修正も含め,遅れを取り戻すための研究計画の修正が必要である。他方で,小学校TTプログラム開発と中学校TTプログラム開発の領域については順調に研究作業が進み,特に小学校TTのプログラムについてはすでにいくつかの介入試行を行い,むしろ計画を前倒しして進めている。

思春期の親評定の行動傾向測定方法と児童・生徒のメンタルヘルス測定方法を既存の尺度中から選定する。「発達支援システムの運用と実践」と「未熟児性発達障害の病理・病態の理解」領域30-2-1.小学生版PTの実践と普及システムの構築30-2-2.乳幼児版集団PTの定期的実践平成29年度の計画を引きついて実践を行った。30-2-3.周産期に起因する発達障害幼児・児童の生育データの蓄積と幼児版個別PTの実践周産期に起因する発達障害幼児・児童の生育データの蓄積ついては,継続的にデータ集積を行っている。また,幼児版個別PTの実践については,最も作業負担の多い上に一時に介入を行える規模に制限がかかる部分ではあるが,順調に実践を行っている。簡易認知機能尺度測定ツール作成については,実験仮説の部分的な修正も含め,新たな尺度を構成し標準化の作業を行った。その成果は順次発表している。小学校TTプログラム開発と中学校TTプログラム開発の領域については順調に研究作業が進み,小学校TT・中学校TTのプログラムについて介入試行を行い,さらなる課題を見出すに至っている。他の領域では計画通りの手順で研究作業を進めることができており,総じて,おおむね順調に進展していると判断している。基本的には当初の研究計画に従って活動を進める。機器の導入・更新に手こずり進行が遅れた簡易認知機能尺度測定ツール作成の領域にについては,実験仮説の部分的な修正を検討する必要が生じてきた。この検討の結果に従い,必要に応じて研究計画を修正しながら作業を進めていく。小学校TT,中学校TTについては,不登校・いじめ・いわゆる学級崩壊といった児童・生徒の学校適応の問題を排除して考えることはできない。このため,このような問題についても視野に入れて考察を進める方向で効果検証を進めていく。また,小学校高学年・中学生のPTについては,今年度は小学校高学年を中心にスキル評価尺度の作成を行うとともに,介入プログラム作成の作業に力を入れたい。
雪氷中に個まれる火山灰起源の磁性粒子の挙動

南極氷床などに見られる火山灰を含む汚れ層は、しっかりした自然残留磁化をもっていることが知られており、その磁化の獲得機構を明らかにしようとするのが、この研究である。このため一方で、雪粒子に磁性をもつ岩石粉末を混ぜ、低温室に保持しながら地球磁場による磁化獲得の過程を時間毎に磁化測定と顕微鏡観察を行って調ベ、他方、北アルプス立山にある比較的古い氷体を残す雪渓の雪氷試料について自然磁化獲得の実際を調ベた。実験室の研究では自然雪や人工的にふるい分けした雪などに各種磁性物質の粉末を混入したものを初期試料とし、約-20°C、-10°C、-2°C等の条件下で保持したものを調ベたが、磁性粒子を含む雪氷の磁場方向への磁化獲得の機構は雪氷の変態に伴って磁性粒子がある時期に向きの自由度を持ち、その過程で磁場方向に向いた状態で定着するものという結果を得た。乾雪の場合、雪粒子の結合が丈夫になっていく過程では焼結によって変態が進行するが、最初無方位に弱く付着していた磁性粒子は水分子の表面拡散や昇華による結合部への移動に伴い、雪粒から離れて向きを変える機会を得、外部磁場による力を受けた状態で再付着したり、結合部のくびれた部分などに集まり気味に固定される。このことは少し厚めに製作したアニリン固定法による雪氷試料の薄片観察により確認できた。湿雪の場合、ざらめゆきへの変態となるが、雪粒子表面にある水膜によって磁性粒子は容易に自由度を得る。そして凍結・融解のくり返される中で雪粒同士の結合部のくびれや凹部に強く集合した状態で磁場方向に配向気味に固定されることがわかった。野外の雪渓で採取された試料は中緯度にある氷河や雪渓で見られる湿雪の変態によって氷化に至ったものと考えられる。現段階で詳細な結論までには至っていないが、汚れ層の部位に磁化の集中化が現われていて、氷体の流動に関わる知見を得る可能性をもつ。本年度の初期には室内において磁性物質の粉末を無方位に混入した配試料を用い,外部磁場による配向過程の実験を行った.このような雪試料を-10°C及び-20°Cに保って地球磁場の中で静置しておくと雪の中の磁性粒子は地球磁場の向きに配向する.この現象は-10°Cの方が-20°Cよりも速く精度よく配向することがわかった.ただし一度地球磁場の磁性粒子の磁化が平行になった後は,北方向を保ちながら,浅い伏角をもって安定する.これは雪が変態する過程で氷粒の昇華蒸発や凝結が起って磁性粒子が下方へ少し移動する際に自由度をもち,地球磁場方向に回転すると考えられる.また人工的に作った球状の雪粒試料で同様の実験を行うと,各磁性粒子は地球磁場と平行になって安定した.雪のNMRの伏角の誤差は雪粒子の最初の形状に関係しているように考えられる.これらの実験的研究結果から南極氷床中の火山灰を含む氷の層は新雪からフィルン河形までの間に磁化を獲得している.北アルプスの内蔵助雪渓内部には比較的古い時代の氷体があると言われているが,下部氷体に含まれている汚れ層を採取して雪氷学的構造解析と共に汚れ層物質中の磁性粒子による配向の特性などからも氷体の構造と歴史を求めようと研究が計画されている.

これに伴い,本年度後半に入手したコア採取用ドリルのテストを行った.また先に採取されていた試料の雪氷学的構造解析を行って上部氷体には堆積量の多い年や消耗の進んだ時期などがあって変化が激しいことを見出した.今後の研究計画として,特に中緯度の雪渓では湿雪としての変態が主であるので,湿雪からの氷化過程で磁化を獲得する機構についてさらに実験室での研究を進めると共に,実際の雪渓中の汚れ層の磁性物質の同定と力学的作用による配向の変化等,磁性粒子の挙動に注目していく.今年度は昨年に続いた雪氷中に無方位に分散した磁性物質が時間と共に外部磁場の方向に配向していく過程を、より詳しく実験室で調べ、更に北アルプス立山の内蔵助雪渓で採取した雪氷資料の中、汚れの多い部位について磁化の強度と方位等を調べた。実験室では雪粒子および磁性粒子の粉末をそれぞれ大きいものと小さいものにわけ、組み合せを替えたものを初期試料として実験した。磁化測定は試料を保持している低温室から5mの位置に置いてある超伝導磁力計を使用し、試料に温度変化の影響が出ないよう配慮した。保持の温度条件に違いをもたせ、各々時間の経過につれて磁場方向に配向していく様子を磁化測定と同時に試料の薄片を作って顕微鏡観察を行った。その結果、磁性粒子を含む雪氷の磁場方向への磁化獲得の機構は雪氷の変態に伴って磁性粒子がある時期に自由度を持つことがわかり、その過程で磁場方向に向くと考えた。1.乾雪の場合、雪粒子の結合が丈夫になっていく過程では焼結による変態が進むが、最初無方位に弱く付着していた磁性粒子は水分子が雪粒のくびれ等に移動するに伴い、雪粒から離れて移動し、安定な位置に集合気味に固定され、磁場方向への配向が高まることが、顕微鏡観察によって明らかになった。しもざらめ化する場合も同様と考えられる。2.湿雪の場合、ざらめゆきへの変態となるが、雪粒子表面にある水膜によって磁性粒子は容易に自由度を得る。そして雪粒同士の結合部や凹部に強く集合した状態で、磁場方向に配向気味に固定される。野外で採取した試料はある程度長い年代を持つ氷で、火山灰を含むと考えられる汚れの強い層について調べた。その結果、現段階では地球磁場との方位関係は明確ではないが、磁化の集中化が現われており、試料の採取方位がはっきりすれば、氷体の流動の向きや年代推定にも寄与できるものと思う。
口腔がんの顎骨浸潤は抑制できるか?-EGFレセプターリン酸化阻害による効果-

口腔がんの多くは舌や歯肉などの口腔内組織に発症するが、これらの臓器・組織は解剖学的に顎骨に近接しており、腫瘍の増大により容易に顎骨に浸潤する。この場合は、腫瘍の根治性の点から、顎骨離断術や部分切断術を施行せざるをえず、顔面の審美性や機能性に多大な障害を生じ、治癒後の社会生活やQOLに大きな影響を及ぼす。それ故、腫瘍の顎骨浸潤を抑制することが可能となれば、口腔がん患者にどって大きな福音となり、その開発が真に望まれている。口腔癌細胞の多くは、epidemal growth factor (EGF) receptorを高頻度に発現しており、また顎下腺並びに唾液中には高濃度のEGFが存在していることが明らかになっている。従って、口腔癌の微小環境中に存在するEGFが、癌細胞に対してパラクライン的に作用し、骨浸潤に関与する形質発現に重要な影響を及ぼしていることが示唆される。口腔がん細胞株HSC2, HSC3, HSC4, Ca9.22, SASを用いてEGFRの発現をWestern Blotで検討したところ、全てのがん細胞株でEGFRの発現亢進がみられた。これらの細胞をEGFで刺激した際、EGFRのリン酸化の亢進およびMAPKであるERK1/2, p38.JNKの活性化がみられた。ERK1/2はEGF依存的にPTHrPを発現亢進した。HSC2細胞にPTHrPのsiRNAを導入することで細胞増殖、浸潤活性の抑制がみられた。このような所見は、口腔がん細胞の顎骨浸潤にはEGF/EGFRによるPTHrPの発現が重要な役割を演じていることを示唆するものだった。それ故、腫瘍の顎骨浸潤を抑制することが可能となれば、口腔がん患者にとって大きな福音となり、その開発が真に望まれている。口腔がん細胞の多くは、epidermal growth factor(EGF)receptorを高頻度に発現しており、また顎下腺並びに唾液中には高濃度のEGFが存在していることが明らかになっている。口腔がん細胞株HSC2,HSC3,HSC4,Ca9.22,SASを用いてEGFRの発現をWestern Blotで検討したところ、全てのがん細胞株でEGFRの発現亢進がみられた。これらの細胞をEGFで刺激した際、リン酸化の亢進と細胞増殖活性の亢進がみられ、同時に破骨細胞誘導因子であるPTHrPの発現亢進が認められた。これらは、EGFRリン酸化阻害剤であるAG1478の添加により阻害された。
結び目から見た多様体の幾何的構造

3次元球面内の結び目を考える。この結び目を解く操作を結び目解消操作という。たとえば,結び目の辺の上下を入れ替える操作で結び目は解ける。この1回で操作で解ける二橋結び目をKanenobu-Murakamiが決定している。そこで,この操作を拡張して自明なタングルをp/qの有利タングルに置き換える操作を考えこの操作1回で解ける二橋結び目とこの操作をしなければならない場所を決定した。また,結び目を解く操作に△-unknotting operationがある。これについて操作をおこなう場所をどのような同値関係で分類すればよいかを考えた。通常の結び目解消操作に関しては谷山氏が同値関係を定義し二橋結び目で結び目解消数が1のものについて解くべきところを決定している。しかし,△型の結び目解消操作ではこの,同値類だと強すぎてすべての結び目に対して同値類が無限個になることがわかっている。これは第5回韓日結び目研究集会で発表し,また,クローバ結び目は中心を軸とする120度の回転による対称性を持つ。この様な結び目を周期結び目と呼びn回転させると恒等写像になるようなものを周期nをもつという。周期nの十分大きい結び目は1回の△型の結び目解消操作で解けないことを予想している。また,△型の結び目解消数が1であるような結び目で結び目を解く場所にはかなりの制限がつくことを予想した。
発熱性流体の凝固を伴う水平円管内自然対流伝熱

本年度の成果1.前年度後半に行なった"凝固を伴う発熱性流体の自然対流"に対する数値計算および近似推定法による結果をまとめ,日本機械学会論文集に投稿した.本年3月号に掲載される.2.放射性崩壊などのように熱発生率が減衰する場合の極限として,熱発生率が瞬時に消滅する場合を取り上げ,数値計算および実験により自然対流場の減衰特性を明らかにした.この結果をまとめて日本機械学会論文集に投稿した.3.レイリー数Raが10^87×10^<12>の範囲について,発熱性流体の自然対流伝熱の実験を行なった.この結果および以前の研究結果を合わせて, RRa≦7×10^<12>の範囲で,円管内の最高温度とおよび平均ヌセルト数を簡単に推算できる実験整理式を求めた.4.数種の条件下に凝固を伴う自然対流場の実験を行なった.凝固層厚さについては,ほぼ妥当と思われる測定値がえられ,数値解析とも良く対応がついた.しかし液相領域の最大温度や固液界面の平均ヌセルト数の測定値はかなりバラツキのあるものとなった.今年度の研究の反省凝固を伴う実験に関して,測定セルを3回ほど大幅改造して,マッハツェンダー干渉計による温度場の測定を試みた.しかしながら鮮明な干渉縞を得ることが出来なかったので,報告書まとめの時間的制約も考えて,今年度後半からは熱電対による測定に変更した.このため測定結果には熱電対級の誤差(0.15°C程度)が含まれ,定性的には正しいが"数値解析法の妥当性を判定する"あるいは"実験整理式を求める"までには至らなかった.現在,マッハツェンダー干渉計(誤差0.01°C以内)利用の再検討,およびサーミスタセンサー(誤差0.02°C以内)適用可能性の検討を進めている.本年度の成果1.前年度後半に行なった"凝固を伴う発熱性流体の自然対流"に対する数値計算および近似推定法による結果をまとめ,日本機械学会論文集に投稿した.本年3月号に掲載される.2.放射性崩壊などのように熱発生率が減衰する場合の極限として,熱発生率が瞬時に消滅する場合を取り上げ,数値計算および実験により自然対流場の減衰特性を明らかにした.この結果をまとめて日本機械学会論文集に投稿した.3.レイリー数Raが10^87×10^<12>の範囲について,発熱性流体の自然対流伝熱の実験を行なった.この結果および以前の研究結果を合わせて, RRa≦7×10^<12>の範囲で,円管内の最高温度とおよび平均ヌセルト数を簡単に推算できる実験整理式を求めた.4.数種の条件下に凝固を伴う自然対流場の実験を行なった.凝固層厚さについては,ほぼ妥当と思われる測定値がえられ,数値解析とも良く対応がついた.しかし液相領域の最大温度や固液界面の平均ヌセルト数の測定値はかなりバラツキのあるものとなった.今年度の研究の反省凝固を伴う実験に関して,測定セルを3回ほど大幅改造して,マッハツェンダー干渉計による温度場の測定を試みた.しかしながら鮮明な干渉縞を得ることが出来なかったので,報告書まとめの時間的制約も考えて,今年度後半からは熱電対による測定に変更した.このため測定結果には熱電対級の誤差(0.15°C程度)が含まれ,定性的には正しいが"数値解析法の妥当性を判定する"あるいは"実験整理式を求める"までには至らなかった.現在,マッハツェンダー干渉計(誤差0.01°C以内)利用の再検討,およびサーミスタセンサー(誤差0.02°C以内)適用可能性の検討を進めている.本年度の成果。1.水平円管に入れた発熱性流体の非定常自然対流場(凝固なし)について、差分法による数値解析およびマッハツェンダーチ渉計を用いた実験を行ない、流れ場および温度場の諸特性を明らかにした。この結果より、1)定常状態に到達するのに要する時間を求めると共に、2)プラントル数が5以上の流体では温度場に対するプラントル数の影響がきわめて小さい事、3)本研究の数値解析手法はレイリー数が8×【10^7】以下の範囲で実験値によく一致する事を明らかにした。この結果はJSME International Journal 8月号に掲載される。2.凝固を伴う発熱性流体の自然対流場について、境界固定による数値解析を行ない、非定常期間の流れ場および温度場の特性を明らかにすると共に、最高温度,流れ関数の最大値,平均ヌセルト数など対流場の主要特性値を簡便に推定するための近似手法を考案した。この結果より、1)液相領域の平均半径は非定常熱伝導問題として求めた固液界半径にきわめて近い事、2)上記の近似推定法は流体のステファン数が小さい場合にかなり有効である事を明らかにした。この結果は日本機械学会論文集に4月中に投稿する。今後の予定3.凝固を伴う発熱性流体の自然対流場について、2ケースの(予備)実験を行った。しかしながら得られた結果はかなりのバラツキがあり、測定精度の点で問題がある。3月末現在、測定セル部分の改造を進めており、5月より再度実験を試みる。4.レイリー数が【10^8】以上の領域で伝熱実験を行う。5.流体の熱発生率が放射性壊変のように時間的に変化する場合の数値解析を行う。
半導体ナノ構造における集団量子情報処理の実証

本研究の目的は、量子集団あるいは場の連続自由度の量子力学的性質を生かした量子情報処理を目指すものである。本研究では半導体ナノ構造の二次元あるいは一次元系の電子の電荷やスピン自由度を量子力学的に制御し、本研究で提案した量子プロトコルの実証を目指した。従来距離の制限を受けていた量子エネルギーテレポーテーションをさらに改良し、スクイーズド状態を利用することで距離の制限をなくすことに成功した。また、ナノ構造中の核スピンの電気的あるいは光学制御検出に関する研究も進め、核スピン集団の空間分布を可視化(光検出マイクロ核磁気共鳴)することが可能となった。本研究の目的は通常の量子計算で行われているような2準位系の量子ビットを基礎にするのではなく、集団あるいは場の自由度の量子系を生かした量子情報処理を目指すものである。半導体ナノ構造に閉じ込められた電荷やスピン自由度を媒体とした状態の光学的電気的制御検出を実現する。2年度目である本年度は特に半導体ウエハーの基本構造から大幅な改良を加えた。特に光照射下でも電子移動度や電子密度の変化しない高品質二次元電子の設計や、分布ブラッグ反射ミラーをウエハー内に作り込む等の試料構造の作製に成功し、試料パラメーターを幾つか変えた良質な二次元電子系が実現される半導体基板を多く作製することができた。また前年度から引き続き極低温強磁場環境下での顕微測定の整備を進め、集光系の見直し等を進め、検出感度を従来比46倍と大きく向上させることに成功した。核スピン状態の可視化に関する研究も進め、その成果を招待講演等で発表した。量子フィードバックを用いた電気制御による基底状態からのエネルギー抽出プロトコルに関しては、局所観測領域Aと局所エネルギー抽出領域Bの間に意図的に励起状態(スクイーズド状態)を挿入することで、領域Aと領域Bの実効的な距離の制限をなくすことができることを理論的に証明し論文発表を行った。この新プロトコルの提案は、次年度に実際の測定を行う上で測定の難易度を大きく下げることができるため重要な成果である。本研究の目的はこれまで量子計算で提案されたような単一量子の|0>と|1>の重ね合わせによる2準位系量子ビットを基礎にした量子情報ではなく、集団の量子系を生かした量子情報処理の実証を目指すものである。本研究では半導体のナノ構造に閉じ込められた電子の電荷やスピン自由度、あるいは半導体を構成する核スピンの自由度を媒体として光学的、電気的制御検出を実現する。初年度は測定用デバイスの作製と測定系の立ち上げなどを中に研究を進めた。購入した半導体ウエハをナノ構造にプロセスし基礎的物性を調べた。測定の結果整数量子ホール効果などが発現することが確認され、必要最低限の品質が保証されていることが分かった。次に、分光分析用の液体窒素冷却CCD検出器を購入し、数10ミリケルビンという極低温強磁場下で動作可能な顕微分光測定を構築した。量子情報処理の実証を行うために必要な物性物理の理論的裏付けを確かなものにするため、既存のデバイスを用いて、分数量子ホール効果のイメージングを行い、成果を論文や特許にまとめた。この成果はこれまで不可能であった極低温強磁場下での多体電子系の可視化を可能にするものであり、物性物理そのものの重要さも認められ、招待講演や新聞発表なども行った。量子フィードバックを用いた電気的制御による量子プロトコルの検証実験に関しても研究を進めた。特にデバイスを実装するために、理論研究を行っている研究者と頻繁に議論を行い、デバイスパラメータの最適化を進めた。これは次年度以降実際にデバイスを作製する上で重要なステップである。本研究の目的は通常の二準位系の量子ビットを基本単位とする量子計算と異なり、量子的な集団あるいは場の自由度の量子力学的特性を生かした量子情報を目指すものである。特に本研究では半導体のナノ構造、特に二次元系や一次元系の電子の持つ電荷やスピン、あるいは核スピンの自由度を量子メディアとする量子状態の制御を通じて量子計算の実現を目指した。3年目である本年度は昨年度から引き続き半導体基本構造の見直しを行い、ほぼ最適な試料パラメータの特定に成功した。昨年度に理論提案を行った量子プロトコルの改良版に対してさらなる理論面での改良を進めた。このプロトコルを実装するためのデバイスの基本構造と試作を行い、数10MHz帯までの動作確認を行った。また、核スピンを量子集団とするために電流励起の核スピン励起の実空間測定を行い可視化に成功した。この成果については研究期間終了後に論文発表する予定である。26年度が最終年度であるため、記入しない。量子情報26年度が最終年度であるため、記入しない。最終的な研究成果まで到達してはいないものの、計画通り準備が進んでおり、基礎的データが十分蓄積されている。測定系の構築、試料の作製はほぼ終了し、新たな理論提案で大きな進展が見られた。初年度目標である測定装置の構築は計画通りに進展したため。

光学測定系の立ち上げは計画以上に進展し、注目度の高い論文を発表することができたため。試料作製、測定システムの構築、及び理論提案が順調に進んでおり、最終的な測定を行う準備が整っているので、計画通り研究を進める予定である。特に零点振動の直接観測、ポストセレクションタイプの統計測定を中心に進める予定である。今年度の進捗状況を踏まえ、今後も測定系構築とデバイス作製を進める。特にナノ構造試料作製の進展がやや遅いため、必要なリソースを振り分けて研究を遂行する予定である。
脂肪組織温度画像化の定量性改善のための脂肪酸磁気共鳴信号の温度依存性の探求

乳房や骨髄などの集束超音波治療を安全・有効に施行するため,脂肪組織の温度を鎖状メチレン基プロトンの磁気共鳴スピン格子緩和時間(T1)を用いて非侵襲的かつ定量的に画像化する技術の確立を目指した.当初,T1の温度依存性をヒト脂肪を構成する数種の脂肪酸に分けて検討することを想定していたが,研究開始当初に,脂肪酸の各化学シフト成分の信号強度の比が温度に対して不変であることを新たな知見として見出した.そこで研究計画をやや変更し,信号強度比を先験情報として固定し9成分の強度を推定すると,SN比が悪い場合でも堅牢に鎖状メチレン基プロトンのT1が測定できることを示しこれに基づく温度分布画像化法を提案した.本課題ではこれまでに確立した多点Dixon法と多フリップアングル法を併用した、脂肪-水融合温度分布画像化法の精度を改善するため、脂脂肪酸磁気共鳴信号の温度依存性の探求を行なっている。H24年度に報告した脂肪酸分子内の異なる位置にある水素原子核(プロトン)に由来する磁気共鳴分光スペクトル強度の相対比が温度に依らず一定に保たれるということに加えて、各成分のスピン格子緩和時間T1の比が温度に対して単調に増加する関係を実験的に見い出した。これらを先験情報とすることにより、SN比に優れたメチレン基の信号強度とT1を求めれば他のプロトン成分の信号強度及びT1が求められることが明らかになった。さらにこの先験情報を利用する条件の下、鎖状メチレン基、終端メチル基、ならびに水などの多成分モデルと多点Dixon法によって効率的に分離する方法を考案した。この新しい方法では既に2成分モデルに対して知られている(-1/6+k)π、(1/2+k)π、(7/6+k)π(ただしkは整数)というエコー時間の設定が、3成分モデルにおいても保持されるようにした。すなわち周波数差の大きな成分間(鎖状メチレン基ー水間)の位相差が、周波数差の小さな成分間(鎖状メチレン基-終端メチル基)の位相差に対して、2πの整数倍余分にうなるようにエコー時間を設定することにより、各成分の磁化ベクトルが複素平面上に均等に分布する条件を形成した。上述の先験情報とこの新しい方法の組み合わせにより、比較的簡単なモデルにより、各成分の強度とT1の測定誤差を低減できることが分かった。乳房や骨髄などの集束超音波治療を安全・有効に施行するため,脂肪組織の温度を鎖状メチレン基プロトンの磁気共鳴スピン格子緩和時間(T1)を用いて非侵襲的かつ定量的に画像化する技術の確立を目指した.当初,T1の温度依存性をヒト脂肪を構成する数種の脂肪酸に分けて検討することを想定していたが,研究開始当初に,脂肪酸の各化学シフト成分の信号強度の比が温度に対して不変であることを新たな知見として見出した.そこで研究計画をやや変更し,信号強度比を先験情報として固定し9成分の強度を推定すると,SN比が悪い場合でも堅牢に鎖状メチレン基プロトンのT1が測定できることを示しこれに基づく温度分布画像化法を提案した.本課題では昨年度までの課題「乳がん集束超音波治療のための脂肪組織の磁気共鳴温度分布画像化法」において確立した多点Dixon法と多フリップアングル法を併用した,脂肪-水融合温度分布画像化法の精度を改善するため,脂脂肪酸磁気共鳴信号の温度依存性の探求を行なっている.H24年度はまず脂肪酸成分のブレークダウンに先立ち,脂肪酸分子内の異なる位置にある水素原子核(プロトン)に由来する磁気共鳴分光スペクトル(CH=CH,CH=CH-CH2-CH=CH, CH2-COOH,CH2-CH=CH,(CH2)n,CH2CH2CH2-CH3)の,強度の相対的な関係を詳細に調べた.ウシならびにブタ脂肪に関する実験の結果,これらのプロトン信号の比温度に依らず一定に保たれることが明らかになった.水の周波数は温度依存するが,これらの脂肪由来プロトン成分の周波数差も温度に依らないことは過去に明らかにしている.これらのことから温度推定における成分分離では,これらの信号比と周波数差を先験情報と与えることによる変数を大幅に減らせることが分かった.また水由来プロトン信号の周波数変化に関しては一つ前の温度点における周波数を先験情報として与えれば良いことが分かった.これらのことを反映すべく,理論計算による定式化の後,アルゴリズムの改良を行なった.理論計算ならびに数値ファントムにより妥当性を検討した.H25年度までの実施においては脂肪プロトン信号の各成分の強度比が温度に関わらず一定であること,ならびに各成分のスピン格子緩和時間T1の比が温度に対して単調に増加すること,ならびにエコー時間の設定を3成分モデルに対しても(-1/6+k)π, (1/2+k)π, (7/6+k)πとすることを利用した,T1の測定誤差低減方法を見出した.しかしながら,この方法ではエコー時間の設定の自由度が低く,実用性が低くなることが問題となった.そこでH26年度はデータ収集及び推定モデルにおいてはむしろ単純な水・鎖状メチレン基の2成分系を仮定し,実験により予め求めておいた成分比により9成分の脂肪信号成分を求めることにより,推定モデルを3成分にする場合に比べて誤差を1/10以下に低減できることを示した.さらにこのようにして求めた鎖状メチレン基ならびに終端メチル基のT1の推定においても同程度の精度改善が見られた.これらの検討により,T1による脂肪温度の推定方法はほぼ確立できた.