hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スポーツを通して集団ダイナミクスを解明する

また一方で多細胞の検証実験では、培養シャーレ上の細胞接着性物質のコーティング手法を開発することで、複数のサブ集団からなるネットワークを構築し、多細胞集団による同期発火における信号伝播の特性を明らかにした。この研究成果は現在、査読付き学術雑誌への投稿準備中である。本研究課題の当初の目的は、集団スポーツを行うヒトの行動データを題材として集団ダイナミクスを検討する予定であったが、脳の神経細胞集団も加えて題材とすることで、ダイナミクス解析手法の開発と集団現象一般への考察を深めることができた。今後、本研究を足掛かりとして、集団ダイナミクスの包括的な理解に発展させたい。本研究は、集団の創発に潜むダイナミクス(規則性)を明らかにすることを研究目的とした。その結果、対称性のホップ分岐理論やネットワーク理論で説明されている規則性が、スポーツにおける三者およびチームによる集団行動においても確認できることを示した。これらの結果はインパクトの高い学術論文に掲載され、当初の計画で想定していた以上に学術的に高い評価を得たと考えている。またさらに、これらの研究成果とは別に、脳の神経細胞集団というミクロスケールの観点から集団ダイナミクスの解析方法の検討に時間を費やせたことは、計画以上の進展とみて間違いない。本年度の研究目的は、脳の培養神経細胞集団のダイナミクスの評価方法をリターンマップによって開発し(目的1)、外部入力を与えた際の集団ダイナミクスを検証すること(目的2)であった。目的1は達成できたものの、目的2に関しては現在、予備実験と試験的解析を進めている段階である。目的2の進展が遅れている理由のひとつは、目的1で用いたデータの検証結果が予想以上に意義があったため、その解析を重点的に進めたためである。もうひとつの理由は、研究を進めていくなかで、神経細胞の発火パターンのダイナミクスをより詳細に検討すべきと考え、新たな実験系で得られたデータ解析を進めたためである。当初は、集団の創発に潜むダイナミクス(規則性)を、スポーツを通じてのみ、明らかにすることを目的としていた。しかしながら、マクロスケールのヒト集団の解析は、データ取得や集合変数の抽出、さらには理論的解析などの複雑な問題が山積している。こうした問題を解決するための手段として、ミクロスケールでの集団現象で得られた先行知見をマクロへと拡張して解析を行うことが多く、実際に本年度で得られた研究成果は、こうした観点によるものであった。このことから、計測および解析手法が比較的に確立されているミクロスケールの現象を視野に入れて集団ダイナミクスの解析を進めることが、ヒト集団のダイナミクス解析法を考案する手助けになると考え、研究計画に脳の神経細胞集団のダイナミクス解析を加えた。これは、解析法の開発のみならず、脳からヒトの行動という、マルチスケールに渡るヒトのダイナミクス解明に繋がる研究計画であると確信している。本研究課題はスポーツを行うヒトの集団を題材に集団ダイナミクスを検討する予定であり、初年度において十分な研究成果が得られた。それに伴い本年度以降は、集団ダイナミクス解明をより発展的に進めるために、生命現象のなかでも特に洗練された集団現象ともいえる脳の神経細胞集団を題材とした検討を進めることとした。来年度以降も引き続き同様の題材を用いることとする。
地球環境への影響を考慮する日本の環境経済勘定の作成と持続可能性に関する研究

本研究の目的は,どのような条件のもとで環境や資源を考慮した経済が持続可能になるかという課題に対する一つの方法として,従来の国内を対象とした環境経済勘定を拡張して,地球環境や国際資源への影響を考慮する一国(この場合、日本)の環境経済勘定を作成することにより,より現実的な持続可能性を考察するものである。今年度の研究実施計画と研究実績は次のようになった。1.日本が排出する環境負荷物質と輸出入する資源の帰属費用の推計日本が排出する環境負荷物質の量とその削減コスト,及び輸出入資源の量とその生産コストなどから,地球環境への帰属費用を推計した。ただし,資源の帰属費用の推計方法において議論があるものについて帰属費用の推計の対象から除外している。2.従来の環境経済勘定体系に地球環境・資源への影響を組み込んだ日本の環境経済勘定の作成既に推計されている日本国内の環境・経済統合勘定に,日本が排出する環境負荷物質と輸出入する資源の帰属費用を導入することにより,地球環境への影響を考慮する日本の26行27列からなる環境経済勘定を作成した。3.作成した環境経済勘定と持続可能性の関係の考察地球環境への影響を考慮した日本の環境経済勘定を1990年と1995年について試算した結果によると,環境調整済国内純生産は依然として増加していることがわかった。このことは,「経済的」持続可能性の十分条件にはならないし,「物的」持続可能性について何も言えないが,ある意味で,「経済的」持続可能性の必要条件を満たしていると言える。4.環境制約と持続可能な発展の関係の理論的考察国民所得の測定には二つのアプローチ,すなわちヒックス的所得と国民福祉,があり,環境経済勘定は前者に属しているので,理論的には国民所得の「真」の測度に対する一次近似であり,環境間題を取り扱うには不十分であることを示している。本研究の目的は、どのような条件のもとで環境や資源を考慮した経済が持続可能になるかという課題に対する一つの方法として,従来の国内を対象とした環境経済勘定を拡張して、地球環境や国際資源への影響を考慮する一国(この場合、日本)の環境経済勘定を作成することにより,より現実的な持続可能性を考察するものである。1.日本が排出する環境負荷物質と輸出入資源に関する統計資料の収集と整備日本が排出する環境負荷物質と輸出入資源の物量的統計資料の収集・整備は終わったが、帰属費用を計算するための海外における植林コストや採掘コストなどでまだ取得していないものがある。2.環境経済勘定に地球環境・資源への影響を連結する環境経済勘定の枠組みの検討環境・経済統合勘定における投入産出表を社会会計行列形式にし、環境関連項目を導入し、国際連関を表示するGAMEEを調整することにより、地球環境・資源への影響を考慮する環境経済勘定を作成することができると考えられる。3.環境経済勘定と持続可能性の関係の理論的考察世界全体の環境経済勘定を考える場合、その環境調整済総生産が減少しないならば、「経済的」持続可能性の必要条件を満たしているが、十分条件にはならないことがわかった。しかし、「物的]持続可能性について何も言えない。1.日本が排出する環境負荷物質と輸出入する資源の帰属費用の推計

日本が排出する環境負荷物質の量とその削減コスト,及び輸出入資源の量とその生産コストなどから,地球環境への帰属費用を推計した。ただし,資源の帰属費用の推計方法において議論があるものについて帰属費用の推計の対象から除外している。2.従来の環境経済勘定体系に地球環境・資源への影響を組み込んだ日本の環境経済勘定の作成既に推計されている日本国内の環境・経済統合勘定に,日本が排出する環境負荷物質と輸出入する資源の帰属費用を導入することにより,地球環境への影響を考慮する日本の26行27列からなる環境経済勘定を作成した。3.作成した環境経済勘定と持続可能性の関係の考察地球環境への影響を考慮した日本の環境経済勘定を1990年と1995年について試算した結果によると,環境調整済国内純生産は依然として増加していることがわかった。このことは,「経済的」持続可能性の十分条件にはならないし,「物的」持続可能性について何も言えないが,ある意味で,「経済的」持続可能性の必要条件を満たしていると言える。4.環境制約と持続可能な発展の関係の理論的考察国民所得の測定には二つのアプローチ,すなわちヒックス的所得と国民福祉,があり,環境経済勘定は前者に属しているので,理論的には国民所得の「真」の測度に対する一次近似であり,環境問題を取り扱うには不十分であることを示している。
整数の除法において既習事項を活用する力を育成する研究～教師の問いに焦点を当てて～

本研究の目的は、小学校第3学年の整数の除法において、既習事項を活用する力を育てる学習指導について、特に教師の「問い」について考察することにあった。小学校、第3学年の整数の除法の指導には、「等分除→包含除」と「包含除→等分除」の2つの指導の立場がある。既習事項の活用の立場や、難教材である割合の学習の素地指導という視点から先行研究を考察すると、「包含除→等分除」の学習過程の方が、適切であることが分かる。しかし一方で、先行研究の分析からは、この立場で指導をしていく際の、一斉授業における教師の関わり方(問いかけ)に関して明らかになっていないことも分かった。そこで、修士論文をまとめる際の柱の1つであった「問いの論理」を視点に、既習事項の活用の観点から、一斉授業の場での「教師の関わり方」について考察した。これまでに筆者は、「整数の除法に関する一考察」(2008)、「整数の除法に関する研究」(2009)、更に『整数の除法の指導に関する一考察『等分除』と『包含除』の意味の統一を図る場面に焦点を当てて」(2010)と継続して研究を行うことによって、教師が、その問いにより、答えを出す図の単位と図を描くプロセスにおける個々の行程の意味を明確にすることで、除法の等分除の問題場面の包含除的解釈の一助となることを明らかにした。この教師の問いかけのもつ意義について、除法の学習と共に「割合」の素地に当たる「単位量当たりの大きさ」の一斉指導の場において研究授業を行い、その価値を考察した。その結果、児童が「混み具合」という概念を創り出していく際にも、教師が、児童の問題解決の個々の行程に対して教師がその意味を明確にしていくことが、問題解決に際して重要な一助となることが分かった。また、この結果は、平成23年度の日本数学教育学会の論文発表会にて発表した。
環境フレンドリーなハーフホイスラー型熱電材料の高性能化と作製プロセス

低環境負荷元素に基づく材料設計ができる環境フレンドリーな熱電変換材料としてハーフホイスラー型化合物MNiSn(M=Ti,Zr,Hf)に着目し、物性値として固有の熱電特性を評価する一方で、TiNiSnは同じ結晶構造にも関わらずZrNiSnとHfNiSnから相分離することを相平衡と共に明らかにした。低融点Sn液相とTiNiの固液反応およびSnO_2の還元反応を利用した新しい合金作製プロセスを考案し、TiNiSn/Ti酸化物からなる複合組織を制御して熱電特性を評価した。廃熱を電気エネルギーとして回収できる熱電発電に用いる高温用熱電材料として、本研究ではハーフホイスラー型化合物に注目している。中でもTiNiSnベース合金は、有害・希少元素を使わずに材料設計ができるため環境エネルギー材料として魅力的である。しかし、Snの融点が他の構成元素に比べて極端に低いことから、従来法である溶解凝固法や粉末冶金法による単結晶や単相合金の作製は困難である。我々は光学式浮遊帯域溶融法を用いる一方向凝固によってZrNiSnやHfNiSnの単相合金の作製に成功している一方で、TiNiSnに対しては未だ条件が最適化できない。そこで、状態図の作成に着手し、TiNiSn相が三元包晶反応で生成すること、Sn液相と直接平衡して生成する反応経路があることを見いだした。さらに、粉末冶金法をベースとする新たな作製プロセスを提案した。Sn(融点=232°C)粉末を利用すると非平衡凝固過程を経由する液相焼結が回避できないので、Snの代わりにSnO_2(融Ti-Ni-Sn三元系の場合にはTiが酸化することが課題となった。そこで、Ni-Sn二元系のNi_3Sn,Ni_3Sn_2,Ni_3Sn_4を対象に予備実験を行ったところ、全ての化合物をSnO_2粉末の還元反応による粉末冶金法で作製することに成功した。Sn素粉末を用いる従来法ではSn液相による非平衡凝固が原因で不均-な多相組織が形成される。また、還元反応と焼結にともない体積が収縮するため、形成される組織はポーラスになる。負荷応力の調節によって気孔率を制御することにより、電気伝導を確保しながら熱伝導を低減できる可能性がある。熱電材料にとって熱伝導率を低減することは性能向上につながるため、本研究で開発を目指している作製プロセスは魅力的である。TiNiSnに代表されるハーフホイスラー型化合物は、有害元素や希少元素に頼ることなく高性能材料の設計ができる環境配慮型の熱電材料である。ところがSnの低融点に起因する非平衡凝固のため合金作製が極めて困難であるという課題を抱えている。この問題を回避できる合金作製プロセスの一つとして、Snより高融点であるSnO_2の還元反応を利用した粉末冶金法を我々は提案し、TiNiSn合金の作製および熱電特性の評価を目指した。安全性の高いAr-4%H_2ガス雰囲気でSnO_2を容易に還元できるが、エリンガム図から予測できるようにTiの酸化反応が同時に進行する。その結果、モル比でTi:Ni:SnO_2=1:1:1となるように調整した混合粉末を反応焼結すると、TiO_2の形成によりTiが枯渇してTiNiSn相の体積率は極端に低い。TiO_2の均一微細な分散は格子熱伝導率の低減に有効であると考えられ、積極的に利用すれば熱電特性の改善に貢献できると考えた。そこでTi比を2倍に増量して反応焼結すると、TiNiSnとTi_2O_3の二相組織の材料が作製できた。ホットプレスで緻密化した試料で電気特性を測定し、Arc溶解で作製した試料と比較した。TiNiSn/Ti_2O_3二相試料の方がむしろ電気抵抗率が低く、Ti_2O_3相は電気伝導を妨げないことが分かった。今後、酸素分圧でTiの酸化状態を調整して熱電特性との関連を探る。また、光学式浮遊帯域溶融法を用いた一方向凝固により(M^a_<0.5>, M^b_<0.5>) NiSn (M^a, M^b=Hf, Zr, Ti)合金を作製し、固溶体効果による格子の熱伝導率低減効果を調べた。一般にHf, Zr, Tiは全率で固溶すると信じられていたが、格子定数の差からTiNiSnだけは相分離する傾向にあることを明らかにした。ZrNiSnにTiを約5 at. %固溶した単相合金で高い電気的出力因子と低い熱伝導率が実現でき、熱電特性向上のための材料設計構築に向けた貴重な知見を得ることができた。ハーフホイスラー型化合物TiNiSnは優れた熱電特性を有するだけでなく、有害・希少元素に頼らずに環境フレンドリーな合金組成で材料設計ができる熱電材料である。

Snの融点が他の構成元素に比べて極めて低いことから、従来の溶解凝固法や粉末冶金法では非平衡凝固によって多相組織が形成される。この問題を回避できる作製プロセスとして、Snより高融点であるSnO_2の還元反応とTiの酸化反応を利用した固液反応焼結法を考案した。TiNiSnとTi酸化物を積極的に複合組織とすることで熱電性能向上を図り、同時に省エネルギー作製プロセスを両立させることを目指した。TiNiSnと共存させるTi酸化物としては同じn型の熱電特性を有するTiO_2が望ましいが、Ar-H_2還元雰囲気ではTiO_2が還元されてTi_2O_3が共存相となる。導電性が高いTi_2O_3はキャリア濃度を増大させ電気抵抗を低減できる反面、Seebeck係数を低下させることが分かった。一方、状態図を実験的に調べるなかでTiNi化合物相とSn液相に直接平衡させながらTiNiSn相を形成できる拡散反応経路を見出した。急冷凝固ガスアトマイズ法で作製したTiNi化合物粉末とSn粉末を用いて固液反応焼結を試み、TiNiSnほぼ単相組織の合金作製に成功した。応用展開としてTiNi、Sn、TiO_2の混合粉末を用いた固液反応焼結を行うと、TiNiSnにTi_2O_3が均一に分散した組織が形成される。TiNiSn相のTiが還元剤として働いてTiO_2がTi_2O_3に還元されることを明らかにした。酸化状態をTi_2O_3からTiO_2に近づけるためには酸素分圧制御が必要である。さらに熱電材料設計指針を確立するため、MNiSn(M=Ti,Zr,Hf)の相安定性と相平衡を調べ、全率固溶するZrNiSnとHfNiSnからTiNiSnが格子定数差に基づき相分離することを見出した。ZrNiSnにTiを固溶させた(Zr,Ti)NiSn単相合金を一方向凝固により作製し、きわめて優れた電気的出力因子が実現できることを示した。今後、TiNiSn系を基盤とした高性能かつ低環境負荷の熱電材料開発につなげたい。
肺炎球菌感染症の宿主防御に関与するオートファジーの分子基盤の解明と治療への応用

肺炎球菌感染症の第一段階として、まず宿主の鼻咽頭に定着し局所で増殖することが必須である。これまでの研究で、肺炎球菌の鼻咽頭定着を制御する自然免疫のプレーヤーとして鼻粘膜局所のマクロファージが重要であり、またマクロファージは肺炎球菌を取り込みその細胞壁ペプチドグリカンを断片化し、細胞質に存在するNod2受容体で認識後、マクロファージ遊走性ケモカインCCL2産生が誘導されることで局所へ集積し鼻咽頭クリアランスが亢進することを明らかにしている。しかし、肺炎球菌を取り込んだマクロファージ内での分解機構とケモカイン産生のメカニズムについてはいまだ不明な点が多い。今回我々はマクロファージ内の肺炎球菌分解機構の一つとしてオートファジーに着目し研究を行なった。マウスマクロファージJ774細胞に肺炎球菌を接種3h後にタンパクを抽出し、抗LC3-I/II抗体によるWestern blottingで反応させたところ、肺炎球菌接種前と比較し接種後にLC3-I発現量の減弱とLC3-II発現量の増加が認められた。この現象はオートファジー阻害剤Wortmanninによって阻害されることが分かった。また、肺炎球菌接種後のJ774細胞を抗LC3抗体で蛍光染色し蛍光顕微鏡で確認したところ、肺炎球菌接種によってLC3発現量の増加が確認できた。さらに、肺炎球菌接種後のJ774細胞を透過電子顕微鏡で観察したところ、肺炎球菌菌体を取り込んだオートファゴゾームと考えられる二重膜構造物の形成が確認できた。マクロファージ内のオートファジー形成に関与する菌体成分認識受容体を明らかにするため、Nod2欠損マウスより常在腹腔マクロファージを分離し、肺炎球菌接種後、タンパクを抽出し抗LC3-I/II抗体によるWestern blottingで確認したところ、LC3-I/IIともに発現量が低下していたことから、タンパク抽出不十分である可能性が考えられたため、今後は骨髄由来マクロファージを分離し同様の実験を行なう予定である。肺炎球菌によるマクロファージ内でのオートファジー誘導性と、その誘導に関連するパターン認識受容体としてNo2の役割について明きらかにすることができている。またその他の肺炎球菌のパターン認識受容体としてTLR2, TLR4が挙げられるがこれらKOマウスの繁殖も順調に進み、骨髄由来マクロファージ採取の準備は整っている。さらに、肺炎球菌の主要病原因子であるニューモリシン欠損株についても作成済みであり使用可能な状態にある。NOD2, TLR2, TLR4 KOマウスより骨髄由来マクロファージを抽出し肺炎球菌接種後のオートファジー形成およびCCL2を含むサイトカイン/ケモカイン産生プロファイリングを確認する。またニューモリシン欠損株によるオートファジー誘導性についての評価も合わせて行なう。さらにオートファジー必須遺伝子であるATG5/ATG7欠損マクロファージを作成し、肺炎球菌接種によるオートファジー形成への影響およびマクロファージから産生されるサイトカイン/ケモカインのプロファイリングの変化について解析を行なう。最終的に、肺炎球菌を取り込んだ後のマクロファージによるCCL2産生と、オートファジーによる菌体成分の分解機構の関連性について明らかにする。マクロファージは肺炎球菌の鼻咽頭定着の制御に重要な宿主因子の一つであるが、マクロファージの感染局所への集積機構ならびにマクロファージそのものによる肺炎球菌貪食後の処理機構については不明な点が多い。今回我々は、肺炎球菌貪食後のマクロファージによる殺菌およびケモカイン産生にオートファジーが関連しているものと仮説をたて研究を進めている。まずマウスマクロファージJ774細胞(5X10^5/well)をオートファジー阻害剤wortmanninで前処理し、肺炎球菌血清型23Fによる刺激(MOI100)を加えると、Wortmanninの用量依存的にCcl2 mRNA発現量が有意に低下した。オートファジー誘導剤Rapamycinの前処理においては、Ccl2 mRNA発現量の亢進は認められなかった。この結果は、マクロファージからのマクロファージ遊走性ケモカインCCL2産生がオートファジーによる肺炎球菌処理が関わっている可能性を示唆している。次にマクロファージ内でのオートファジー関連タンパクの発現を確認するため、J774細胞を肺炎球菌血清型23Fで刺激した後、タンパクを抽出し、抗ATG5抗体によるWestern blotを行なったところ、ATG5が検出された。肺炎球菌血清型6で同様の実験を行なったが、やはりATG5は検出された。これまでの結果から、肺炎球菌暴露によってマクロファージ遊走性ケモカインCCL2の産生がオートファジー依存性であること、肺炎球菌暴露によってATG5が誘導されることが明らかとなった。今後、マクロファージ内の肺炎球菌暴露によるオートファジー誘導の詳細と感染防御における役割について研究を推進する。当初の計画通り、肺炎球菌暴露によるマクロファージ内のオートファジー誘導について確認することができた。またマクロファージによるCCL2産生にNOD2は明らかにしているが、オートファジー発現との関連性を確認するため、NOD2 KOマウスからマクロファージを抽出するが、KOマウスの繁殖も準備できたため可能である。これまでの研究で、肺炎球菌の鼻咽頭定着を制御する自然免疫のプレーヤーとして鼻粘膜局所のマクロファージが重要であり、またマクロファージは肺炎球菌を取り込み

その細胞壁ペプチドグリカンを断片化し、細胞質に存在するNod2受容体で認識後、マクロファージ遊走性ケモカインCCL2産生が誘導されることで局所へ集積し鼻咽頭クリアランスが亢進することを明らかにしている。しかし、肺炎球菌を取り込んだマクロファージ内での分解機構とケモカイン産生のメカニズムについてはいまだ不明な点が多い。今回我々はマクロファージ内の肺炎球菌分解機構の一つとしてオートファジーに着目し研究を行なった。マウスマクロファージJ774細胞に肺炎球菌を接種3h後にタンパクを抽出し、抗LC3-I/II抗体によるWestern blottingで反応させたところ、肺炎球菌接種前と比較し接種後にLC3-I発現量の減弱とLC3-II発現量の増加が認められた。この現象はオートファジー阻害剤Wortmanninによって阻害されることが分かった。また、肺炎球菌接種後のJ774細胞を抗LC3抗体で蛍光染色し蛍光顕微鏡で確認したところ、肺炎球菌接種によってLC3発現量の増加が確認できた。さらに、肺炎球菌接種後のJ774細胞を透過電子顕微鏡で観察したところ、肺炎球菌菌体を取り込んだオートファゴゾームと考えられる二重膜構造物の形成が確認できた。マクロファージ内のオートファジー形成に関与する菌体成分認識受容体を明らかにするため、Nod2欠損マウスより常在腹腔マクロファージを分離し、肺炎球菌接種後、タンパクを抽出し抗LC3-I/II抗体によるWestern blottingで確認したところ、LC3-I/IIともに発現量が低下していたことから、タンパク抽出不十分である可能性が考えられたため、今後は骨髄由来マクロファージを分離し同様の実験を行なう予定である。肺炎球菌によるマクロファージ内でのオートファジー誘導性と、その誘導に関連するパターン認識受容体としてNo2の役割について明きらかにすることができている。またその他の肺炎球菌のパターン認識受容体としてTLR2, TLR4が挙げられるがこれらKOマウスの繁殖も順調に進み、骨髄由来マクロファージ採取の準備は整っている。さらに、肺炎球菌の主要病原因子であるニューモリシン欠損株についても作成済みであり使用可能な状態にある。今後はマクロファージによるオートファジー誘導の分子メカニズムの詳細を明らかにするとともに、重要となる細菌の病原因子(特に菌体内毒素ニューモリシン;すでに欠損株は入手済み)と宿主因子(NOD2受容体およびTLR2, TLR4受容体)との関連について明らかにする。すでに実験に必要な材料とツールは入手しており、実行は可能である。NOD2, TLR2, TLR4 KOマウスより骨髄由来マクロファージを抽出し肺炎球菌接種後のオートファジー形成およびCCL2を含むサイトカイン/ケモカイン産生プロファイリングを確認する。またニューモリシン欠損株によるオートファジー誘導性についての評価も合わせて行なう。さらにオートファジー必須遺伝子であるATG5/ATG7欠損マクロファージを作成し、肺炎球菌接種によるオートファジー形成への影響およびマクロファージから産生されるサイトカイン/ケモカインのプロファイリングの変化について解析を行なう。
出生率の動向と育児支援対策に関する比較地域史の研究(20世紀ロシアの保育史から)

本研究で得られた結論はつぎのようにまとめられる。1)19世紀後半にロシアは近代化に直面し「大改革」が試みられた。その影響で大家族から小家族への移行、農村から都市への出稼ぎと移住などが進み、都市労働者家族の乳幼児の養育問題を解決するため無償の保育施設が誕生した。他方、フレーベル思想の影響を受けた有償施設も大都市に開かれた。しかし両者は革命前に300園未満で、欧米諸国に比べ非常に高い乳児死亡率に示される乳幼児の劣悪な養育環境の改善に資するところは少なかった。2)1917年秋以降の新政権の教育人民委員部就学前(教育)部はこうした事態に対応するため、「すべての幼児を国営施設で無料で保育する」という育児支援対策を提起した。だが、1920年代初等の大飢饉やその後の新経済政策の影響を受け、同対策は同年代中葉に「ごく一部の幼児を、主に公営と私営の施設で、基本的に有料で保育する」という実態に行き着いた。この間に乳幼児の養育環境はやや改善されたものの、基本的に劣悪なままにとどまった。このあと同年代末から始まる文化革命期に国家と社会は根本的な変化を迎え、養育環境は激変する。1,本年は問題の全体像をとらえる基礎作業をした。対象期からいうと、(a)帝政期と内戦期という1910年代末までに集中した。なお今日的視点を明確にするため、計画的になかった(b)ベレストロイカ期以降も視野にいれた。2,(a)については、中央(モスクワ)における保育政策論議の追跡を前提に、そこではとらえられない地方の実態に追った。つまりヴャ-トカ県の帝政期と内戦期の出生率と育児支援策の動向を、公文書館と地方雑誌・新聞などの一次資料を用いて分析した。その結果、イ)帝政期の多産多死構造を引きついだ県は、内戦期にはいり、中央の政策を反映して就学前課が県・郡レベルにでき、施設が急増した、ロ)設備・備品・教材、保育内容・方法、保育者養成という保育の内実を規定する要因は状況に対応するのに精一杯だった、ハ)緊急的対策が常態化していく傾向が芽生えた、という点を明らかにした。関連して、フレーベルとモンテッソ-リの保育思想がロシア保育界に与えた影響をはかるため、両者に関するロシア語文献のリストを作成し、解題を付して英文で発表した。3,(b)については、ソ連崩壊が乳幼児の出生と育児に与えた、与えつつある影響を1996の現地調査にもとづき考察した。大都市の事例としてサンクトペテルブルク市を、地方都市のそれとしてキ-ロフ(旧ヴャ-トカ)市を対象に、保育施設の見学・調査・親・保育者・行政関係者へのインタビューなどをもとに分析した。その結果、イ)施設設置主体に私人を認め、保育プログラムの選択権を施設と保育者に与えるという自由化・多様化は、保育の脱国家化、国家教育からの解放を意味する。それは、市場経済原理に保育システムを委ね、政府の保育責任を軽減し、それを個人や個々の施設に転嫁することでもある、ロ)自由化・多様化の成果は明確になっていない一方既存の育児支援策の解体は家庭と保育施設を直撃している。乳幼児の養育・保育を支える環境は多くの国民にとって悪化しがちであり、それは出生率の急減と乳児死亡率の上昇となって表れている、ということを指摘した。4,まとめていえば本年は、2つの体制転換の前後の時期における出生率と育児支援策の関係について、その全体像を地域・地方に注目して把握した。なおそれ以外に、ロシアの労働学校に関する新見解を示す著書を共記した。1.本年は計画の根幹部分の作業を実施し、成果を邦語・ロシア語・英語で発表した。(a)主に帝政末期と内戦期、(b)副次的に1990年代を対象にした。年度前半にモスクワで調査を、後半にその分析・考察を行なった。2. (a)については、第1に、帝政末期のモスクワ学区の幼稚園の保育内容を、その設置認可申請書から明らかにした。1804年に創設され、モスクワ県など11県からなる同学区は、帝政ロシア、ロシア共和国、ソ連邦、そして現ロシア連邦の中心部である。

ここで18901917年に設立された200弱の幼稚園の保育内容を、公文書館の手書き資料から明らかにした作業は、ロシア人を含め初めてものであり、本テーマの出発部分の解明につながる。第2に、ソビエト期最初の保育関係者の集まりである第1回全ロシア就学前教育大会(1919年)の論議を、一次資料である議事録により分析した結果をロシア語で発表した。内戦が激化した時期に40県から568名の関係者が集い、乳幼児の誕生・生存・発達の問題を検討した大会を分析し、今世紀初頭の保育界の基本的動向が抽出できた。第3に、同時期のヴャートカ州の保育史を、現地の公文書館資料から明らかにし、国際学会で発表した。以上の研究には、ロシア連邦教育科学アカデミー教育学研究所、モスクワ国立教育大学、ヴャートカ国立教育大学などの研究者から受けたレビューが役立っている。3. (b)については、育児支援の主たる担い手である保育(関係)者の育成を担う教育大学の就学前教育学部(日本の教育学部幼児教育課程に該当)の現状を、保育実習に焦点をあて検討した。対象は、これまでしばしば報告されてきたモスクワやサンクトペテルブルクの大学でなく、地方の一事例であるキーロフ市の教育大学を選択した。4.関連して、報告者の10年来の調査をもとに、ロシアの育児・保育に関するロシア語・英語などの公刊文献(雑誌論文と新聞をのぞく)リストを作成した。家族・労働・女性・福祉・医療・生活などの隣接分野にできるだけ目配りし、2500点ほどを収録した。同リストもまたロシア人を含めこれまで誰も公刊していないものである。1,研究の最終段階である本年度は、前2年間の研究課題をより深めるとともに、ロシア=ソビエトの歴史、とくに乳幼児と保育の歴史において20世紀最初の30年間がもった意義・意味を多面的に明らかにした。それを土台に出生率の動向と育児支援対策の関連を幅広く考察・評価した。2,研究課題を総合的に明らかにし、整理したうえで、つぎのように(a)国内外の関連学会で発表し、(b)邦語・英語の研究論文を公表した。(a)「初期ソビエトの保育に関する歴史的研究(6)」を日本保育学会で、"The Actual Image of Kindergarten in the 1926Academic Year in Viatka in SovietRussia"をMeeting of an International Study Group for the History of Early Childhood Educationで発表した。(b)すべて単著である「帝政末期のモスクワとペテルブルクの保育界の動向」「体制の転換と乳幼児の生存・養育環境」「保育時間を通してみた幼児の養育の『社会化』問題」「ロシア共和国における『全員就園・無償・国営』の保育制度構想(19171928年)」"The History of EarlyChildhood Careand Education in Viatka,Soviet Russia,1918-1921"を著書・学会誌・研究紀要に発表し、「ロシアの乳幼児の保育の現在と過去」を2000年5月刊行予定の専門誌に掲載する。関連して近年の動向を論じた「モスクワの保育施設と保育者養成機関に関する報告(1998年)」を研究紀要に載せた。そのさいメルボルン大学現代ヨーロッパ研究センター(旧ソビエト・東欧研究センター)で受けたレビューが有益だった。最後に3年間の研究活動をまとめた、研究課題を題目とする報告書を作成し、国内外の関連機関に送付した。
Ｉｎ　ｖｉｖｏヒト白血病発症モデルを用いたエピジェネティック関連遺伝子異常の解析

本研究は、急性骨髄性白血病(AML)に近年同定されたエピジェネティック関連遺伝子変異の生体内での機能解析を目的としたものである。これらの遺伝子変異の中で、DNMT3A変異R882Hを中心に解析を行った。これをヒト造血幹細胞(CD34陽性細胞)に導入したところ、controlに比べ骨髄単球系分化マーカーの発現は抑制され、colony assay法では骨髄単球系コロニーは減少した。この細胞をNOGマウスに移植したが、長期に経過観察しても白血病発症は確認できなかった。これらの結果から、DNMT3A変異は単独では白血病を発症させるのには不十分であることが示唆された。本年度は、昨年度作製したレトロウイルスベクターを用いて、in vitroおよびin vivoモデルの作製を試みた。主にDNMT3A-R882H変異を中心に検討を行ってきた。まず種々の非リンパ性白血病細胞株にこれを遺伝子導入した。HL60にDNMT3A-R882Hを導入したところ、コントロールベクターpMY-IRES-mOrangeを導入した場合に比し、CD11b mRNAおよびCD14 mRNAの発現は減少し、azacytidine存在下での細胞増殖能は増加した。しかし、U937やK562を用いた場合にはこの逆であり、一定の傾向が得られなかった。次に、臍帯血由来CD34陽性細胞に遺伝子導入した。これらの細胞を超免疫不全マウスであるNOGマウスに移植したが、長期の生着は得られなかった。現在、これらの細胞を用いて、コロニーアッセイや遺伝子発現変化などの検討を行っている。FLT3-ITD変異については、K562およびHL60に導入し、Ara-C耐性を獲得することを確認した。さらにK562にFLT3-ITD変異を導入したK562/FLT3-ITDとコントロールであるK562/pMYからRNAを抽出してmicroarrayを行い、発現レベルが予後に関係する遺伝子について詳細に検討した。それにより、FLT3-ITDの下流で働く候補遺伝子を同定した。In vivoにおける検討では、NPM1変異とFLT3-ITD変異を同時に発現するベクターを導入したCD34陽性細胞をNOGマウスに移植したが、長期の生着は得られなかった。ヒトCD34陽性細胞への白血病関連遺伝子導入in vivoモデルは、生体内における白血病発症をprospectiveに観察する実験系として極めて有用であり、ヒト疾患における遺伝子発現や細胞分化段階の解析において大きな優位性を有する。近年の網羅的遺伝子解析技術を用いた研究から、急性骨髄性白血病(AML)患者検体においてDNAがメチル化されていること、DNMT3A、IDH1、IDH2などのDNAメチル化関連遺伝子に変異が検出されることが報告され、AML発症にDNAメチル化によるエピジェネティックな変化が重要な役割を果たしていることが示唆された。本研究は、このヒト化in vivo白血病誘導モデルを用いて、AML発症におけるメチル化関連遺伝子異常の関与の可能性を直接的に検証することを目的としている。平成24年度は、検討に必要なベクターの作製を中心に行った。DNMT3A変異、IDH1変異およびIDH2変異発現ベクターは、MIGR1-IRES-mOrangeを用いて作製した。また、正常核型に認められるNPM1変異とFLT3-ITD変異は同時に発現することもしばしばあることから、2Aを介在させた形でNPM1変異とFLT3-ITD変異を同時に発現するベクターを、MIGR1(EGFPで発色)を用いて作製した。sequence確認後、これらのベクターを293T細胞に強制発現させ、タンパク発現をwestern blotにより確認した。現在、ウイルスの作製を行っている。感染効率の高いウイルス作製条件が決定次第、ヒト臍帯血由来CD34陽性細胞への感染、および感染細胞の重症免疫不全マウスであるNOG (NOD/Shi-scid, IL-2Rγnull)マウスへの移植を行う予定である。AMLの1病型である性前骨髄球性白血病(Acute promyelocytic leukemia: APL)に特徴的であるPML-RARAをヒト臍帯血由来CD34陽性細胞に遺伝子導入した場合、遺伝子導入効率が平均5%程度であったが、in vivoで白血病が発症した。これらの細胞は形態学的にも遺伝子発現においてもヒトAPLに極めて類似しており、2次移植でも少数ながら生着が確認された(PLoS One 2014)。同様の方法でDNMT3A-R882H変異をヒトCD34陽性細胞に遺伝子導入したが、in vitroの検討を行うには十分な細胞数が得られず、in vivoでAMLは発症しなかった。現在、導入効率の改善を図るべく遺伝子導入方法の変更を検討している。FLT3-ITD変異については、以前我々はAra-C耐性に関与することを報告した(BBRC 2009)。

これまでの検討で、FLT3-ITD変異の下流分子の中から遺伝子発現レベルがAMLの予後に関連するものとしてRUNX3を同定した。FLT3-ITD変異を遺伝子導入した白血病細胞株K562では、RUNX3が発現誘導された。Reporter assayからFLT3-ITD変異によるRUNX3の発現誘導が転写レベルであることが確認された。FLT3-ITD変異を有する白血病細胞株をFLT3阻害薬で処理するとRUNX3の発現レベルは低下し、これらの細胞でRUNX3をノックダウンするとAra-C感受性が回復した。一方で、RUNX3を遺伝子導入したK562はAra-C耐性を獲得した。以上の結果から、FLT3-ITD変異によるAra-C耐性においてRUNX3が重要な役割を果たしていることが示された。医歯薬学現在までのところ、in vivoの実験系については、DNMT3A-R882H単独、あるいはNPM1変異とFLT3-ITD変異を同時に発現するベクターを導入したCD34陽性細胞はNOGマウスに生着しておらず、正常核型を有するAMLのヒト化in vivoモデルの作製には至っていない。しかし、in vitroではDNMT3A-R882HとFLT3-ITDの単独の遺伝子導入によるphenotypeを確認することができた。特に臍帯血由来CD34陽性細胞に対する遺伝子導入効率については、マウスストローマ細胞株であるMS-5上で培養することにより約1.5倍まで増加できることを確認した。今後、IDH1・IDH2遺伝子変異、NPM1遺伝子変異およびTET2ノックダウンベクターなどについても遺伝子導入を行う予定であるが、この結果はそれらの至適な実験条件の設定に際し重要な参考データとなるものである。検討に最低限必要なベクター作製は終了した。現在、遺伝子導入したCD34細胞をNOGマウスへ移植する準備を行っている。これまでのところは、当初の予定通りの進行状況であり、現段階においてはおおむね順調に進行しているものと考えられる。しかし、感染効率の良いウイルスを作製することや、機能遺伝子を有するウイルスベクターをヒトCD34陽性細胞に導入することはしばしば困難を伴う。実験条件の設定を丁寧に行って至適な条件を見つけていくことが最優先であるが、うまく導入が行かない場合には、新たなエピジェネティックに関連した遺伝子変異のベクター作製や、標的となる細胞の変更など、実験条件の変更を行う必要が出てくる可能性がある。実験計画に従って、NPM1変異とFLT3-ITD変異を同時に発現するベクターとともにエピジェネティクスに関連した遺伝子異常を発現するベクターをヒトCD34陽性細胞へ感染させてNOGマウスへ移植し、白血病発症能につき検討を行う予定であるが、in vivo AMLモデルが作製できない場合に備え、これらの遺伝子異常を導入した細胞株、あるいはヒトCD34陽性細胞を用いたin vitroでの検討も同時に進めていく。
建築鉄骨構造におけるき裂発生後の残存性能評価に関する研究

本研究は、鉄骨骨組が地震により塑性変形やき裂を生じた後の残存性能を定量的に評価することを目的とするものである。試験片としては、実構造物の不整形さを表現した切り欠き付き丸棒を作成した。これに異なるレベルの引張ひずみを与えた後、X線CTにより内部空隙および表面き裂を立体的に計測した。この結果は、き裂進展解析とおよそ合致しており、解析により残存耐力や残存断面積を評価できる可能性を示した。本研究は、建築鉄骨骨組が地震外力を受けて大きく塑性変形した後にき裂が生じた場合において、その後どの程度の残存耐力、残存変形性能を有するかを定量的に評価することを目的とする研究である。既往研究では材料レベルのき裂進展則が提案されているが、実際の建築鉄骨構造部材に含まれるような複雑な形状の場合に、どのようにき裂進展則を適用すべきかは明らかではない。そこで大きな塑性変形振幅を与えた試験体のき裂進展状況を非破壊で観察し、既存のき裂進展則との対応関係を検証するとともに、き裂長さと耐力や残存エネルギー吸収能力との対応関係を調査し、き裂発生後の残存性能評価手法の確率を目指すものである。本研究事業においては、まず高精度で所定の変位を与えることができる引張試験装置の整備を行った。次に試験体として、丸棒に形状の異なる切り欠きが入っているものを多数製作した。これは実際の構造物における種々のノッチの効果を再現するためのものである。この試験体と試験装置を用いて、多数の鋼材試験片に引張力を加え、最大耐力に至る程度から破断直前のものまで、異なるレベルのひずみを受けた鋼材を作成した。こうして得られた多数の試験体をX線CT観察を行い、内部および表面のボイドやき裂を観察し、画像処理により、この面積や長さを定量的に計測した。この結果を有限要素解析によるき裂進展解析と比較した結果、切り欠きが鋭く応力・歪み集中が著しい状況においてはおよそ解析結果と計測結果が一致することがわかった。ここで用いた有限要素解析は比較的簡易かつ汎用のものであり、このような簡易な解析によりある程度破壊が追跡可能であることが明らかになったことは今後の実用性を高めたものと評価できる。ただし、今回再現した応力状態は一様引張に限られており、さらに実用性を高めるためには応力勾配のあるような状況についても検討を進める必要があるものと考えられる。本研究は、大きな塑性変形振幅を与えた鋼材のき裂進展状況を非破壊で観察し、既存のき裂進展則との対応関係を検証するとともに、き裂長さと耐力や残存エネルギー吸収能力との対応関係を調査し、き裂発生後の残存性能評価手法の確立を目指すものである。この目標を達成するため、本年度は、まず、現有試験装置に設置しているアクチュエータを改修するとともに、計測システムの再整備を行い、本研究課題で計画している引張試験片の実験環境を整備した。次に、ノッチ形状砂時計型丸棒試験体の設計および製作を行った。ノッチ形状は、過去の研究で実績のある形状を一種選択し、これが有るものと無いものの2シリーズを設定した。また、厚板の場合には中央偏析の影響が想定されるため、板厚の端部から作成したものと、中央部から作成したものの2シリーズとした。計4シリーズについて、各10本づつ作成し、与えた塑性歪み量とボイドやき裂の進展状況を対応づけられるように配慮した設計とした。計画したとおりX線CTにより内部状況が観察できるかどうかの確認と、本実験での予ひずみ量を決定するため、作成した試験体のうちの4体を用いてパイロットテストを行った。引張試験により、最大耐力付近までの予ひずみを与えた試験体と、破断直前までの予ひずみを与えた試験体を作成し、CT観察を行ったところ、ノッチが有るものについては、表面からのき裂進展が確認された。またノッチが無いものについては、板厚中央から作成した試験体の中央部にボイドが観察された。これらの結果より、この試験方法および観察方法により表面からのき裂や内部のボイドの生成状況が観察可能であることが確認された。また同時に、き裂進展解析を行うための有限要素解析モデルの構築を行い、実験との対応関係を調べる方法の調査検討を行った。実験環境の整備、試験体の作成、引張試験の実施およびCT観察、およびこれらの可視化等、およそ本年度の研究実施計画として予定した項目は達成した。引張試験は全ては完了していないが、これはより効率的にボイド生成およびき裂進展を観察するため、本年度は実験範囲を限定するためのパイロットテストに注力したためであり、次年度に行う実験ではより効率的な観察が期待される。また、次年度行う予定であった、き裂進展を考慮した有限要素解析準備を前倒しで開始している。次年度に行うべき課題も明確となっており、研究としてはおおむね順調に進展していると考えられる。

本年度行ったパイロットテスト結果を基に試験範囲を定め、残り試験体について引張試験計画を再構築し、実験実施およびCT観察を行う。これと同時に本年度準備を行った有限要素解析を進展させ、実験結果との対応関係の調査および既往き裂進展モデルとの比較を行う。また、本研究課題で得られたデータをより効率的に活用できるよう、そのデータの整理方法や公開方法についても検討を行う。次年度研究費の多くは、有限要素解析ソフトウェアライセンス使用料として使用する。その他、解析・検討に必要なパーソナルコンピュータおよび周辺機器の購入・整備費用、および研究発表を行う旅費として使用する。
ステロール生合成阻害化合物に関する研究

コレステロールやエルゴステロールなどの生合成を阻害する化合物は血中コレステロール低下薬または抗真菌薬として開発される可能性がある。ステロール生合成中間体の中にステロール生合成を調節・阻害するものがあることに注目して前年度までの研究によりコレスタ-7,24-ジエン-3beta-オール、14alpha-メチルチモステロール、32-ヒドロキシラノステロールなどの合成法を確立した。平成5年度は15-フッ素化ステロールに焦点を絞り研究した。すなわちステロール生合成のキーステップの一つである14alpha-メチル基の脱離反応が15alpha-水素の脱離と協奏的に起こることに注目し、15alpha-フッ素化ステロール類がステロール生合成阻害薬に成り得ると考えたのである。このような観点から市販の7-デヒドロコレステロールから8種の15-ヒドロキシステロール類を合成し、そのフッ素化反応を検討した。フッ素化試薬としては水酸基を直接フッ素に置換することのできるジエチルアミノ三フッ化硫黄、およびトリフルオロメタンスルホン酸エステル体などをフッ素で置換する作用のあるテトラ-n-ブチルアンモニウムフロリドを用いた。この結果、15alpha-フルオロ-5alpha,14beta-コレスト-8-エン-3beta-オール、15beta-フルオロ-5alpha,14beta-コレスト-8-エン-3beta-オール、15alpha-フルオロ-14alpha-メチル-5alpha-コレスト-7-エン-3beta-オールおよび15alpha-フルオロ-4alpha,4beta,14alpha-トリメチル-5alpha-コレスト-7-エン-3beta-オールの4種の15-フッ素化ステロールを合成することができた。この中最後の化合物は14alpha-メチル基の脱離反応およびHMG-CoA還元反応を阻害するする作用のあることが判明した。本研究はコレステロールおよびエルゴステロール生合成中間体の中からステロール生合成阻害作用のあるものを見出し、ひいては抗動脈硬化薬および抗真菌薬の開発につなげようとするものである。これらのステロール生合成中間体を薬理活性テストに供するのに十分な量を得るためには、これらの効率的化学的合成法を確立する必要がある。本年度はこの当面の目的を達成するため市販のコレン酸、エルゴステロールおよび5,7-コレスタジエン-3β-オールを出発原料として数種をステロール生合成中間体を合成するルートを検討した。その結果コレン酸より、8,24-コレスタジエン-3β-オール(チモステロール)およびその7,24-ジエン同族体を合成できた。またエルゴステロールから14α-メチル-チモステロールおよびその24-メチレン体(14α-メチルフェコステール)を合成した。一方5,7-コレスタジエン-3β-オールからは8-コレステン-3β-オールや4,4-ジメチル-8,14-コレスタジエン-3β-オールおよび一連の32-酸素化ステロール類を合成するルートが開拓された。さらに15-ふっ素化ステロール類を合成するために一連の15α-および15β-水酸化ステロール類、例えばコレスター3β,15β-ジオール、4,4,14α-トリメチル-7-コレステン-3β,15β-ジオールなどを合成し、その適当な誘導体をふっ素化試薬であるジエチルアミノ三ふっ化硫黄と反応させた。その結果いくつかの15-ふっ素化ステロール類を得たほか、興味ある転位反応も見出した。
頭蓋骨の任意の点からヒトの脳機能・診断が行える超音波システムの開発

経頭蓋超音波システムは,頭蓋内の血流量や組織をリアルタイムに可視化することができる.しかし,超音波は頭蓋骨を透過しにくいため,従来は超音波探触子を,骨の薄い側頭骨に固定し検査を行っていた.このように,超音波を任意の部位(前頭部,頭頂部,.etc)から透過させ,その内部信号を用いて診断を行うシステムはまだ開発されていない.本研究では,頭蓋骨透過が可能な新しい超音波システムを開発してきた.人工骨(厚さ:12mm)を用いて骨下の組織の識別に成功した.さらに,従来確認できなかった,比較的厚さのある前頭骨(約3-7mm)を超音波が透過することを確認した.超音波を前頭部から透過させ,その内部信号から頭蓋骨と脳組織の可視化を行う.一般に,頭蓋骨の表面と底面からの信号を分離することと,脳組織からの信号を確認することは困難である.そこで本手法は,解剖学的知識とファジィ推論を用いて反射波の特徴値から各境界の位置を特定し画像化する.特徴値として,形状,振幅値,位置を用いた.本手法の有効性を検証するために,アクリルと軟組織で構築されたファントムモデルと牛の頭蓋骨と脳組織で構築されたアニマルモデルに適用した結果,すべてにおいて頭蓋骨(アクリル,牛頭蓋骨)と脳組織(軟組織,牛脳組織)の表面の形状を得ることができた.最後に本手法を人体へ適用した.前頭部から超音波を透過させ,内部信号から可視化を行った結果,表皮,頭蓋骨,脳表の形状を確認することができた.得られた形状をMR画像と比較することで評価した結果、ほぼ正確に抽出していた.今後の課題としては、各組織の可視化、あらゆる部位から疾患箇所の可視化、画像化精度の向上などが上げられる.経頭蓋超音波システムは,頭蓋内の血流量や組織をリアルタイムに可視化することができる.しかし,超音波は頭蓋骨を透過しにくいため,従来は超音波探触子を,骨の薄い側頭骨に固定し検査を行っていた.このように,超音波を任意の部位(前頭部,頭頂部,.etc)から透過させ,その内部信号を用いて診断を行うシステムはまだ開発されていない.本研究では,頭蓋骨透過が可能な新しい超音波システムを開発してきた.人工骨(厚さ:12mm)を用いて骨下の組織の識別に成功した.さらに,従来確認できなかった,比較的厚さのある前頭骨(約3-7mm)を超音波が透過することを確認した.超音波を前頭部から透過させ,その内部信号から頭蓋骨と脳組織の可視化を行う.一般に,頭蓋骨の表面と底面からの信号を分離することと,脳組織からの信号を確認することは困難である.そこで本手法は,解剖学的知識とファジィ推論を用いて反射波の特徴値から各境界の位置を特定し画像化する.特徴値として,形状,振幅値,位置を用いた.本手法の有効性を検証するために,アクリルと軟組織で構築されたファントムモデルと牛の頭蓋骨と脳組織で構築されたアニマルモデルに適用した結果,すべてにおいて頭蓋骨(アクリル,牛頭蓋骨)と脳組織(軟組織,牛脳組織)の表面の形状を得ることができた.最後に本手法を人体へ適用した.前頭部から超音波を透過させ,内部信号から可視化を行った結果,表皮,頭蓋骨,脳表の形状を確認することができた.得られた形状をMR画像と比較することで評価した結果、ほぼ正確に抽出していた.今後の課題としては、各組織の可視化、あらゆる部位から疾患箇所の可視化、画像化精度の向上などが上げられる.本研究の目的は、超音波装置を用いて人体の脳の内部構造を頭蓋骨の任意の点からリアルタイムに測定し解析することができるシステムを開発研究することである。本年度は以下の研究計画を実行した。研究1:成人の頭蓋骨を透過させる超音波技術の研究研究2:脳内部の物質を同定するための超音波技術の研究それぞれの実績は以下の通りである。研究1について:具体的に骨を透過したときの超音波波形の減衰率や周波数特性の変化を、受信用と送信用の2つのプローブを用いて頭蓋骨の2点間で測定し、そのデータ解析を行った。その結果、頭蓋骨の透過によって振幅の大きさが大きく減衰(約87%)すること、透過波の中心周波数は1.2MHzであることを確認した。さらに脳のMR画像とCT画像を参照データとして超音波の伝達経路解析を行った。その結果、頭蓋骨表面を通る波、頭蓋骨中を透過する波、脳表からの波の3種の信号を確認した。このように、2点プローブで頭蓋内の情報を検出できることを確認した。研究2について:人工骨(ハイドロオキシアパタイト)を通して3種の素材(ごま豆腐、木綿豆腐、こんにゃく)の中の2種の組み合わせのファントム同定問題を解析した。信号解析には振幅の比率と中心周波数及びその上下3dB低下の周波数を用いた。この同定システムを、ファジィエキスパートシステムの理論を基盤として構成した。3種の素材からの6つの組み合わせのファントム70個を準備し、このファントムに対して各3回、合計240回の実験を行った。その結果全体で70%の同定率を確認した。更に、物質の微妙な堅さを同定する方法として、ファジィ推論を用いたシステムを構成した。ここでは、1から5%の濃度の寒天を生体ファントムとして作成し、濃度推定のシステムを作り上げた。全体の推定率は83.7%と高い値を得た。本年度の研究実施計画研究1:頭蓋骨を完全に3次元画像化する技術の開発研究