hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
患者状態に適応したリハビリパス設計モデルの開発

(1)個別リハビリチャートの開発:食事,排泄といった個別のADL毎に,患者が回復過程に取り得る代表的な中間状態を網羅したリハビリチャートを構築する.(2)統合リハビリチャートの開発:(1)で構築したADL毎のチャートを統合し,患者が回復していく過程で取り得る代表的な中間状態を総合的に表現したチャートを構築する.(3)リハビリパス設計モデルの開発:(2)で構築したリハビリチャートと訓練導出モデルを組み合わせ,リハビリパス設計モデルを開発する.(4)システムプロトタイプの開発:(3)で開発したリハビリパス設計モデルに基づいて,モデルにおける方法論を実行可能とする具体的なシステムプロトタイプを開発する.(5)モデルの妥当性の検証:(4)の結果を用いて,実際のケースにリハビリパス設計モデルを適用し,その妥当性を検証する.24年度は,残っている以下の2つの課題に取り組む.(4)システムプロトタイプの開発:(3)で開発したリハビリパス設計モデルに基づいて,モデルにおける方法論を実行可能とする具体的なシステムプロトタイプを開発する.必要な知識ベースをExcel上で構築し,VBAを用いて設計過程を実行可能にするアプリケーションを開発する.聖マリア病院,飯塚病院,大久野病院で実装するため,3台のノートパソコンを準備し,開発したアプリケーションを実行可能な環境を整える.(5)モデルの妥当性の検証:(4)の結果を用いて,実際のケースにリハビリパス設計モデルを適用し,その妥当性を検証する.まずは,パスの開発を行っている大久野病院(東京都,150床規模,回復期)において,担当療法士23人に対して,それぞれ510ケース程度をリストアップして適用し,妥当性の評価を行う.評価結果に基づいて,必要に応じてパスに修正を加える.その後,聖マリア病院(福岡県,1000床規模,急性期および回復期),飯塚病院(福岡県,1000床規模,急性期)において,それぞれ510ケース程度をリストアップして適用する.開発したリハビリパスに沿ってリハビリを実施できるか否か,およびリハビリパスを用いることによる効果を評価する.評価結果に基づいてリハビリパスに修正を加え,必要に応じて追加で評価を行う.これらの成果ついて,品質管理学会,医療の質・安全学会,ASQ,EOQなどの学会で発表する予定である.今後の研究を進めるにあたって,システムプロトタイプの開発費用,システムプロタイプ実装用ノートパソコンの購入費用,研究遂行のための出張旅費,学会参加費,学会参加旅費として,合計130万円の研究費を使用する予定である.内訳を以下に示す.これらの費用は,いずれもこれまでの経験から計算したものであり,精度はかなり信頼できるものであると考えられる.システムプロトタイプの開発費用(謝金):20万円ノートパソコンの購入費:15万円×3台(大久野病院,聖マリア病院,飯塚病院に各1台ずつ設置する)出張旅費:40万円(福岡×10回,青梅×10回)学会参加費:5万円学会参加旅費:20万円
板状組織を有する超高温セラミックスハイブリッド材料の生成機構と強靭化

本研究では、反応焼結中におけるZrとB4Cの反応挙動および焼結体の緻密のメカニズムを解明した。Zr+B4C混合粉末の反応焼結により、板状組織を持つ緻密なZrB2-ZrC-Zr複合材料を得ることができた。反応挙動、緻密挙動、得られた複合材料の微細構造と力学特性に及ぼす組成と焼結温度の影響は明らかになった。組成とプロセスの最適化により、高強度と高破壊靭性を持つ高温セラミックス複合材料を実現した。また、熱圧延により板状結晶粒の配向に成功し、得られた複合材料の微細構造と強度の異方性が確認された。さらに、負荷下のアニールによる複合材料の強度は顕著に向上されたことが明らかになった。本研究では、セラミックス材料固有の「脆さ」を克服するために、塑性に富む金属をハイブリッド化する試みを行ってきた。平成25年度では、反応焼結法を用い、組成や微細構造の設計による板状の超高温セラミックスハイブリッド材料の生成メカニズムおよび材料の強靭化に及ぼす各種の影響要素の解明に関する研究が行われた。得られた結果の概要は下記の通りである。4種類異なる組成のB4CとZrの混合粉末を用い、2173Kまでの反応焼結を行った。反応焼結中に生じる反応および板状結晶粒生成機構を解明した。TG-TDA結果による反応は873Kから1473Kまでの広範囲で、生じることが明らかになった。顕著な反応はおよそ1373Kで起こったことがわかった。また、反応生成物のXRDの測定によると、反応中における中間反応物が存在し、温度上昇に伴い、この中間反応物は最終反応物に換えられた。一方、反応焼結中における緻密は、従来の焼結緻密のメカニズムと異なって、反応も緻密に貢献した。また、粒界の移動や拡散などの緻密機構はより低温で活発し、従来の焼結温度より500K低く、1673K緻密な焼結体が得られることができた。また、1373Kから2173Kまでの温度で得た焼結体の微細構造を観察した結果は1873Kまたはそれ以上の温度で、発達した板状セラミックスハイブリッド材料を得られることが示された。この発達した板状結晶粒は、高温における反応初期に生成した小さいな結晶粒の融合や粒界の移動によるものと考えられる。また、結晶粒の成長は組成に依存し、残存したZrの含有量の相関性を明らかにした。さらに、得られた4種類のハイブリッド材料の曲げ強度と破壊靭性の測定を行い、力学特性に及ぼす組成並びに微細構造の影響を解明した。上述の研究結果の一部はすでに学会や雑誌で、発表された。本研究では、セラミックス材料固有の「脆さ」を克服するために、モノリッシクセラミックスと塑性に富む金属からなる高強度と高靱性を持つハイブリッド材料の作製、力学特性の評価およびその強靭化機構の解明に関する研究を行ってきた。平成26年度、反応焼結法を用い、各種組成を持つ板状の超高温セラミックスハイブリッド材料の微細構造、破壊靭性と曲げ強度に及ぼす組成および焼結温度の影響に関する研究を行って得られた結果の概要は下記の通りである。数種類の異なる組成のB4CとZrの混合粉末を用い、1673K2173Kまでの温度における反応焼結を行い、各種の焼結体が得られた。得られた各種の焼結体を用い、微細構造の観察および曲げ強度と破壊靭性の測定を行った。組成ー組織ー力学特性との相関性を明らかにした。高い曲げ強度と高い破壊靭性を持つ優れたパフォーマンスを有する超高温セラミックスハイブリッド材料を創出するための組成と焼結プロセスの最適化を検討し、最適のハイブリッド材料の組成と合成プロセスを確立した。また、最適化した組成や焼結のプロセスを基づいて、超高温セラミックスハイブリッド材料の焼結体を作製した。得られた焼結体を用い、1673K1873K間の温度で、平面応力条件下、熱圧延加工を行った。熱圧延変形をしたハイブリッドセラミックス材料の組織の観察は、大きな塑性変形により、焼結体中における板状ZrB2結晶粒を配向することが可能であったことが示された。さらに、配向したハイブリッド材料の力学特性の測定の結果は、その板状ZrB2結晶粒の配向による材料の曲げ強度の異方性を示し、その異方性は変形量に依存したことが明らかになった。上述の研究結果をまとめて、一部はすでに学会や雑誌で、発表された。本研究では、セラミックス材料固有の「脆さ」を克服するために、モノシリックセラミックスと塑性に富む金属からなる高強度と高靱性を持つハイブリッド材料の試みを行ってきた。平成27年度では、最適化した反応焼結プロセスを用いて、各種組成の板状組織を有する超高温セラミックスハイブリッド材料を作製し、熱圧延による板状結晶粒の配向を行い、得られたセラミックスハイブリッド材料の配向組織と強度の異方性に及ぼす組成と焼結温度の影響に関する研究を行った。数種類の異なる組成のZrB2-ZrC-Zrを用い、1600°Cで、熱圧延を行い、配向組織を持つZrB2-ZrC-Zrセラミックスハイブリッド材料が得られた。

SEMの観察、EBSDとXRD分析による熱圧延したZrB2-ZrC-Zrにおける板状ZrB2結晶粒の配向は出発材料の粒径の影響を明らかにした。出発材料の結晶粒径は大きいほど、配向傾向は強い。一方、配向したZrB2-ZrC-Zrセラミックスハイブリッド材料の曲げ強度は、出発材料の結晶粒径は小さい方が大きな強度を示した。また、配向したZrB2-ZrC-Zr材料の曲げ強度は強い異方性を示した。ZrB2-ZrC-Zr材料の強度に対する板状結晶粒の配向の効果が明らかになった。また、焼結後の圧力下の熱処理したZrB2-ZrC-Zrセラミックスハイブリッド材料は大きな曲げ強度を示した。熱処理の温度と時間の影響を明らかにした。概して、高い温度で、長い熱処理したZrB2-ZrC-Zr材料の強度は大きくなることがわかった。さらに、大気中にて、ZrB2-ZrC-Zr材料の耐酸化性を向上するためのSiC粒子を添加した超高温セラミックスハイブリッド材料の実現に成功した。得られた研究結果をまとめて、学会や雑誌で、成果の発表を行った。本研究では、反応焼結中におけるZrとB4Cの反応挙動および焼結体の緻密のメカニズムを解明した。Zr+B4C混合粉末の反応焼結により、板状組織を持つ緻密なZrB2-ZrC-Zr複合材料を得ることができた。反応挙動、緻密挙動、得られた複合材料の微細構造と力学特性に及ぼす組成と焼結温度の影響は明らかになった。組成とプロセスの最適化により、高強度と高破壊靭性を持つ高温セラミックス複合材料を実現した。また、熱圧延により板状結晶粒の配向に成功し、得られた複合材料の微細構造と強度の異方性が確認された。さらに、負荷下のアニールによる複合材料の強度は顕著に向上されたことが明らかになった。本研究は、反応焼結法を用い、組成や微細構造の設計による板状の超高温セラミックスハイブリッド材料の生成メカニズムと強靭化メカニズムに及ぼす各種の影響要素を解明することを目的とする。平成26年度では、主に、(1)超高温セラミックスハイブリッド材料の組成・プロセスと微細構造の最適化、(2)得られた超高温セラミックスハイブリッド材料の熱変形による板状結晶粒の配向に関する研究を行ってきた。また、上述の研究を通じて、各種組成の超高温セラミックスハイブリッド材料を異なる焼結条件下得られた焼結体の微細構造の観察および焼結体の力学特性の測定による組成ー焼結温度ー力学特性間の相関性を明らかにした。優れたパフォーマンスを持つ超高温セラミックスハイブリッド材料を得るための材料組成とプロセスの最適化をした。また、得られた焼結体を用い、異なる温度と圧力で、大きな塑性変形により、焼結体中における板状ZrB2結晶粒の配向の可能性が確認できた。その配向の程度は変形の大きさに依存した。さらに、配向した焼結体の曲げ強度を測定した。その結果は板状ZrB2結晶粒を配向した焼結体の曲げ強度の異方性を示した。上述の研究結果の一部はすでに日本セラミックス協会年会や秋季シンポジウムなど学会と国際雑誌であるCeramics Internationalに発表された。したがって、本課題に関する研究はほぼ予定通りで進行しております。よって、本研究課題について現在までの達成度はおおむね順調に進展していると判断した。材料工学平成26年度では、優れたパフォーマンスを持つ超高温セラミックスハイブリッド材料を得るための最適な材料の組成・焼結条件を確立した。また、高温下での圧延による板状結晶粒の配向は実現された。
脳腸ホルモンのスーパーアゴニストおよびアンタゴニストのデザインと開発

1)ガラニンの構造と活性の関係を合成ガラニン誘導体を用い、ラット単離膵潅流系,受容体結合活性,モルモット輪状筋に及ぼす効果を指標として検討した結果、ガラニンのN端1-15配列内に主要活性部位が存在することを明らかにした。特にガラニン拮抗物質の開発を目指した研究の結果、数種のgalanin(1-15)を基本骨格とする誘導体のなかから、〔D-Thr^6,D-Trp^<8,9>〕galanin(1-15)-clがラット単離膵潅流系におけるガラニンによるグルコース刺激インスリン分泌抑制作用に対し明らかに用量依存的に拮抗することを見いだした。本研究の結果は初めてガラニンアンタゴニストを見いだしたものであり、今後、さらに強力なアンタゴニスト開発の基礎的情報を提供した。2)69アミノ酸残基からかるヒト・グリセンチンの会合成を世界で初めて達成するとともに、グルカゴン関連ペプチドの構造と活性の関係を調べた。その結果、GLP-1については、既知のGLP-1(7-37)やGLP-1(7-36)アミドのみならず、GLP-1(7-33)が強力なインスリン分泌亢進作用を示すことを明らかにし、GLP-1の活性部位がその7-33配列内に存在することを示した。3)PACAPの構造-活性相関の研究から、PACAPC端フラグメント、PACAP(5-38)がそのアンタゴニストとして作用することを見いだした。5)クロモグラニンA特異RIA系を確立した。本測定系は腦腸ペプチド研究に有用な新規の測定系であることを明らかにした。固相法による自動ペプチド合成機を用い、迅速かつ高収率で高純度のペプチドを合成する本研究室で確立した技術を応用し、新規脳腸ホルモンおよび関連ペプチドとして、グルカゴン様ペプチドー1(GLPー1)PTH関連ペプチド(PTHrP)、下重体アデニレ-トチクラ-ゼ活性化ペプチド(PACAP)ならびにラットおよびヒト・ガラニンの化学合成を行い、高純度の目的物を化学合成した。本研究では,とくに天然から得られない84アミノ酸残基からなる長鎖のPTHrP(1ー84)の化学合成に成功したが,その特異抗体の作製および合成ペプチドと特異抗体を用いる内分泌・生理学的研究には欠くことができない基質となった。ついで、PTHrP、PACAP、ガラニン、P物質、GRPについて、二次構造の解析を行い、合成すべき誘導体を設計し、それぞれ、十数種数の誘導体を化学合成した。これら合成誘導体については、モルモット腸管筋標本、特異レセプタ-アッセイ、単離ラット膵潅流系により、それらのアゴニストおよびアンタゴニスト作用を検討した。その結果、PTHrPについては、〔desaminoーLeu^8、Asn^<18>、Leu^<11>、DーTrp^<12>〕PTHrP(8ー34)NH_2が最も強力なアンタゴニスト作用を示すことを初めて明らかにした。ガラニンについて、ガラニン(1ー15)olが筋標本系においてガラニンと同等の作用を示し、活性部位であることを明らかにした。本知見はガラニン・アンタゴニストの開発に重要な知見を提供し、現在、アンタゴニストの設計を行っているところである。P物質およびGRPに関連する誘導体では、既知のアンタゴニストに比し、より特異的なアンタゴニスト作用を示す誘導体の設計に成功した。また、PACAPー38がVIPと同程度の胃ソマトスタチン分泌亢進作用を示すことを明らかにした。本年度の研究により本研究の脳腸ホルモンに関し,アゴニストおよびアンタゴニスト開発の基礎が確立したと考えられる。1.Pituitary adenylate cyclase activating polypeptide(PACAP)はVIPと構造が類似し、消化管壁内神経叢にPACAP陽性の神経細胞が存在している。

本研究ではモルモット下部大腸を使用し、PACAPの大腸粘膜でのイオン輸送に与える影響を検討した。その結果、PACAPは明らかに短絡電流を増大し、クロライドイオン輸送に関与していることを示した。その作用はPACAP27が、PACAP38より強力であり、同濃度のPACAP(1-15)には作用が認められなかった。2.クロモグラニンA(CgA)については、C端359-389配列に相当するペプチドを抗原として作製した抗CgA(359-389)血清R0763を用いるCgA C端特異RIAによって、ヒト血中CgA様免疫活性の測定が可能であり、特に褐色細胞腫の診断に有効であることを証明した。3.ヒト・グリセンチンの全合成に成功し、その生物化学的、免疫化学的性質を明らかにした。4.ヒト神経芽細胞腫培養細胞系NB-OK-1のヘロデルミン受容体について、各種合成ペプチドフラグメントを用いて^<125>I-heloderminの結合および細胞内cAMP産生作用を検討した結果、その細胞膜には、ヘロデルミン受容体が存在し、その受容体はPACAPおよびVIP受容体とは互いに異なることを明らかにした。また、本細胞膜を用い、PACAPおよびVIP受容体についても合成PACAPおよびVIPのアンタゴニストを分子設計し、その作用を検討中である。5.ガラニンについては、ヒト・ガラニンを化学合成し、ヒトにおけるGHおよびプロラクチン分泌能を検討し、有意のGH分泌刺激を示すことを明らかにした。なお、ヒト・ガラニンはプロラクチン、ADHの分泌には有意の効果を示さなかった。6.ラット単離膵懽流系を用い、ガラニンによるグルコース刺激インスリン分泌抑制作用を強力に阻害するアンタゴニスト[D-Thr^6,D-Trp^<8,9>]galanin(1-15)-olを見いだした。本研究の課題に基づき、1)、新規脳腸ホルモンの化学合成とその活性部位の発見、2)脳腸ホルモンに関するスーパーアゴニストおよびアンタゴニストの開発、3)合成ペプチドを用いる部位特異抗体の作製とその応用に関する研究を行い、下記の成果を得た。1)ガラニンのスーパーアゴニストとして〔D-Trp^8〕galanin(1-15)-ol、アンタゴニストとして〔D-Thr^6,D-Trp^<8.9>〕galanin(1-15)-olを見いだした。また、腸管グルカゴンであるヒトグリセンチンの化学合成に成功した。2)ヒト神経芽細胞培養細胞NB-OK-1におけるPACAP受容体、ヘロデルミン受容体およびVIP受容体についてPACAP、ヘロデルミンならびにVIP関連ペプチドを用い、その結合活性およびcAMP産生能を比較検討し、特に、PACAP拮抗物質PACAP(5-38)により、PACAP受容体をヘロデルミンおよびVIP受容体と明確に区別することができた。3)ヒトクロモグラニンAフラグメントを用い、3種類の部位特異認識抗血清を作製した。特にC端特異抗血清を用い確立したラジオイムノアッセイ(RIA)系により血中免疫活性クロモグラニンAの測定が可能であることを明らかにし、また、その測定値が血中カテコラミンのそれによく相関することを示した。4)合成ヒトグリセンチンを用い、その特異抗体の作製に成功し、RIAの確立に成功した。5) DTHrPアンタゴニストについても、数種のアンタゴニスト候補をデザインし、DTHrP(7-34)誘導体に強力なアンタゴニスト作用を見いだした。
一倍体ゲノムにおける性染色体の進化

本研究で注目するY染色体領域に存在する遺伝子のうち、8個は発現パターンから必須遺伝子と予測される。これらのうち、M547D3.1のホモログであるM547D3.1FがX染色体にも存在する。他の7個の遺伝子についてもX染色体にホモログが存在すると期待された。JGIより提供されたゲノムデータを解析した結果、これらの7遺伝子以外の39遺伝子についてもそのX染色体ホモログと考えられる候補を得ることができた。ゼニゴケ標準系統について,約30万のEST情報が得られたので,既に保有しているPACゲノミッククローンの末端配列情報と合わせ,それらの塩基配列情報に基づく標準系統雄株および雌株間での多型を調べた。これまでにdCAPS (derived cleaved amplified polymorphic sequences)およびSSR (simple sequence repeats)マーカーを合計113個作成し,そのうち110個を用いて全長約900 cMの遺伝地図を作成した。連鎖群の数は8となり,ゼニゴケの常染色体数と一致した。これにより,米国JGI等との国際共同研究で得られる予定の全ゲノムデータを染色体ごとに振り分けることが可能となる。しかし,X染色体に連鎖するマーカーは含まれていなかった。さらに全ゲノム解析の予備実験として,JGIと共同で27個のPACクローンの塩基配列を決定し,その評価を実施した。得られた配列は合計2.9 Mbであり,その中に213個のタンパク質コード遺伝子を見いだした。これらのうち1/5はEST情報のみに基づくものであった。また,6個のtRNA遺伝子遺伝子も見いだした。遺伝子密度は0.7個/10 kbと見積もられた。レトロトランスポゾン等の転位因子の数は少なく,100 kbに1個程度であった。当初予定していたX染色体マーカーの作成よりも,ゲノムデータの解析の方が先行する結果となったが,研究計画全体としては問題はない。昨年得られた約30万のEST情報を解析した。これらのEST配列はアセンブル後、約3万の配列に収束した。完全長cDNAライブラリに由来する5'および3'ESTのペア情報に基づくと、これらの配列は全体として約17,000遺伝子をカバーしていると見積もられる。これらのうち、elongation factor 1α遺伝子といった高発現遺伝子10個ではコドンの3番目の塩基にGあるいはCが出現する頻度が高くなっていた。今回得られたEST情報にゼニゴケ既知遺伝子を加えた約19,000配列に対する他生物種のオーソログあるいはオーソロググループを探索したところ、ほぼ全てについて対応するものが見いだされた。これらのうち、植物(緑藻を含む)特異的な約1,800オーソロググループについて調べたところ、それらの約半数が陸上植物に特異的であった。興味深いことに、陸上植物特異的なオーソロググループの約半数が同じコケ植物であるヒメツリガネゴケには見いだされなかった。米国Joint Genome Instituteでのゼニゴケゲノム解読が遅れていることもあり、本年度はX染色体に関する情報を得ることができなかった。しかし、新たに常染色体クローン3個の塩基配列を解読し、累積して約3.3Mbに相当する常染色体情報が得られた。この情報は性染色体特異的な構造上の特徴を抽出する際に有用であると期待される。なお、全ゲノム解読用の雌株ゲノムDNAは共同研究者よりJGIに送付済みであり、来年度中にはデータが得られる予定である。本研究の目的は、「半数体においてはY染色体もX染色体も性染色体としては同等であり、退化していく遺伝子は基本的にそれぞれの性にとって必要のない遺伝子のみ」という仮説を検証することである。半数体生物としてゼニゴケを用い、その性染色体構造を比較・解析することで検証作業を進める。これらのうち、M547D3.1のホモログであるM547D3.1FがX染色体にも存在することが既にわかっている(Proc.Natl.Acad.Sci.USA, 104 : 6472-6477, 2007)。当初はこの7遺伝子についてのみcDNA等を用いて解析する予定であった。しかし、JGIより提供されたゲノムデータを解析した結果、さらに39遺伝子についてもそのX染色体ホモログと考えられる候補を得ることができた。現在、雄標準系統Takaragaike-1(Tak-1)を雌標準系統Takaragaike-2(Tak-2)を交配して得られたF1集団を用いて解析を行い、X染色体との連鎖を評価している。また、RDA法によるマーカー単離の効率を上げるため、Tak-1をTak-2に戻し交配したBC3系統を作成した。しかし、研究代表者の異動に伴う移転作業のために研究に遅れが生じ、RDA法によるX染色体連鎖配列の候補は得られていない。
通言語的観点から分析する逆使役化関連形態法の広がり

逆使役化は他動詞の主語を消し去るかたちで自動詞を派生するヴォイスであり、多くの言語で再帰などの他の用法を持つ形態素の一つの用法として実現する。この研究計画では、再帰形態素によって逆使役化を実現する言語と再帰以外の形態素によって逆使役化を実現する言語および方言の分析を通して逆使役関連形態法の広がりを通言語的視点から捉えることを試みた。このプロジェクトによってクローラによるインターネット上のデータ収集を実現することができた。同一語根を持つ自動詞と逆使役述語の意味的な差異を記述することができたほか、再帰と再帰以外の形態素を逆使役化に使う言語の両方の記述に役立つ意味地図の試作をすることができた。2015年度は方言語形収集用のプログラムを実装したサーバを研究室に導入するなどして、逆使役構文に関連するデータの収集を行なうとともに研究会を実施して意見交換を行なうことを目標としていた。しかしながら、この目標は半分しか達成することができなかった。データ収集に関しては十分納得のいく進捗が見られた。2015年9月に研究室にサーバを設置し、インターネット上の方言語形の収集を開始した。申請者は2007年から6年間インターネット上の方言語形をYahoo! APIを利用するかたちで収集してきた。しかし、2013年にYahoo! JapanがAPIによるサービスを終了したため、独自に語形収集を行なうプログラムを走らせる必要が出た。2015年度から実施しているこの研究計画で科研費を用いて語形収集プログラムを実装したサーバを研究室に設置した。設置したサーバでは北海道方言の自発述語、福島方言の自発述語のデータを収集すべく語形登録を行なった。北海道方言に関しては、自発述語の標準語形と「ラ入れ」「サ入れ」形式をともに登録しデータの収集を行なった。その結果、標準語形に関してはかなりの数のデータを集めることができた。「ラ入れ」形式と「サ入れ」形式に関してはあまり多くの語形を収集することができなかった。研究室に設置したサーバにはルーマニア語の再帰動詞も登録した。こちらは非標準的な用法の収集を目指したものであるにもかかわらず、かなりの量のデータを得ることができた。リトアニア語に関しても研究協力者の櫻井映子氏にリトアニアに出張してもらいデータ収集を行なってもらうことができた。一方、研究会は開催することはできなかった。調査によるデータ収集は予想以上に進めることができた。しかし、研究成果を持ち寄って検討するための研究会を開催することができなかった。研究代表者の研究室に方言語形検索用のサーバを設置し、自発語形の収集を行うとともに、ルーマニア語のデータ収集も併せて行った。文字コードに関する問題はあるものの、日本語方言語形収集を目的として業者に設置してもらったサーバが他の言語のデータ収集にも有効であることがわかった。また、研究協力者にリトアニアに調査出張をしてもらい、データを収集してもらうとともにバルト諸語に関する態の新しい研究動向を調査してもらうことができた。2016年度は前期から活発に研究活動を行った。ブカレスト大学のラリーサ・アブラム氏を札幌学院大学に招聘し、7月28日に大通りキャンパスでルーマニア語の再帰構文に関する講演会を行った。また、クローラを使ったルーマニア語データ収集プログラムのあり方についても意見交換を行い、すでに集めたデータについて研究分担者のダニエラ・カルヤヌ(小樽商科大学)と分析を進めることができた。前年度の反省から2016年度は7月末に研究会を行い、年度の後半を分析に当てることにした。7月30日土曜日と31日日曜日の両日札幌学院大学で研究会を開催し、研究分担者以外に若手の研究者にも参加してもらい、意見交換を行った。この研究計画を進めるためにニヴフ語のテキストデータをUnicode対応のIPAに置き換える作業も進めることができた。また、前年度から行っているクローラを使った日本語方言とルーマニア語のデータ収集も進めることができた。ただし、収集したデータの件数が1年目に比べると少なくなっており、クローラによるウェブサイトの巡回のあり方について工夫が必要である。この年度は逆使役形態法における非正規構造の研究も進めることができた。『日本語研究のフロンティア』に掲載された「現代日本語における未然形」において研究代表者である佐々木は北海道方言の自発述語におけるラ入れ形式の分析を展開した。前年度の反省から前期に研究会を行い、そこで出た意見をもとに後期に研究を進めた。このことにより、効率的に研究を進めることができた。2017年度はこの科研の最終年度であった。研究代表者と研究分担者は、各自担当する言語の逆使役関連構文の記述と分析を進めた。また、2018年2月24日土曜日と25日日曜日の両日、研究会を開催した。この研究会では研究代表者と研究分担者だけでなく、プロジェクト外部の若手の研究者にも発表していただき、有意義な意見交換を行うことができた。調査に関しては、札幌市近郊の大学で自発語形のゆれと用法に関するアンケートを行うことができた。調査を行った大学は札幌学院大学および北海学園大学である。北海道方言の自発語形には逆使役の用法がある。この調査では、サ変動詞で伝統方言の形式よりも-sasarを含むネオ方言の形式の方がよく用いられていることがわかるなど、予想外の結果も得た。また、語彙的な自動詞と自発接尾辞を用いた逆使役述語の間にアスペクト上の違いがあることもわかった。

最終年度に論文集を刊行することはできなかったが、いくつかの成果を得ることができた。各言語の逆使役関連形態法の用法上の広がりについて理解を深めることができただけでなく、複数の言語の逆使役関連形態法の用法を意味地図上で位置づけることにより、先行研究で提案された再帰と関連づけた逆使役構文に関する意味地図に修正が必要であることがわかった。自動詞に自動詞化形態素が付加される現象を複数の言語で検証した結果、再帰形態素を用いるタイプの言語で提案された意味地図が、再帰形態素を使った自動詞化を把握する上でも十分ではないこともこの研究計画ではわかった。逆使役化は他動詞の主語を消し去るかたちで自動詞を派生するヴォイスであり、多くの言語で再帰などの他の用法を持つ形態素の一つの用法として実現する。この研究計画では、再帰形態素によって逆使役化を実現する言語と再帰以外の形態素によって逆使役化を実現する言語および方言の分析を通して逆使役関連形態法の広がりを通言語的視点から捉えることを試みた。このプロジェクトによってクローラによるインターネット上のデータ収集を実現することができた。同一語根を持つ自動詞と逆使役述語の意味的な差異を記述することができたほか、再帰と再帰以外の形態素を逆使役化に使う言語の両方の記述に役立つ意味地図の試作をすることができた。2016年度は前期のうちに研究会を開催し、後期の研究方針を考えることにする。そうすることにより、2015年度研究会を行なうことができなかったことによる研究の遅れを取り戻したい。前期のうちに研究会を行なう方針は2017年度も同様としたい。そうすることにより、年度の後半を、前半の研究活動の反省にたったものにし、より研究を前進させることとしたい。また、2017年度には研究成果を出版に結びつけたい。2015年度に続き既存のデータの整理や新しいデータの収集に努める。そして、そのデータの分析を公にし意見交換を行なう機会を確実に持つよう努める。研究代表者である佐々木冠が2017年4月から別な大学に転勤することになったため、研究室のサーバで進めてきたクローラを使った日本語方言およびルーマニア語のデータ収集の体制を新しく構築する必要が生じた。クローラを使ったデータ収集は佐々木の転勤先でも行う予定であるが、これまでとは異なる必要になる可能性もある。言語学2015年度中に研究会を開催できなかったため旅費が大幅に余った。本研究計画で2016年度に次年度使用額が生じたのは、いくつかの事情があるが、最大のものは、研究代表者が2015年度から2016年度にかけて学会で要職に就き多忙を極めたため、2015年度(2016年度の前の年度)に研究計画の進捗が思うように進まず、次年度使用額が生じたことである。また、2016年度に前年度から繰り越した予算の使用を研究分担者に呼びかけることを徹底しなかったことも次年度使用額が生じた原因の一つである。2016年度は前期のうちに研究会を開催し、後期からの研究計画推進に役立つ意見交換を行なう。このことにより、2015年度に生じた研究の遅れを取り戻したい。
アルギン酸カルシウム固定化ミトコンドリアを用いた酵素学習実験システムの開発

平成4年度において開発した酵素実験用の教材をもとに,平成5年度においては,この教材を利用して酵素についての学習を効果的に進めるため酵素学習実験システムを考案した。また,その有効性について調査するため平成5年9月29日鹿児島県立喜界高等学校の協力を得て本システムを用いた実験授業を行い,授業終了後アンケート調査を行った。考案した酵素学習実験システムの構成要素は以下のとおりである。1.用いられる方法の原理について理解させるための実験(1)ニトロブルーテトラゾリウム(NBT)による脱水素酵素活性可視化法の原理に関する実験(2)アルギン酸ナトリウムのゲル化に関する実験2.酵素反応の性質に関する実験3.1および2についての事項をその背景となる知識をも含めて解説した説明用パンフレット4.実験結果を数値化して表すための簡易測定器(但し、今回の実験授業には用いていない)アンケート調査の結果から,実験授業そのものは好評であったが,1及び2に示した三種の実験に対する生徒の興味の程度は一様でなく生徒自身が自ら工夫して楽しめる1-(2)の実験に興味が集中していることが明らかとなった。また,2の実験について「わかりにくい」と応答した生徒が最も多かった。この理由として,時間の都合上この実験では,試薬など実験に用いるものを最初からすべて授業者側が用意したため実験内容が生徒にとってブラックボックスとなってしまったことが考えられる。以上のことから,今後このような点を考慮して実験構成や時間配分をも含めた本システムの活用法の検討及び改良が,それぞれ必要であることが明らかとなった。本年度においては以下に示すようにアルギン酸カルシウムゲルフィルムの調製法の確立及びその改良また材料の再検討などを行った。1.ニワトリ胸筋抽出液を材料とシたアルギン酸カルシウムゲルフィルムの調製及び酵素活性染色1)新鮮なものを手軽に入手できるニワトリ胸筋を用い、この抽出液を材料にアルギン酸カルシウムゲルフィルム調製する方法を確立した。2)1)において調製したフィルムにコハク酸脱水素酵素活性染色を適用する際の反応液組成を選択した。3)染色結果を撮影したスライドを用いて本学学部2年生の学生14名に対して酵素反応の性質に関する講義を行った後アンケート調査を実施した。その結果、この教材は基質濃度と酵素反応の速度との関係についての理解に有効であること、また実際に発色過程を見たいという希望が多いことなどが明らとなった。2.ナイロンメシュを補強材としたアルギン酸カルシウムゲルフィルムの調製1.において調製したフィルム強度が弱く、扱いにくいという欠点があった。そこで、ナイロンメシュを補強材として用いたフィルム調製法を確立した。3.抽出材料の検討1.において用いたニワトリ胸筋のほかに、ミトコンドリアが豊富に存在すると思われるニワトリの心臓及び肝臓についてその抽出材料として適性を比較検討した。この中で、肝臓を用いると抽出操作が簡単であること、発色が短時間で明瞭となること、発色試薬を節約できるこなどが明らかとなった。1.用いられる方法の原理について理解させるための実験(1)ニトロブルーテトラゾリウム(NBT)による脱水素酵素活性可視化法の原理に関する実験(2)アルギン酸ナトリウムのゲル化に関する実験2.酵素反応の性質に関する実験3.1および2についての事項をその背景となる知識をも含めて解説した説明用パンフレット4.実験結果を数値化して表すための簡易測定器(但し、今回の実験授業には用いていない)

アンケート調査の結果から,実験授業そのものは好評であったが,1及び2に示した三種の実験に対する生徒の興味の程度は一様でなく生徒自身が自ら工夫して楽しめる1-(2)の実験に興味が集中していることが明らかとなった。また,2の実験について「わかりにくい」と応答した生徒が最も多かった。この理由として,時間の都合上この実験では,試薬など実験に用いるものを最初からすべて授業者側が用意したため実験内容が生徒にとってブラックボックスとなってしまったことが考えられる。以上のことから,今後このような点を考慮して実験構成や時間配分をも含めた本システムの活用法の検討及び改良が,それぞれ必要であることが明らかとなった。
都市環境等の構造物近傍流れの最適化によるクロスフロー型風車の高出力化

建物等の構造物端壁近傍で生じる剥離流れを有効に利用し,クロスフロー型風車の起動特性および出力特性の改善を目的として,平成16年度に引き続き,平成17年度において,以下のような研究を実施し,成果を得た.1.構造物近傍で生じる流れをクロスフロー型風車に適した流入条件に改善するため建物端壁部に誘導板を設置した.その結果,建物端壁部で生じる剥離域の境界よりもある程度小さくなる方向に誘導板を固定した条件でも,流れは誘導板に沿って流れ,実質的に剥離域を小さく制御することが可能であり,風洞実験では,風車出力特性が30%近く向上した.2.平板先端の剥離流れにより風車側への流入を改善する目的で,風車側部に平板(偏流板:風車直径の約2倍の長さ)を流れ方向に対して迎角を付けて固定した.その結果,建物端壁部で生じた剥離に沿った流れの方向に対して,偏流板を約1020°の角度を付けて固定すると,2540%近く出力特性が向上し,さらに長さの短い偏流板を用いることで,50%程度高い出力が得られることが示された.また,低風速である4m/sでは,その効果は顕著であり,風車の課題である低風速起動においても高い効果が得られた.3.偏流板について,厳密に流れ方向と取付角の関係を明らかにするため,端壁部で生じる剥離流れを模擬する単純な平行流と死水域に分離する装置を作成し,風洞実験により平行流と偏流板取付角との関係を調べた結果,流れ方向に対し取付角20°付近で最も高い効果が示された.4.クロスフロー型風車単体の翼枚数(615枚),翼取付角(090°)および受風面積をパラメータとした出力性能試験を実施し,各因子と出力特性の関係を調べた.その結果,直径100mm風車では,翼枚数12枚,翼取付角45°,受風面積については,翼枚数が少ない場合は狭く,翼枚数が多い場合は広い方が有効であることが示された.建物等の構造物端壁近傍で生じる剥離流れを有効に利用し,クロスフロー型風車を用い高い稼働率および高出力で利用することを目的として,平成16年度において,以下のような研究を実施した.1.クロスフロー型風車供試模型の設計・製作,加えて構造物端壁部で生じる剥離流れを模擬するための構造物端壁モデルの製作を行い,構造物端壁部における風速分布測定および構造物上に設置した風車の出力性能試験を行った.その結果,構造物端壁部に設置された風車の性能は,一様流中の条件に比べ,高い出力特性を示すことが確かめられ,風速分布測定では,端壁部で生じる剥離流れを有した流れ場を,クロスフロー型風車により有効に利用できる可能性が確認できた.2.構造物近傍で生じる流れ場をクロスフロー型風車に適した流入条件に改善するために,剥離流れを風車流入部に適した状態に変化させるための誘導板および風車回転に寄与する受風面への流入を改善するための偏流板を導入し,その検証を行っている.現在までに数種の取付角などの条件について,出力性能試験および誘導板・偏流板近傍の風速分布測定を実施した.その結果,誘導板については,誘導板出口端の位置が,構造物端壁部のみの条件で生じる剥離域の境界の位置に対して食い違いがある場合において,形成される剥離域の境界を誘導板により部分的に変化させ得る可能性が確かめられた.また,偏流板についても,取付角を流れ方向に対して,ある角度を設けて設置することで,風車の位置する方向へ流速の高い流れを誘導することが可能となり,剥離域も構造物側へと抑制できることが風速分布測定により確かめられた.また,出力性能試験においても,誘導板および偏流板により高い風車出力特性を示す結果が得られ,誘導板および偏流板による風車流入条件の改善の可能性が確認できた.建物等の構造物端壁近傍で生じる剥離流れを有効に利用し,クロスフロー型風車の起動特性および出力特性の改善を目的として,平成16年度に引き続き,平成17年度において,以下のような研究を実施し,成果を得た.1.構造物近傍で生じる流れをクロスフロー型風車に適した流入条件に改善するため建物端壁部に誘導板を設置した.その結果,建物端壁部で生じる剥離域の境界よりもある程度小さくなる方向に誘導板を固定した条件でも,流れは誘導板に沿って流れ,実質的に剥離域を小さく制御することが可能であり,風洞実験では,風車出力特性が30%近く向上した.2.平板先端の剥離流れにより風車側への流入を改善する目的で,風車側部に平板(偏流板:風車直径の約2倍の長さ)を流れ方向に対して迎角を付けて固定した.その結果,建物端壁部で生じた剥離に沿った流れの方向に対して,偏流板を約1020°の角度を付けて固定すると,2540%近く出力特性が向上し,さらに長さの短い偏流板を用いることで,50%程度高い出力が得られることが示された.また,低風速である4m/sでは,その効果は顕著であり,風車の課題である低風速起動においても高い効果が得られた.3.偏流板について,厳密に流れ方向と取付角の関係を明らかにするため,端壁部で生じる剥離流れを模擬する単純な平行流と死水域に分離する装置を作成し,風洞実験により平行流と偏流板取付角との関係を調べた結果,流れ方向に対し取付角20°付近で最も高い効果が示された.

4.クロスフロー型風車単体の翼枚数(615枚),翼取付角(090°)および受風面積をパラメータとした出力性能試験を実施し,各因子と出力特性の関係を調べた.その結果,直径100mm風車では,翼枚数12枚,翼取付角45°,受風面積については,翼枚数が少ない場合は狭く,翼枚数が多い場合は広い方が有効であることが示された.
高強度・多重バンチ偏極陽電子ビームの生成

BNLにおける研究高いルミノシティーのレーザー-電子ビーム衝突を達成するため、強収束・正面衝突型コンプトンチェンバー(CC)を設計・製作した。11年10月には、BNLにおいて、60MeV電子ビームとギガワット(GW)CO_2レーザーを用いて実験が行なわれ、X線のピーク値において世界最高ピーク強度7×10^<18>(光子/秒)を達成した。また、衝突距離を拡大するため、プラズマチャネル中にレーザーをとじこめ、電子線とのコンプトン散乱を実現する。2cm長、半径300μmのプラズマセルを製作し,セル中で低密度プラズマ(10^<17>/cm^3)生成にはじめて成功した。近い将来、これをBNLで製作したプラズマチェンバーに組み込み、「プラズマ中でのコンプトン散乱」についての実験を実施する予定である。KEKにおける研究KEKにおいては、コンプトン散乱、電子-陽電子対生成を通じて、偏極陽電子生成のための系統的な研究を進めた。実験では、532nmレーザーとKEK-ATFからの1.28GeV電子ビームのコンプトン後方散乱により、パルスあたり、2×10^5個のガンマ線を生成した。JLCでは、パルスあたり10^<10>という強い電子・陽電子ビームと、複雑なバンチ構造(2.8ns間隔で95個というパルス群を150Hzで生成)が要求される。我々は、エネルギー5.8GeV、バンチあたりの強度5×10^<10>の電子ビームとCO_2レーザー50台を用いて概念設計を行い、バンチあたり3.6×10^<10>の陽電子が発生することを確認した。日本では、KEK-ATFダンピングリング下流において、陽電子偏極度測定実験を進めた。コンプトン散乱、対生成、バーバ散乱という3種の基礎過程を同時に実現するためには、電子レーザー衝突のルミノシティーを向上させること、および、バックグラウンドを抑制することが重要である。まず、レーザーを短焦点距離で収束させるためのコンプトンチェンバーを製作した。これは、ドーナツ状に変形したレーザービームを、中心に穴のあいた非軸ミラーによって反射させ収束させるというもので、15cmの焦点距離を実現しレーザーを数10mmに絞ることができる。これを用いて、コンプトン散乱実験を実施し、20倍のルミノシティー増強を実現した。BNL-ATFにおいて、炭酸ガスレーザーと60MeV電子線のコンプトン散乱実験を実施し、短パルス(3.5ps)X線生成に成功した。生成光子数は3x10^7で、パルスあたりの強度では世界最高の強度を達成した。現在、600MWのレーザーを1TWに増強中であり、近々、コンプトン実験を行う予定である。これにより、10^<10>個以上の光子生成が可能となり、また、非線形効果について、世界初の定量的な検証実験が期待される。日本では、KEK-ATFダンピングリング下流において、レーザー・コンプトン散乱実験を進めた。衝突ルミノシティーの向上を図るために、レーザーと電子ビームの正面衝突とガンマ線の180度方向の引き出しを可能にするコンプトンチェンバーを設計・製作した。これは、ドーナツ状に変形したレーザービームを、中心に穴のあいた放物ミラーによって反射させ収束させるというもので、15cmの焦点距離を実現しレーザーを5μmに絞ることができる。これを用いて、コンプトン散乱実験を実施し、26psecの超短バンチで、バンチ当たり10^5個のガンマ線を生成した。生成光子数は3x10^7で、パルスあたりのX線強度では世界最高の強度を達成した。

これにより、10^<10>個以上の光子生成が可能となり、また、非線形効果について、世界初の定量的な検証実験が期待される。なお、偏極ガンマ線生成には、非線形効果を極力抑制しなければならないが、そのためには、レーザーと電子ビームの衝突効率を高める必要がある。我々は、プラズマチャネルによるレーザービームの絞り込みを実現し、プラズマ中でのコンプトン散乱を実現させるという新しい方法を提案し基礎研究を進めた。とくに、炭酸ガスレーザーが要求する、10^<17>cm^<-3>という低密度プラズマの生成に成功し、リニアーコライダーのための超高強度偏極ガンマ線生成に明るい見通しを得た。
アゾベンゼン部位を有する光応答型多機能分子材料の創成と「金属」液晶への展開

本研究では、まずアゾベンゼン部位をもつ架橋配位子の錯形成を連続的に行うことにより、剛直な直線型構造をとり電子伝導性を有する高分子錯体分子ワイヤをつくる。その際、金属イオンの対イオンとして適切な構造の脂質アニオンを用いることにより、上記錯体ナノワイヤーを有機溶媒に可溶化し、またそれを濃縮したり、貧溶媒を添加したり、温度制御を行うことによって、自己組織化構造をつくる。これらの構造のうち、特に液晶構造を有するものを探索する。アゾベンゼンで架橋したπ共役錯体ワイヤは、アゾベンゼンがトランス型のときは直線型構造で電子伝導性を示すと予想されるが、光照射によりシス型になると構造がひずむと同時に電子伝導性が低下すると予想される。液晶層でもそのような光照射による構造、物性変動が誘起する系をつくる。それらの研究を総合することにより、新しい多重機能をもつ分子デバイス材料を創成するするのが目的としている。本年度は、テルピリジン配位子をアゾベンゼンの両端につけた架橋配位子と、棒状ミセルを形成するための脂質アニオン種の合成を行い、それらと鉄イオンまたは亜鉛イオンとを共存させた状態でのポリマー生成およびその形状の走査型電子顕微鏡(SEM)および透過型電子顕微鏡(TEM)観察を行った。その結果、バンドル状になった高分子錯体の生成を確認した。液晶相でもそのような光照射による構造、物性変換が誘起する系をつくる。それらの研究を総合することにより、新しい多重機能をもつ分子デバイス材料を創成するのが目的としている。本年度はテルピリジン配位子をアゾベンゼンの両端につけた架橋配位子を市販品から数工程で効率良く合成した。その配位子と様々な遷移金属イオンとの錯形成及び脂質アニオン種の合成を行った。
３次元計測によるＭＲＩの動き補正

MRI撮像中における被験者の動きを補正するため,k空間の3次元計測法と画像再構成法を計算機シミュレーション実験で研究した.3次元Shepp-LoganファントムとBrain Web MRI Databaseから取得した3次元頭部T2WI画像を実験データとし,3次元k空間中を直方体が原点を中心に回転するデータ収集を考案した.高速スピンエコー法を想定し128×128×128画素の3次元画像を49の直方体(1つの直方体に含まれるエコートレイン数は40×40)でデータ収集する.1番目の直方体には動きが含まれないとし,残りの48の直方体の平行回転移動を補正することでスライス間の動きを補正できた.MRI撮像中における被験者の動きを補正するため,k空間の3次元計測法と画像再構成法を計算機シミュレーション実験で研究した.3次元Shepp-LoganファントムとBrain Web MRI Databaseから取得した3次元頭部T2WI画像を実験データとし,3次元k空間中を直方体が原点を中心に回転するデータ収集を考案した.高速スピンエコー法を想定し128×128×128画素の3次元画像を49の直方体(1つの直方体に含まれるエコートレイン数は40×40)でデータ収集する.1番目の直方体には動きが含まれないとし,残りの48の直方体の平行回転移動を補正することでスライス間の動きを補正できた.研究の目的被験者の動きを高精度に補正する3次元MRI計測法とその画像再構成法(首都大学東京,科学技術振興機構共催研究シーズ発表会2007で口頭発表)を開発する.そして本研究と研究代表者が現在進めている動物実験及びヒトの拡散MRIから細胞膜機能情報を得る研究とを統合化し,新たなMRI診断技術の開発につなげることである.研究成果提案する3次元MRI計測法は,ラジアルスキャン法を基本とし,計測データを直方体状に収集する.直方体状に収集することでk空間(周波数空間)の原点付近のデータが必ず存在することになり,直方体状データのフーリエ逆変換によっておおまかな3次元再構成画像が得られる.これら再構成画像を用い,相互相関,フーリエ位相相関,相互情報量などを利用し基準画像(動きのない直方体状データからの再構成画像)との位置合わせを行うことで動き補正を行う.まずkz軸上に直方体状データ(以下,直方体と略)を収集する.次にkx-kz平面のk空間の円の円周の1/4を埋めるために直方体がいくつ必要か求める.直方体がそれぞれの角度になるとき直方体の辺縁と重なり,kx-ky平面と平行である円の円周を求め,k空間を埋めるのに必要な直方体の数を調べる.kx-kz平面で角度を持たせた後,直方体の辺縁にある円に沿うように直方体をz軸に対して回転させる.これを繰り返していくことでk空間をすべて埋めることができる.3次元頭部数値ファントム(ヒトの頭部を楕円体の集まりで模したもの)について,計測時間が動く速度に比べ十分に短いとし計算機シミュレーションのプログラムを開発した.研究の目的被験者の動きを高精度に補正する3次元MRI計測法とその画像再構成法(首都大学東京,科学技術振興機構共催研究シーズ発表会2007で口頭発表)を開発することである.そして本研究と研究代表者が現在進めている動物実験及びヒトの拡散MRIから細胞膜機能情報を得る研究とを統合化し,新たなMRI診断技術の開発につなげることである研究成果提案する3次元MRI計測法は,ラジアルスキャン法を基本とし,計測データを直方体状に収集する.直方体状に収集することでk空間(周波数空間)の原点付近のデータが必ず存在することになり,直方体状データのフーリエ逆変換によっておおまかな3次元再構成画像が得られる.これら再構成画像を用い,相互相関,フーリエ位相相関,相互情報量などを利用し基準画像(動きのない直方体状データからの再構成画像)との位置合わせを行うことで動き補正を行う.これまで相互相関法による画像位置合わせは画素単位の整数演算を行っていたが,平成22年度は位置合わせの正確さと演算スピードの向上を図るため相互相関法の最適化にSimplex法を採用し動き補正アルゴリズムに実装するためのプログラム開発を行った.その結果,3次元Shepp頭部数値ファントムを実験画像として直方体状データ数87で3次元収集した場合,動き補正をしないときの相対誤差87,76%に対し動き補正したときの誤差は13.89%(計算時間3時間),直方体状データ数49の場合,それぞれの誤差は73.07%,15.81%(計算時間1.5時間)であり,提案手法の有効性が確かめられた研究の目的被験者の動きを高精度に補正する3次元MRI計測法とその画像再構成法(首都大学東京,科学技術振興機構共催研究シーズ発表会2007で口頭発表)を開発することである.研究成果提案する3次元MRI計測法は,ラジアルスキャン法を基本とし,計測データを直方体状に収集する.直方体状に収集することでk空間(周波数空間)の原点付近のデータが必ず存在し,直方体状データのフーリエ逆変換によっておおまかな3次元再構成画像が得られる.23年度は極座標から直交座標に変換する際の補間法を2次元MRIについて検討した.

2次元フーリエ変換MRIで得られる直交座標系のk空間データを極座標系の投影に変換し,フィルタ補正逆投影法(FBP法)および代数的画像再構成法(SIRT法)によって画像再構成することを提案した.投影データに変換する際に必要な補間は線形補間とシンク補間を用い,それらの再構成画像とフーリエ変換、法による再構成画像(基準画像)との差を1画素あたりの絶対誤差で比較した.シンク補間による投影を用いた場合の絶対誤差はFBP法,SIRT法とも約0.013であった.基準画像の強度画像の最大値は1.501451,FBP法は1.47921,SIRT法は1.44858(繰り返し100回),1.579442(繰り返し200回)であった.最低値はいずれも基準画像の0に近い値であった.視覚的には投影からの再構成画像と基準画像との間に差異は認められなかった.これらの知見から,3次元bladeラジアルスキャンの極座標から直交座標への変換についても,シンク補間が有効と推測された.研究の目的:被験者の動きを高精度に補正する3次元MRI計測法とその画像再構成法の開発.研究成果:提案する3次元MRI計測法は,ラジアルスキャン法を基本とし,計測データを直方体に収集する.直方体に収集することでk空間(周波数空間)の原点付近のデータが存在し,直方体データのフーリエ逆変換によっておおまかな3次元再構成像が得られる.3次元補正は隣接する断面からの影響を少なく抑えることができた.しかし,現在の直方体数は20×20 =1400のエコーを使用しており,これは高速スピンエコー法(FSE法)において,1回の繰り返し時間(TR)に1400回の180°パルスを繰り返し印加し,エコー収集することを仮定している.計算機シミュレーションを実際の臨床MRIに近づけるためには,1回のTRで100回前後のエコー収集の想定が現実的と考えられる.そこで,エコー数を8×8 = 64, 10×10 = 100, 20×20 = 400, 40×40 =1600と可変にできるようにプログラムを修正した.100回前後のエコーにおいても補正は可能であるが,信号減衰を考慮していないデータのため,エコー後半のデータを用い補正が可能か不明であった.そのため,信号減衰を考慮し,時間因子を含み臨床に近い条件で計算機シミュレーション可能なプログラムの開発を目指しその準備を行った.本研究は,臓器・組織の変形を伴わない剛体モデルによる相互相関,位相限定相関,相互情報量などによる3次元画像位置合わせを基盤技術にしている.研究を遂行する中で2次元画像位置合わせ,3次元画像位置合わせを頭部MR画像の位置合わせに応用した.MR画像の経時的な変化を観察するのに撮像時期の異なるMR画像の位置合わせが必要となるが,位相限定相関によって高い正確さでそれらMR画像の画像位置合わせができることを報告した.研究の目的被験者の動きを高精度に補正する3次元MRI計測法とその画像再構成法の開発.研究成果提案する