hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分娩進行が一目でわかる「外診・内診一体モデル」の開発

助産学生が分娩進行状態の診断能力を習得するための演習用教材として、「外診・内診一体モデル」を開発した。このモデルは、頭位の様々な分娩進行状態についての外診・内診の演習が実施でき、母体の腹部表皮をめくると、透明の産道から自分の指の動きや児頭と骨盤の位置関係を可視化することも可能である。助産学生8名を対象に教材の評価を実施したところ、学生は、おおむね正しい所見を得ることができており、さらに、外診と内診から得られる様々な所見を統合しながら考えを深めるという、診断のプロセスをたどっていることが示唆された。本研究の目的は、助産学生が分娩進行状態の診断能力を習得するための新たな演習用教材として、外診所見(腹部触診)と内診所見を統合した生体モデルである「外診・内診一体モデル」を開発することである。3年間の計画で開発を進めており、27年度はその1年目であった。4つの目標のうち、27年度は「調査結果に基づく、新規開発教材作成に向けた具体案の明確化と一次試作品の開発」に重点を置いて実施した。新規教材:一次試作品開発のプロセスとしては以下のとおりである。1.教材の新規開発にあたって、骨格と生殖器を扱った既存教材の調査分析を実施した。2.開発する教材により学生の理解を促したい「教育上のねらい」について、開発者とともに協議を行うことで、モデルに持たせる「機能」を明確化した。3.各パーツの検討と作製:以下のパーツについて、形状や素材について検討を重ねながら、「外診・内診一体モデル」の一次試作品を作製し、28年度の改良点を明確にした段階である。1)母体部分:原型となる骨格・腹部の形状と大きさについて文献に基づき検討したうえで、さらに体位による骨盤の角度の変化や腹部の形状の変化を加味して実際の位置を決定し、本体を作製した。2)胎児部分:頭部の大きさ・形状、外診で触知する児背部分の形状について検討し、作製した。3)子宮口、羊水等のパーツについては、一部を仮作製し、素材や形状等の詳細を検討中である。平成27年度は、基本となる教材開発を主として行ったため、当初予定していた学生への調査は、次年度に変更とした。一方、教材開発については、現時点で一次試作品が完成し、そのうえで各パーツの改良部分の検討と一部の改良品の試作まで進んでおり、予定より進展している。今年度は、1年目に開発した一次試作品に改良を加えた2次試作品の開発と学生への調査を実施した。2次試作品の改良点は、「分娩進行が一目でわかる」ために、分娩各期の様々な状態が設定できるパーツを開発することと、さらにその所見を可視化できる機能の実現である。作成した2次試作品は、「母体」「胎児」「子宮口」「羊水」のパーツからなり、それを自由に組み合わせることによって、目標としていた外診・内診の演習や頭位における分娩各期の様々な設定が可能となった。「母体」部分の腹部の表皮は、めくれるような形状とし、骨盤内腔には外陰部へとつながる膣壁を付加し、産道の一部は透明な素材で作成した。さらに産道部分のstation±0の高さに円周状の基準線を記した。また「胎児」部分の児頭最大周囲にも円周状の基準線を記した。これらの工夫により、母体腹部内の透明な産道部分から胎児を可視化でき、「下降度と回旋」を視覚的に確認できる形状となった。評価としては、助産師である開発者が、様々な分娩進行状態の設定で教材の効果を確認した。まず、外診で児背等の触知から胎向と回旋を診断し、頭部の触知から骨盤進入状況や下降度を診断した。次に、同じ設定のまま内診を実施し、子宮口の所見を診断した後、坐骨棘と児頭先進部・骨縫合の触知により下降度と回旋を診断した。その後、母体の腹部表皮をめくる「可視化状態」にすることで、自分が触れている指の動きや、児頭と骨盤の位置関係を直接的に見ながら、診察結果の正否を確認することができた。さらに学生への調査を行い、教材のわかりやすさを確認するとともに、最終年度に向けた改良点を明らかにした。教材の開発は順調に進んでおり、基本的な形状や機能について方向性が定まった。学生への調査による改良点の明確化もでき、実際に演習に用いる際の工夫なども明らかとなった。助産学生が分娩進行状態の診断能力を習得するための新たな演習用教材として、外診所見と内診所見を統合した「外診・内診一体モデル」を開発した。最終年度は、3次試作品を用いて学生への調査を実施し、教材の評価を行った。1.モデルを用いた助産学生への教育効果【方法】同意を得た8名の学生に、「内診のみの既存モデル」と「外診・内診一体の開発モデル」の両方を診察してもらい、その結果を記入した診断シートをもとに半構成面接を行った。分析は、診断の正解状況と、面接から「外診と内診のつながり」に関連する内容を抽出し、カテゴリー化した。【結果】学生が、ほぼ設定どおりの診断をした場合を正解とした。

既存内診モデルは8名全員が正解し、開発モデルは、外診が5名、内診は8名全員が正解であった。また、開発モデルに関して、外診と内診のつながりについて抽出されたカテゴリーは、「外診所見から進行を予測したうえでの内診」「外診後の内診で『やっぱり合ってる』とつながった判断」「矢状縫合と外診所見から推測できた小泉門の位置」など6カテゴリーであった。【考察】学生は、開発モデルを用いることで、外診と内診から得られる様々な所見を統合しながら考えを深めるという、診断のプロセスをたどっていることが示唆された。2.当初の申請計画より発展した教材開発と今後の改良について今回、外診・内診一体モデルを開発し、その教育効果について一定の成果を得た。その中で、当初の計画にはなかった開発内容として、骨重積を変化させられる胎児モデルの開発と、一体モデルの理解を促進するために活用できる副教材「分娩進行習得用紙骨盤・胎児教材」を作成した。これにより、より良い教育システムの中で教材を活用することが可能となった。一方、本教材の実用化に向けては、教材設定の難しさなどの課題も残されているため、より使いやすい教材に向けて、今後も改良を続けていく予定である。助産学生が分娩進行状態の診断能力を習得するための演習用教材として、「外診・内診一体モデル」を開発した。このモデルは、頭位の様々な分娩進行状態についての外診・内診の演習が実施でき、母体の腹部表皮をめくると、透明の産道から自分の指の動きや児頭と骨盤の位置関係を可視化することも可能である。助産学生8名を対象に教材の評価を実施したところ、学生は、おおむね正しい所見を得ることができており、さらに、外診と内診から得られる様々な所見を統合しながら考えを深めるという、診断のプロセスをたどっていることが示唆された。今後は、目標として挙げていた「学生による試作品の評価と新規開発モデル完成に向けた改良」に取り組む予定であり、28年度は、教材の改良を続けていきながら学生への調査を行っていく。最終年度で教材を完成させ、学生への調査を実施し、予定通り教材による教育効果を評価していくことが可能である。助産学おおむね予定していた通りの執行状況である。おおむね予定していた通りの執行状況である。生じた残額については、少額であるため、物品費などの支出に繰り越す予定である。
細胞環境改善による炎症性肺疾患発症の予防と病態改善のための研究

1)ヒト血管内皮細胞を高濃度酸素に曝露すると、IL-8の発現が誘導され、TNF-α・細菌内毒素の共存下でさらに増強されたことから、重症患者に対する高濃度酸素療法の有害性が改めて危惧された。また、この機序に核内パターン認識受容体の関与が示唆された。2)ヒトES細胞の肺胞上皮細胞への分化誘導促進法として、空気接触下培養が有効であることを確認した。3)我々が以前認めたIL-17欠損マウスにおける急性肺損傷増悪の機序として、樹状細胞やIL-12以外を介する機序の関与が示唆された。4)急性呼吸促迫症候群の肺局所サイトカインを網羅的に解析し、IL-1β、IFN-γ、IL-17の病態への関与が示唆された。1.細胞培養系を用いた、異常細胞反応性獲得機序の解明と予防・治療法開発:初年度は、呼吸器内科と共同で、ヒト血管内皮細胞を各種濃度の高濃度酸素曝露下で培養し、その影響を検討した。90%以上の酸素濃度下では、PAMPsである細菌内毒素(LPS)、および腫瘍壊死因子α(TNFα)の刺激により、炎症性サイトカインであるIL-8遺伝子の発現が増強されたが、これより低い酸素濃度下では誘導パターンにばらつきがあり、関連性を明らかにするため、様々な条件下で培養を行った。併せて、同培養細胞におけるDAMPs遺伝子、特にNOD1とNOD2の発現変動も検討した。2.ヒトES細胞から肺組織細胞の効率的分化誘導法の探索:初年度は、ヒトES細胞を空気曝露下で培養する方法(air-liquid interface法)の検証を行った。3.マウス炎症性肺疾患モデルを用いた、侵襲後の異常細胞反応性の解析と予防・治療法開発:初年度は、ブレオマイシンの経気道的投与による肺線維症モデルを用いて検討を行った。我々の以前の検討では、IL-17欠損マウスにおいて、急性肺損傷(ALI)が増悪しており、その機序を明らかにするための検討を行った。野生型およびIL-17欠損マウス(東京大学医科学研究所より供与)にブレオマイシンを経気管投与した後、7日後の肺組織を採取し、樹状細胞の動態とTh1サイトカインであるIL-12の発現を免疫染色にて検討を継続した。肺の樹状細胞マーカーとして、新たにCD11cを用い,またIL-12抗体も複数種類用いた。4.SIRS、ARDS、炎症性肺疾患患者における生理活性物質・細胞外高分子物質、組織幹細胞の解析:急性肺損傷(ALI)、急性呼吸促迫症候群(ARDS)患者肺局所の複数サイトカインをビーズアレイ法であるバイオプレックスを用いて検討し、IL-1β、IFN-γ、IL-17の高値を認めた。1.細胞培養系を用いた、異常細胞反応性獲得機序の解明と予防・治療法開発:本年は、呼吸器内科との共同研究により、ヒト臍帯静脈血管内皮細胞を高濃度酸素曝露下で培養し、その影響を継続して検討した。酸素曝露の方法としては、当初培養器内全体の酸素濃度を90%に調節していたが、暴露実験中に濃度低下を来すようになったため、培養器内に小チェンバーを設置して、チェンバー内部の酸素濃度を90%に維持する方法も試みた。腫瘍壊死因子α(TNFα)の刺激により、炎症性サイトカインIL-8およびNOD2遺伝子の発現が誘導されたが、高濃度酸素による相乗的作用は酸素濃度によって異なっていた。90%未満の酸素濃度では、IL-8発現に対する高濃度酸素の相乗効果はほとんど認められなかった。2.マウス炎症性肺疾患モデルを用いた、侵襲後の異常細胞反応性の解析と予防・治療法開発:本年度は、引き続き、ブレオマイシン(BLM)の経気道的投与による肺線維症モデルを用いて検討を行った。我々の検討では、IL-17欠損マウス(東京大学医科学研究所より供与)において、予想に反しBLM誘発急性肺損傷(ALI)が増悪した。この機序に関与する細胞を解明するため、野生型およびIL-17欠損マウスにブレオマイシンを経気管投与した後、7日後の肺組織を採取し、樹状細胞の動態とTh1サイトカインであるIL-12の発現を免疫染色にて継続検討した。IL-12は上皮細胞に加えて、一部の樹状細胞に発現しており、IL-12発現樹状細胞は、IL-17欠損マウスで増加傾向にあった。培養器の経年変化により、培養器内の酸素濃度を高濃度で一定に保つことが難しくなり、実験結果が再現されなくなる場合があった。これに対処するため、新たなチェンバーを用いた実験を行ったりしていたため、実験の進捗が遅れた。また、免疫染色に関しては、IL-12の発現が僅かなため、様々な染色条件、使用抗体で実験を繰り返す必要があり、時間がかかっている。1.細胞培養系を用いた、異常細胞反応性獲得機序の解明と予防・治療法開発:高濃度酸素性肺障害の機序解明のため、呼吸器内科との共同研究を継続した。本年は、ヒト臍帯静脈血管内皮細胞(HUVEC)に加えて、単球系培養細胞MonoMac6を用い、培養液中ウシ胎児血清濃度を変更し、8085%酸素曝露で実験を行い、より安定した結果を得ることができた。HUVECにおいて、高濃度酸素曝露のみでは炎症性サイトカインIL-

8遺伝子の発現は僅かに誘導されたのみであるが、腫瘍壊死因子α(TNFα)、細菌内毒素(LPS)の共存により、発現が相乗的に誘導された。細胞内パターン認識受容体であるNOD2に関しても、同様の発現傾向を認め、siRNAによるNOD2の発現抑制により、相乗効果は減弱した。一方、MonoMac6においても、IL-8とNOD2の発現は高濃度酸素曝露により増強したが、同細胞におけるNOD2の関与は不明であった。2.マウス炎症性肺疾患モデルを用いた、侵襲後の異常細胞反応性の解析と予防・治療法開発:我々は、IL-17欠損マウス(東京大学医科学研究所より供与)において、ブレオマイシン(BLM)誘発急性肺損傷(ALI)が増悪することを見いだし、この機序解明のための研究を継続した。野生型およびIL-17欠損マウスにBLMを経気管投与し、7日後に肺組織を採取、免疫染色を行った。本年は、樹状細胞マーカーをCD11cとし、Th1サイトカインIL-12に対する新たな抗体を用いて、蛍光染色も行い検討した。樹状細胞におけるIL-12発現を二重染色にて検討した結果、樹状細胞数、及びIL-12発現樹状細胞数は、IL-17欠損マウスで大きく変動しておらず、樹状細胞やIL-12以外の機序の関与が示唆された。1)ヒト血管内皮細胞を高濃度酸素に曝露すると、IL-8の発現が誘導され、TNF-α・細菌内毒素の共存下でさらに増強されたことから、重症患者に対する高濃度酸素療法の有害性が改めて危惧された。また、この機序に核内パターン認識受容体の関与が示唆された。2)ヒトES細胞の肺胞上皮細胞への分化誘導促進法として、空気接触下培養が有効であることを確認した。3)我々が以前認めたIL-17欠損マウスにおける急性肺損傷増悪の機序として、樹状細胞やIL-12以外を介する機序の関与が示唆された。4)急性呼吸促迫症候群の肺局所サイトカインを網羅的に解析し、IL-1β、IFN-γ、IL-17の病態への関与が示唆された。全体としては、ほぼ研究計画通りに遂行できた。今後も、当大学の呼吸器内科、救急医学、生理学教室との共同研究を継続し、研究を遂行する計画である。高濃度酸素曝露実験については、実験機器の改良、新たなチェンバーの使用などにより、実験の再現性を高め、研究の進行を早めたい。呼吸器集中治療今後も、当大学の呼吸器内科、救急医学、生理学教室との共同研究を継続し、研究を遂行する計画である。実験が遅れ気味となったため、消耗品の使用量が少なくなった納品が遅れた消耗品があり、少額の残金が残った次年度は、研究の進捗を速め、研究遂行のために活用する予定である次年度の研究費と併せ、研究遂行のために活用する予定である
先天性無痛無汗症におけるチロシンキナーゼ型神経成長因子受容体遺伝子の変異と表現型

1.ヒトTRKA遺伝子(NTRK1)は1番染色体(1q21-q22)に位置し、チロシンキナーゼ型神経成長因子をコードする。私たちはTRKAが先天性無痛無汗症(CIPA)の責任遺伝子であることを明らかにした。本研究ではさらに解析を進めて、5カ国9家系の症例おいてこれまで報告されていない8個の変異をホモ接合体もしくはヘテロ接合体の形で新たに検出した。2.このうち両親いずれかの検体が得られた7家系においては、変異がメンデル遺伝していることが明らかになった。しかし、母親と同胞のみの検体が得られたある家系において、変異が非メンデル遺伝している可能性が示唆された。この家系では1番染色体の父性片親性ダイソミーの機序により、患者ではTRKA遺伝子変異がホモ接合体となって発症していると考えられる。3.米国からのヒスパニック系患者は、同じ染色体の近接した領域に責任遺伝子が位置するふたつの常染色体劣性遺伝性疾患、すなわちCIPAとピルビン酸キナーゼ欠損症に罹患している。この患者ではTRKAとPKLR両遺伝子にそれぞれスプライス変異とミスセンス変異がホモ接合体の形で検出された。ふたつの疾患が同時に発症したのは、隣接遺伝子症候群のためではなく、それぞれの遺伝子に点変異が生じた結果であると判明した。このことは、ふたつの遺伝性疾患が合併するメカニズムのひとつを例示している。4.発現実験によるミスセンス変異の確認:正常TRKA cDNA発現プラスミドを鋳型に、in vitro突然変異誘発法によりミスセンス変異を導入した。これらを、TRKAを発現していない神経細胞株にトランスフェクションし、NGFに対する応答を自己リン酸化されたチロシン残基を検出することにより調べた。TRKAタンパク質の細胞外ドメインに位置するミスセンス変異では、プロセッシングの異常がおこり、自己リン酸化反応も低下していた。一方、細胞内チロシンキナーゼドメインの変異では、プロセッシングは正常に起こるが、自己リン酸化反応が著しく低下していることが明らかなった。5.以上の結果は、さまざまな民族グループにおいてCIPAの原因がTRKAの異常によることを支持し、さらに痛みは感じないが重度の遺伝性疾患であるCIPAの診断や遺伝カウンセリングに有用な情報を提供する。平成15年度1)TRKA遺伝子の変異解析:我々が確立したゲノムDNAからTRKA遺伝子のすべてのエキソンを増幅し直接塩基配列を決定する方法(Mardy et al.1999)を用いて日本人CIPA患者家系とさらに海外(クウェート、イタリア、米国、オランダ)から新たに依頼された症例の解析を進めた。3)エキソントラップ法を用いたスプライス変異の証明:TRKA遺伝子のエキソン/イントロン/エキソンを含むDNA断片を、Long PCR法により患者および正常コントロールから増幅し、プラスミドベクター(pBluescript)にサブクローニングし、これらをさらにエキソントラップベクターであるpSPL3(GIBCO BRL)へサブクローニングした。平成16年度1)発現実験によるミスセンス変異の確認:以前の研究で、先天性無痛無汗症(CIPA)患者に検出されたミスセンス変異について解析した。正常TRKA cDNA発現プラスミド(pCAGGS)を鋳型に、in vitro突然変異誘発法によりミスセンス変異を導入した。

これらを、TRKAを発現していない神経細胞株にトランスフェクションし、NGFに対する応答を自己リン酸化されたチロシン残基を検出することにより調べた。TRKAタンパクの細胞外ドメインに位置するミスセンス変異では、プロセッシングの異常がおこり、自己リン酸化反応も低下していた。一方、細胞内チロシンキナーゼドメインの変異では、プロセッシングは正常に起こるが、自己リン酸化反応が著しく低下していることを明らかにした。2)CIPAとピルビン酸キナーゼ(PK)欠損症を合併した症例の解析:CIPAとPK欠損症の責任遺伝子TRKAとPKLRは、ともに1番染色体長腕の近接した領域(1q21-q22)に位置する。両疾患はいずれも常染色体劣性遺伝形式をとるが、これらを合併した米国(シカゴ)からの症例について解析することにより、それぞれの遺伝子に独立に点変異が起こっていることを明らかにした。3)1番染色体の片親性ダイソミーの証明:クウェートの患者と親について、TRKA遺伝子が位置する1番染色体および2番から22番染色体に約10cM間隔で設定されているマイクロサテライトマーカーを用いて、allelotypeを解析した。この患者は、TRKA変異遺伝子についてホモ接合体であり、父性片親性ダイソミーにより発症していることを明らかにした。
Sez12ノックアウトマウスで認められた顎形態異常の分子機序に関する研究

ホモ型Sez12ノックアウトマウス(Sez12-KOマウス)で認められる顔貌異常などの骨格系表現型について検討するため、内在性Sez12プロモーターで制御されたノックインGFPの発現分布を指標にして顔貌異常とSez12発現分布との関連性を解析した。ノックインGFP発現は、マウス発生段階では神経堤・第一鰓弓・頭部間葉組織などの頭部神経冠遊走領域に、また生後では長骨の軟骨内骨化過程で最も強いGFPシグナルを認めた。Sez12-KOマウス由来の胎仔線維芽細胞にSez12を過剰発現させると、低血清培地で生存率が高く維持されていた。以上のことから、Sez12は軟骨内骨化過程の軟骨細胞に発現し、細胞の維持・生存に重要な役割を果たすことが示唆された。(1)ラットのストレスモデル(immobilization stress)において中枢神経におけるNGF, BDNF NT-3の発現が抑制されるという報告(Ueyama T, et al. Neurosci Res. 1997; 28, :103-110.)より、ストレスにともなう唾液腺内のBDNF mRNA発現の変化を検討した。(2)当科で手術を行う患者を対象に、周術期の精神状態と疼痛スコアを採取し検討を行った。予後のよい良性疾患では術後に精神状態の改善を示すが、悪性腫瘍患者のなかには、術後に抑うつ状態を示す患者も散見され、疼痛の遷延や機能障害の大きさに比例する傾向も認められた。【Sez12ノックアウトマウス(Sez12-KOマウス)を用いたSez12発現解析】Sez12-KOマウスではSez12遺伝子破壊と内在性Sez12プロモーターによる緑色蛍光タンパク質(GFP)発現を同時に行なわせている。そこで発生段階でのGFP発現を指標にして検討した。GFP陽性細胞は神経堤、頭部間葉系、第1鰓弓に数多く存在しており、Sez12が神経堤細胞で発現して顎顔面領域の形態形成に重要な役割を果たすと考えられた。22q11.2欠失症候群でも顎顔面異常が頻発している。そこでマウス顎顔面領域をCT解析から三次元的に再構築して骨格形態を検討したところ、Sez12-KOマウスは上顎の短縮が認められ、付随して鼻中隔湾曲症が認められた。【Tbx1欠失マウスとSez12-KOマウスとの交配による表現型の解析】Lindsay博士のグループにより分与されたTbx1ノックアウトマウス(Lindsay et al, nature 410, 97-101)を用いて検討した。Tbx1遺伝子は第2-第4鰓弓の形態形成に関わることから、活性を発揮する場の違うTbx1とSez12の両者の欠失が病態形成にどのような影響が生じるかを三次元的CT解析により検討した。主にSez12-KOは上顎形態異常、Tbx1欠失マウスは下顎形態異常を示した。マウス交配実験によりダブルノックアウトマウスを作成してその検討を行っている。【Sez12欠失マウス(Sez12-KOマウス)のノックインGFP発現を指標としたSez12発現解析】私が作製したSez12-KOマウスでは、ノックインした緑色蛍光タンパク質(GFP)遺伝子を内在性Sez12プロモーターにより発現させ、Sez12発現動態を解析している。今年度はSez12-KOマウスで認められる顎顔面形態異常の原因についてGFP発現を指標にして検討した。骨格系組織でのGFP発現は、形成異常が認められた鼻中隔軟骨めみならず、関節軟骨でも認められ、骨形成におけるSez12の重要性が伺える。また軟骨形成不全症で認められる上顎骨低形成所見からも、Sez12欠失による軟骨細胞の機能不全が予想された。【Tbx1欠失マウス(Tbx1-KOマウス)とSez12-KOマウスとの交配による表現型の解析】【Sez12シグナル伝達経路の解析】膜タンパク質であるSez

12がどのようなシグナル伝達経路に活性をもつか、Sez12イムノグロブリン融合タンパク質を作製し、Sez12と親和性をもつ細胞内シグナル分子をプルダウンアッセイにて分子量150Kの機能分子を単離することができた。現在TOF-MS解析による機能分子の同定をすすめている。Sez12ノックアウトマウス(GFPノックイン)で認められた四肢・尾骨の長骨発育不良や上顎骨の短縮による顔貌異常、またそれに付随して鼻中隔湾曲・咬合歯列不正・歯牙破折などの所見と、Sez12発現分布との関連性について内在性Sez12プロモーターで制御されたノックインGFPの発現動態を指標にして組織化学的に検討した。ノックインGFPは、生後マウス骨格系では成長板で高い発現が認められ、さらに成長板における軟骨内骨化過程では、分化過程にある肥大軟骨細胞で最も強いGFP発現が認められた。一方、関節軟骨や鼻中隔などの静止軟骨細胞や成長板の増殖軟骨細胞ではGFP発現はほとんど認められなかった。従って、Sez12は軟骨細胞の分化過程で発現を増強させ、正常な骨格発育に何らかの影響を与えていることが伺える。さらに、Sez12を欠失したマウス胎仔線維芽細胞(Sez12-KO MEF)にSez12を過剰発現させると細胞生存率が高くなることから、Sez12遺伝子機能は骨格形成においても分化過程にある軟骨細胞の生存維持を制御する可能性が示唆された。そこでSez12は膜タンパク質であることを踏まえ、軟骨分化過程を制御する様々なシグナル伝達経路について検討したところ、Sez12-KO MEFではTGF-βシグナル分子であるリン酸化Smad2レベルが増加する傾向にあった。またpull-downアッセイを行なったところ、TGF-β受容体との相互作用が認められた。TGF-βシグナルは、軟骨細胞の最終分化を抑制し、前肥大軟骨層以後の分化を抑制することが知られている。以上のことから、Sez12タンパク質は細胞膜においてTGF-βシグナルを抑制性に調節することで軟骨内骨化を正常に進行させる役割が考えられる。おおむね当初の計画通り、Sez12タンパク質が活性をもつ細胞内シグナル伝達経路の解明のため、Sez12タンパク質と親和性のある150Kの機能分子を単離することができた。しかしシグナル分子同定のためTOF-MS解析用のサンプル回収に手問取った。またSez12が軟骨細胞に強く発現することが認められ、顎形態異常の原因がSez12に関わる軟骨または軟骨分化(軟骨肥大分化)に関連するシグナル経路解明の展開になったため。24年度が最終年度であるため、記入しない。Sez12が軟骨細胞、特に骨化に伴う軟骨分化(肥大分化およびアポトーシス)に関する細胞内シグナル経路に活性をもつ可能性が明らかとなり、Sez12直下の機能分子を同定することで、本研究の突破口にしようと考えている。一方、Sez12発現レベルの高い胸腺でもSez12ノックアウトマウスで分化・増殖異常を認めている。従って、Sez12を発現している様々な細胞で、軟骨細胞と共通のSez12シグナル経路が存在している可能性についても検討する。またホモ型Sez12ノックアウトマウスを用いて、Sez12シグナル経路がSez12欠失により消失するのか?またはSez12シグナル経路が別のシグナル経路と一部共有しているのか?について検討し、最終的に顎顔面形態形成におけるSez12の役割を明らかにする。
学習コミュニティ形成のダイナミクスと学習効果の実証的研究

大学間連携プロジェクト(Fレックス)の中の学習コミュニティ形成の方法を分析することにより、学習コミュニティ形成のためのメタ・デザイン原則を提案した。実際の学習コミュニティに対し複雑ネットワーク分析を実施し、その指標を複数のコミュニティで比較することにより、特性に応じて指標の値に差がでることを見出した。コミュニティの中で使われることばに着目して、テキストマイニング等を実施し、交わされることばが変化する場合とそうでない場合があることを発見した。LMSやSNSのデータを分析し、授業改善に活かすというLearning Analyticsのシンポジウムを2回開催し、国内のこの分野の普及発展に努めた。本年度は「CNA,SNAの基本指標によるダイナミクスの理解」を実施した。そのため、福井県内の大学連携(Fレックス)で利用しているSNSのログを利用し、学習コミュニティがどのように発展するかを、複雑ネットワークの指標(ノード数、リンク数、クラスタ係数、平均パス長、次数相関)を分析した。分析対象は、SNSにおける静的な友人関係だけでなく、動的なプログの応答関係やコミュニティ内での掲示板への応答関係も含めた。その結果、すべてにおいてスモールワールド性およびスケールフリー性が確認された。また次数相関は、静的な友人のネットワークは負であるがゼロに近く、動的なブログやコミュニティ内の対応関係は、より負の値が大きくなっている。これらの結果から、コミュニケーションが、比較的少数の利用者に集中する傾向があることを示している。さらに他の大学連携で利用されているSNS(さとあい)と、この手法を使い比較検討を行った。その結果、友人関係のネットワークが、Fレックスは、さとあいに比べて次数相関が負ではあるが、よりゼロに近い特徴があることが分かった。このことは、さとあいが教員を中心にスター型に参加者を増やし、Fレックスは入学時に全員または希望者を参加させるという、参加形態の違いに由来していると考えられる。また、学習コミュニティ形成の理解を深めるため、シミュレーション研究も実施した。なお、交付申請書に記載した平成22年度の実施予定であった「テキストマイニングによるダイナミクスの理解」は実施が遅れ、平成23年度に着手する。本年度の計画は(1)テキストマイニングによるダイナミクスの理解(2)複合手法による分析(3)学習コミュニティ形成ダイナミクスに関するシンポジウムの開催であった。(1)と(2)の成果に関しては、福井県内の大学連携(Fレックス)で利用しているSNSのログを分析した。SNS上のコミュニティ(友達リンク)が成長していく過程で、同じグループに所属するメンバーのブログのテキストマイニングを行い、さらに因子分析や対応分析を実施することにより、あるグループのメンバーは同じ言葉をつかうところにとどまり、また別のグループでは使う言葉が時間とともに変化する傾向があることが分かった。また、ネットワーク分析に関しても時間経過とともに、ネットワーク構造や指標がコミュニティによりどう変化するかを調べた。これらの成果は、国内の研究会、海外の国際会議等で発表を行った。また(3)に関しては、2011年12月2日に福井駅前のアオッサにて「学習科学におけるLearning Analyticsアプローチ学習履歴データから学習モデルを構築する」を開催し、全国から50名の研究者が参加し、我々の研究グループのメンバーが成果の発表を行い、活発な議論が交わされた。Learning Analyticsは、昨年から欧米で急激に発展してきた分野であり、我々の研究方向と同じ方向を向いて進んでいる。今後、日本でも必ず発展する分野と考えられるので、我々の研究はその先導的な役割を果たしていきたいと考えている。本年度の研究の具体的な目標は「(1)学習におけるコミュニティと個人の関係性の解明」および「(2)学習コミュニティと学習効果に関するシンポジウムの開催」であった。(1)に関しては、LMSのログデータをクラスタリングし、学習行動が同様の学習者のクラスタを抽出し、それと対面授業におけるデータとの関係を調べた。具体的には、一部反転授業を利用した講義科目において、教室外におけるビデオ講義のログデータを分析することにより、学習者を学習行動より3つにクラスタ化した。次に、クラスタ毎に、教室におけるグループワーク後に記入する大福帳(毎回5行程度で問題に答えたり、感想を書いたりする書式)への記入文字数や、紙で実施した期末試験における退出時間との関係を調べたところ、明らかに3つのクラスタで異なった特徴がみられた。このことから、学習行動を基礎にした学習者のクラスタ化が比較的妥当であると考えることができ、次の段階として、クラスタ別の学習デザインにつなげることも可能になる。(2)に関しては、3月に京都大学で開催された大学教育研究フォーラムの参加者企画セッションにおいて、「Learning Analytics(LA)を教育にどう利用するかーLAの現状と今後の展開ー」というテーマでセッションを企画した。ここでは、LMSやeポートフォリオの学習履歴の分析方、教学IRとLAとの関係等に関して議論を行った。

Learning Analytics(LA)は、欧米を中心に提唱されている活動であるが、2013年度には、日本における各学会でもLAをテーマにシンポジウムや特別セッションが多く開催された。こういった、データドリブンな教育改善を日本で広める上で、本研究グループは一定の役割を果たして来たと考えている。今年度の目標は、(1)学習コミュニティと授業における学習効果の関連性を調べる、(2)研究前半の成果を周知し,EDMやLearning Analytics手法を広報するサイトの構築、(3)国内外の学会,国際会議で発表を行う、であった。「(1)学習コミュニティと授業における学習効果の関連性を調べる」に関しては、SNSの利用が活発ではなく、SNS上での活動とLMS上での学習行動の関連性を調べることが少々難しかった。そのため代替の手段として、学習者の授業以外の学習行動を含めた生活パターンを把握するためのアンケートを実施し、学生の生活パターンに5つのタイプがあることが分かった。現在未着手であるが、今後、このパターンとLMS上の学習行動の関係を調べることにより、フォーマルラーニングとインフォーマルラーニングとの関係の研究を実施する。「(2)研究前半の成果を周知し,EDMやLearning Analytics手法を広報するサイトの構築」に関しては、実施した。現在、海外ではLearning Analyticsが普及し始めており、国内の関心も高まっているので、Learning AnalyticsやEducational Data Mining関連の国内外の学会や研究会情報等を掲載している。今後、研究成果も掲載し、充実をはかっていきたい。「(3)国内外の学会,国際会議で発表を行う」に関しては、国内では、教育システム情報学会(JSiSE)、日本教育工学会(JSET)、情報処理学会・教育学習支援情報システム(CLE)研究会においておいて発表を行った。特に、JSET、CLE研究会においては、「学習科学の新しい研究方法論」というテーマで発表を行った。海外では、LAK2012、ELI2012、ITS2012、SITE2012、等において、発表および情報収集を行った。本年度予定していたことは概ね実施した。また、国内外の発表も積極的に行い、国際会議における発表も3回実施した。25年度が最終年度であるため、記入しない。2012年度に目標とした「(1)学習コミュニティと授業における学習効果の関連性を調べる」に関しては、「実績の概要」でも記述したように、SNSの利用が活発ではなく、LMSの学習行動のログとSNSの利用ログを連携して分析することはできなかった。
リソソーム機能によるオートファジー調節機構の解明とそれに基づくPD治療薬開発

本研究ではオートファジー促進をリソソーム分布を含むリソソーム機能調節によって行い、その調節化合物をパーキンソン病治療に応用することを目標として研究を行った。ポリアミン代謝産物がリソソーム分布を核周囲に変化させ、同時にmTORC1阻害作用を持つこと、リソソーム酸性化に対しては影響を与えないことを確認した。また同化合物のアセチル化体がパーキンソン病患者血清にて上昇していることを確認した。以上の成果をまとめ、現在論文投稿準備を進めている。約1200の既存薬ライブラリーを用いてオートファジー促進薬の探索を行い、オートファジー促進薬60種(以下ヒット化合物と記載する)を同定した。同ヒット化合物から血液脳関門を通過すると期待される化合物を1種同定した。その他にもリソソームの空間的配置をmicrotubule organizing centreに集積させる生体内化合物を数種類同定しており、同薬剤群がmTORC1阻害作用を持つことを確認しており、現在同薬剤の分子作用機序を検討している。1)既存薬ライブラリーのオートファジー誘導化合物同定を指標としたスクリーニングを予定通り完了した。2)同ライブラリーからヒット化合物を約60種同定した。3)リソソーム分布調整作用を持つ新たな小分子化合物群を同定した。以上の理由から、初年度の研究は順調に進捗していると判断している。平成27年までに施行した既存薬ライブラリー(慶大佐谷秀行教授より供与頂いた約1200化合物からなるもの)のGFP-LC3安定発現HeLa細胞を用いたスクリーニングからヒットしたオートファジー促進薬について、さらにリソソーム分布を核周囲に変化させる化合物の探索を行った。しかし既存薬ヒットの中からはリソソーム分布を変化させる作用機序を持つ化合物は特定されなかった。そのため代替ライブラリーとして、生体内代謝産物(パーキンソン病患者において特異的に変化している化合物)をライブラリー化し、上述のHeLa細胞を用いてオートファジーフラックスを検討し、オートファジーフラックスを上昇させ、さらにリソソーム分布を核周囲に変化させ、オートファゴソーム・リソソーム融合促進作用を持つ化合物2種を同定した。同化合物2種の中で1種は、オートファジー誘導作用を持ち、かつ線虫などの実験生物では長寿に関与するとの既報告がある。本研究課題では目標である同2種類の化合物の細胞内での分子薬理作用をさらに検証し、mTORC1を抑制することによりオートファジーフラックスを上昇させ、リソソーム分布に作用することをウェスタンブロッティング・免疫細胞染色で明らかにした。最終年度である平成29年度は同化合物のパーキンソン病患者由来-iPS細胞由来神経細胞を用いた作用の確認・モデルマウスでの薬効薬理作用の検証を行う予定である。1)当初の目的である、オートファジーフラックス促進作用を持ち、なおかつリソソーム分布を核周囲に集積させる化合物の同定に成功していること。2)同化合物群の分子薬理作用を50%程度解明していること。パーキンソン病(PD)は異常蛋白貯留に伴うLewy小体形成・進行性の神経細胞死を特徴とし、現在でも発症機序は解明されておらず治療法も対症療法に留まる。PDは超高齢化が進む我が国で患者人口が増大しており、根本的に症状進行抑制・予防を実現しうる薬剤開発が保健医療・介護福祉の点から重要視されている。本研究の目的は研究代表者らが既存薬ライブラリースクリーニングから既に同定済みのオートファジー促進作用を持つヒット化合物群(30以上)の中から、リソソーム核周囲集積によるオートファジー促進作用による異常蛋白分解促進作用/細胞死抑制作用を持つ化合物を同定し、in vivoモデル/iPS細胞由来モデルを用いて薬効薬理作用を評価・確認し、創薬シーズを決定し毒性試験・臨床応用に繋げることである。まず1次ヒット化合物群(30以上)をSH-SY5Y細胞に添加し、LysoTrackerにてリソソーム分布をモニタリングすることにより、リソソームを核周囲に集積させる化合物特定を試みたが、本作用をもつ化合物は同定できなかった。そのため、PD患者血漿にて特異的に変化する化合物から、上記のオートファジー誘導作用を持つ化合物を検討した。PD血漿ではポリアミン代謝が変化していることを確認し、その中でspermidineが既報告にもあるようにオートファジーを誘導した。その薬理作用として、リソソームが核周囲に集積すると共にmTORC1阻害作用を持つことを確認した。本化合物の薬理作用をマウスにて検証している。1)ヒット化合物の作用機序検証を進める。2)当初の狙い通り、リソソーム分布調節によるオートファジー誘導作用を持つ化合物を同定し、さらにその誘導体を作製し、創薬シーズとしての可能性を培養細胞モデル、ハンチントン病モデルマウスを用いて検討する。当初の予定通り、1) PDモデルマウスでのヒット化合物作用検証2) PD患者由来iPS細胞由来神経細胞での薬効薬理作用検証

3)ヒット化合物の培養細胞での分子薬理作用の解明を進めると同時に、本化合物の代謝に関与する遺伝子について、そのvariationの検証を行う予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。神経内科学所属する施設の研究所紹介ページ29年度が最終年度であるため、記入しない。
単一皮膚感覚受容器の刺激感受性と発現遺伝子の並列的解析による細胞特異的因子の同定

本研究では、「生体単一細胞の生理機能分類」と「発現遺伝子に基づく細胞タイプの分類」とを対応づける手法の確立を目的とし、その第一段階として、生体DRGでの単一神経細胞の電気生理学的記録を試みた。平成19年度は以下の研究を実施した。1、生体ラットを用いたin vivoパッチクランプ法による単一DRG細胞応答の記録昨年度に引き続き、麻酔下ラット腰部脊髄後根神経節(DRG)からの単一感覚神経細胞の全細胞記録の確立を目指した。まず、皮膚を支配する神経細胞を他と区別して標識するために、実験に用いる動物の皮膚に蛍光色素DiIを注入し、逆行性標識に適した条件を決定した。これまでに百例に近い手術を行ない、座骨神経およびその末梢受容野との神経連絡を保ったまま腰部DRGを体外へ導出した標本の作成にはほぼ成功した。この標本を用いて、一昨年度に構築したin vivoパッチクランプ実験装置により、DRGからの全細胞記録方法を行うための手法と装置の改良を行った。このステップでは、昨年度、顕微鏡下での微細操作時にDRGからの赤血球の漏出による視野の悪化が最大の問題点であったため、酵素処理条件(酵素濃度、投与時間、投与圧、流速、酵素の回収方法等)と、出血の防止方法(血管収縮剤、止血剤等の添加)を検討した。血液凝固剤は血球の大きな凝集により視野を悪化させたが、血流を完全には抑えない程度の低容量のノルアドレナリンにより出血傾向は改善した。その他様々な改良により、微細操作の効率と細胞の状態が改善され、数例において神経細胞への良好な電極の接触(ギガシール)が可能であったが、安定して良好な細胞を得ることは難しく、神経活動の記録には到らなかった。2、培養DRG細胞での温度・機械応答の記録および発現する受容体のsingle cell RT-PCR解析上記において、単一細胞からの記録に成功しなかったため本解析は実施していない。計画1,単離培養した後根神経節(DRG)細胞の温度感受性解析一次知覚神経細胞の機能分類のため、培養DRG細胞から全細胞パッチクランプ法による活動の記録を行い、その温度感受性や薬剤感受性を基にして、刺激と細胞分類の方法を検討した。高温感受性細胞は比較的高頻度で得られているが、低温感受性細胞については明瞭な応答が記録できておらず、培養条件や他の方法による細胞の絞り込みなどさらなる検討が必要である。また、培養DRG細胞でカルシウムイメージングによる応答記録を行い、細胞分類の指標となりうる温度受容体活性化剤(ブラジキニンBK、マスタードオイルMO、カプサイシンCAP)に対する各細胞の感受性を調べ、その重なりの程度を検討した。その結果、BK感受性とCAP感受性にはやや相関がみられたがBK感受性とMO感受性には強い相関はなかった。このことからBK感受性細胞は、MO感受性細胞(TRPA1発現細胞)やCAP感受性細胞(TRPV1発現細胞)とは完全には対応しないことが明らかとなった。計画2、上記温度感受性細胞に発現する温度受容体のsingle cell RT-PCRによる解析1及び3の実験計画において、単一細胞の分離に到っていないため、計画していた本解析は行っていない。次年度の研究課題として引き続き実施する。計画3、生体ラットでのin vivoパッチクランプ法による単一DRG細胞記録システムの立上げ麻酔下ラットDRG細胞からのin vivoパッチクランプ記録用実験機器のセットアップを終えた。計画4、一次知覚神経細胞の温度受容体TRPV1の活性調節機構の解析TRPV1の活性化に対する非ステロイド系消炎鎮痛薬zaltoprofenの効果を調べ、この薬剤の作用点がブラジキニンやATP受容体の下流に共通のTRPV1感作経路にあることを示唆する結果を得た。本研究では、「単一感覚神経細胞の生理機能」と「発現遺伝子に基づいた細胞タイプの分類」とを正確に対応づける手法を発展させることを目標に、生体(麻酔下動物)から単一細胞の生理機能を電気生理学的に解析した後、個々の細胞の発現遺伝子の比較解析を行う。平成18年度は研究計画に基づいて以下の研究を実施した。計画1,生体ラットを用いたin vivoパッチクランプ法による単一DRG糸細胞応答の記録昨年度に構築したin vivoパッチクランプ実験システムを使用して、ラットの腰部脊髄後根神経節(DRG)生体標本から、単一感覚神経細胞の全細胞記録を行うための手法の確立を試みた。本実験では、麻酔下でラットの生理機能を良好に維持しつつ外科的処置を施し、座骨神経およびその末梢受容野との繋がりを維持した状態で腰部脊髄神経節を体外へ導出した生体標本を必要とする。これまでに数十例の手術を繰り返して手術方法の改良を行い、良好な状態の生体標本を比較的安定して作成することに成功した。さらに本標本を用いて、脊髄神経節ニューロンからのパッチクランプ記録を行うため、神経節組織のを酵素消化して神経細胞を露出させる処理条件の検討を行った。これまでに4種類の消化酵素を使用して、処理時間、酵素濃度、酵素溶液の吐出圧などの条件を様々に変え、さらに複数の酵素を組み合わせての二重消化をするなどの検討を行ってきた。依然パッチクランプ記録が可能な細胞は得られておらず、今後処理条件についてさらなる検討を加えていく。計画2、上記温度感受性細胞に発現する温度受容体のsingle cell RT-PCRによる解析1の計画において、単一細胞からの記録にいたっていないため本解析は行っていない。

本研究では、「生体単一細胞の生理機能分類」と「発現遺伝子に基づく細胞タイプの分類」とを対応づける手法の確立を目的とし、その第一段階として、生体DRGでの単一神経細胞の電気生理学的記録を試みた。平成19年度は以下の研究を実施した。1、生体ラットを用いたin vivoパッチクランプ法による単一DRG細胞応答の記録昨年度に引き続き、麻酔下ラット腰部脊髄後根神経節(DRG)からの単一感覚神経細胞の全細胞記録の確立を目指した。まず、皮膚を支配する神経細胞を他と区別して標識するために、実験に用いる動物の皮膚に蛍光色素DiIを注入し、逆行性標識に適した条件を決定した。これまでに百例に近い手術を行ない、座骨神経およびその末梢受容野との神経連絡を保ったまま腰部DRGを体外へ導出した標本の作成にはほぼ成功した。この標本を用いて、一昨年度に構築したin vivoパッチクランプ実験装置により、DRGからの全細胞記録方法を行うための手法と装置の改良を行った。このステップでは、昨年度、顕微鏡下での微細操作時にDRGからの赤血球の漏出による視野の悪化が最大の問題点であったため、酵素処理条件(酵素濃度、投与時間、投与圧、流速、酵素の回収方法等)と、出血の防止方法(血管収縮剤、止血剤等の添加)を検討した。血液凝固剤は血球の大きな凝集により視野を悪化させたが、血流を完全には抑えない程度の低容量のノルアドレナリンにより出血傾向は改善した。その他様々な改良により、微細操作の効率と細胞の状態が改善され、数例において神経細胞への良好な電極の接触(ギガシール)が可能であったが、安定して良好な細胞を得ることは難しく、神経活動の記録には到らなかった。2、培養DRG細胞での温度・機械応答の記録および発現する受容体のsingle cell RT-PCR解析上記において、単一細胞からの記録に成功しなかったため本解析は実施していない。
可変倍率のＸ線ブラッグ光学系による放射光イメージングの高度化

実験室X線源よりも遥かに高い輝度を持つ放射光は、物質内部を高速で非破壊観察するためのプローブとして、材料科学、生物学、医学、考古等の分野で今日広く利用されている。この放射光X線イメージングのさらなる高度化を図るために、引き続き可変倍率のX線ブラッグ光学系の開発・改良に取り組んだ。可変倍率のX線ブラッグ光学系の大きな利点の一つは、低倍率で試料の観察を行って関心領域を特定し、その後ただちに高倍率で関心領域の観察を行える点である。これまでは主に二次元投影像の観察に取り組んできたが、今後さらに三次元像の観察へと進むには、最近提案されたラミノグラフィーの導入が必要不可欠である。そこで、今年度は昨年度に引き続き、ラミノグラフィーの開発と検証を行った。第一に、これまで作成したラミノグラフィーの画像再構成プログラムを改良して、試料の吸収コントラスト像・位相コントラスト像だけでなく極小角散乱コントラスト像も得られるようにすることを試みた。第二に、改良版のプログラムの動作を検証するために、放射光実験施設Photon FactoryのビームラインBL-14BでマルチコントラストモードのX線ラミノグラフィー実験を行い、各種試料について観察条件を変えながら画像データを取得した。第三に、画像再構成プログラムによる実験データの処理を行い、正常なマルチコントラストの断層像を得た。また、観察条件を変えることによって画質がどのように変化するのかを調査した。実験室X線源よりも遥かに高い輝度を持つ放射光は、物質内部を高速に非破壊観察するためのプローブとして、材料科学、生物学、医学等の分野で今日広く利用されている。この放射光X線イメージングのさらなる高度化を図るために、倍率可変のX線ブラッグ光学系の開発に取り組んだ。今年度は第一に、倍率可変X線ブラッグ光学系用の光学素子を作成した。光学素子には完全性の高い結晶が必要なため、FZ法で作成されたシリコン結晶から素子を切り出し、結晶表面の切削歪みや欠陥をエッチングで取り除いた後、結晶表面に無歪鏡面研磨を施した。第二に、倍率可変X線ブラッグ光学系の評価実験を放射光実験施設Photon FactoryのビームラインBL-14Bで行い、x1x10の範囲で倍率を変化させつつ、試料像の撮影を行った。第三に、撮影した試料像の歪みを補正するプログラムを作成し、それが正常に動作することを確認した。第四に、フォトン・カウンティングX線二次元検出器であるPilatus 100K-S(Dectris製、ピクセルサイズ173ミクロン角)と倍率可変X線ブラッグ光学系とを組み合わせて、その性能評価を行った。その結果、空間分解能を28280ミクロンの範囲で連続的に制御できることが実証された。今年度の第一の目標は、倍率可変X線ブラッグ光学系用の光学素子を作成することだったが、予定通り素子の作成と評価を行うことができた。第二の目標は、倍率可変X線ブラッグ光学系用の実験装置を設計・製作することだったが、これもほぼ予定通り行うことができた。第三の目標は、倍率可変X線ブラッグ素子の光学伝達関数を計算するプログラムを作成することだったが、試料像の歪み補正を行える段階までプログラムの作成を進めることができた。しかしまだ完成には至っておらず、完成に向けて努力中である。なお、今年度は実験をほとんど予定していなかったが、Photon Factoryで数回実験を行って、倍率可変X線ブラッグ光学系の性能評価を行った。以上を踏まえて全体的に判断すると、研究はおおむね順調に進展していると考えられる。実験室X線源よりも遥かに高い輝度を持つ放射光は、物質内部を高速で非破壊観察するためのプローブとして、材料科学、生物学、医学等の分野で今日広く利用されている。この放射光X線イメージングのさらなる高度化を図るために、前年度に引き続き可変倍率のX線ブラッグ光学系の開発・改良に取り組んだ。昨年度は主に二次元投影像を得るための装置や解析プログラムの開発と検証実験を行ったが、今後さらに三次元像の観察へと進むには、最近提案されたラミノグラフィーの導入が必要不可欠である。そこで、今年度は主にラミノグラフィーの開発と検証を行った。第一に、ラミノグラフィーの画像再構成プログラムのプロトタイプの開発をC++言語を用いて行った。第二に、試作したプログラムの動作を検証するために、放射光実験施設Photon FactoryのビームラインBL-14Bで吸収型X線ラミノグラフィーの実験を行い、各種試料について観察条件を変えながら画像データを取得した。第三に、画像再構成プログラムによる実験データの処理を行った。試行錯誤の末に、最終的に正常な断層像が得られた。今年度の第一の目標は、可変倍率X線ブラッグ光学系で試料の三次元像を得るときに中心的な役割を果たす、ラミノグラフィーの画像再構成プログラムを開発することだったが、予定通りプロトタイプの作成を行うことができた。第二の目標は、作成したプログラムの確認を行うために各種試料に関するデータを取得することだったが、これもほぼ予定通りに行うことができた。第三の目標は、画像再構成プログラムによって実験データを処理することだった。これに関してはかなり難航したが、試行錯誤の末に何とか試料の断層像を得ることができた。

これにより、ラミノグラフィー画像再構成の核となる基本プログラムが完成した。以上を踏まえて全体的に判断すると、研究はおおむね順調に進展していると考えられる。実験室X線源よりも遥かに高い輝度を持つ放射光は、物質内部を高速で非破壊観察するためのプローブとして、材料科学、生物学、医学等の分野で今日広く利用されている。この放射光X線イメージングのさらなる高度化を図るために、引き続き可変倍率のX線ブラッグ光学系の開発・改良に取り組んだ。可変倍率のX線ブラッグ光学系の大きな利点の一つは、低倍率で試料の観察を行って関心領域を特定し、その後ただちに高倍率で関心領域の観察を行える点である。これまでは主に二次元投影像の観察に取り組んできたが、今後さらに三次元像の観察へと進むには、最近提案されたラミノグラフィーの導入が必要不可欠である。そこで、今年度は昨年度に引き続き、ラミノグラフィーの開発と検証を行った。第一に、昨年度試作したラミノグラフィーの画像再構成プログラムを改良して、試料の吸収像だけでなく位相像も得られるようにすることを試みた。第二に、改良版のプログラムの動作を検証するために、放射光実験施設Photon FactoryのビームラインBL-14Bで位相型X線ラミノグラフィーの実験を行い、各種試料について観察条件を変えながら画像データを取得した。第三に、画像再構成プログラムによる実験データの処理を行った。試行錯誤の末に、正常な位相コントラストの断層像が得られた。また、観察条件を変えることによって画質がどのように変化するのかを調査した。得られた研修成果は学会や研究会などで報告した。今年度の第一の目標は、可変倍率X線ブラッグ光学系で試料の三次元像を得るときに中心的な役割を果たす、ラミノグラフィーの画像再構成プログラムの改良版を開発することだったが、予定通り改良版を作成することができた。第二の目標は、作成したプログラムの確認を行うために各種試料に関するデータを取得することだったが、これもほぼ予定通りに行うことができた。第三の目標は、画像再構成プログラムによって実験データを処理することだった。これに関しては難航したが、試行錯誤の末に何とか試料の位相コントラストの断層像を得ることができた。これにより、ラミノグラフィー画像再構成の核となるプログラムが一通り完成した。実験室X線源よりも遥かに高い輝度を持つ放射光は、物質内部を高速で非破壊観察するためのプローブとして、材料科学、生物学、医学、考古等の分野で今日広く利用されている。