hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生体医療用コバルト合金における粒界からのイプシロン－マルテンサイト形成機構の解明

ε-マルテンサイトの形成は、人工関節等の生体医療用材料として重要なCo-Cr-Mo合金の熱間加工性や耐摩耗性等の機械的性質に強く関係する。しかし、ε-マルテンサイト形成の支配因子が不明なことが本合金の開発を遅らせていた。本研究では、ε-マルテンサイト形成への粒界の寄与に注目し、種々の条件で塑性変形を加え、形成されるε-マルテンサイトの分布や形態との相関を調べた。これによりεーマルテンサイト形成を支配する因子を明らかにするとともに、詳細な電子顕微鏡観察、組成分析、計算機シミュレーションにより、そのメカニズムを解明し、熱間加工性と耐久に優れるCo-Cr-Mo合金開発の指針を得た。ひずみ誘起マルテンサイト変態(SIMT)の制御による生体医療用コバルト合金高性能化を目指し、SIMT発現への双晶界面(TB)の影響を調べた。具体的には、光学式浮遊帯域法を用いてCo-28Cr-6.5Mo合金(mass%)結晶を育成し、TBに平行なせん断変形が生じる荷重軸で室温にて圧縮変形した。圧縮前および塑性ひずみ8%における結晶方位ならびに相の分布を、TB近傍での結晶回転およびSIMT発現に着目し測定した。また、変形後のTB近傍の透過電子顕微鏡観察も行った。さらに、変形後の内部応力分布を、Wilkinson法により精密測定し、偏析によるTBでの相安定性変化もフェーズフィールド計算により調べた。例えば、塑性ひずみ8%までの圧縮変形後には、双晶の内側と外側とで異なるすべり系が活動するとともに、TB近傍での優先的なε相形成が確認された。そのε相を透過電子顕微鏡にて観察したところ、ε相の成長は連続的ではなく離散的に進行することが分かった。また双晶の両側の二つのTBでε相の厚さは明確に異なった。さらにTBから少し離れた箇所にもε相の優先形成が認められた。その原因として双晶界面での塑性不適合に起因する内部応力を検討し、Wilkison法による内部応力解析を行った結果、厚いε相が形成された界面ではSIMTを助長する応力場が、薄いε相しか形成されなかった界面にはSIMTを抑制する応力場の存在が確認された。熱処理における構成元素のTBへの偏析と相安定性の変化をフェーズフィールド計算により評価した結果、TBの局所的なhcp構造の積層構造に起因する化学ポテンシャルによってhcp安定化元素であるCr,Moの偏析が生じTBでのε相安定性が増すことで、SIMTが生じ易い状態にある事が示された。この結果から、SIMT発現の制御には、TB分布の制御に加え、γ相単相化中の偏析の制御も重要なこと示された。人工関節材料として重要なCo-Cr-Mo(CCM)合金の力学特性を支配するひずみ誘起マルテンサイト(SIMT)に注目し、同合金の信頼性向上の為の基礎研究を行ってきた。一昨年度までに多結晶の変形におけるε-マルテンサイト形成への粒界と結晶方位の影響を解明し、さらに、疲労変形・破壊におけるSIMTの影響に注目した研究で、すべりの非可逆性を反映した特殊な表面起伏形成を見出した。昨年度はその機構を解明するとともに、特性改善策を提案すべく、以下の研究を粒径の影響に注目して行った。CCM合金の塑性変形機構粒径の異なるCCM合金多結晶を引張変形し,形成される表面起伏形状からその塑性変形機構を調査した.これまで準安定γ相CCM合金の塑性変形を担うショックレー部分転位の運動すなわちSIMTで生成するε相は変形困難と考えられていた.しかし,本研究では粒径約160 μm以上では定説に反し,生成したε相内の底面で完全転位によるすべりの集中がむしろその塑性変形において中心的な役割を果たすことを明らかにした.しかるに,CCM合金の塑性変形機構は,γ相のSIMTと,SIMTにより生成したε相内の底面完全転位すべりとの競合であり,粒径が小さい場合は前者が,大きい場合は後者が変形を支配することを見出した.CCM合金の疲労変形と表面起伏形成機構粒径の異なるCCM合金の疲労試験を行い,表面起伏形成と疲労機構の研究を行った.粒径約80 μmではγ相のSIMTの進行が速く、疲労変形に伴いほぼ全面がε相となって、表面形状はなだらかとなった.対して粒径約900 μmの場合,変形初期にSIMTにより形成された薄いε相に底面完全転位すべりが集中する結果、薄いε相に沿った高さ500 nm程度の段差で構成されたノッチ状の表面起伏を形成した.これによりγ相から成るCCM合金の疲労挙動と表面起伏形状は粒径に強く依存し,粒径の制御でCCM合金の疲労挙動の制御が可能なことが示された.

人工関節材料として重要なCo-Cr-Mo合金の力学特性を支配するε-マルテンサイト形成に対する粒界性格の影響を解明するため、種々の方位関係の粒界を含む粗大粒多結晶を作製し、その変形におけるε-マルテンサイト形成と粒界を挟む結晶の方位関係に注目して調べた。焼鈍双晶界面(ATB)に平行なすべりのシュミット因子(SF)が最大となる条件で変形した場合にショックレー部分転位の活動が生じる側の結晶内部にのみATBに平行なすべりが生じATB近傍で優先的にSIMTが発現することを昨年度見出した。今年度は、ATBに平行でないすべりのSFが最大の場合でもATBに平行なすべりが優先的に生じ、ATBに沿ってSIMTが発現すること、ATBの存在がすべりの選択性とSIMT発現に影響することを見出した。また、ATBに平行なすべりを起点としてSFの大きなすべりが生じる等、SIMTに由来する特徴的なすべりの伝播挙動を確認した。さらにSIMTと、金属インプラントの破損の第一要因である疲労破壊との関係に注目し、CCMN合金の疲労変形・破壊挙動についても調査した。その結果、疲労変形後の表面起伏にはすべり変形が非可逆性を反映した階段状の特殊な表面起伏が見られた。この様なすべりの非可逆性は準安定γ相中のショックレー部分転位の非可逆的運動から解釈される。一方、SIMTが集中してε相が厚く生成した領域ではγ相に比べ非常に鋭い表面起伏を形成することがわかった。これは、この様な鋭い表面起伏は疲亀裂発生源となり、最終的な疲労破壊に繋がることを明らかにした。その他、摩擦試験、ε-単相化したCCM合金の塑性変形挙動の調査、界面偏析のフェーズフィールド計算についても行い、本合金の耐摩耗性を向上し、高信頼性の人工関節を実現するための指針を得るとともに、鉄鋼材料等の特性改善にも有用な、結晶塑性学的に新規で重要な知見を得ることができた。東北地方太平洋沖地震ならびにその余震の影響により結晶育成に困難があったももの、装置等に大きな被害がなく概ね順調に進める事ができた。25年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画では双結晶を作製して、結晶方位関係の異なる粒界におけるひずみ誘起マルテンサイトについて、一つ一つ調べて行くことを考えていたが、種々の粒界を含む多結晶を用いて実験することにより、効率的に研究を進めることができた。従来、このような多結晶を用いた実験では、現象の解析が困難であったが、最近の広報散乱電子線回折法やそのさらに先進的手法であるWilkinson法を巧みに活用することにより、1つの試験片を用いた実験で、種々の結晶粒界におけるすべりの発現やひずみ誘起マルテンサイトの発現と、結晶方位ならびに界面方位との関係を解析することが可能となった。このような理由により、当初の計画よりもかなり効率良く、粒界とひずみ誘起マルテンサイトの発現との関係を明きらかにすることができた。また、本研究を共に実施してきた学生が優秀でありかる精力的に実験を行ったことも、研究を計画以上に推進することができた理由の1つである。当初予定どおり、前年度調べた塑性変形中のひずみ誘起マルテンサイト変態(SIMT)への双晶界面の影響をふまえ、種々の粒界のSIMTへの影響を、双晶関係からのずれ各に注目して調べる。また、前年度の研究成果により、SIMT発現に対して変形応力の正負の重要性が示されたことから、予定を少し変更し往復荷重化でのSIMT挙動について、実際の使用環境にも近い繰り返し応力や摩擦摩耗環境下でのSIMTとそれに対する粒界の影響についても調べる。
ハイブリッドＸ線ＣＴ法によるマクロ－ミクロ流動・岩盤破壊評価法の高度化

本研究では,産業用X線CTならびにマイクロフォーカスX線CTの2つのスペックの異なるX線CTスキャナーを適用し,岩石内部での流体の流動現象あるいは空隙構造を数センチメートルのマクロスケールから数マイクロメーターのミクロスケールで総合的に評価する方法を確立した。特に,超高圧下での超臨界/液体状態にある二酸化炭素と空気の2相流について,空隙内部でのそれぞれの存在率とその形態を定量評価することに成功した。放射性廃棄物の地層処分やCO2地中貯留では深度300m700m程度の大深度岩盤が利用対象である。このような計画を安全に遂行するためには10MPaを超えるような高封圧環境下での水あるいはCO2といった流体の流動現象ならびに対象岩盤の亀裂進展といった破壊現象の高精度評価法の確立が必要不可欠である。本研究年度においては,空隙局所領域での物質の移動、滞留、貯留解析に主眼を置いて研究を実施した岩石内部での空隙・亀裂の幾何学情報構造は、物質移行問題および巨視的な破壊に至るまでの亀裂進展問題において実際の現象が起きる場となる。したがって、これらの情報を元に、大深度あるいは超臨界環境といった高圧特殊環境下での空隙内での物質移行試験および貯留試験を実施し、μフォーカスX線CTスキャナにより空隙局所領域での物質の移動、滞留、貯留の様子を可視化するために、新たにヒストグラム差分法を開発し,実際の岩石試料への適用性について検討するとともに、岩石構成粒子スケールでの汚染物質あるいはCO2が岩石内部へ滞留量の評価およびそのメカニズムについて考察した。その結果,比較的密度分解能の低いμフォーカスX線CTスキャナでは抽出が困難であった微小空隙内部でのわずかな密度変化を精度良く抽出することに成功し,このことから空隙内部でのCO2の状態の把握に成功した。特に,空隙内部でCO2が帯水層内部に囲まれながら存在することを初めて可視化し,そのネットワークを具体的に示すことに成功した。このような計画を安全に遂行するためには10MPaを超えるような高封圧環境下での水あるいはCO2といった流体の流動現象ならびに対象岩盤の空隙構造や亀裂進展といった破壊現象の高精度評価法の確立が必要不可欠である。本研究では、μフォーカスX線CTと産業用X線CT法を組み合わせたハイブリッドX線CT法により,高圧特殊環境下における流動・破壊現象を,岩盤を構成する粒子レベルのミクロスケールから岩盤マスとしてのマクロスケールまでの高精度評価法を確立した。本研究ではまず,空隙率のみならず,空隙間の連結および空隙内流動に関与する空隙構造を明らかにするためのトレーサー試験法を開発した。これにより単独のX線CT撮影では評価が困難な空隙分布ら微視き裂の分布が,3次元的に統計処理を行うことが可能になった。次に本研究では,産業用X線CTスキャナーにより,超臨界状態にあるCO2の巨視的スケールの流動現象を可視化すると共に,具体的に貯留率を評価し,岩石内空隙構造(堆積層の分布)あるいは巨視的な空隙分布が貯留率に与える影響を評価した。同時に,μフォーカスX線CTスキャナーにより,空隙スケールでのCO2の存在形態を明らかにすると共に,新たに開発したヒストグラム差分法によりミクロスケールでの貯留率の評価に成功した。また,空隙や試料内部の微視き裂が2相流流動現象に与える影響についても考察し,水飽和岩石試料への圧入については,水の粘性が大きく影響していることを明らかにした。近年,地球温暖化の影響と思われる異常現象が世界中で発生している。その主たる原因として,石油や石炭といった化石燃料の大量消費によって大気中に放出された温室効果ガスの急激な濃度上昇が挙げられる。こうした大規模の排出源からCO2(Carbon-dioxide)を分離(Capture)し,地中の帯水層に貯留(Storage)するCO2地中貯留(CCS)が有望なCO2削減方法として考えられている。そこで本研究では、非破壊検査法である産業用X線CTスキャナーおよびマイクロフォーカスX線CTの画像データを用いて、多孔質岩石試料内に超臨界CO2の岩石内での圧入・流動ならびに空隙内部へのCO2の残留ガストラップ現象を巨視的なトラップ現象と微小空隙内部でのトラップ状態との関係を可視化・分析を試みた。研究初年度である本年度は,マイクロフォーカスX線CTスキャナーを用いて空隙内部へのCO2の残留ガストラップ現象を可視化・分析する基礎技術の修得を目的として研究を実施した。マイクロフォーカスX線CTは非常に高い空間分解能を有する一方で,可視化の対象である密度の分解能は相対的に低い。そのため,従来の画像間差分法では十分なデータの抽出が不可能である。本研究では,水飽和岩石内部に空気を圧入し,圧入前後でのヒストグラムの差分情報から水ー空気の閾値を決定する新たな方法を確立した。これにより,簡単な操作で客観的な閾値の決定が可能となった。

さらに,多孔質岩石内部の通気ネットワークの分析が可能となった。その結果,空気の圧入による置換は空隙の約3%程度で起きており,しかも,比較的経大きい空隙を選択的に流れていることが分かった。さらに,同じ空隙中でも全ての空間が置換されるわけでなく,その中心部分のみが置換されることを明らかにした。本研究の特徴は、代表的な非破壊検査技術の一つである産業用とμフォーカスX線CTスキャナを組み合わせたハイブリッド評価を実施できる点にあり、かつ、高封圧特殊環境下に於いても流動特性、岩石内部構造を可視化および分析が可能である点にある。これより、岩盤を構成する粒子レベルのミクロスケールから岩盤マスとしてのマクロスケールまで連続した岩盤の評価が可能になり、かつ、実際の地下環境にほぼ等しい条件での微細な空隙構造の観察と、そこで起きる流動・滞留現象の分析が可能となり、実験の再現性も確認できる。特に平成24年度においては主にμフォーカスX線CTを用いたミクロスケールの情報抽出法の開発に主眼を置いて研究を実施し,ヒストグラム差分法という新たな閾値決定法を開発し、多孔質岩石試料への適用性について検討した。その結果,既に産業用CTで得られた巨視的な流動現象解析結果と調和的な結果が得られ、かつ、空隙スケールでの2相流の流動現象の分析が可能となった。この成果は当初見込んでいた通りの結果であり、概ね順調に研究が進行していると言える。岩石空隙中でのCO2と水の状態を可視化分析するためには,異なる相が混在する非常に複雑な状態の中での密度情報の正確な抽出が必要不可欠である。特に,先に述べたようにマイクロフォーカスX線CTは高い空間分解能を有する代わりに,産業用X線CTスキャナーに対して相対的に密度分解能は小さい。このため,これまで産業用X線CTスキャナーで実施してきた単純な画像間差分法では,情報の抽出が不可能であることが明らかになった。この,比重差にして0.4程度の水とCO2を分離するためには,これまでのデータ処理方法とは異なる新たなデータ分析手法が必要である。さらに,マイクロフォーカスX線CTのもう一つの利点は,産業用X線CTとは異なり,3次元の空間情報を同時に可視化できる点にあるが,それ故にデータの量は非常に多く,従来のような1断面の画像間のマッチングに比較して作業量は膨大である。本年度は,このような問題を解決し,マイクロフォーカスX線CTの特性を活かす新たなヒストグラム差分法を開発した。この方法は,比重差が小さく,かつ,膨大な量を有するデータを効率的に分析するために必要不可欠であり,今後実施予定の塩水飽和状態でのCO2置換プロセスの可視化・分析のための基礎となる方法である。この方法の確立により,岩石構造と貯留メカニズムの関係を分析できる可能性が非常に高くなり,さらに,得られた結果からCO2圧入後の貯留率ならびに長期にわたる残留飽和率を分析が可能になると考えられる。以上により,本年度の研究は当初の計画を概ね達成しているものと考える。超長期的な岩盤の安定性を考えた場合、亀裂の進展、特にサブクリティカル的な亀裂進展の評価は重要である。この現象は亀裂先端の応力拡大係数に依存することから、本研究ではμフォーカスCTスキャナによる亀裂ネットワーク形状の測定評価法を確立するとともに、高封圧特殊環境下での圧力や物質の変化に伴う亀裂先端形状の変化と応力拡大係数との関係を明らかにする。
サブミリ・ミリ波領域でのコヒ-レント放射光の実験的研究

1.コヒ-レント放射光の金属板によるシ-ルド効果サブミリ・ミリ波領域の分光計のフィルタを整備し、コヒ-レント放射光のスペクトルを長波長(λ=6mm)まで測定可能とした。それを用いて、磁場中の電子軌道を2枚のアルミ平行平板ではさみ、平行板間隔を12から108mmまで変えることにより、アルミ板によるシンクロトロン放射のシ-ルド効果を長波長域(1ー5mm)で測定した。その結果、我々の実験条件(電子軌道半径2.44m、150MeV)のもとでは、平行板間隔が約50mm以上で金属シ-ルド効果による放射光の抑制は無視し得ることが明かとなった。この結果を解析することにより、コヒ-レント放射光発生用ダクトの寸法について一定の設計指針が得られる。2.コヒ-レント遷移放射サブミリ・ミリ波の波長域で、金属箔を電子ビ-ムが通過する場合の遷移放射を測定した。それにより、この波長領域でコヒ-レント効果により遷移放射が測定可能であることを実証し、遷移放射の形成層がそのスペクトル強度、角度分布に及ぼす影響を明からにした。また、コヒ-レントな遷移放射のスペクトルを解析することにより、電子ビ-ムのバンチ形状に関する情報(電子分布)が得られることを明らかにした。コヒ-レントな放射光と遷移放射では、放射機構が異なり、スペクトル形状(波長依存性)およびスペクトルへのバチン形状の反映の様子が異なる。それ故、両者を考慮すればより強力な遠赤外光源が得られる可能性があることが判った。
サブミクロンサイズの特異形状を持つ複成分粒子の創製と物性開拓

ナノからサブミクロンサイズの物質はサイズの減少に伴う体積減少や表面変化によって、多くの物性および機能においてバルク体とは異なる性質を示す。本研究では、新奇な磁気機能の獲得を目指して、直径500nm程度の金属酸化物及び金属からなる中空球殻磁性体の化学合成をおこなった。このような中空球に関して物性を測定したところ、バルクには見られない中空球構造に特異な磁気物性や光物性(太陽電池特性や光触媒能など)を見出すことができた。中空球殻構造という不安定な形状に起因する物性探索を目的とした研究を本課題では行なった。合成面では、複成分からなる中空球に関して精力的に研究を行なった。合成方法は以下の通りである。まず、ポリスチレン・ビーズに均一沈殿法を用いて水酸化鉄を均一にコーティングし、単離する。その後、水酸化コバルトを同様の方法を用いて水酸化鉄の外側にコーティングする。最後にこれらを空気中あるいは水素気流下でか焼することによって、内側の層がマグネタイト、外側がコバルトからなる直径約600nm程度の中空球の作製に成功した。現在、TEM測定、X線回折及び磁気測定を行なっており、プレリミナリーには興味深い性質を示す複成分中空球の開発に成功したといえる。一方で、物性面では、複成分粒子の物性の基となる単一成分中空球の磁気的性質について詳細な検討を行なった。具体的には、マグネタイト中空球の磁化曲線を測定することにより、保磁力の大きな温度依存性を見出した。このような大きな温度依存性は、中空球においてのみ観測され、様々な磁気測定を行なった結果、中空球が有する特異なドメイン構造に基づくことを明らかにした。続いて、酸化コバルト中空球に観測された低温での大きな残留磁化についても詳細な検討を行なった。その結果、中空球に由来する特異な緩和機構が関与していることを明らかにした。これらの研究を基に、今後は複成分からなるコアシェル型及び鈴状粒子の作製に取りかかる。現在、内部がSiO_2、外側が酸化鉄の鈴状粒子の作成に部分的に成功しており、様々な条件(金属塩の濃度など)を検討することで様々な組み合わせのコアシェル型及び鈴状粒子を作成できると思われる。近年、様々な金属および金属酸化物からなるサブミクロンサイズの中空球が数多く報告されている。これらはその特異な形状、大きな比表面積や内部空間から高機能性が期待される。今年度は、中空球の応用展開の1つとして、光触媒として知られている二酸化チタンを球殻とする中空球を作製し、色素増感型太陽電池(DSC)電極材料への応用と光触媒能評価を行った。ポリスチレンをテンプレートとしたゾルゲル法により、直径600nm、厚み30nmの二酸化チタン中空球を作製した。このような酸化チタン中空球を電極材に、D149色素を増感用色素に用いてDSCを作製した。擬似太陽光照射下で測定したI-V曲線から、中空球を用いたDSCは通常の酸化チタンナノ粒子を用いたDSCに比べて、単位重量あたりで約2.5倍の光電流を示した。この原因として、サブミクロンサイズの中空球構造によって、電極中で大きな光の多重散乱が起こり、少ない色素吸着量で大きな光電流を取り出すことが出来たものと推測している。また、複成分からなるコアシェル型及び鈴状粒子の作製にもとりかかっている。現在、内部がSiO_2、外側がコバルトの鈴状粒子の作成に部分的に成功しており、様々な条件(金属塩の濃度など)を検討することで様々な組み合わせのコアシェル型及び鈴状粒子を作成できると思われる。以上、今年度は酸化チタン中空球におけるアプリケーションと複成分粒子の作製の試みを行った。本研究では、直径500nm、厚み40nmのサブミクロンサイズのFe_3O_4中空球を作製し、これが通常のバルクおよびナノ粒子よりも大きなMH_<max>と保磁力H_cを示すことを明らかにした。これは、中空球構造に閉じ込められた渦状のスピン配列に由来すると考えられ、中空球構造にすることで磁気記憶装置などに必要とされるハードな磁気材料が作製できることを示唆する。また、通常Fe_3O_4は黒色であるが、緑色のFe_3O_4中空球を得た。拡散反射スペクトルから、510nmにピークが観測され、ミー散乱理論を用いたシミュレーションによってこの実測値を再現することができた。このことより、Fe_3O_4の緑色は、内部が空洞である中空構造と可視光の波長に匹敵する直径を有することから説明されうる。本研究で見出した緑色Fe_3O_4は、新しい磁気光学材料を開発する上での新しい道筋になる。最後に、Fe_3O_4中空球からなるマクロサイズの薄膜を作製した。この薄膜の磁化曲線は、磁場を薄膜面に平行にかけた場合と垂直にかけた場合で大きな違いはなかった。

この結果は、個々の中空球の等方的な構造に由来して、薄膜が2次元の形状異方性を持たないことを示す。中空球の等方的な磁化は磁気異方性を制御する新しい方法となる。このようなマクロサイズでの中空球の2次元集積化はデバイスなどへの応用が可能であることを示す。以上、本研究により、中空球構造による新しい物性を見出すことができた。
生活者主体の健康確保とその支援環境に関する研究-現状分析と環境構築にむけて

この4半世紀、特に欧米などの先進諸国を中心として政治・経済分野をはじめ、各分野でパラダイムの転換が起こりつつあり、それは保健・医療・福祉の分野も例外ではない。国外における新しいヘルスプロモーション思想にもとづく政策研究などの増加のなかで、本研究は、我が国の現状を十分踏まえ、なおかつ国際的動向にもマッチした独自の研究を展開しようと試みた。1.総論としては、「公衆衛生・保健領域のパラダイム・シフト」「健康教育・健康学習とヘルスプロモーション」「当事者主体の支援環境-障害者福祉の分野で-」をまとめた。2.主体としての青少年に関しては、「韓国高校運動部選手のQuality of Lifeに関する調査研究-一般生徒との比較を中心に-」「日本の高校生における薬物使用の実態と薬物使用と飲酒・喫煙との関係」などをまとめた。3.主体としての母親とその支援環境に関しては、「育児ストレインの規定要因に関する研究」「子育て支援の地域自主活動に関する事例研究」をまとめた。4.主体としての成人に関しては、「保健所におけるHIV抗体検査来所者の受検動機と検査来所までのプロセス」「てんかんをもつ人の′′てんかんである′′という情報の操作に関する調査」などをまとめた。5.高齢者とその支援環境としては、「交通の不便な地域に居住する高齢者の外出実態と交通環境に対する意識」「高齢化社会における地域住民を中心としたソーシャルサポートネットワークに関する研究」などをまとめた。6.支援環境に関する研究では、「稀少な保健・医療資源の配布の選好に関する実証研究」「老人病棟入院医療管理料病院における介護職員の業務実態と関連要因の分析」などをまとめた。今年度はまず、社会福祉及び健康教育の視点から主体性に関する文献レビューが行われた。社会福祉の視点からは、自立生活と主体形成というテーマで、医学モデルに対する自立生活モデル及び自立生活サポートモデルが検討された。健康教育の視点からは、健康教育における学習者主体論が検討され、エムパワーメントを中心にまとめた。調査研究では、支援環境の構築において、その政策・制度決定で問題となる資源配分の公正感について一般住民255名、医療従事者189名から回答を得た。希少な保健医療サービスの配分については、一般住民は抽選方式をより多く選好し、医療従事者、特に医師は自由経済方式を選好した。また配分基準については、一般住民は、年齢、家庭内責任、保健行動を、医療従事者は年齢のみを配慮の対象とした。また配分割合については、両者を結果として平等となる配分を選好した。高齢者関連の調査研究が3種類で第一は、高齢者の健康確保及び余暇活動の支援環境の一環として交通手段を取り上げ、交通の不便な地域に住む60才以上の189名の回答を分析した。日常活動には性差があり、趣味とグループ活動は男性が多く、買物、食事、訪問は女性が多かった。50%以上の回答者が月に1回以上通院や健診のために外出していた。交通手段は60才代の男性は車が圧倒的に多かったが、特に女性は年代を問わずバスと同乗が多かった。交通手段については種々の問題があった。次は、支援環境の形成に関連した調査で、介護力強化病院の介護職員の実態を調査した。該当病院339の結果は次のごとくであった。有資格者を見ると、33%の施設で介護福祉士を、また42%の施設で保母資格者を採用していた。付添婦の院内化は16%の施設で見られた。第3の要介護在宅高齢者の介護のための社会的支援の利用についての調査は現在集計中である。平成7年度も文献調査を継続するとともに、以下の調査研究を実施した。1.「育児不安とそのソーシャルネットワークに関する研究」では、東京都足立区において、3歳以下の子どもを持つ母親450名を対象に、配票留置法による調査を実施した。

その結果、育児不安、児への苛立ち、負担・犠牲感、不満足・不全感からなる育児ストレインは、母親の蓄積疲労度と密接な関係にあり、また、地域との交流度、夫からのサポート感などにより規定されていることが明らかとなった。2.「在日外国人の健康確保と社会的支援のあり方に関する調査」では、日本人の妻となったフィリピン女性に関する調査を、首都圏の33家族を対象に実施し、現在その結果を解析中である。3.「中学生の薬物乱用をもたらす要因とその予防のための支援環境の構築に関する調査」では、調査結果を整理し投稿・発表したが、薬物乱用の重要な関連要因は、家族と校外の友人関係であることや、薬物乱用予防のためには、早い時期に薬物についての危険性を教育することや、信頼のおける温かい人間関係を作り、薬物の誘惑に負けない態度や我慢する態度など、家族へのアプローチも含めた教育が必要だと考えられた。4.「成人慢性疾患患者の生活適応と生き方に関する研究」は、フィールドとの関係で準備に予想外に時間がかかり、平成8年度早々に実施予定である。5.「高齢者、障害者・家族のニーズに基づく居住環境整備と人的支援、社会的支援の調査」では、地域で生活する精神障害者、医療ケアを要する在宅障害児の母親を対象に質的調査を実施した。1.健康的な食物選択への食品表示の意味に関する調査は、成人女性400名を対象に実施され、食品表示は消費者にとって、情報源としてばかりでなく、食品提供者を監視する手段、安心・信頼、楽しみなどの意味づけや期待があることを確認した。また、表示の意味づけや期待の違いは、表示の注意度、食事の健康影響への考え方、食生活一般と関連していたが、本人の健康状態や、食事要配慮者との同居には関連がないことが明らかになった。2.生活者主体の健康確保のための支援環境の要の1つである「生活者主体の医療」に関しては、「自己決定型医療への提案」としてまとめ、「新しい健康教育・公衆衛生の視角」(近刊)の1章として採用された。3.「成人慢性疾患患者の生活適応と生き方およびスティグマに関する研究」では、てんかんをもつ人を対象に、“てんかんである"という情報の操作に関する調査を、インテンシブなインタビュにより実施し、てんかんをもつ人の、てんかんへの潜在的なスティグマをコントロールする情報操作の状況を心理的に把握することができた。4.高齢者、障害者・家族のニーズに基づく居住環境整備と人的支援、社会的支援に関しては、「当事者主体と支援環境-障害者福祉の分野で-」としてまとめた。5.以上のほか、学会発表を行なうとともに、3年間の研究成果をとりまとめ、研究成果報告書を作成した。
全ゲノムのin vitro転写・翻訳系の開発

安定な生体システムを有する超好熱菌Thermococcus kodakaraensisに由来する成分を用いて、全生命に共通する基本システムである転写(DNAからRNA合成)系と翻訳(RNAからタンパク質合成)系をin vitro(試験管内)で再構成した。また転写系と翻訳系をカップリングさせ、in vitroでDNAを鋳型とするタンパク質合成反応を行った。さらに複数遺伝子から構成されるオペロンからの複数タンパク質の合成にも成功した。本年度は、これまでの研究で確立されている超好熱菌Thermococcus kodakaraensisを用いた無細胞翻訳反応システムについて、その反応生成物の生成量を大幅に上昇させることを目的として、反応諸条件の最適化を行った。具体的には、1)無細胞抽出液(S30画分)の作成法、および2)反応溶液の構成成分の最適濃度、について検討を行った。1)については、菌体破砕に用いるフレンチプレスの圧力および回数の検討を行った結果、7,500psi x 1回でこれまでよりも良いS30画分を得ることができた。また、大腸菌のS30画分作製で行われているプレインキュベーション操作は、本菌の場合では行わない方が良い結果が得られることを見出した。2)については、マグネシウムイオンの最適濃度が7mM、アンモニウムイオンの最適濃度が75mM、カリウムイオンの最適濃度が250mM、アミノ酸混合液の最適濃度が3mM(各々)、ホスホエノールピルビン酸(PEP)の最適濃度が10mM、PEG8000の最適濃度が2%、であることを見出した。以上の最適条件で反応のタイムコースを取ったところ、反応最適温度である65°Cにおけるタンパクの合成量は、反応開始後約30分で既に飽和に達していることが判明し、その時点での合成量は約80μg/mLに達した。この値は大腸菌を用いた系における最大値の約半分であり、またコムギ胚芽系の最大値の約2倍である。これらのことから、系の最適化により、T.kodakaraensisを用いた無細胞翻訳系において、十分量のタンパクを得ることができた。上記の無細胞翻訳系を用いて、リポータータンパクとなるGFPの合成を試みた。これまでに反応温度50°CにおいてGFP由来の蛍光が観察されている。しかしながら、ChiAΔ4の最適合成温度である65°Cでは、蛍光が観察されておらず、現在その原因の追及を行っている我々が開発を行っている超好熱始原菌T.kodakaraensisの無細胞翻訳系において、既に耐熱性キチナーゼ(ChiAΔ4)をコードするmRNAを用いたin vitro翻訳が可能となっている。本年度はこの系を利用して、タンパク生産量の最適化を進めた。まず無細胞抽出液(S30画分)の作成方法について改良を行った結果、菌体破砕に使用するフレンチプレスの条件を穏やかにし、またプレインキュベーション過程を廃止することにより、タンパク合成活性が約4倍増加したS30画分を作製することに成功した。続いて反応溶液中の各添加物(S30画分、Mg^<2+>、K^+、NH^<4+>、phosphoenolpyruvate、PEG8000、amino acid mixture)の濃度の最適値を個々に検討した。その結果、それぞれの成分の最適濃度は16μg/mL、3mM、250mM、75mM、10mM、2%、3mM(each)であった。他の系と比べた本系の特徴はカリウム濃度が高いことであるが、これは超好熱菌の細胞内カリウム濃度が高いことを反映していると思われる。これらの成分濃度の最適化により、トータルとしてタンパク合成量がさらに20倍増加した。さらに翻訳反応を長時間行うとS30画分が熱失活している様子が観察されたことから、熱ショックタンパクの転写抑制因子の遺伝子破壊株を用いてS30画分の調製を試みた。その結果、タンパク合成量が約13%増加した。これらの全条件を組合せた系で実験を行った結果、タンパク合成量は反応開始後15分で100μg/mLを突破し、合成量の最大値は115.4μg/mLに達した。これまでに超好熱始原菌Thermococcus kodakaraensisを用いた無細胞翻訳系の開発を行ってきた。本年度は、本系において外来種由来タンパクを含む幅広い種類のタンパク生産が可能であるかを検討するために、そのモデルケースとしてGreen fluorescent protein (GFP)の合成を試み、主に以下の3点の工夫により、活性型GFPを合成することに成功した。1)遺伝子コドンの最適化、2)mRNAの3'末端へのステムループ構造の導入、3)反応系へのシャペロニン(HSP60)の導入。まず遺伝子コドンをT. kodakaraensisにおける使用頻度に合わせて作り直した結果、それ以前は検出限界レベルであった合成量が、100程度上昇した。

続いて、細胞抽出液内のヌクレアーゼによる分解を避けてmRNAが安定に存在できるように、その3'末端にステムループ構造を導入したところ、さらに約3倍のタンパク生産量の上昇が見られた。しかしながら生産されたGFP中で活性(蛍光)をもつタンパクの割合は約30%程度に留まっていたため、続いてタンパクの折りたたみを促進するシャペロニンを系に加えた。その結果、正常に折りたたまれたGFPの割合は約50%にまで上昇した。(1) T. kodakaraensis由来RNA polymeraseおよび基本転写因子であるTBPとTFBを調製し、鋳型DNAと共に反応させたところ、予想通りの長さの転写産物が得られたことから、本再構成系でも細胞内と同様にpromoter上のBRE/TATA領域が特異的に認識され転写が開始していることが判明した。さらにはsubunit Fが欠損したRNA polymeraseを調製しin vitro転写解析を行った結果、野生型と遜色がない転写特性を示すことも発見した(Mol. Microbiol. 2008)。(2) T. kodakaraensis無細胞抽出液(S30画分)を作製し、これを用いてタンパク質合成反応を行った。その結果、40-80°Cにおいて活性を有するタンパク質が合成された。さらには本系の改良(S30画分の作成法の改良、反応溶液の構成成分の最適濃度の探索、および使用菌株の育種)により15分以内に100μg/mLのタンパク質合成量を記録した。この速度は、研究が進んでいる大腸菌の無細胞翻訳系での生産速度に匹敵し、細胞内におけるタンパク質合成速度に近い値と考えられる(J. Biotech., 2006)。Type III Rubiscoの生理的役割に関して、T. kodakaraensis内でAMPからRubiscoの基質であるribulose 1, 5-bisphosphateを供給する2つの新規酵素を同定した。これらの酵素系による新規代謝経路は、生物界における新たな第5の炭酸固定経路の存在を示し、さらには植物の炭酸固定に関わるCalvin回路の成り立ちに関する重要な知見を与えた。これにより超好熱始原菌が生命進化の源流にいる存在であることが強く示唆された(Science 2007)。現在、大型オペロンについて転写・翻訳系の確認を行っている。本年度はこれまで開発してきたThermococcus kodakaraensisのin vitro翻訳系を用いて、オペロン構造を有する複数遺伝子の翻訳を試みた。対象オペロンにはT.kodakaraensisのアントラニル酸合成酵素をコードするtrpEGオペロンを選択した。TrpEとTrpGは会合体を形成し、これによりグルタミンをアンモニア供与体とするコリスミ酸からのアントラニル酸合成が進行する(AS複合体活性)。trpEGオペロンに相当するmRNAを調製しtrpEG欠損株由来のS30画分を用いて、in vitro翻訳反応を行った。その結果、反応溶液内にTrpE活性が観察され、またウエスタンブロット解析によりTrpGタンパクの合成が確認できた。さらに、溶液内にAS複合体活性が検出されたことから、無細胞合成されたTrpEはTrpGと複合体を形成していることが判明した。この結果により、本系によりヘテロ複合体を形成するタンパク質など、より広範囲なタンパク質合成が可能であることが示された。
乳児期の寝返り・四つ這い経験は本当に必要ないのか？運動器障害の解明と予防に向けて

本研究では、運動発達過程における寝返りや腹臥位の発達であるずり這いや四つ這い経験の有無や期間が、その後の運動器障害に及ぼす影響を明確にすることを目的としている。運動の発達は、人間の進化の過程からその順序性や方向性から運動器や感覚器の発達に影響を及ぼしていると考えるが、近年、疾病がなくとも様々な環境要因により寝返りやずり這いや四つ這いなどの発達課題の欠如が、その後の運動機能や運動期障害に影響を与えている可能性があると考えられる。平成30年度は、研究倫理審査委員会に本研究について申請し、承認された。そして、本実施に関わる乳児期運動発達に関するアンケートは、研究分担者と内容を吟味して完成した。相模原市内の小学校においては、子どもの運動発達を含めた運動の質を検討することが重要であることを小学校教師と共通認識を持つことを目的に話しを重ね、6月には協力校である相模原市立小学校の保護者向けに、運動と体力がその後の運動器障害や生活習慣病に及ぼす影響について講演した。このような活動を重ね、平成30年度の本研究の実施予定であったが、小学校の全教員の理解を得るためには時間を要した。その後も、協力小学校との話し合いを持ち、平成31年4月に子どもの筋肉量や体脂肪などの体組成を測ることが決定した。その後、アンケート調査を実施予定である。さらに、新体力テストや運動器検診の結果との関係を分析することで、寝返りやずり這い、四つ這いの経験が子どもの運動機能に及ぼす影響が明確になり、その上で運動期障害との関連性も明確になればと考えている。小学校の理解を得るための話し合いと小学校教員および保護者への啓蒙活動に、当初計画以上時間(2年)がかかってしまったため。今年度には、必要な情報は収集できる予定である。運動器検診結果および体組成、新体力テストの結果とアンケート結果を匿名連結化した上で学校から情報収集し、データ保管と解析のためインターネットの接続のない本研究専用パソコンで、北里大学においてデータを解析する予定である。運動の発達は、人間の進化の過程からその順序性や方向性から運動器や感覚器の発達に影響を及ぼしていると考えるが、近年、疾病がなくとも環境要因によりその発達が阻害されている可能性がある。そのため、寝返りやずり這い、四つ這いなどの発達課題の欠如が運動機能や運動器障害に及ぼす影響について明確にすることが出来れば、その予防に役立つ可能性があると考えている。平成29年度は、研究倫理審査委員会の申請と協力学校を選定する予定であった。当初計画した私立小学校ではなく、公立小学校に本研究について説明して理解を得た。現在、研究計画書を修正して研究倫理審査を受けるところである。倫理審査を受理されたのち、協力学校の全児童・生徒に乳児期運動発達に関するアンケート調査を実施する。運動器検診を学校で受診する全ての児童生徒の家庭に「運動器検診調査票」と乳児期運動発達に関するアンケートを配布する。アンケートは無記名だが、運動器検診調査票と番号で連結可能とする。内容は、在胎週数・出生時体重・運動発達における定頸・寝返り・ずり這い・ひとり座り・四つ這い・高這い・つかまり立ち・伝い歩き・初歩の時期と期間とする。小学校の理解を得るための時間が、当初計画以上かかってしまったため。運動器検診結果とアンケート結果を匿名連結化した上で学校から情報収集し、データ保管と解析のためインターネットの接続のない本研究専用パソコンで、北里大学においてデータを解析する。解析方法は、寝返り・四つ這いなし群とあり群の2群に分け、運動器検診項目別に比較検討する。また、寝返り・四つ這いと運動器障害の相関関係を明確にする。

運動器検診結果および体組成、新体力テストの結果とアンケート結果を匿名連結化した上で学校から情報収集し、データ保管と解析のためインターネットの接続のない本研究専用パソコンで、北里大学においてデータを解析する予定である。運動の発達は、人間の進化の過程からその順序性や方向性から運動器や感覚器の発達に影響を及ぼしていると考えるが、近年、疾病がなくとも環境要因によりその発達が阻害されている可能性がある。そのため、寝返りやずり這い、四つ這いなどの発達課題の欠如が運動機能や運動器障害に及ぼす影響について明確にすることが出来れば、その予防に役立つ可能性があると考えている。次年度に学会発表や知識の補充のための学会参加を予定したため。研究実施の遅れを認めるため、次年度に学会発表および論文執筆をする予定である。学会発表に30万円と論文執筆の校正に10万円、投稿料に10万円を予定している。
ラット放射線誘発甲状腺腫瘍の年齢影響

放射線誘発甲状腺発がんの年齢影響を明らかにするため、未熟4週齢(4W),成熟4ヵ月齢(4M), 7ヵ月齢(7M)ラットに8GyX線を照射し、甲状腺腫瘍の発症率、DNA損傷応答の変化、オートファジー関連分子について調べた。腫瘍発生率は、非照射群では4W,4M, 7Mそれぞれ0, 14.3, 16.7%に対し、照射群は61.9、63.6、33.3%で、若齢被曝では様々な種類の癌が多発性に発生した。若齢では1ヵ月で53BP1核内focus、細胞死、増殖細胞数が非照射よりも高値で、12ヵ月には両週齢共低下した。若齢低分化癌のLC3とp62と、髄様癌のAtg5とAtg4bの発現低下が見られた。甲状腺は若年での放射線被爆による発がんリスクの高い臓器であるがその理由はよく解っていない。放射線誘発甲状腺発がんの年齢影響やメカニズムについて明らかにするため、未熟4週齢(4W)と成熟7ヶ月齢(7M)ラットに8GyのX線を局所照射し、慢性期の発癌に至るまでの放射線応答、増殖能(Ki67陽性細胞数)、DNA損傷応答分子(53BP1核内フォーカス数、セリン15リン酸化p53)、アポトーシス(TUNEL陽性細胞数)、細胞老化(p16)、オートファジー(LC3, p62)などについて分子病理学的に調べた。今年度は照射後12ヶ月までの変化を解析した。照射群の体重増加は4Wでは非照射群に比べ有意に低値だが7Mでは変化がない。照射後Ki67陽性細胞数は両週齢共1ヶ月で非照射群に比べ有意に増加し、6ヶ月後減少、12ヶ月後に再び増加した。53BP1核内フォーカス数は4Wで1ヶ月後非照射よりも高値で,7Mは1及び6ヶ月後高値であったが12ヶ月後には両週齡共減少した。セリン15リン酸化p53は、4Wのみ1ヶ月後非照射よりも高値を示したが、6, 12ヶ月後では両週齡共減少した。TUNEL陽性細胞も同じく4Wは1ヶ月で非照射に比べ有意に増加したが6ヶ月後には減少し、7Mでは変化がなかった。LC3-IIの発現は両週齢共変化しなかったが、4Wでは12ヶ月でp16とp62の発現が4例中2例増加しており、7Mでは変化がなかった。4Wでは照射後1ヶ月で甲状腺濾胞上皮のゲノム損傷応答(DDR)が見られたが7Mでは変化なく、両週齢共照射後12ヶ月までDDRの増加は見られなかった。4Wでp16の発現増加による老化の促進とオートファジー不全によるp62の蓄積が起きている可能性があるが照射後12ヶ月では両週齢共発がんに至っていない。今後未熟及び成熟ラットの18ヶ月後の甲状腺腫瘍形成について調べていく予定である。甲状腺は若年での放射線被爆による発がんリスクの高い臓器であるが、その理由はよくわかっていない。放射線誘発甲状腺発がんの年齢影響やメカニズムについて明らかにするため、未熟4週齢と成熟7ヵ月齢ラットに8 GyのX線を局所照射し、18ヵ月後甲状腺組織を摘出し、腫瘍の発生率、組織学的変化について解析を行った。腫瘍発生率は、4週齢ラット非照射群では7例中0例(0%)に対し、照射群では9例中4例(44.4%)だった。7か月齢ラットでは非照射群6例中1例(16.7%)に対し照射群6例中2例(33.3%)だった。Ki67, TTF1,サイログロブリン,カルシトニン免疫染色で、4週齢照射群の1例がサイログロブリン陽性カルシトニン陰性の低分化癌、3例がサイログロブリン陰性カルシトニン陽性の髄様癌だった。7ヵ月齢ラット非照射と照射群の1例は髄様癌で、残り1例は不明だった。非腫瘍部のオートファジー関連PCR Arrayでは、4週齢照射低分化癌でオートファジー調節因子Cdkn2a, Ctss, Cxcr4, Tgfb1, Tnf, TP53の増加と、Eif2ak3, Mapt, Pim2の減少を認めた。4週齢照射髄様癌の1例では、Atg4b, Atg5, Gabarapl2, Rab24などのオートファジー構成分子の低下が見られた。免疫染色では両週齢のがん周囲の濾胞上皮細胞質にオートファジー選択基質であるp62発現が観察され、4週齢放射線誘発低分化癌の腫瘍部ではp62の発現は見られなかった。若齢被曝ではオートファジー関連分子の発現調節異常が発がんリスク亢進メカニズムのひとつとして示唆される。本研究は放射線誘発甲状腺発がんの年齢影響を分子病理学的手法で明らかにすることを目的としており、今年度の計画は、前年度に照射した未熟及び成熟ラットから18カ月後の甲状腺組織を採取し、発がんの発症率、オートファジー関連タンパクの発現、オートファジー関連遺伝子の発現をAutophagy PCR Array (QIAGEN)により網羅的に調べることである。未熟4週齢(4W)16匹と成熟7ヵ月齢(7M)12匹雄性ウィスターラットにX線8Gyを前頸部に局所照射し、17-18ヵ月後に生存しているラットをSacrificeし、甲状腺組織を摘出した。甲状腺組識の半分はホルマリン固定後組織切片標本を作製した。残り半分は-

80°Cで凍結保存後RNAを抽出し解析に供した。コントロールには非照射の4W12匹、7M13匹を15-18ヵ月まで飼育し、生存したラットから同様に甲状腺を採取した。4W非照射では7例中腫瘍は0例(0%)、照射群では9例中4例だった(44.4%)。7Mは非照射6例中1例(16.7%)、照射群6例中2例(33.3%)に腫瘍が確認された。得られた組織標本から、Ki67, TTF1,サイログロブリン,カルシトニン免疫染色を行い、腫瘍を分類した。オートファジーマーカーであるLC3, p62, Beclin1の発現を免疫染色で調べた。4W放射線誘発低分化癌、髄様癌、7M放射線誘発髄様癌、自然発症髄様癌の甲状腺組織1例ずつをPCR Arrayを用いて、非照射組織に対するオートファジー関連遺伝子の変化を調べた。おおむね平成27年の計画に沿って実験を実施した。これらの研究成果は平成27年度に国際学会に2回、国内学会2回、国内研究会に1回発表し、本研究成果を国内外に発信した。甲状腺は若年での放射線被曝による発癌リスクの高い臓器であるが、その機序は不明である。本研究は、放射線誘発甲状腺発がんの年齢影響を分子病理学的手法で明らかにすることを目的とする。未熟4週齢(4W)、成熟4ヵ月齢(4M)、7ヵ月齢(7M)ラットに8 Gy X線を局所照射し、約18ヵ月後甲状腺腫瘍の発生率、腫瘍の組織学的分類、増殖細胞数を調べた。4Wと7Mの放射線誘発甲状腺癌と自然発症癌のオートファジー関連遺伝子のPCR Array解析の結果、変化のある7遺伝子をRT-PCRで発現解析を行った。腫瘍発生率は、4Wは非照射群で16例中0例(0%)に対し、照射群では21例中13例(61.9%)だった。4Mは非照射で7例中1例(14.3%)に対し、照射群では11例中7例(63.6%)だった。7Mは非照射で6例中1例(16.7%)に対し、照射群は6例中2例(33.3%)だった。4WでAdenoma2例、髄様癌4例、両葉に低分化癌と髄様癌が1例、両葉に髄様癌と上皮性腫瘍が3例、multifocalな上皮性腫瘍2例、両葉高分化癌1例だった。4Mは、Adenoma2例、髄様癌2例、高分化癌2例、両葉高分化癌1例だった。7Mでは髄様癌が2例であった。腫瘍の個数は、4Wは28個、4Mは9個、7Mは2個で、1つの症例に2個以上の腫瘍を持つ数が非照射に比べ4Wでは有意に高く、他の週齢では差がなかった。この結果からラットの放射線誘発甲状腺腫瘍は週齢が低いほど多発性に起きることが明らかになった。RT-PCRの結果、放射線誘発腫瘍、自然発生腫瘍共にCxcr4, Cdkn2a, Tnfの発現が増加した。4W,7M共に放射線誘発腫瘍のいくつかでCtssとTGF-beta1の発現が増加した。オートファジー構成因子のAtg5とAtg4bの発現低下が、4Wの放射線誘発甲状腺癌の数例で見られた。放射線誘発甲状腺発がんの年齢影響を明らかにするため、未熟4週齢(4W),成熟4ヵ月齢(4M), 7ヵ月齢(7M)ラットに8GyX線を照射し、甲状腺腫瘍の発症率、DNA損傷応答の変化、オートファジー関連分子について調べた。腫瘍発生率は、非照射群では4W,4M, 7Mそれぞれ0, 14.3, 16.7%に対し、照射群は61.9、63.6、33.3%で、若齢被曝では様々な種類の癌が多発性に発生した。若齢では1ヵ月で53BP1核内focus、細胞死、増殖細胞数が非照射よりも高値で、12ヵ月には両週齢共低下した。若齢低分化癌のLC3とp62と、髄様癌のAtg5とAtg4bの発現低下が見られた。
人工ニューラルネットワークを用いた臓器領域の3次元医用画像解析

マルチスライスCTやMRI装置から得られた3次元構造をした医用画像データを対象にして、いろいろな臓器の3次元領域を正確に画像認識することが可能な改良的GMDH-typeニューラルネットワークアルゴリズムを開発した。この改良形GMD H-typeニューラルネットワークスは最適な画像特徴量(入力変数)の自己選択機能最適なニューラルネットワークス構造の自己選択機能のような機能を備えている。開発した3次元医用画像解析システムを用いて頭部のマルチスライスCT画像の解心臓のマルチスライスCT画像の解析などの各種臓器の画像認識を行い得られた画像を解析した。そして、開発した3次元画像認識用のニューラルネットワークアルゴリズムの改良を行った。平成19年度では、マルチスライスCTやMRI装置から得られた3次元構造をした医用画像データを対象にして、いろいろな臓器の3次元領域を正確に画像認識することが可能な改良的GMDH-typeニューラルネットワークアルゴリズムを開発した。この改良形GMDH-typeニューラルネヅトワークスには以下のような機能を備えている1)最適な画像特徴量(入力変数)の自己選択機能マルチスライスCTやMRI装置から得られた3次元画像は、それぞれの装置によって医用画像の画質が大きく異なる。また、対象となる臓器によって医用画像の特徴が大きく異なる。このために、精度の良い画像認識精度を得るためには、対象となる医用画像の種類に最も適した画像特徴量を自己選択することが重要である。このため、改良形GMDH-typeニューラルネットワークスに、対象となる医用画像の特徴に最も適した画像特徴量を自己選択させる機能を持たせた。2)最適なニューラルネットワークス構造の自己選択機能精度の良い画像認識精度を得るためには、対象となる医用画像の特徴に最も適したニューラルネットワークスの構造を自己組織化する必要がある。このため、改良形GMD H-typeニューラルネットワークスに、対象となる医用画像の特徴に最も適したニューラルネットワークス構造を自己選択させる機能を持たせた。以上のような機能を備えた、3次元画像認識を行うための改良形GMDH-typeニューラルネヅトワークスのアルゴリズムを開発した。平成19年度で開発した3次元医用画像解析システムを用いて各種臓器の画像認識を行い、得られた画像を解析した。1.頭部のマルチスライスCT画像の解析。本研究で開発した3次元医用画像解析システムは、改良形GMDH-typeニューラルネットワークアルゴリズムを組み込んでおり、対象となる臓器の画像解析にもっとも適した画像特徴量を入力変数として自己選択する機能を備えている。さらに、対象となる臓器の医用画像の特徴に適したネットワーク構造を自動的に自己組織化する能力を備えている。ここでは、頭部のマルチスライスCT画像を用いて、脳の実質の3次元領域を画像認識させてその領域を抽出した。さらに、抽出した脳の3次元領域を入力画像として用いて、脳血管の3次元領域を画像認識させてその3次元領域を抽出した。そして、開発した3次元医用画像解析システムを用いて脳と脳血管の3次元領域を精度良く画像認識させて領域抽出できることを示した。2.心臓のマルチスライスCT画像の解析。本研究で開発した3次元医用画像解析システムを用いて、心臓のマルチスライスCT画像の解析を行い、開発した3次元医用画像解析システムを用いて心臓の3次元領域を精度良く画像認識させて領域抽出できることを示した。