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重力場および超弦模型の数値的量子化

この作業が困難なため,いくつかの理論が提案されているにもかかわらず,いまだ満足の行く重力の量子化が完成されたと考えられていない.私達は空間を三角分割し数値的に量子化することによりミクロとマクロのスケールをつなぐ事を目指している.今年度は重力場に結合する場としてU(1)ゲージ場のほかにスカラー場を導入することにより4次元共形量子重力理論を肯定的に検証した.すなわち1個のU(1)ゲージ場と62個リスカラー場が空間に同等の作用を及ぼす事を確かめた現在は数値的に得られた空間がアインシュタイン重力理論の解となっている事を確かめることにより一般相対論との関係を打ち立てる事を目指している.重力を、他のすべての力、すなわち強い核力・弱い核力・電磁気力と同じように量子化する試みは、理論物理学の重要な目的のひとつであった。アインシュタイン重力をそのまま摂動論的に量子化することは不可能であることが知られてから、他のいろいろな方法が試みられてきた。その中で最も研究者をひきりつけているのは超弦模型であるが、それがわれわれの知る時空と、その中での重力を記述しているかどうかは、いまだ明らかでない。私たちは、4次元時空を格子状に分割し非摂動論的に量子化することを過去7年にわたり科研費の補助を受けて試みてきた。そして、ついに重力は4次元時空上でも量子化できることを見出した。もちろん数値的での話であり、これを確実にするためには解析的な理論を構築する必要がある。私たちの数値的分析によれば、4次元重力の量子化は、コンフォーマル変換不変な4次元重力を非摂動系とし、重力場を摂動的に取り扱うことで可能であることを示唆している。そのような理論はまだわかっていないが、数値計算と比較対照することで遠からず解明できるものと私たちは考えている。数値的な量子化が成功したことにより、その宇宙論的意義も研究の俎上にあがってきた。宇宙のトポロジーを決め、数値的に求まった時空がアインシュタイン方程式の解とよく似ていることや、空間がフラクタル性を持つため物理的次元は4から少しずれる可能性があることなどもわかってきた。これが宇宙項の問題や、宇宙論で問題となっているダークマターやダークエネルギーの解決となるかどうかは、さまざまなトポロジーとより大きなサイズでのシミュレーションにより明らかになると期待している。
多変数複素力学系に付随した固有カレントの研究

平成16年度の研究では、高次元複素力学系において不変カレントを構成する各種の方法について、比較検討を行うとともに、新しい構成法の研究を行った。従来の不変カレントの構成法は、まず、Bedford-Smillieによる、Henon写像のGreen関数を複素ラプラシアンとして構成する方法があった。また、射影空間上の正則写像については、Hubbard-Oberste-VorthによるC^<n+1>にリフトした後そのGreen関数の複素ラプラシアンを射影空間へ射影する方法があり、Fornaess-Sibonyにより発展された。その後Guedj等により射影空間の有理写像まで拡張された。一方、Henon写像の拡張である高次元多項式的写像では、Dinh-Sibonyにより、多重円盤の構造に即した2種のカレントのクラスの中で不変カレントを求める方法が得られた。本研究ではDinh-Sibonyの高次元多項式的写像の状況のときに、カレントの引き戻し作用素を正のカレントの空間に作用させることにより、関数空間でのSchauder-Tychonoffの不動点定理を適用し、不変カレントの存在が示せることがわかった。これによって、例えば実力学系あるいは、有限型サブシフトのTransfer作用素あるいはRuelle-Perron-Frobenius作用素の理論との非常に類似した状況になることがわかった。今後の研究により、この類似をさらに追求し、実力学系での様々な手法を高次元複素力学系で鄭起用できる形に持って行きたい。今年度は数理解析研究所のプロジェクト「複素力学系」の一環として,数理解析研究所で研究集会「複素微分方程式の幾何学的研究」(2004年1月19日1月23日),を開催し,本補助金からMarco Brunella (Universite de Bourgogne)氏を招聘し,複素力学系研究の最先端の結果について討論,共同研究を行う機会を得た.個別の研究では,エノン写像については,Bedford, Smillie, Dujardin,射影空間上の正則写像については,Favre, Guedj氏らとの共同研究により,多次元複素力学系の固有カレントの性質と,特に層的(laminar)な性質が明らかになった.強い形の層的の定義を与えることによって,Bedford-Smillieが過去に得たエルゴード理論を援用していた結果(周期点の一様分布など)が,層的なカレントの性質として自動的に得られるようになる.(現在進行中)また.複素葉層の葉(あるいは複素微分方程式の解)が,整的な場合に極限カレントを定義する方法(Brunella, McQuillanによる)と複素力学系の固有カレントの構成の間の類似性が見いだされた.平成16年度の研究では、高次元複素力学系において不変カレントを構成する各種の方法について、比較検討を行うとともに、新しい構成法の研究を行った。
ＯＸ４０とＩＬー７による記憶Ｔ細胞恒常性維持機構の解明

CD4陽性エフェクター記憶T細胞の恒常性維持増殖について解析を行った。その結果、CD4陽性エフェクター記憶T細胞の恒常性維持増殖が、IL-7依存的な遅い増殖とOX40依存的な速い増殖との2つに分類されることが明らかになった。また、OX40シグナル依存的な速い増殖を示す集団において、ヘルパーTh17型細胞の著しい増加が認められたことから、速い恒常性細胞維持増殖がTh17細胞の産生あるいは増殖に重要であることが示唆された。一方、Traf5が、IL-6依存的なTh17細胞分化に抑制的に関与することを証明し、従来、炎症を促進的に制御すると考えられてきたTraf5の新しい機能を発見した。ナイーブT(以下T_N)細胞の恒常性維持増殖は、その速さにより「遅い増殖」および「速い増殖」の二つに分類され、速い増殖を経たTN細胞はエフェクターT(以下T_E)/エフェクター記憶T(以下T_<EM>)細胞へと分化する。T_EM細胞が腸管組織に豊富に存在することから、腸管関連組織におけるT細胞恒常性維持増殖が腸管T細胞の生成に重要な役割を果たすとの可能性が想定された。しかしながら、こうした「臓器特異的」な恒常性維持増殖はこれまで十分に解明されていなかった。そこで、カルボキシフルオレセイン・サクシニミジルエステル(以下CFSE)標識したCD4+T_N細胞を亜致死線量の放射線を照射した宿主マウスに移入し、宿主の小腸、腸間膜リンパ節、脾臓におけるドナー細胞の分裂、分化をそれぞれ別個に観察した。その結果、小腸、腸間膜リンパ節において速い恒常性維持増殖を示す細胞集団の中に、α_4β_7+かつインターロイキン(以下IL)17A+の表現型を示すT細胞、すなわち腸管指向性ヘルパーT17型(以下Th17)細胞が出現し、これらはエフェクター記憶T細胞として小腸粘膜固有層に蓄積されることが分かった。また、速い増殖はOX40共刺激因子に依存的であった。宿主マウスの腸間膜リンパ節を切除すると、小腸組織におけるIL17A+の速い増殖を示す細胞が有意に減少した。さらに、宿主マウスにFTY720を投与し、二次リンパ節からのリンパ球の遊出を阻害したところ、腸間膜リンパ節においてはα_4β_7+かつIL17A+の速い増殖を示すドナー細胞が蓄積し、一方、小腸組織においてはドナー細胞が著明に減少した。これらの結果は、小腸のTh17細胞の産生の場が腸間膜リンパ節であることを強く示唆した。本研究により、腸間膜リンパ節特異的な速い恒常性維持増殖により腸管指向性記憶T細胞が産生されることが示された。ナイーブT(以下TN)細胞の恒常性維持増殖は、その速さにより「遅い増殖」および「速い増殖」の二つに分類され、速い増殖を経たTN細胞はエフェクターT(以下TE)/エフェクター記憶T(以下TEM)細胞へと分化する。しかし、TEM細胞の恒常性維持増殖については詳細な解析が行われていなかった。そこで本研究では、CD4陽性TEM細胞の恒常性維持増殖の動態と免疫学的役割について解析を行った。その結果、TN細胞のそれと同様に、CD4陽性TEM細胞の恒常性維持増殖が速い増殖と遅い増殖の2つに分類されることが明らかになった。また、速い増殖がT細胞共刺激分子であるOX40のシグナルに依存するのに対して、遅い増殖にはIL-7シグナルが必要であることが分かった。さらに、OX40シグナルとIL-7シグナルの両方を阻害したところTEM細胞の恒常性維持増殖が完全に抑制されたことから、CD4陽性TEM細胞の恒常性維持増殖にはOX40とIL-7両方のシグナルが必須であることが示された。また、MHCクラスII欠損マウスをレシピエントに用いて同様の実験を行ったところ、OX40シグナルの有無とは関係なく速い増殖が全く観察されなくなった。したがって、OX40シグナル依存的な速い増殖とIL-7依存的な遅い増殖では、抗原刺激への依存性が異なることが示された。また速い増殖を示す集団において、有意にヘルパーTh17型(以下Th17)細胞の増加を認めることから、速い恒常性細胞維持増殖がTh17細胞の産生あるいは増殖に重要であることが示唆された。以上より、CD4陽性TEM細胞の恒常性維持増殖にOX40とIL-7が相乗的に作用することにより、CD4陽性TEM細胞数の維持とサイトカイン産生機能に重要な役割を有することが明らかになった。T細胞の恒常性維持増殖は、生体防御や免疫記憶の維持に重要な免疫機構である。

しかし、従来、エフェクターT細胞の恒常性維持増殖についての詳細な解析が行われていなかった。そこで本研究では、CD4陽性TEM細胞の恒常性維持増殖の動態と免疫学的役割について解析を行った。その結果、ナイーブT細胞のそれと同様に、CD4陽性エフェクター記憶T細胞の恒常性維持増殖が速い増殖と遅い増殖の2つに分類されることが明らかになった。また、速い増殖がT細胞共刺激分子であるOX40のシグナルに依存するのに対して、遅い増殖にはIL-7シグナルが必要であることが分かった。さらに、OX40シグナルとIL-7シグナルの両方を阻害したところTEM細胞の恒常性維持増殖が完全に抑制されたことから、CD4陽性エフェクター記憶T細胞の恒常性維持増殖にはOX40とIL-7両方のシグナルが必須であることが示された。また、OX40シグナル依存的な速い増殖を示す集団において、ヘルパーTh17型細胞の著しい増加が認められたことから、速い恒常性細胞維持増殖がTh17細胞の産生あるいは増殖に重要であることが示唆された。一方、Traf5が、IL-6依存的なTh17細胞分化に抑制的に関与することを証明し、従来、炎症を促進的に制御すると考えられてきたTraf5の新しい機能を発見した。26年度が最終年度であるため、記入しない。免疫学26年度が最終年度であるため、記入しない。記憶T細胞の産生の場の一つとして腸間膜リンパ節の重要性を明らかにし、その報告をJ Immunol誌に発表することができた(印刷中)。上記の成果は当初の計画通りであり、研究が順調に進展していると言える。研究内容をJ ImmunolおよびNat Immunolに発表し、さらに上述報告書の研究成果も現在投稿中である。したがって、研究進捗は順調であると言える。計画は順調であり、当初の計画通りに遂行する。順調に進捗しているので、現在の方向性を維持する。次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額である。平成26年度請求額とあわせ、平成26年度の研究遂行に使用する予定である。
内耳破壊後における中枢聴覚系でのシナプス伝達可塑性についての組織化学的研究

今までに我々は、神経のシナプス伝達可塑性において重要な役割をしていると考えられるNMDA受容体および拡散性情報伝達物質ある一酸化窒素(NO)との中枢聴覚系での関連を検討するために一側内耳破壊後のラットを作成し、免疫組織化学法により神経型NO合成酵素(nNOS)、誘導型NO合成酵素(iNOS)および以前の研究で変化の認められたI型NMDA受容体サブユニット(NMDAR1)を検出し、お互いの発現の差異を比較検討してきた。しかしこれらの破壊後の変化に明らかに関連性が存在するかは現時点においては不確定であった。今年度は最近新たに発見されたNMDAR1のisoformおよび脳幹聴覚中枢系に豊富に存在するグリシンの受容体サブユニットの内耳破壊における変化を主に検討し、発表した。申請者らは、今回の結果をふまえて今後もこれら神経伝達物質受容体とNOとの内耳破壊における関連性について組織化学に検討を加えていきたい。神経のシナプス伝達可塑性において重要な役割をしていると考えられるNMDA受容体および拡散性情報伝達物質ある一酸化窒素(NO)との中枢聴覚系での関連を検討するために今回我々は、一側内耳破壊後のラットを作成し1週間から6ヶ月の生存の後、ラットを還流固定して取り出した脳を4つに分け、酸素抗体法によりNOを、免疫組織化学法により神経型NO合成酵素(nNOS)、誘導型NO合成酵素(iNOS)および以前の研究で変化の認められたI型NMDA受容体サブユニット(NMDAR1)を検出し、お互いの発現の差異を比較検討した。申請者らは以前の研究において内耳破壊後6週間目という比較的長い期間ののち同側蝸牛神経背側核のニューロンにNOが発現することを発見したが、今回破壊後6ヶ月目のラットにおいても破壊後6週目のものと同じ神経核領域に再びNOの発現を認めたが、I型NMDA受容体サブユニット(NMDAR1)については新たな発現は認めなかった。今年度は、変化の認められたNOについてより詳細な検討を加えるために、一側内耳にNOの阻害薬を注入後、薬物の全身投与にて難聴を作成し、中枢聴覚系におけるNO動態を組織化学的に検討を加える予定である。
カルボヒドラ-ゼの基質認識と反応機構の解析

(1)サツマイモおよびダイズのβーアミラ-ゼを二重結合を有する特殊基質、maltalに作用させ、生成する2ーdeoxymaltoseのアノマ-型をGLC法を用いて調べた。両酵素ともβーアノマ-を生成していることが明らかになった。次に、基質二重結合の付加方向を^1HーNMRを用いて決定した。酵素反応をD_2O中で行い、生成する2ーdeoxyー[2ー^2H]maltoseの^1HーNMR解析から、両酵素はシス方向から二重結合を水和することが判明した。これまで、解明された多くの酵素的水和反応はすべてトランス付加であり、βーアミラ-ゼはシス付加を行う初めての酵素である。D_2O中で行った速度論的解析から、この酵素的水和反応は著しいアイソト-プ効果(V_H/V_D=6.5)を示した。(2)Aspergillusniger αーグルコシダ-ゼの全一次構造をエドマン法を用いて決定した。本酵素は2つのサブユニット(P1およびP2と略称、分子量はそれぞれ約3.5×10^4および約9.8×10^4)から構成されている。還元ピリジルエチル化後、HPLCで分離精製したP1およびP2をリジルエンドペプチダ-ゼで消化した。得られた各ペプチド(LYペプチドと略称)をさらに各種プロテア-ゼおよびBrCN処理により断片化した。各ペプチド断片は気相シ-クエンサ-を用いて配列解析し、全てのLYペプチドのアミノ酸配列を明らかにした。各LYペプチドの連結はP1およびP2を再びAspーNプロテア-ゼやV8プロテア-ゼ消化あるいはAspーPro結合の化学的切断により、得られたペプチドを用いて行い、P1およびP2サブユニットの全一次構造を決定した。その結果、P1は227個の、P2は719個のアミノ酸残基から構成されていることが明らかになった。
青少年期の生活習慣と身体密度及び皮下脂肪分布の分析疫学的研究

大学生164名で男女別に体脂肪率,皮下脂肪厚,BMIと自己の体型認識との関連性を検討した男>女の有意項目はBMIと除脂肪体重で,女>男の有意項目は体脂肪率,体脂肪量及び胸部を除く9部位の皮下脂肪厚であった、男では体重とBMIにおいて体脂肪率,体脂肪量,除脂肪体重及び10部位全ての皮下脂肪厚と有意相関があった。女でも男と同傾向で,体重と体脂肪率との間及びBMIと体脂肪率との間のr^2は男よりも低かった。体脂肪率が従属変数で,身長,体重,BMI及び10部位の皮下脂肪厚が独立変数の重回帰分析の結果,男は腹部,体重,大腿前部,胸部の4変数(R^2=.77),女は上腕背部と肩甲骨下部のみが採用された(R^2=.53)。男女間で自己の体型認識に有意差があり,女は,「太っている」が60%以上みられた、測定項目との関連は,男女とも,BMIが最も強かった(男:r=.83,女:r=.75)。体型評価尺度で,女は65%が,「自分でみた感じ」が非常に重要と答え,男女間で有意差(P<.001)があった。また「体重」と「筋肉量」にも男女間で有意差があった。男は「他人や友達との比較」と体脂肪率との間で,負の有意相関がみられた.女ば「他人や友達との比較」とBMI,体脂肪率,体脂肪量,上半身6部位の皮下脂肪厚との間で,負の有意相関があった、男は身長と体重で有意に高値を,女は,有意に高身長と低体重を理想としていた。それが,理想BMIの18.6にもみられた,脂肪を落としたい部位の有無で,女は99%があると答え,有意な男女差とも一致しており,部位は男女ともお腹が最多で,有意差はなかった。太もも,お尻,腕は,女が有意に高率であった、今後の自分の体型は,女が有意に高率で80%以上がやせたいと答えていた。他人と比較しての体型認識は,女が有意に高率で60%以上が太っていると答えた体質的に食べても太らないかは,女が有意に高率で75%以上が太りやすいと考えていた大学生164名で男女別に体脂肪率,皮下脂肪厚,BMIと自己の体型認識との関連性を検討した男>女の有意項目はBMIと除脂肪体重で,女>男の有意項目は体脂肪率,体脂肪量及び胸部を除く9部位の皮下脂肪厚であった、男では体重とBMIにおいて体脂肪率,体脂肪量,除脂肪体重及び10部位全ての皮下脂肪厚と有意相関があった。他人と比較しての体型認識は,女が有意に高率で60%以上が太っていると答えた体質的に食べても太らないかは,女が有意に高率で75%以上が太りやすいと考えていた児童生徒の体脂肪、特に皮下脂肪分布の成分を明らかにし、運動、栄養、休養から構成される生活習慣が皮下脂肪分布に影響を与えるかを検討した。対象は鳥取県在住の小学生(男150人、女139人)、中学生(男55人、女75人)で、上腕背部、肩甲骨下部、臍部、腸骨上部、下腿部の5点の皮下脂肪厚を測定した。同時に生活習慣についての質問紙調査を行った。皮下脂肪分布に関わる主成分分析の結果、3主成分が抽出された。第1主成分は皮下脂肪量主成分、第2主成分は四肢-体幹対比成分、第3主成分は上体下体対比成分と解釈した。これらの成分は先行の研究とも合致し、人類に普遍的な皮下脂肪分布である可能性が推測できた。

皮下脂肪量では、男女ともテレビ視聴時間がもっとも影響が大きく、テレビ視聴時間が長いと皮下脂肪量が多い傾向であった。男子では、運動総量が多い、あるいは就寝時刻が遅いと皮下脂肪量が少ない傾向を示し、女子では、室内遊び時間が長いと皮下脂肪量が多くなることが明らかとなった。四肢-体幹対比については、男子では、運動総量が高いと相対的に四肢の脂肪が少なくなること、女子では、栄養補助食品を摂取していると相対的に四肢の脂肪が多く、また就寝時刻が遅いと相対的に体幹部の脂肪が多いことが明らかとなった。上体-下体対比については、男子では、外遊び時間が長いあるいは徒歩・自転車通学時間が長いと相対的に上体の脂肪量が多く、女子では、テレビ視聴時間が長いと相対的に下体の脂肪が多くなることが明らかとなった。今回は皮下脂肪量や皮下脂肪分布は生活習慣、特に、運動習慣や遊びの状況、通学などの影響が大きいことが疫学的に明らかにできた。影響は皮下脂肪厚のわずか数%であるが、複雑なライフスタイルの中からこれらの情報を抽出できたことは意義のあることである。鳥取県内の大学生54名(男子学生21名、女子学生33名)を調査対象とし、体脂肪率、BMIや皮下脂肪分布の実態を明らかにし、隠れ肥満の評価判定方法を検討した。体脂肪率については、BOD POD(Lmi社)を使って測定した。皮下脂肪分布を求めるために、キャリパー(ホルティン社製スキンフォールド)を用いて、10点の部位、すなわち、上腕背部、上腕前部、胸部、肩甲骨下部、腹部、側腹部、腋窩部、大腿前部、膝上部および下腿部の皮下脂肪厚を測定した。皮下脂肪厚10点の値から体幹部と四肢部の皮下脂肪厚比T/E、四肢部と4部位の皮下脂肪厚和(肩甲骨下部、側腹部、上腕背部、下腿部)との比T/S、および肩甲骨下部と上腕背部の皮下脂肪厚比S/Tにより体脂肪分布の特徴を検討した。隠れ肥満者と同じような傾向(BMIの割に体脂肪率が高い)の者についてより適切に判定するために、特に女子学生において肥満の評価判定値であるBMI値と体脂肪率(BMI=25、体脂肪率=25%)とやせの評価判定値であるBMI値と体脂肪率(BMI=18.5、体脂肪率=20%)のそれぞれの点を線で結び、その線と「隠れ肥満」である者との距離(基準となった者BMI=17.66、体脂肪率=25%)を「標準」の者と隠れ肥満である者との境界線として判定を行うこととした。隠れ肥満とその他の群と皮下脂肪分布、除脂肪量、体脂肪量において体脂肪量と除脂肪量において有意差(P<0.01)がみられた。すなわち、「隠れ肥満」は除脂肪量が3群間で最も少なく、体脂肪量が最も多かった。しかしながら、皮下脂肪分布は「標準」と変わらず、量は「標準」群の方が多い傾向にあった。したがって、「隠れ肥満」群は、除脂肪量が少なく、内臓脂肪型の肥満であることが示唆された。今後、大学生だけでなく、高校生についても更なる資料を得て、隠れ肥満の出現を促進するような生活習慣についても検討していく予定である。大学生164名(男65名,女99名)で男女別に体脂肪率,皮下脂肪厚,BMIと自己の体型認識との関連性を検討した。男>女の有意項目はBMIと除脂肪体重で,女>男の有意項目は体脂肪率,体脂肪量及び胸部を除く9部位の皮下脂肪厚であった。男では身長は除脂肪体重を除く全項目と有意相関はなく,女では身長は除脂肪体重に加え体重との間で有意相関があった。男では体重とBMIにおいて体脂肪率,体脂肪量,除脂肪体重及び10部位全ての皮下脂肪厚と有意相関があった。女でも男と同傾向で,体重と体脂肪率との間及びBMIと体脂肪率との間のr^2は男よりも低かった。体脂肪率が従属変数で,身長,体重,BMI及び10部位の皮下脂肪厚が独立変数の重回帰分析の結果,男は腹部,体重,大腿前部,胸部の4変数(R^2=.77),女は上腕背部と肩甲骨下部のみが採用された(R^2=.53)。男女間で自己の体型認識に有意差があり,女は,「太っている」が60%以上みられた。測定項目との関連は,男女とも,BMIが最も強かった(男:r=.83,女:r=.75)。体型評価尺度で,女は65%が,「自分でみた感じ」が非常に重要と答え,男女間で有意差(P<.001)があった。
DNAマーカーを用いた北方林構成樹種の遺伝構造の解明

当科学研究費により、当演習林で植物のDNAの抽出および分析を行う設備として不足していた、フリーザ-および電気泳動装置一式を購入した。このため、RAPD法(ランダム増幅DNA多型)を行うにあたって一通り必要最低限の設備が揃った。外部機関(京都大学)にて行ったRFLP(制限酵素断片長多型)によるカラマツ属樹木のDNA分析について、ひととおりの分析が終了し、その結果を日本林学会誌に投稿し掲載された。RFLPのレベルでカラマツ属樹木の類縁関係が大筋解明された。この結果を土台にして、今後より感度の良い手法を用い詳細な類縁関係を解明したい。一方、北海道演習林では、カラマツおよびグイマツ並びにカラマツとグイマツの雑種について、種内変異および両親から雑種へのDNAマーカーの遺伝様式に関する解析を行い、親子関係の推定方法の開発を目指している。材料にはニホンカラマツ2個体および樺太系グイマツ2個体を両親種とする相互交雑家系を選定した。6月から8月にかけて採集した約200個体の生葉からゲノムDNAに抽出を行った。表現型を把握するために1年生枝について有毛性および枝色の測定を、球果を持つものについては大きさおよび種鱗数を測定した。得られたDNAについて秋から冬にかけてRAPD分析を行った。すなわち、DNAを,PCR増幅器を用い10塩基のDNA鋳型(プライマー)と合致する部分の増幅を行った。このPCR増幅産物について電気泳動し、DNAの長さに応じて分離させた。この共通のDNAの数によって遺伝的近縁度を求めるのであるが、このためにはさらに数多くのプライマーを用いたPCR増幅が必要で今後の課題である。
コア-マントル境界近傍の不均質構造の波長と振幅の推定

一昨年、パプアニューギニアの地震をアメリカ南部の観測点でとらえたSdiff回折波に顕著な後続波が現れることを見つけた。今年度は、この後続波の成因となる速度構造モデルを得ることに成功した。まず、波形データの精査により、限られた方位(6068度)のデータが、震源と観測点を結ぶ大円上の二次元構造の影響を主に受けていることを明らかにした。次に、主要Sdiff波と後続波の走時差を説明する複数の二次元構造モデルを、波線理論を使って作成した。更に、Spectral Element Methodを用いてそれらのモデルから理論波形を作成した。その結果、観測波形の走時差と極性をよく説明する理論波形を複数のモデルから得た。異常Sdiff波波形は、局所的な超低速度領域(ULVZ,dVs<-30%,幅:150400km,高さ:100-170km)と、それよりも規模の大きな低速度領域(dVs:約-5%,幅>500km,高さ>200km)の二種類の低速度領域を組み合わせることにより説明できる。本研究で見つけたハワイの南西に位置する超低速度領域(ULVZ)は、100km以上の厚さを持ち、水平方向にシャープな境界を持つ。これは、これまでに報告されたULVZと比較して約10倍厚い。しかしこの解析では、局所的な超低速度領域が、広域低速度領域の中心部に位置するのか、それとも端に位置するのかは、判別できなかった。どちらの場合でも、同じくらいデータをよく説明するモデルが得られる。異常構造の成因を明らかにする為に、データからこの二つのケースを識別する必要が在る。前者の場合は、異常構造は化学的に均一なマントルの温度異常のみで説明できる可能性があり、後者の場合は化学的不均質の存在を示唆する。この識別はマントルダイナミクスにおけるマントル最下部層の役割を明らかにする上で重要である。パプアニューギニアの地震をテキサス州付近の観測点でとらえた記録から、現在ある地球内部地震波構造モデルでは説明できない、顕著なSdiff後続波を見つけた。これらの後続波は、sdiff波の20秒後から40秒後に出現し、最大でSdiff波と同程度の振幅をもつ。走時は、震源と観測点間の方位に依存し、テキサスよりも北で観測される程遅く到達することが分かった。このことから、これらの後続波は震源と観測点を結ぶ大円を外れ、大円の南側を通って観測点に到達していると考えられる。水平方向の激しい不均質構造の存在を示唆する。傾いた反射面が下部マントルにあり、後続波がその面からの反射波であると仮定し、波線理論により解析を行った。その結果、深さ2000km(コア-マントル境界より800km上)に、水平面から60°傾いた反射面によって、後続波の走時を説明できることが分かった。既存のS波トモグラフィーモデルでは、アフリカと太平洋下のコア-マントル(CMB)境界上に広域な低速度領域が見られる。これまでに観測されたSdiff後続波は、それらの広域低速度領域の淵で、S波速度が水平方向に急激に変化することに起因することが知られている。しかし、本研究のSdiff後続波は、それらと比べ、振幅が大きくSdiff波との時間差が長い等の点で異なる。また解析結果が示すように、それらがCMB直上ではなく、数100km上の構造に起因すると考えられる点でも異なる。CMB直上だけでなく、CMBの数百キロ上にも局所的に水平方向の激しい不均質が存在することを示唆した意義は大きい。今後その成因について考察を行う。パプアニューギニアの地震をテキサス州付近の観測点でとらえた地震波形記録には、現在ある地球内部地震波構造モデルでは説明できない、顕著なSdiff後続波が見られる(To and Fukao,2007)。これらの波でサンプルされるマントル最深部は、S波トモグラフィーモデルで示される太平洋広域低速度領域の北端にあたる。近年、広域低速度領域の淵がマントルプルームの発生帯であるという研究報告がある(Burke,2004等)。後続波の成因となる構造を明らかにすることは、将来プルーム発生メカニズムの解明にも貢献すると考える。後続波がある散乱源からの散乱波であるという仮定のもと、それぞれの観測点におけるSdiff波と後続波の走時差から、破線追跡により散乱源の位置をもとめた。その結果、標準的な球対称モデルと比較してCMB上で速度が10%遅くなる構造(ULVZ)を仮定すると、すべての観測点におけるSdiff波と後続波の時間差を説明できる散乱点がCMB上の一ヵ所に決まることが分かった。逆にULVZを仮定しなければ、走時差から求められる散乱源の位置は、後続波の大きな振幅を説明できない場所に決まる。散乱源は太平洋広域低速度領域の北西端に位置し、太平洋広域低速度領域の最深部に超低速度層が存在することを示唆する。今後、海洋研究開発機構の地球シミュレータでSpectral Element Methodを用いた波形モデリングの研究を進め、ULVZの速度異常の大きさや厚さ等の微細構造の制約を試みる。

まず、波形データの精査により、限られた方位(6068度)のデータが、震源と観測点を結ぶ大円上の二次元構造の影響を主に受けていることを明らかにした。次に、主要Sdiff波と後続波の走時差を説明する複数の二次元構造モデルを、波線理論を使って作成した。更に、Spectral Element Methodを用いてそれらのモデルから理論波形を作成した。その結果、観測波形の走時差と極性をよく説明する理論波形を複数のモデルから得た。異常Sdiff波波形は、局所的な超低速度領域(ULVZ,dVs<-30%,幅:150400km,高さ:100-170km)と、それよりも規模の大きな低速度領域(dVs:約-5%,幅>500km,高さ>200km)の二種類の低速度領域を組み合わせることにより説明できる。本研究で見つけたハワイの南西に位置する超低速度領域(ULVZ)は、100km以上の厚さを持ち、水平方向にシャープな境界を持つ。これは、これまでに報告されたULVZと比較して約10倍厚い。しかしこの解析では、局所的な超低速度領域が、広域低速度領域の中心部に位置するのか、それとも端に位置するのかは、判別できなかった。どちらの場合でも、同じくらいデータをよく説明するモデルが得られる。異常構造の成因を明らかにする為に、データからこの二つのケースを識別する必要が在る。前者の場合は、異常構造は化学的に均一なマントルの温度異常のみで説明できる可能性があり、後者の場合は化学的不均質の存在を示唆する。この識別はマントルダイナミクスにおけるマントル最下部層の役割を明らかにする上で重要である。
斜面およびのり面等における新しい光ファイバ計測システムの研究

土木・建築構造物の管理の高度化のための光ファイバセンサ技術を普及レベルに押し上げるための新しい歪みセンサシステムを開発する。円形に巻いた光ファイバはインバー線と接続され、その伸縮が角度変化に変換される。歪みによってセンサの角度が変化した時、ファイバ中を通る光の偏光の変化をストークスパラメータで測定し、それを歪み量に換算する全く新しいセンサを開発する。測定したストークスパラメータに関数フィッティングを行い近似曲線を用いた方法では、十分なサンプリング速度とが得られ、且つ実際のセンサ角度と算出した角度を比較しても非常に高い精度での測定を行うことができた。本申請では、土木・建築構造物の管理の高度化のための光ファイバセンサ技術を普及レベルに押し上げるための新しい歪みセンサシステムを開発することを目的とし、光ファイバで構成されたセンサに歪みが加えられたときに、ファイバ中を通る光の偏光の変化を捕らえて、それを歪み量に換算する全く新しいセンサを開発することである。その実現に向けて、センサの機械的な構造の設計を行い、それを用いて実際に偏光の測定を行い、センサ変位に対するストークスパラメータの測定を行う。ジョーンズマトリクスを用いた偏光変化の理論計算を行い、実験によって得られた値と比較する。求めたストークスパラメータから、センサの変位に換算する手法を確立する。実用化に向けてセンサやプローブの設置方法等の検討を行い、可能であればフィールドテストも行うことを最終的な目標としている。本年度はセンサ本体を含むシステムの基本設計を行い、その原理および動作の確認を行った。光ファイバ中を通る光の偏光変化を定量化するために、歪みを加えるセンサ部分の機械構造の設計および試作を行った。光ファイバを通り抜ける光を偏光検出器によって測定し、歪みが加えられた際の偏光の変化を測定する。また、センサ部分を通り抜ける光の偏光状態はジョーンズ行列またはミューラー行列によって数値的な解析が可能であり、計算結果と測定結果を比較することでセンサに加わる歪みの定量化が可能であることを確認した。本センサシステムではセンサ部分以外にも、サーキュレータ等の光ファイバ部品、センサ間の接続のための光ファイバが用いられており、その部分における変更の変化も考慮に入れる必要がある。本年度は各部における変更の変化を把握するために、それぞれの光学部品を通り抜けた光の偏光を、条件を変えて測定し、理論計算との比較を行ってパラメータの決定を行った。本申請では、土木・建築構造物管理の高度化のための光ファイバセンサ技術を普及レベルに押し上げるための新しい歪みセンサシステムを開発することを目的としている。構造物の歪み或いは、斜面やのり面等の崩落による歪みが光ファイバで構成されたセンサに加えられた時、ファイバ中を通るレーザ光の偏光変化を捉えて、それを歪み量に換算する全く新しいセンサを開発することである。その実現に向けてセンサの機械的な構造の設計を行い、それを用いて実際に変更の測定を行い、センサ変位に対するストークスパラメータの測定を行う。光学素子を通過する際の偏光状態の変化の理論的な計算はジョーンズ行列又はミューラー行列で行うことが出来る。実験によって得られたストークスパラメータと理論計算によって求められた値との比較を行い、その変化をセンサに加えられる変位に換算する手法を確立する。本年度は実用的に使用可能であるセンサ機械部分の作製を行いその動作検証を行った。また、複数のセンサを縦続に接続して広範囲の歪みの分布を測定することを目指し、パルス光源を使用し、その反射遅延時間によって各センサのストークスパラメータの変化を個別に測定する実験を行った。十分な遅延距離を確保することによって各センサから信号を分離でき、センサを縦続接続した多点測定の可能性を見いだした。ただし、前段のセンサの変位によって後段のセンサのストークスパラメータが影響を受けるため、現時点ではそれを相殺して2段目以降のセンサの変位を正確に測定する手法を確立する必要がある。当初計画通り、本申請でにより購入したパルスレーザ光源を用いて、その反射遅延時間を利用した複数センサの測定を行い、センサを縦続接続した多点化測定における基本的な測定を行うことが出来た。本申請では従来のFBGセンサに付随する融着接続の必要性や、センサ毎に適切な張力を加える必要がある等の課題を解決し、土木・建築構造物の管理の高度化のための光ファイバセンサ技術を普及レベルに押し上げるための新しい歪みセンサシステムを開発する。光ファイバに歪みが加えられたときに、ファイバ中を通る光の偏光の変化を捕らえて、それを歪み量に換算する全く新しいセンサを開発することである。これまでに光ファイバ中の偏光の変化を検出する手法の振動センサなどは開発されているが、偏光の変化から光ファイバに加わる歪みを定量的に測定する技術は皆無である。この手法では偏光測定器によって計測されたストークスパラメータの値を、ジョーンズ行列を用いた偏光の変化の理論値と比較することによって、ファイバに加えられた歪みを定量的に測定する。センサを複数個縦列に接続することによって、広範囲の測定が可能である。この方法は偏光測定器で得られるストークスパラメータから歪み量を算出するため、測定経路における光のパワーのロスが測定に影響を与えないのが最大の特徴である。そのためセンサを複数縦続接続する際にも融着接続を行う必要が無く、コネクタ接続で良いため、設置および修復時における施工性が大幅に向上でき、またセンシング範囲を拡張することも容易に行える。

測定に必要な機器は、パルスレーザ光源と偏光測定器およびオシロスコープとPCがあれば可能であり、従来のFBG法やBOTDR法と比較してコスト面でも大幅に有利である。土木・建築構造物の管理の高度化のための光ファイバセンサ技術を普及レベルに押し上げるための新しい歪みセンサシステムを開発する。円形に巻いた光ファイバはインバー線と接続され、その伸縮が角度変化に変換される。歪みによってセンサの角度が変化した時、ファイバ中を通る光の偏光の変化をストークスパラメータで測定し、それを歪み量に換算する全く新しいセンサを開発する。測定したストークスパラメータに関数フィッティングを行い近似曲線を用いた方法では、十分なサンプリング速度とが得られ、且つ実際のセンサ角度と算出した角度を比較しても非常に高い精度での測定を行うことができた。当初計画通り、光ファイバセンサ部の機械的な設計および施策を行い、本申請により購入した偏光検出器を用いてその基本的な特性の確認を行うことが出来た。本年度の成果をもとに、提案する新しいセンサを実用化する。現時点で残されている課題は、複数センサを縦続接続した際に前段のセンサの影響を後段のセンサが受けるため、その影響を取り除き,2段目以降のセンサの変位を正確に測定する手法を確立することである。理論計算によるシミュレートを正確に行い、それと比較することで上述の課題は解決可能であると考える。光エレクトロニクス本年度の成果をもとに、提案する新しいセンサを実用可能なレベルに発展させる。偏光検出器ではストークスパラメータが測定される。先に述べたジョーンズ行列等による理論的な偏光の解析結果と比較する事によってセンサに加えられる歪みを導出する。また、センサ間を繋ぐ光ファイバの状態が変化した際も偏光状態が変化するため、これを取り除くための手法を確立する必要がある。本年度の成果を国際シンポジウムにおいて発表予定であったが、その成果発表内容に万全を期すためデータ測定、理論シミュレーションの見直しを行うこととしたため、未使用額が生じた。その成果発表を2016年度に行うこととし、未使用額はその経費に充てることとしたい。
色素上皮由来因子による新規軟骨肉腫治療法の検討

軟骨肉腫は骨原発性悪性腫瘍である。悪性腫瘍の進展には血管新生が必須であり、血管新生阻害因子は抗がん効果を持つ分子標的薬として使用され始めている。さらに、骨環境で腫瘍が進展するためには生体内で唯一骨破壊をおこしうる破骨細胞を誘導することが必須とされる。我々は本研究において生体内で最大の血管新生阻害効果を持つ色素上皮由来因子が軟骨肉腫による破骨細胞誘導活性効果を阻害することを発見した。色素上皮由来因子は既存の分子標的薬が示す副作用が非常に少ない可能性がある上に、軟骨肉腫には有効な化学療法剤がなく、我々の研究によって軟骨肉腫に対する新規化学療法剤になりうる可能性があることが示された。平成24年度に予定していた研究のうち【軟骨肉腫組織からの細胞株の樹立】、【軟骨肉腫腫瘍細胞の血管新生能に対するPEDFの効果の検討】、【軟骨肉腫由来細胞の腫瘍原生に対するPEDFの効果の検討】が終わっていない。原因として軟骨肉腫症例の集積が進まないため、軟骨肉腫腫瘍細胞株が完成していないことによる。平成25年度に予定していた【マウス骨内軟骨肉腫実験系を用いたPEDF治療効果の検討】については予備実験は本研究費申請以前に終了しており論文としても出版されている。しかし、今回行う予定であった軟骨肉腫細胞株を使用した実験は細胞株樹立が進んでいないことから実施が出来ておらず、今後は既存の細胞株での実施を検討している。【軟骨肉腫腫瘍細胞の血管新生能に対するPEDFの効果の検討】と【軟骨肉腫由来細胞の腫瘍原生に対するPEDFの効果の検討】についても同様である。また、平成24年度実施予定の【軟骨肉腫腫瘍細胞の血管新生能に対するPEDFの効果の検討】については既存の軟骨肉腫細胞株を用いた実験についてはこれまでに成功している。これらの研究は骨内腫瘍進展の研究で有り、骨を破壊する細胞である破骨細胞の介在が非常に重要である。PEDFの破骨細胞に与える影響についてはこれまでの申請者の研究で明らかになっている。それらのことから、PEDFが骨内環境において軟骨肉腫伸展を抑制することはマウスレベルでは実現可能性は高いと思われる。既存の軟骨肉腫細胞株を用いた実験でまずデータを確認し手研究を進めることを第一にしたいと考えている。本年度は当研究室の立ち上げにほとんどの時間を費やす形になった。以前のデータからPEDFは破骨細胞の分化・生存・骨吸収能に対して抑制的に働くことは明らかである。またデータの蓄積が既にあるので学会発表と解析自体は進んでいる。しかし、追試や、条件を変えた研究がほとんどできなかった。24年度は当センターでもマウス骨髄細胞を用いて追試する予定であったが、マウスを用いた実験準備中に当年度は終了した。次年度は実施する予定である。当初予定では軟骨肉腫細胞株を用いた腫瘍原生に対するPEDFの影響を検討する予定であった。若干予定を変更し、軟骨肉腫細胞株OUMS27だけでなく、滑膜肉腫細胞株SYO-1、骨肉腫細胞株MG63,SaOS2を使用して既存の治療法に対するPEDFの影響を調べる実験のための準備を開始した。これらの肉腫細胞株に対してアドリアシンを5種類ほどの濃度で作用させ、薬剤耐性細胞株を作成中である。さらに、シスプラチンを使用し、シスプラチンに対する薬剤耐性細胞株も作成予定である。これらの耐性細胞株にPEDFを作用させることでin vitroで薬剤感受性が復活するかどうかを確認することを現在予定している。また、薬剤耐性に腫瘍細胞から分泌された基質成分が大きくかかわっていることが確認された。そのため、基質を破壊するMMPsなどを作用させる研究を検討中である。本年度は軟骨肉腫患者が来院しなかったために細胞株樹立については実施できなかった。今年度も引き続き細胞株樹立に向け準備していく予定である。本年度で研究室の立ち上げは終了したため、来年度は円滑に研究が遂行できるものと思われる。破骨細胞分化・生存・骨吸収に対するPEDFの効果の解析を中心に行った。マウスより採取した骨髄細胞をRANKL存在下で培養・分化させる実験系に、PEDFを添加し、破骨細胞分化を解析した。本実験系で得られた成熟破骨細胞にPEDFを各種濃度添加し、添加後24時間の破骨細胞数を添加時の破骨細胞数と比較して、生存率を解析する。さらに成熟破骨細胞をハイドロキシアパタイトコートディッシュ上に播き、PEDFを各種濃度添加する。48時間後に骨吸収窩を計測した。以上の実験を各軟骨肉腫細胞株培養上清を培養液として使用して実験し、軟骨肉腫腫瘍細胞の破骨細胞誘導活性能に対するPEDFの効果を検討した。使用する細胞は先に軟骨肉腫サンプルより樹立された細胞株と、これまでに入手された軟骨肉腫細胞株であるOUMS27、JJ012、FS090の3種類を用いた。さらに生体内でPEDFに拮抗するサイトカインであるVEGFとPEDFが破骨細胞に対しても拮抗する作用を示すかどうかを、分化、骨吸収活性、アポトーシスの観点から解析した。VEGFはPEDFのは骨細胞に対する作用に拮抗することが明らかになった。軟骨肉腫は骨原発悪性腫瘍である。悪性腫瘍が進展するには血管新生誘導などが必要であるが、骨原発腫瘍である軟骨肉腫はさらに、破骨細胞を誘導して腫瘍周囲骨を破壊することが腫瘍進展に必須である。

そのため、軟骨肉腫制御には血管新生を阻害し、破骨細胞を制御すればよいということになる、我々は生体内で最大の血管新生阻害好悪化を持つ色素上皮由来因子(pigment epithelium-derived factor以下PEDF)が腫瘍進展に必須な血管新生を阻害するだけではなく、破骨細胞機能抑制効果も持つことを見出した。軟骨肉腫腫瘍細胞存在下における、破骨細胞機能に対するPEDFの効果の検討、3)軟骨肉腫腫瘍細胞と血管内皮系細胞株の共存培養によるPEDFの血管新生阻害効果の検討、4)PEDFの軟骨肉腫由来細胞の腫瘍原生に対する効果の検討腫瘍原生として1:接着非依存性、2:無限増殖能、3:局所侵入能の三つの項目を検討した。軟骨肉腫培養上清には破骨細胞の骨吸収能力。破骨細胞の生存、破骨細胞の形成のいずれも促進する効果があったが、PEDFはこれを抑制した。軟骨肉腫は骨原発性悪性腫瘍である。悪性腫瘍の進展には血管新生が必須であり、血管新生阻害因子は抗がん効果を持つ分子標的薬として使用され始めている。さらに、骨環境で腫瘍が進展するためには生体内で唯一骨破壊をおこしうる破骨細胞を誘導することが必須とされる。我々は本研究において生体内で最大の血管新生阻害効果を持つ色素上皮由来因子が軟骨肉腫による破骨細胞誘導活性効果を阻害することを発見した。色素上皮由来因子は既存の分子標的薬が示す副作用が非常に少ない可能性がある上に、軟骨肉腫には有効な化学療法剤がなく、我々の研究によって軟骨肉腫に対する新規化学療法剤になりうる可能性があることが示された。軟骨肉腫に対する作用をin vivoにおいて解析する実験系の樹立に手間取っているため。また、破骨細胞に対する機能の解析をもう少し詳細に詰める必要があるため。骨軟部腫瘍これまでのデータではPEDFの破骨細胞に対する効果の部分が最も成果を上げているのでこの部分を掘り下げてデータを得るようにする。軟骨肉腫細胞株樹立が著しく遅延しており、研究全体の進行速度を遅らせている。当研究室に移ってからかなりの時間を研究室の立ち上げに必要とした。また、動物実験の倫理委員会での承認が予想外に時間がかかったためにマウス実験の実行が遅れた。現時点ではデータを取得するところまでは到達しておらず、ようやく新規実験に取り掛かり始めたところである。ただし、これまでのデータ蓄積や解析途中のデータもあり、研究全体としては進んでいる。研究の遅延により予想された使用額と大幅な乖離が生じた。新規細胞株樹立の遅延が研究全体の遅延を招いているので、既存の軟骨肉腫細胞株を用いて予定している研究項目をいったん終了させて研究計画全体を推進する。研究室立ち上げがほぼ終了したことから今後の実験はほぼ予定通りに行えるものと思われる。軟骨肉腫患者が思ったよりも少なかったため、今後は細胞株を用いた実験を中心に行ってデータを確実に取得する予定である。マウス実験については当センターの倫理委員会の審査が遅延しがちなので優先順位を下げて行う予定である。最終年度までに論文化可能なデータを取得することを目的として実権を編成する。破骨細胞を中心とした研究に資金を投入する。軟骨肉腫細胞株樹立が遅延しているため研究計画遂行が著しく遅延したため。平成24年度と平成25年度で実施出来ていない研究を既存の軟骨肉腫細胞株で遂行するのに使用する。
超高精細胸壁並行断面CTと人工知能によるびまん性肺疾患のコンピュータ支援診断

びまん性肺疾患とは、胸部X線CT画像上、両肺にびまん性陰影を認め、主に肺胞隔壁(間質)を病変の場とする間質性肺疾患の総称である。従来のびまん性肺疾患の画像診断は、軸位断CT画像の放射線科医による視覚的評価が主体であり、軸位断像のため頭尾方向への病変の広がりが認識しにくく、主観的評価のため読影者間の不一致率が高いことが問題であった。研究代表者はびまん性肺疾患の病変が胸壁直下に好発する点に着目し、胸部3次元CT(3D-CT)画像データから、胸壁より一定の深さ(1cm, 2 cm, ...)で胸壁に並行な曲面のcurved MPR像を再構成すれば、全肺の肺病変を1画像に表示することが可能になると考え、胸壁並行断面CT(3D -curved high-resoution CT;3D-cHRCT)を開発した。3D-cHRCTでは、これまで2次元の軸位断画像でしか診断できなかったびまん性肺疾患の肺内における3次元的な分布を1画像に表現することが可能である。H29年度には3D-cHRCTにより間質性肺炎と肺気腫の定量評価が可能かどうかを検討し、3D-cHRCTから計算されるそれぞれの定量値は、びまん性肺疾患臨床的病勢評価と有意に相関していることを明らかにした。H30年度にはこの成果を発展させて、3D-cHRCTにより特発性間質性肺炎の経時的変化を定量的に評価できないかを検討した。結果として、3D-cHRCTは間質性肺炎の病勢悪化を反映し、スパイロメトリーで計測した肺活量・肺拡散能の経時変化と相関することを明らかにした。本研究成果は原著論文として国際雑誌"Nagoya Journal of Medical Science"に掲載された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。まず3D-cHRCTにより間質性肺炎と肺気腫の定量評価が可能かどうかを検討した。結果として3D-cHRCTから計算されるそれぞれの定量値は、びまん性肺疾患の視覚的病勢評価および呼吸機能検査に基づく臨床的病勢評価と有意に相関していることが証明され、臨床における新たなバイオマーカーとなることが示された。本研究成果は原著論文として国際雑誌PLOS ONEに掲載された。研究成果として胸壁並行断面CTによるびまん性肺疾患診断に関する原著論文を世界に先駆けて発表することができたのでおおむね順調に進展していると考えられる。

本研究成果は原著論文として国際雑誌"Nagoya Journal of Medical Science"に掲載された。超高精細CTについては当研究施設への導入が遅れているため高精細CTによる胸壁並行断面CT研究を継続する。今後は、人工知能(Deep Learning)による解析手法を導入し、3D-cHRCTのさらなる診断能向上を目指す。またびまん性肺疾患だけでなく、原発性肺癌のような限局性肺病変についても本手法の有用性を明らかにする。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
日本の大学英語教育におけるプログラム評価基準の構築

本研究は、プログラム評価を通じた英語教育改革の実質化を目指すことが目的である。日本では、評価に対する教員の態度・意識は非常に否定的で、評価に対して価値が見いだせていないことがわかった。反対に、海外の英語教育専門分野別評価機関は、教育機関に非常に好意的に受け入れられている。それは、評価をする側とされる側が、教育の質を改善するという共通の目標に向かって対等な立場で協同して作業を行い信頼関係を築き上げる仕組みがあるからである。その為には、評価をされる側の教育機関の質改善の為の明確な方向性を示すだけでなく、評価に従事する教員自身のキャリア形成をサポートするような体制が必要である。前年度の文献調査をふまえて以下の三点について調査を実施した。1.大学認証評価の自己点検評価書に関する調査2.大学英語プログラム評価の実施状況と英語教員のプログラム評価に対する意識調査3. British Councilの英語プログラム認証評価に関する実地調査これまでの調査により、日本の認証評価は、その評価の性質や実施方法のため、形式的な内容になり改善の為の評価活動にならないことも多く、個別の教育機関における英語教育の質をどれくらい保証できているのか疑問であることがわかってきた。また、評価活動に関しても、報告されている事例は非常に少なく、改善案や方向性を模索する上で、その方法や活用に関して現状を把握する必要があった。よって1において、私立大学4校の12の英語プログラムの自己点検評価書を精査することにより、評価の土台である評価書から英語教育の質を判断することが可能であるかついて検証を試みた。2では、英語教育の質改善において必要不可欠であるプログラム評価の実施状況の実態とそれに対する教員の意識を調査することにより、評価活動が改善に繋がっていかない原因を追求した。3については、British Councilのアクレディテーションユニットの本部とその訪問視察官2名、British Councilの認証を受けている学校6校の評価担当者計8名にインタビュー調査を実施した。この調査において認証評価機関と評価を受けている教育機関の両方を調査することにより評価の全体像を掴むことができた。その上で日本の英語プログラム評価との相違点を明らかにし、日本の文脈で導入や応用が可能であるかを検証した。上記1と2に関しては、学術論文及び学会発表にて一部成果を発表できているが、3に関しては、現在論文を執筆中である。また今年度中に3に関しての学会発表を(海外と国内)を予定している。次の3点について文献調査を行った。1.日本の大学認証評価機関のうち2つの機関(独立行政法人大学評価・学位授与機構、及び財団法人大学基準協会)2.イギリスの英語プログラム認証評価機関であるBritish Council(1、2は共に評価基準、組織、手順、方法、結果とその公開方法等)3.日本の認証評価制度の特徴、歴史、他国のアクレディテーション制度との違い、問題点研究の第一段階として、なぜ日本の大学評価が教育の質改善に直接結びついていかないのか?海外の英語プログラム評価との相違は何か?を調査する必要があり、上記1、2は不可欠であった。3は研究開始当初調査を予定してはいなかったが、研究者は日本の評価制度を深く理解することなしでは、他の評価制度との比較をすることは難しいと考えた。調査の結果から主に以下の問題点が明らかになった。日本は機関を相対として評価する「機関別認証評価」であり、海外の英語プログラム評価のような「専門分野別評価」とは性質を異にする。また大学基準協会のように専門分野別評価分科会による評価を行っていても、学部の専門性によって評価される為、外国語を専門としない学部における英語教育の質をどの程度評価しているかは疑問である。アメリカやBritish Councilのアクレディテーションは、自らの価値を創造するための自主的・自発的活動であり、日本の「強制的な評価」とは意義が違う。日本では、問題点を真摯に自己点検に記載する事が問題になる事もある為、形式的な内容になり改善の為の評価活動にならないことが多い。今年度の調査で明らかになったのは、大学英語教育改革の実質化を目指すことにおいて一番重要な事は、評価基準の構築に留まらず、その運用が「教員の自発性を引き出す」ものでなければならないと言うことである。そのことが再認識できた事には大変意義があったと思われる。前年度のBritish Councilの英語プログラム認証評価に関する実地調査をふまえて、以下の二点について研究・調査を行った。1.British Councilの英語プログラム認証評価制度に関する文献調査及び論文執筆2.アメリカの英語教育認証評価機関CEAに関する文献調査及び実地調査1.BritishCouncilのアクレディテーションは教育機関から非常に好意的に受け止められており、それら機関の自主的な活動により制度が存続されてきている。その理由としては、アクレディテーションのプロセスそのものが教育改善のための枠組みを作りあげる方法を具体的に示唆し教育機関自身の成長を助長するものであるからである。またBritish Councilが開発したCPDフレームワークは、評価活動に関わる教員やスタッフのキャリア形成をサポートし、評価活動を行うことが大切なことであると評価に従事する者が認識できる仕組みを作り上げている。評価を通して恒常的に教育やサービスの質及び教員としての自己改善をする文化が定着しているということが明らかになった。2.CEA及びそのアクレディテーションを受けている6校の評価担当者計15名にインタビュー調査を実施した。アメリカのアクレディテーションはピア・レビューを基本としており前年度に調査したBritish Councilとは評価の基本的な仕組みが異なるが、教育機関に好意的に受けとめられている点は同じである。