hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
健康維持増進に資する食シグナル応答の包括的理解に向けた革新的多分子可視化戦略

本研究では、経口摂取した機能性食品因子の生体局所特異的作用(食シグナル応答)の把握のため、組織内微小領域の多次元情報(時空間変動情報)を内在性分子群に付与し、それらの包括的相互関係の理解を試みた。その結果、マトリックスレーザー脱離イオン化質量分析(MALDI-MS)技術を先鋭化し、メタボロームやプロテオームの組織内空間分布の可視化(マルチオミクスイメージング)と共に、経口投与後の緑茶カテキンの組織内分布や変動するメタボローム情報の同時画像化、緑茶カテキンの標的分子との共局在分析等も可能となった。以上の成果は、詳細な食シグナル応答を捉えるための基盤技術を提示するものである。本研究では、機能性食品因子の経口摂取による生体局所特異的生理作用(食シグナル応答)を捉えるため、組織微小領域における多階層のオミクス情報(トランスクリプトーム・プロテオーム・メタボローム)に微細な多次元変動情報(時間的空間的変動)を付与し、種々の標的分子と各階層における包括的分子群との相互関係を明らかにすることを目的としている。そのため、本年度は、「機能性食品因子応答性生体局所プロテオーム・メタボロームの多次元可視化法の開発」を目指し、そのために、基盤技術となる従来のマトリックス支援レーザー脱離イオン化(MALDI)質量分析イメージング技術の先鋭化を行った。まず初めに、正常マウスおよびラットの組織切片上で9-aminoacridineをマトリックス(イオン化助剤)として用いたメタボロームのイメージング(一連の代謝物の二次元分布情報の可視化)を行った後、同一組織切片上で2,5-dihydroxybenzoic acidをマトリックスとして用いたプロテオームのイメージングにも世界に先駆けて成功することができた。また、本技術の更なる先鋭化(高感度化および測定可能分子の網羅性向上)を行うため、質量分析の最大のボトルネックであるマトリックス選別と組織へのコーティング条件の最適化を試みた。約100種類近いマトリックスおよびその候補化合物(市販品のみならず新規合成品)ライブラリーを用いてスクリーニングを行ったところ、様々な生体分子(代謝物・タンパク質)を高感度に検出可能なマトリックスが複数存在することを見出し、さらに、従来から汎用されていたスプレーコーティング法よりも蒸着法の方が質の高い代謝物の局在イメージを取得するのに極めて有効であることが明らかとなった。以上の結果は、メタボロームおよびプロテオームの組織内微小領域における二次元分布を同マサンプル上で高感度に可視化できることを示唆している。本研究では、機能性食品因子の経口摂取による生体局所特異的生理作用(食シグナル応答)を捉えるために、組織微小領域の微細な多次元変動情報(時間的空間的変動)を付与することで、種々の標的分子と各階層における包括的分子群との相互関係を明らかにすることを目的としている。まずはじめに、これまでに開発してきた(マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析イメージング:MALDI-MSI)の更なる先鋭化と共に、既存の分子イメージング法による食品因子応答性(組織微小空間レベル)解析を試みた。緑茶カテキンなどの食品因子の機能性理解には、その作用標的部位における厳密な代謝動態情報が不可欠であるが、既存技術ではその情報の取得は極めて困難であった。これに対して、我々はMALDI-MSIの応用により、経口投与後の様々な緑茶カテキン(EGCG, EGC, Strictininなど)の組織分布を非標識で可視化すると共に、その第II相代謝産物の同時画像化に世界に先駆けて成功した。これにより、緑茶カテキンとその代表的なシグナル分子である67kDaラミニン受容体の共分布の観察も可能となった。また、本技術の応用により、既存法では計測できなかったトマトなどの機能性農産物に含有するメタボロームの二次元分布情報の取得も可能となり、多様な生理的意義の言及や機能性育種への新たな展開が期待される。今日、組織微小領域における生体分子群(代謝物、タンパク質、転写物など)の挙動に酸素濃度が深く関与することが知られているが、食品因子の効果との関連性はほとんどわかっていない。これに対して我々は、組織微小領域で観察される酸素分圧での細胞メタボロームのダイナミックな変化や緑茶カテキンの効果ならびにそのシグナル分子との関係性を明らかにした。以上の結果は、組織微小領域における食品因子の応答性を理解する上では極めて重要な知見となり得る。本研究では、機能性食品因子の経口摂取による生体局所特異的生理作用(食シグナル応答)を捉えるために、組織微小領域における微細な多次元変動情報(時間的空間的変動)を付与することで、種々の標的分子と各階層における包括的分子群との相互関係を明らかにすることを目的としている。

そのため、本研究では、初年度に開発したノンターゲット型質量分析技術(マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析イメージング:MALDI-MSI)の更なる先鋭化とともに、既存の標的分子イメージング法による食品因子応答性(組織内微小空間レベル)解析を試みた。緑茶カテキンなどの食品因子の機能性の理解には、その作用標的部位における厳密な代謝動態情報が不可欠であるが、既存技術ではその情報の取得は極めて困難であった。これに対して、我々はMALDI-MSIの応用により、経口投与後の緑茶カテキンの組織分布を非標識で可視化するとともに、その薬物代謝反応によって生じる第II相代謝産物の同時可視化にも世界に先駆けて成功した。このような可視化戦略は、既存の標識化が必要な分子イメージング法が抱える様々な問題を克服し、摂取した緑茶カテキンが、いつ、どこで、どのような形で、多様な生体分子(代謝物、タンパク質、転写物など)と相互作用し、その特異的生理作用を発現するかを解明するのに極めて有効な分析技術である。また、こうした食品因子の生体内変換機構を可視化するターゲット型イメージング法の開発に加えて、免疫組織化学染色法により、緑茶カテキンの生体内標的分子である67kDaラミニン受容体をはじめとした種々のシグナル伝達分子群の可視化にも成功した。こうしたターゲット型イメージング解析の結果は、ノンターゲット型イメージングにより得られる種々の分子局在情報と合わせることで、緑茶カテキンのより厳密な生体局所応答の評価が可能となることが考えられる。当初の予定通りに、同一組織上でメタボロ「ムとプロテオームの二次元分布情報を可視化できるマルチオミクス基盤技術の開発に成功することができた。25年度が最終年度であるため、記入しない。当初予定していた各種タンパク質および転写物の発現レベルの検証よりも、食品因子自身の生体内での厳密な状態を捉えることが最終的な食品ー生体因子間の包括的相互作用機序の理解に重要であることが新たに判明し、初年度開発した質量分析技術の先鋭化による食品因子とその代謝物の組織内分布の同時可視化技術の開発を進めたため。本年度開発された基盤技術を更に先鋭化(高感度化・分子網羅性向上)するとともに、既存の標的型分子イメージング法と組み合せることで、取得できたマルチオミクスデータからの生物学的発見が容易となる解析システムの確立を目指す。今年度遅れが生じた各種タンパク質および転写物の発現レベルの検証を進め、さらに得られる包括的分子情報の生物学的意義の理解を深めるために、病態モデルへの適用を目指す。
膵癌に対する近赤外線イメージングによる個別化外科治療法の開発と創薬への応用

本研究の目的は新しく開発している近赤外線イメージングを用いて、膵癌の腫瘍進展範囲の同定、及び腫瘍学的特徴の解析を行う事である。そして、これらのデータと臨床病理学的データとを網羅的に解析することで、近赤外線イメージを用いた適切な切除範囲の決定および適切な治療法の決定に応用することを目指す。1400-1600nm波長付近の近赤外線は水分と脂肪分の吸収に大きな差を認め、近赤外線カメラを通すことで、その差を可視化できる。それにより、通常の可視光では分からない水分油分の差をイメージとして描出できる。これが膵癌の腫瘍進展範囲の同定に応用できないか検討した。膵癌切除標本の腫瘍部を本カメラで撮像、これをほぼ同一断面のHE染色と比較した。腫瘍部はカメラで低吸収領域(黒色)に描出され、その先進部の形はHE染色での先進部の形とほぼ一致していた。今後は、本カメラを改良し、術野での使用を目指す。また、これらの解析の結果から腫瘍間質内に血小板由来のX因子が発現している事を認め、その血中濃度は腫瘍径と関連する傾向を認め、また、4個以上リンパ節転移が認められる症例では血中濃度が高値であった。今後、これらと各症例の近赤外線イメージとの関連を検討する。当院における膵癌切除症例を対象として、近赤外線イメージの撮像を行った。2018年6月よりの9例で症例の蓄積を行った。外科切除直後の摘出標本を用い、腫瘍最大径を含むように標本に括面を入れ、そのまま撮像を行った。1200-1600nmまでの波長にて撮像を行ったところ、腫瘍と周囲組織との境界は1450nmでの撮像が最も鮮明であった。これはこれまでの近赤外線光吸収のデータでは1450-1600nm付近が油分と水分の光吸収度合いが最も差がつくという報告と合致しており、今後の撮像は1450nmで行う事とした。各症例におけるHE染色像を比較すると、腫瘍先進部の形状が黒色として描出されていることが確認され、また、その先進部の形状も明瞭に差がはっきりしている症例と、ややびまん性に広がり、辺縁が不明瞭の症例とに分類することができた。しかし、イメージのコントラストの調整が症例によって変化させる必要があり、画像取り込みとその調整の標準化が今後の課題であると考えられた。また、間質に存在するとされる因子Xに着目した。因子Xは血小板を由来とする物質であり、T細胞の活性化、疲弊化に関わっている因子である。膵腫瘍切除例74例(うち、69例が浸潤性膵管癌)の術前患者血漿中の因子X濃度をELISA法で測定した。中央値で症例を2分すると有意差には至らないものの、本因子の血中濃度が高値の症例では術後無再発生存期間が短い傾向にあり、腫瘍径と本因子の濃度が正の相関を示した。また、静脈、リンパ管、神経浸潤を強度に認める症例では血中濃度が高値であった。今後、これらの症例における近赤外線イメージとの適合をはかる。近赤外線イメージ取得方法:これまでに撮像により腫瘍浸潤部の形状を把握できることを確認したので、今後、膵癌切除例を対象にイメージの取得を継続する。加えて、各症例におけるHE染色結果と比較し、腫瘍先進部のイメージがとらえられているか確認する。現時点では依然解像度が十分と言えないと思われる。そこで、現在はその感光部および近赤外線発光部の開発を行っている。特に、よりコントラストがつく画像を作成する、現在は感光部のサイズを大きくできるようにし、また、可能であれば閉鎖型の本体を開放型に変更することで手術中の使用もできるように改造も加える。先進部発現遺伝子の解析:近赤外線イメージに対応する部分のパラフィンブロックを用い、同部位からRNAを採取、これらをもちいて次世代シークエンサーによるRNASeqを行って、発現遺伝子の網羅的な解析を行う。これらのデータと近赤外線イメージとの関連性を検討する。因子Xの解析:今後、本因子の膵癌組織での発現を免疫組織染色にて解析する。その発現パターンから臨床病理学的特徴との関連を検討する。また、同時に近赤外線イメージとの関連も検討する。

また、これらの解析の結果から腫瘍間質内に血小板由来のX因子が発現している事を認め、その血中濃度は腫瘍径と関連する傾向を認め、また、4個以上リンパ節転移が認められる症例では血中濃度が高値であった。今後、これらと各症例の近赤外線イメージとの関連を検討する。当院における膵癌切除症例を対象として、近赤外線イメージの撮像を行った。2018年6月よりの9例で症例の蓄積を行った。外科切除直後の摘出標本を用い、腫瘍最大径を含むように標本に括面を入れ、そのまま撮像を行った。1200-1600nmまでの波長にて撮像を行ったところ、腫瘍と周囲組織との境界は1450nmでの撮像が最も鮮明であった。これはこれまでの近赤外線光吸収のデータでは1450-1600nm付近が油分と水分の光吸収度合いが最も差がつくという報告と合致しており、今後の撮像は1450nmで行う事とした。各症例におけるHE染色像を比較すると、腫瘍先進部の形状が黒色として描出されていることが確認され、また、その先進部の形状も明瞭に差がはっきりしている症例と、ややびまん性に広がり、辺縁が不明瞭の症例とに分類することができた。しかし、イメージのコントラストの調整が症例によって変化させる必要があり、画像取り込みとその調整の標準化が今後の課題であると考えられた。また、間質に存在するとされる因子Xに着目した。因子Xは血小板を由来とする物質であり、T細胞の活性化、疲弊化に関わっている因子である。膵腫瘍切除例74例(うち、69例が浸潤性膵管癌)の術前患者血漿中の因子X濃度をELISA法で測定した。中央値で症例を2分すると有意差には至らないものの、本因子の血中濃度が高値の症例では術後無再発生存期間が短い傾向にあり、腫瘍径と本因子の濃度が正の相関を示した。また、静脈、リンパ管、神経浸潤を強度に認める症例では血中濃度が高値であった。今後、これらの症例における近赤外線イメージとの適合をはかる。近赤外線イメージ取得方法:これまでに撮像により腫瘍浸潤部の形状を把握できることを確認したので、今後、膵癌切除例を対象にイメージの取得を継続する。加えて、各症例におけるHE染色結果と比較し、腫瘍先進部のイメージがとらえられているか確認する。現時点では依然解像度が十分と言えないと思われる。そこで、現在はその感光部および近赤外線発光部の開発を行っている。特に、よりコントラストがつく画像を作成する、現在は感光部のサイズを大きくできるようにし、また、可能であれば閉鎖型の本体を開放型に変更することで手術中の使用もできるように改造も加える。先進部発現遺伝子の解析:近赤外線イメージに対応する部分のパラフィンブロックを用い、同部位からRNAを採取、これらをもちいて次世代シークエンサーによるRNASeqを行って、発現遺伝子の網羅的な解析を行う。これらのデータと近赤外線イメージとの関連性を検討する。因子Xの解析:今後、本因子の膵癌組織での発現を免疫組織染色にて解析する。その発現パターンから臨床病理学的特徴との関連を検討する。また、同時に近赤外線イメージとの関連も検討する。
銀パラジウム系合金の耐食性・耐変色性に及ぼすインジウム,金添加の効果

インジウム含有量を0,9,18(mass)%,金含有量を0,10,20%と3水準ずつ変化させた9種の銀-パラジウム系合金(ただし、銀と金の合計を58%,パラジウムを20%,銅とインジウムの合計を18%,亜鉛を4%一定とする)を用いて、1%NaClおよび0.1%Na_2S水溶液中で変色試験,電気化学的腐食試験,腐食減量試験を行った結果、この実験範囲内の合金について主に以下のことが明らかとなった。1.合金の色は、銅の代わりにインジウムを配合すると、金含有量にかかわらず銅含有合金に比べて、明度がやや低下し、クロマが高く、やや赤みの増した黄色の色相に変化する、すなわち、少し金色を帯びた色調となる。なお、インジウム(および銅)含有量を同一に保ったまま金量を増加(銀量を減少)させても、明度が低下し、クロマが上昇するが、合金の色調に顕著な変化は生じない。2.塩化ナトリウム中における耐変色性は良好であるが、硫化ナトリウム中においては程度の差はあるものの大きく変色する。インジウム(および銅)含有量を同一に保ったまま金量を増加(銀量を減少)させると耐変色性は向上する。また、金(および銀)含有量が同一でもインジウムと銅を等量含有させると、インジウムあるいは銅単独含有の場合に比べて耐変色性が大きく低下する。とくに後者の効果は著しく、58%Ag-20%Pd-18%(Cu or In)-4%Zn合金よりも38%Ag-20%Au-20%Pd-9%Cu-9%In-4%Zn合金の耐変色性は劣っている。3.塩化ナトリウム中よりも硫化ナトリウム中の方において腐食を受けやすい傾向がある。インジウム(および銅)含有量を同一に保ったまま金量を増加(銀量を減少)させると耐食性は大きく向上する。また、金(および銀)含有量が同一でもインジウムと銅を等量含有させると、インジウムあるいは銅単独含有の場合に比べて耐食性が低下する。4.塩化ナトリウム溶液中における耐食性と耐変色性の間には正の相関関係がある。In量を0,9,18(mass)%,Au量を0,10,20%とそれぞれ3水準ずつ変化させた9種のAg-Pd系合金(合金No.=In量/9+3×Au量/10+1とする)を溶製し、変色試験片,分極試験片,腐食減量試験片を1合金種につきそれぞれ6個ずつ鋳造した。ただし、In+Cu量を18%,Au+Ag量を58%とし,Pd量は20%,およびZn量は4%に一定とした。1.鏡面研磨した変色試験片の正反射光を含んだおよび含まない分光反射率をカラーアナライザーにより測定し、自作プログラムにより求めた正反射光のみの色は次のようであった。すなわち(1)メトリック明度L^*は、合金NO.順に平均値が76.08,76.31,74.97,75.63,75.13,73.74,74.78,74.86,73.43となり,In量が増加(Cu量が減少)するほど、またAu量が増加(Ag量が減少)するほど高度に有意に減少した。

(2)メトリッククロマC_<ab>^*は同様に、11.71,12.69,15.12,11.43,13.10,15.93,11.77,13.86,16.84となり、In量が増加するほど、またAu量が増加するほど高度に有意に増加した。(3)メトリック色相角H_<ab>°は同様に、85.8,85.6,78.8,85.8,85.8,78.4,86.0,85.9,77.8となり、In量が18%のとき高度に有意に減少した。なお、(4)滑沢度Y〔s〕/Y〔t〕値は合金種間で有意の差がなく、全54試料の平均値と標準偏差は93.59(1.34)%であった。2.0.1%Na_2S溶液浸漬後に、(1)Y〔s〕/Y〔t〕値は、とくにIn量が9%のときに大きく低下した。例えばNO1合金が78.20(1.98%)であったのに対して、NO8合金は66.99(4.03)%であった。In量が等しいときには、Au量が減少するにつれ低下する傾向が観察された。また色差DELTAE_<ab>^*もIn量が9%のときに大きく、Au量の減少とともに増加する傾向が観察された。一方、(2)アノード分極曲線に対してはIn量よりもAu量の影響が大きく、NO8合金よりもNo.1合金の方が耐食性が劣っている傾向が観察された。3.1%NaCl溶液浸漬後には、Y〔s〕/Y〔t〕値は有意に低下せず、DELTAE_<ab>^*の全平均値も1未満で、ほとんど変色しなかった。鋳造により作製した電気化学的腐食試験片を用いて、カレントインタラプター法を応用することにより分極抵抗(Rp)を2種の腐食溶液(37°Cの1%NaClおよび0.1%Na_2S水溶液)中で求め、続いてアノード分極を行うことにより、自然電位(RP),電流密度が10および100μA/cm^2を突破する電位(E_<10>およびE_<100>),300mVにおける電流密度,RPから300mVまでの電流密度の積分値(ICD1),RPからRP+350mVまでの電流密度の積分値(ICD2)を測定した。また,腐食減量試験片の質量を各腐食溶液浸漬前、および7日間浸漬ごとに計70日間浸漬後まで0.01mg単位で測定した。実験した合金は、In量を0,9,18(mass)%,Au量を0,10,20%とそれぞれ3水準ずつ変化させた9種のAg-Pd系合金(ただし、In+Cu量を18%,Au+Ag量を58%とし、Pd量は20%、およびZn量は4%に一定とした)で、1合金種につき繰返し3回ずつ以上の測定を行った。なお、合金No.=In量/9+3×Au量/10+1とした。主な結果は以下の通りである。3.70日間浸漬後の腐食減量(μg/cm^2)は、(1)NaCl中では20(No.9合金)から113(No.2合金)の範囲となり、ICD1の場合とほぼ同様の傾向が観察された(2)Na_2S中では-337(No.2合金)から405(No.3合金)の範囲となった。
ストレス誘導によるケルセチンの活性化と多機能発現ダイナミクスの 解明

植物食品由来抗酸化成分であるケルセチンの生体内における機能発現機構を解明することを目的とした。経口摂取したケルセチンは消化管粘膜、血管、中枢神経系及び筋肉組織を標的として酸化ストレスを直接的な活性酸素消去や抗酸化酵素誘導抑制および間接的な抗酸化酵素誘導活性化により抑えることを動物実験で明らかにした。作用機構にマクロファージによるケルセチン代謝物の脱抱合反応が関与することが示唆された。ケルセチンは野菜果実に含まれる代表的なフラボノイド化合物であり、活性酸素消去作用や生体分子との結合を介して多彩な生理機能を発現すると考えられる。一方、食事由来ケルセチンの吸収代謝経路の解明が進み、その標的組織や標的分子が注目されている。生体内に移行蓄積するケルセチンは正常時においては代謝物として不活性な状態で存在し、ストレス下において活性化され生理機構を発揮するという仮説「ストレス誘導活性化仮説」をわれわれは提示した。そこでストレスを負荷した動物および培養細胞を用いて、「ストレス誘導活性化仮説」を証明するとともにケルセチンが生体内の標的部位において多彩な生理機能を発現するダイナミクスを解明することを本研究の目的とする。本年度はまずケルセチンを2週間摂取させたマウスの片肢を神経切除によりストレス負荷し、神経切除しない片肢との腓腹筋中ケルセチン代謝物蓄積量を比較した。その結果、ストレス負荷により代謝物蓄積量(とくにO-メチル化体)が有意に増加することが明らかになった。一方、2週間ルチン摂取マウスのデキストラン硫酸ナトリウム投与によるストレス負荷の場合、大腸粘膜における加水分解産物アグリコンおよび代謝物量はストレス負荷により減少する傾向があった。血漿濃度には有意な相違はなかった。以上の結果は、ストレス負荷により血流から標的部位への取り込みが亢進すること(腓腹筋)、消化管では反応部位において消費されること(大腸粘膜)を示唆する。血流から組織への取り込みには代謝物の脱抱合化が鍵となるが、多くの組織に脱抱合酵素であるβ-グルクロニダーゼが発現していることを確認した。本年度はまずプレニル化ナリンゲニンを2週間摂取させたマウスの片肢を神経切除によりストレス負荷し、神経切除しない片肢との腓腹筋中アグリコン・代謝物蓄積量を比較した。その結果、ストレス負荷によりアグリコン・代謝物蓄積量が有意に増加する傾向がみとめられた。これは前年のケルセチンの場合と同様の結果であった。一方、マウスマクロファージはLPS刺激でβ-グルクロニダーゼを放出し、ケルセチン配糖体を速やかに脱抱合して細胞内に取り込むことが確認された。以上の結果は、ストレス負荷により血流から標的部位への取り込みが亢進すること、血流から組織への取り込みには代謝物の脱抱合化による脂溶性増強が鍵となるが、ストレスにより、マクロファージから放出されるβ-グルクロニダーゼが亢進することがみとめられた。すなわち、ストレス負荷により、βグルクロダーゼを介する脱抱合が起こって、組織への取り込みが増加すると思われた。ケルセチンは野菜果実に含まれる代表的なフラボノイド化合物であり、活性酸素消去作用や生体分子との結合を介して多彩な生理機能を発現する。本年度はケルセチンあるいはそのルチノース配糖体であるルチンを摂取させたマウスにデキストラン硫酸を投与することにより酸化ストレスを惹起させ、投与効果を検討した。その結果、ルチンのみが効果的に大腸粘膜の酸化ストレスを抑制したが、その抑制機構にペルオキシレドキシンの誘導が関与することが示唆された。次にケルセチンを摂取させたマウスを坐骨神経切除することにより、脾腹筋に酸化ストレスを誘導した。その結果、ケルセチン摂取によりミトコンドリア酸化ストレスが抑制されることをみとめた。

筋管細胞(C2C12)を脂質過酸化物(13-HPODE)で酸化誘導し、ケルセチンの添加効果を検討した。その結果、ケルセチンは速やかにO-メチル化ケルセチンに代謝変換されるが酸化ストレス抑制作用は維持されることをみとめた。以上の結果から、経口摂取したケルセチンあるいはその配糖体は生体内で誘導される酸化ストレスを抑制することにより生体の恒常性維持に働くことが示唆された。さらにその抑制作用には直接的なROS消去作用とともに代謝物による間接的な抗酸化酵素(ペルオキシレドキシンなど)の誘導が考えられた。予想どおりではあるが、ストレスに反応して生体側は脱抱合反応を惹起することにより、フラボノイドの細胞内への取り込みを上昇されることが示唆された。したがって、順調に進展していると判断した。24年度が最終年度であるため、記入しない。現在、精神ストレスによる中枢神経系でのケルセチンの取り込みを検討している。脱抱合に関与すると考えられる中枢神経系マクロファージ細胞であるマイクログリア細胞の役割を今後検討する予定である。
X線・中性子散乱による粘土鉱物中における核種のメゾスコピックスケール収着挙動評価

本申請課題では、高レベル放射性廃棄物の地層処分において重要となる粘土鉱物を対象に,X線小角散乱法及び中性子準弾性散乱法を用いてナノメートルからサブミクロンのメゾスコピックな長さスケールにおける構造解析ならびにその中の水の動的性質を解明し、粘土鉱物中の核種の収着・移行評価を分子論的に理解することを目的としている。初年度に於いて、試料として、実際に地層処分に用いられるベントナイトを圧密し、水で膨潤させたものを調製し、各種陽イオン(Na, K, Ca, Mg)に対する構造変化を、KEK放射光施設Photon FactoryのX線小角散乱(SAXS)装置で評価した。この試料は実際に使用する状況とほぼ同じ状態である。実験の結果、核種により構造に明確な違いがあることが判明し、具体的には、平板が積層した構造を取っている粘土鉱物の層間距離と積層状態が、層間に取り込まれる核種により大きく変化することを見出した。二年目において、初年度の結果を踏まえ、J-PARC MLFのBL02中性子後方散乱分光装置において粘土中の水の動的性質を評価するための中性子準弾性散乱実験を実施した。試料は、SAXS実験と同様に、粘土鉱物を水で圧密膨潤させたものを用い、水の分率と層間イオンを変化させることで、水のダイナミクスの影響を調べた。その結果、ナノ秒スケールのダイナミクスでの変化を定量的に捉えることに成功した。また、高圧で水を膨潤させた粘土試料を用いてのSAXS測定を行い、構造の変化を調べた。最終年度において、追加のSAXS実験を行い、精密な小角散乱プロファイルの解析プロトコルの開発を行った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。初年度にあたる当該年度に於いて、KEK放射光施設Photon FactoryのX線小角散乱(SAXS)装置にビームタイム申請を行い、採択され、12月に最初の実験を行った。試料として、実際に地層処分に用いられるベントナイトを圧密し、水で膨潤させたものを調製し、各種陽イオン(Na, K, Ca, Mg)に対する構造変化を評価した。実験の結果、核種により構造に明確な違いがあることが判明し、具体的には、平板が積層した構造を取っている粘土鉱物の層間距離と積層状態が、、層間に取り込まれる核種により大きく変化することを見出した。現在、理論解析を用いての定量的な評価を行っている。また、この結果を踏まえて、粘土中の水の動的性質を評価するための中性子準弾性散乱実験を行うため、J-PARC MLFのBL02中性子後方散乱分光装置に申請を行い、次年度の実験に採用されたので、中性子散乱実験用の試料の調製条件などの検討および一部調製を開始し、次年度の実験に備えることができた。初年度では、X線小角散乱実験を実施し、粘土鉱物の構造の決定を行い、次年度における中性子準弾性散乱実験に繋げていく予定であった。当該年度において、KEK放射光施設において実験が採択され、実験を実施し、粘土鉱物の構造決定を行うことができた。また、そこで得られた知見を用い、来年度におけるJ-PARCにおける中性子準弾性散乱実験の申請を行い、採択されたので、当該年度中に中性子散乱実験用の試料の検討と調製を開始することができた。従って、申請書に書いた初年度の予定をほぼ全て実施することができた。

初年度と次年度において、KEK放射光(フォトンファクトリー)でのX線小角散乱実験及びJ-PARCにおける中性子準弾性散乱実験を行うことができ、必要なデーターを揃えることが出来た。現在は、成果発表に向けてデーターの理論解析を行っている。また、散乱実験用に最適化された水を圧密した粘土鉱物試料を調製する手法を確立し、これまで困難であった圧密粘土中におけるミクロスコピックな時空間スケールでの情報を得ることが可能となった。本申請課題では、高レベル放射性廃棄物の地層処分において重要となる粘土鉱物を対象に,X線小角散乱法及び中性子準弾性散乱法を用いてナノメートルからサブミクロンのメゾスコピックな長さスケールにおける構造解析ならびにその中の水の動的性質を解明し、粘土鉱物中の核種の収着・移行評価を分子論的に理解することを目的としている。初年度に於いて、試料として、実際に地層処分に用いられるベントナイトを圧密し、水で膨潤させたものを調製し、各種陽イオン(Na, K, Ca, Mg)に対する構造変化を、KEK放射光施設Photon FactoryのX線小角散乱(SAXS)装置で評価した。この試料は実際に使用する状況とほぼ同じ状態である。実験の結果、核種により構造に明確な違いがあることが判明し、具体的には、平板が積層した構造を取っている粘土鉱物の層間距離と積層状態が、層間に取り込まれる核種により大きく変化することを見出した。二年目において、初年度の結果を踏まえ、J-PARC MLFのBL02中性子後方散乱分光装置において粘土中の水の動的性質を評価するための中性子準弾性散乱実験を実施した。試料は、SAXS実験と同様に、粘土鉱物を水で圧密膨潤させたものを用い、水の分率と層間イオンを変化させることで、水のダイナミクスの影響を調べた。その結果、ナノ秒スケールのダイナミクスでの変化を定量的に捉えることに成功した。また、高圧で水を膨潤させた粘土試料を用いてのSAXS測定を行い、構造の変化を調べた。最終年度において、追加のSAXS実験を行い、精密な小角散乱プロファイルの解析プロトコルの開発を行った。次年度は、中性子準弾性散乱実験を行い、粘土鉱物中に拘束された水の拡散挙動を評価することが目標である。上述の通り、J-PARCにおける中性子準弾性散乱実験装置のビームタイムを確保し、5月に実験を実施する予定である。得られた結果を踏まえて、年度後半にもう一度実験が実施できるように準備を進める予定である。また、追加のSAXS実験も併せて実施し、最終目的である「粘土鉱物のメゾスコピック構造と核種のマクロスコピックな移行現象との相関」に関してより確度の高い実験データを取得する予定である。前年度までに取得した散乱実験データの解析をより精密に行うことが最終年度の目標である。合わせて、補足的な散乱実験を実施しる予定である。また、我々で開発した散乱実験用に最適化された圧密粘土鉱物試料の調製技術を活用し、X線小角散乱実験並びに中性子準弾性散乱実験を追加で実施し、より網羅的な情報を得る予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。Loginすると詳細を閲覧可能。
混合整数最適化を用いた制約付き変数選択による高精度パラメータ推定

回帰分析や判別分析における変数選択のための厳密解法として,混合整数最適化が近年注目を集めている.一方で混合整数最適化による変数選択では,選択された説明変数に多重共線性が残ってしまう場合が多く,データに内在する事前知識も活用されていないという欠点がある.本研究の目的は,「混合整数最適化」に「多重共線性の除去」と「構造正則化(事前情報を活用したモデル構築)」を組み合わせ,高精度のパラメータ推定が可能な制約付き変数選択手法を提案することである.本年度は順序付き多クラス分類モデルの変数選択手法の開発に取り組んだ.先行研究では逐次ロジットモデルに対して,目的関数に現れる非線形の1変数関数を複数の接線により区分線形近似し,変数選択問題を混合整数線形最適化モデルに帰着する方法が提案されており,有効な接線を選択するためのアルゴリズムも提案されている.本年度はこの手法を拡張することで,順序ロジットモデルに対する変数選択手法を提案した.提案手法では,順序ロジットモデルの目的関数に現れる非線形の2変数関数を複数の接平面により近似し,変数選択問題を混合整数線形最適化モデルに帰着した.また有効な接平面を選択するためのアルゴリズムも提案した.本研究では数値実験を実施し,L1罰則モデルによる変数選択との性能比較を通して,提案手法の有効性を検証した.数値実験の結果,提案手法はL1罰則付き回帰よりも良質な変数を選択できることが分かった.順序付き多クラス分類モデルの変数選択手法の開発に成功し,当初の計画では想定していなかった研究成果を得ることができた.今後は,構造正則化に基づく制約付き変数選択問題の研究に取り組む.最初に構造正則化制約付き変数選択モデルを定式化する.次に構造正則化制約付き変数選択モデルに対する求解アルゴリズムを開発する.その後は数値実験を実施して提案手法の有効性を検証する.人工データや実データを利用して提案手法のパラメータ推定精度を検証し,既存手法との分析結果の差異や妥当性を考察する.回帰分析や判別分析における変数選択のための厳密解法として,混合整数最適化が近年注目を集めている.一方で混合整数最適化による変数選択では,選択された説明変数に多重共線性が残ってしまう場合が多く,データに内在する事前知識も活用されていないという欠点がある.本研究の目的は,「混合整数最適化」に「多重共線性の除去」と「構造正則化(事前情報を活用したモデル構築)」を組み合わせ,高精度のパラメータ推定が可能な制約付き変数選択手法を提案することである.重回帰分析では,選択した説明変数間に多重共線性が存在すると,回帰式の推定が数値的に不安定になり,分析結果の信頼性が低下する.本年度は,このような多重共線性を回避する制約条件の下で,回帰式の残差二乗和を最小化する変数選択問題の定式化の研究に取り組んだ.多重共線性の指標として相関係数行列の条件数と分散拡大要因(variance inflation factor, VIF)を利用し,最適化ソルバーで直接求解可能な混合整数最適化問題に帰着する三種類の定式化を提案した.本研究では数値実験を実施し,変数選択の標準的手法であるステップワイズ法や,混合整数最適化に基づく反復解法である切除平面法との比較を通して,提案手法の有効性を検証した.数値実験の結果,提案手法はステップワイズ法よりも良質の変数を選択することができ,切除平面法と同等以上の計算性能を有することを検証した.当初は平成2930年度の2年間として計画していた研究内容を,前倒しで実施することができた.回帰分析や判別分析における変数選択のための厳密解法として,混合整数最適化が近年注目を集めている.一方で混合整数最適化による変数選択では,選択された説明変数に多重共線性が残ってしまう場合が多く,データに内在する事前知識も活用されていないという欠点がある.本研究の目的は,「混合整数最適化」に「多重共線性の除去」と「構造正則化(事前情報を活用したモデル構築)」を組み合わせ,高精度のパラメータ推定が可能な制約付き変数選択手法を提案することである.本年度は順序付き多クラス分類モデルの変数選択手法の開発に取り組んだ.先行研究では逐次ロジットモデルに対して,目的関数に現れる非線形の1変数関数を複数の接線により区分線形近似し,変数選択問題を混合整数線形最適化モデルに帰着する方法が提案されており,有効な接線を選択するためのアルゴリズムも提案されている.本年度はこの手法を拡張することで,順序ロジットモデルに対する変数選択手法を提案した.提案手法では,順序ロジットモデルの目的関数に現れる非線形の2変数関数を複数の接平面により近似し,変数選択問題を混合整数線形最適化モデルに帰着した.また有効な接平面を選択するためのアルゴリズムも提案した.本研究では数値実験を実施し,L1罰則モデルによる変数選択との性能比較を通して,提案手法の有効性を検証した.数値実験の結果,提案手法はL1罰則付き回帰よりも良質な変数を選択できることが分かった.順序付き多クラス分類モデルの変数選択手法の開発に成功し,当初の計画では想定していなかった研究成果を得ることができた.

今後は,構造正則化に基づく制約付き変数選択問題の研究に取り組む.最初に構造正則化制約付き変数選択モデルを定式化する.次に構造正則化制約付き変数選択モデルに対する求解アルゴリズムを開発する.その後は数値実験を実施して提案手法の有効性を検証する.人工データや実データを利用して提案手法のパラメータ推定精度を検証し,既存手法との分析結果の差異や妥当性を考察する.今後は,構造正則化に基づく制約付き変数選択問題の研究に取り組む.最初に構造正則化制約付き変数選択モデルを定式化する.次に構造正則化制約付き変数選択モデルに対する求解アルゴリズムを開発する.その後は数値実験を実施して提案手法の有効性を検証する.人工データや実データを利用して提案手法のパラメータ推定精度を検証し,既存手法との分析結果の差異や妥当性を考察する.論文執筆作業に遅れが生じたために次年度使用額が生じた.次年度は論文を完成させ,その成果発表に助成金を使用する.論文執筆作業に遅れが生じたために次年度使用額が生じた.次年度は論文を完成させ,その成果発表に助成金を使用する.
喫煙検診による受動喫煙の実態に関する研究

【背景】妊娠中に喫煙した母親から生まれた児は肥満になると報告されているが、他の?絡因子から独立した危険因子かどうか不明である。今回、受動喫煙検診および小児生活習慣病検診を受けた児童において母親の妊娠中喫煙と児童の体格変化について横断的調査を行なった。【対象・方法】対象は小学校4年生1366名(男女比1.1:1.0、年齢は910歳)。全例、受動喫煙検診および小児生活習慣病検診を受診した児童で、尿中コチニン濃度および生活習慣病検診項目(体重、身長、肥満度、BMI、脂質検査および受動喫煙・生活習慣アンケート調査)などについて、母親の妊娠中喫煙の有無との関連性を調べた。また、一部症例については尿中80HdG濃度を測定し、酸化ストレスとの関係についても検討した。【結果】母親が妊娠中喫煙している児はBMIおよび肥満度が増加しており(BMIは17.2±2.7kg/m^2vs16.9±2.5kg/m^2,p=0.016、肥満度は2.7±14.3%vs0.4±14.0%,p=0.003)、妊娠中の喫煙期間が長い程、増加の程度が大きかった。そのBMI・肥満度の増加は身長の低下および体重の増加によるものであった。児の?絡因子との関係では「家族と一緒の朝食」「夕食時のテレビ」「就寝前飲食」「テレビ視聴≧2時間」「睡眠時間<8時間」「スポーツの有無」などの項目で有意差があった。しかし、母親の妊娠中喫煙はそれぞれの?絡因子ごとにBMIおよび肥満度の有意差をみとめた。一方、受動喫煙を受けている児では尿中80HdGとBMIは負の関係があり、BMIが低い方が基礎代謝が高いことを示唆していた。【結論】母親の妊娠中喫煙は児が910歳になった時に、BMIおよび肥満度の増加をもたらす危険因子であり、他の?絡因子の影響を受けない独立した因子であると考えられる。妊娠年齢の女性は妊娠の有無に拘わらず喫煙しないことが望ましい。熊谷市の小学校4年(毎年30校約1300-1400人)に対して受動喫煙検診(両親の喫煙状況調査および児童の尿中コチニンを測定)を実施し、児童が家庭内で受ける受動喫煙の実態を生体内指標を用いて科学的に証明した。平成19年度の研究として、小児生活習慣病検診と受動喫煙検診を同時期に行い、食生活、運動その他の生活習慣と受動喫煙との関係を横断的に調査した。対象は平成18年度に受診した小学校4年生526名(男女比は267:259、年齢は9.5±2.3歳)。方法は生活習慣病検診に付け加えて生活習慣に関する調査20項目および両親の喫煙に関する調査19項目を行い、更に受動喫煙の生体指標として尿中コチニンを測定した。統計は多重ロジスティック分析を用い、受動喫煙の危険因子を調整したオッズ比(OR、95%CI)で表した。

その結果、尿中コチニン値に影響する危険因子は両親喫煙の項目では母親の喫煙の有無(OR:11.9、CI:1.2-122)、母親の喫煙本数(OR=1.2、CI:1.0-1.3)が最も高く、生活習慣の項目ではTVを見ている時間(OR:1.8、CI:1.3-5.3)、学校以外でのスポーツ時間(OR:2.7、CI:1.2-6.5)などが高かった。また尿中コチニン値は父親の喫煙本数(r=0.35、P<0.01)より母親の喫煙本数(r=0.46、P<0.001)と有意に相関したが、相関係数は低かった。以上の様に子どもの受動喫煙を防止するには母親の禁煙が必須である。また、両親のいずれかが喫煙する家庭では家での生活習慣が受動喫煙に影響を及ぼす。平成20年度の研究概要;【背景】生活習慣病胎児期発症説(FOAD=fetal origin of adult disease)とは「成人のメタボリック症候群は胎児期の低栄養状態が原因となり遺伝子発現・物質代謝などの異常なセッティングを起こすことにより生じる」とする仮説である。【目的】その仮説の一つである母親の妊娠中の喫煙とその後の児の肥満・血圧の関係を横断的に検証する。【方法】対象は受動喫煙検診を受けた小学校4年生(年齢は9-10歳)1304名(男女比668:636)。受動喫煙検診は既に報告した様に喫煙に関するアンケート調査および尿中コチニン測定からなる。また同学年で実施した小児生活習慣病検診での検査項目と比較検討した。【結果】喫煙のアンケート調査から妊娠中の喫煙率は11.3%(うち妊娠3ヶ月まで52%、6ヶ月まで11%、及び妊娠中通しては37%)であった。児童の平均BHIは男子17.2、女子16.8(p〈0.001)、児の尿中コチニン(ng/ml)は0.6未満:53%、0.64.9:25%、5.09.9:9%、1024.9:10%、2539.9:1.9%、40以上:0.7%であった。妊娠中喫煙した母親の中で現在も喫煙している母親の割合は76%であった。BMI・体重では母親が妊娠中喫煙あり、妊娠前まで喫煙、非喫煙と分類すると、男児のみが妊娠中喫煙でBMI/体重が有意に高かった(平均BMI=18.0vs17.1、p<0.05)、血圧の比較では有意差なし。【結論】母親の妊娠中喫煙は低出生体重児の頻度が増加することが知られている。今回の検証では母親の妊娠中の喫煙は910年後の男子の体重・BMIの増加をもたらす可能性があり、その点ではFOAD説を指示できる。【目的】受動喫煙は酸化ストレスを増加させ、その結果発癌や動脈硬化を促進させる。小児における受動喫煙と酸化ストレスの関係についてはほとんど検討されていない。今年度の研究目的は受動喫煙が酸化ストレスに及ぼす影響を調べるためである。【方法】対象は幼稚園児251名(年齢は34歳)。受動喫煙の程度は尿中コチニン量の測定(高感度競合ELISA法、0.5ng/mlまで測定可能)による。酸化ストレスの生体内指標には尿中イソプロスタン値(ELISA法、コスミック社製)を用いた。【結果】尿中コチニン量の分布は測定感度0.5ng/m1以下は50.8%、残りの49.2%はコチニンが検出された。両親の喫煙状況と尿中コチニン量は良好に関係しており、特に母親の喫煙状況が尿中コチニン量に反映された。両親および他の同居者ともに非喫煙者の園児の18%にコチニンが検出され、それらでは家庭内以外での受動喫煙の曝露が示唆された。一方、尿中イソプロスタン値は尿中コチニン量の高い例では測定感度以下の例と比較すると有意に増加していた(平均28.2pg/ml vs 17.3pg/ml、P<0.01)。【考察】園児の受動喫煙は主に家庭内で母親から受けている。その結果、酸化ストレスの指標であるイソプロスタンが増加し、将来発癌、動脈硬化などの発症が危惧される。本研究実績の概要として7年前から地域で行ってきた受動喫煙検診の詳細とその結果から得られたエビデンスについて報告する。
作物における自己防御気孔機構に関する研究

生物的,非生物的環境ストレスに対する植物の防御機構を究明することを目的として,浮稲の水浸下での節間伸長,傷害および病害抵抗性に対する物理的刺激処理の効果,芽生えの定着に重要な双子葉植物のフツク形成,ウリ科植物のペグ形式,並びに重力屈性における重力刺激の作用機措を研究した.ジベレリン欠乏の突然変異種のイネ短銀坊主と浮稲のAswindの交雑実験,その後代を用いた実験により, F_1植物の水浸下における節間伸長性は不完全優性であり,この節間伸長能力には補足遺伝子が関与し,一つはジベレリン生成を支配し(B/b),他の一つはエチレンに対する反応性を支配している(A/a)という仮説が成立した.物理的刺激処理はインゲン植物の茎の伸長生長を制御に,逆にその肥大生長を促進すると同時に,トマト圧色疫病菌の感染を著しく抑制した.また,物理的刺激処理は,傷害に反応して形成される,癒傷カルスの発達を著しく助長し,それが生体内サイトカイニン量の変化に関係するものであることが示唆された.ウリ科植物芽生えのペグ形成には,下胚軸基部における重力によって誘起されるオーキシンの局所的な蓄積が直接的に作用するが,この場合,オーキシンの不均等分布によって誘発されるエチレン生成の増大も同時に重要な作用を有していることが明らかになった.重力屈性を示さないエンドウの突然変異種ageotropumでは,エチレン生成能が著しく小さく.またオーキシンの向基的な極性移動は正常であるが,重力に反応したオーキシンの不均等分布(横移動)がみられていことが明らかになり.これが本突然変異種で重力屈性と同時にフツク形成もみられない主要因と考えられた.これはまた,オーキシンの不均等分布による局所的なエチレン生成の増大が重力屈性に何らかの役割を演じ,さらに,フツク形成も重力の支配を強く受けるという考え方を支持している.生物的,非生物的環境ストレスに対する植物の防御機構を究明することを目的として,浮稲の水浸下での節間伸長,傷害および病害抵抗性に対する物理的刺激処理の効果,芽生えの定着に重要な双子葉植物のフツク形成,ウリ科植物のペグ形式,並びに重力屈性における重力刺激の作用機措を研究した.ジベレリン欠乏の突然変異種のイネ短銀坊主と浮稲のAswindの交雑実験,その後代を用いた実験により, F_1植物の水浸下における節間伸長性は不完全優性であり,この節間伸長能力には補足遺伝子が関与し,一つはジベレリン生成を支配し(B/b),他の一つはエチレンに対する反応性を支配している(A/a)という仮説が成立した.物理的刺激処理はインゲン植物の茎の伸長生長を制御に,逆にその肥大生長を促進すると同時に,トマト圧色疫病菌の感染を著しく抑制した.また,物理的刺激処理は,傷害に反応して形成される,癒傷カルスの発達を著しく助長し,それが生体内サイトカイニン量の変化に関係するものであることが示唆された.ウリ科植物芽生えのペグ形成には,下胚軸基部における重力によって誘起されるオーキシンの局所的な蓄積が直接的に作用するが,この場合,オーキシンの不均等分布によって誘発されるエチレン生成の増大も同時に重要な作用を有していることが明らかになった.重力屈性を示さないエンドウの突然変異種ageotropumでは,エチレン生成能が著しく小さく.またオーキシンの向基的な極性移動は正常であるが,重力に反応したオーキシンの不均等分布(横移動)がみられていことが明らかになり.これが本突然変異種で重力屈性と同時にフツク形成もみられない主要因と考えられた.これはまた,オーキシンの不均等分布による局所的なエチレン生成の増大が重力屈性に何らかの役割を演じ,さらに,フツク形成も重力の支配を強く受けるという考え方を支持している.(1)浮稲が水浸漬に遭遇したときの自己防御機構として、ストレスに対応して節間伸長する機構について、生理遺伝学的研究をおこない、この節間伸長には相補的に働く2個のき動遺伝子が関与し、1個は内生ジベレリンの生成を支配し、他の1個はエチレンに対する反応性を支配することを明らかにした。(2)物理的刺激が、病原菌の感染、傷害の治癒に及ぼす影響について、インゲンを用いてトマト灰色疫病菌感染に及ぼす影響を檢討した。感染程度の判定に独自の画像処理法を開発した。物理的刺激の前処理により、病原菌感染の進行が有意に抑制されることを見出し、更に物理的刺激を与えると病原菌接種のために植物体に傷を与えたとき、癒傷カルスの形成が著しく促進されることを見出した。この癒傷カルスの形成は、エチレン・オーチシンによってもわずかに促進されるが、サイトカイニンがもっともその形成を促進した。また、ファイトアレキシンの誘導物質としてペクチン質のオリゴ糖が注目されているので、レモンのペクチンからオリゴ糖を調整しその効果を檢討し、先の癒傷カルス形成に活性を示すことを見出した。(3)植物の生存、効率的生産活動に重力刺激への適応反応について、ウリ科植物のペグ形成の系について檢討した。クライノスタットやエチレン生合成阻害剤、あるいはエチレン作用阻害剤などを用いる実驗により、ウリ科植物のペグ形成には、重力に反応して変化するオーキシンの極性移動とエチレン生成がなんらかの形で関与することを示す結果が得られたが、この両者の作用にはちがいが認められ、さらに詳細な檢討が必要とされる。

また、暗黒下では重力屈性を示さないエンドウの突然変異種のageotropumを用いて、幼植物のフツリ形成に及ぼす重力刺激の役割について檢討し、重力感受機構にエチレンが関与していることを示唆する結果が得られ、次年度にさらに檢討を必要とする。
携帯電話を用いた画像学習システムの実践的研究

解剖学で用いられる多くの画像を効率よくいつでもどこでも学習できる環境の構築を行った。特にバーチャルスライド(顕微鏡で観察する組織標本を丸ごとコンピューター上で閲覧できるシステム)の導入に合わせて多くの実習標本や古い貴重な標本のデジタルデータベース化が進められた。Web上でのアンケート結果から、適切なデジタル画像の提示が学習におおいに役立ち、解剖学の学習意欲向上に効果があることが分かった。顕微鏡実習の開始後であったが、本年度より本学に多目的バーチャルスライドシステム(オリンパスVS-100)が導入されたことに合わせ以下のことを行った(14)。これまで実習に用いていた組織標本をバーチャルスライド化し、実習室のみならず講義室においてもそれらの提示が出来るようにパーソナルコンピュータなどを整えると共に、バーチャルスライドファイルの容量が大きいため、バックアップ用にはハードディスクあるいはブルーレイディスクの使用を検討した。今年度の授業すべてにおいてバーチャルスライドを用いることは出来なかったが、携帯電話あるいはパーソナルコンピューターによるアンケートでバーチャルスライドを今後より一層活用することが求められた。1.デジタル画像の収集とデータベース化:実習に供している標本の約3分の1(約50枚)のバーチャルスライド(オリンパスVS-100)を作成した。2.1枚の標本から取り込んだ画像全体の容量は1GB近くになる。これらは大容量の保存用ハードディスク(1TB)、ポータブルハードディスク(250MBから300MB)あるいはブルーレイディスクに保存し、参考資料とした。3.作成されたバーチャルスライドから画像配布に適した場面を切り取って画像ファイルとし画像解説用の画像集の作成をおこなった。4.実習を含めた毎授業においてパーソナルコンピューターあるいは携帯電話を用いた授業評価を行い、授業の理解度や授業に対する意見を集約し授業の改善を行った。また、授業終了後バーチャルスライドに関するアンケートを実施した。昨年に引き続き多目的バーチャルスライドシステム(オリンパスVS-100)を中心に画像教育の学習効果を上げるため以下のことを行った。1.昨年度は一部の実習にのみ用いていたバーチャルスライドを本年度はすべての実習標本をバーチャルスライド化し、実習に供した。また実習室のみならず講義室や他のセミナー室においてもそれらの提示が出来るようにパーソナルコンピュータを整えた。バーチャルスライドは容量が大きいためファイルの管理にはハードディスクあるいはブルーレイディスクを用いた。2.顕微鏡を使った組織標本の観察実習において、市販の沈胴式コンパクトデジタルカメラと傷防止ゴムキャップを用い、接眼レンズに合わせて簡易に顕微鏡写真を撮影する方法を考案した。3.既成のWeb上でのアルバムの供覧を通して携帯電話を情報端末にして形態画像を学ぶ有効性を検討した4.実習を含めた毎授業においてパーソナルコンピューターあるいは携帯電話を用いた授業評価を行い、授業の理解度や授業に対する意見を集約し授業の改善を行った。この中で、バーチャルスライドを今後より一層活用することが求められていること、また授業の中に取り入れた30分の臨床講義が解剖学の学習意欲の向上に役立つことと関連して画像というキーワードが重要であることがテキストマイニング分析から分かった。5.現在の使用しているバーチャルシステムはフォーカス面が単一であり焦点操作ができないが、今後予定されているオリンパスVS-100のバージョンアップでは焦点操作が可能となる。ただ複数の焦点面(510程度)を持つ画像ファイルは立体的な観察が可能な半面、容量も大きくなり取り扱いが難しくなる。それに伴うバーチャルスライドシステムの操作性や機能の変化について、画像教育への応用について検討した。解剖学教育に於いて、画像は最も重要な要素であり、自然対象物をより深く観察する教育が重要な柱であるが、医学全体の情報量の増大とともに各医療分野で解剖学の時間が削減されている。そこでより効果的な教育として、いつでもどこでも参照でき、繰り返し学べる学習教材(バーチャルスライドを初めとしたデジタル化した画像学習ファイル)を開発することによって、少ない実習時間を補いまた効果的な学習の支援を行うことが可能であると考える。これらの学習教材情報の送受信のためには今やパーソナルコンピュータ同様にネットワークを介して画像の送受信やウェブサイトの閲覧が行える携帯電話を用いることが有用である。22年度はすべての顕微鏡実習にバーチャルスライドを導入し、効果的な教育を行うことができた。また本年度よりバーチャルスライドシステムがバージョンアップされZ軸方向に最大10層のデータ収集が可能となり、閲覧している画像の中で焦点面を変えられようになった。より顕微鏡に近づいたシステムとなり画像教育をより多方面で行うことが可能となった。ただ全標本面をデジタルデータとして取り込むとおよそ10GBの容量となり、データの収集や管理においてブルーレイディスクをはじめハードディスクなどの高容量の記憶媒体が必要となった。そのため本年度はこれまでのデータをまとめると共に改めて高精細画像のデータベースの構築を再検討した。また目的に沿った画像(WEB用や携帯電話用など)に加えて、これまでに蓄積されている多くの標本やスライドフィルムについてフィルムスキャナーを用いてデジタル化し、多方面の活用、特に医学部以外での教育においてどのような教育効果があるかを検討した。そしてこれまで行ってきた授業評価やバーチャルスライドに関するアンケート、あるいは解剖学の授業に組み込んだミニ臨床講義のアンケート結果について、テキストマイニングによる文章解析を行い、学習の興味や意欲が適切な画像提示と強く関連していることが推測された。