hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
X線CTデータを利用したSPECT不均一物体の吸収散乱補正ソフトウエアの開発

1.X線CTデータを利用した不均一媒質吸収補正アルゴリズムの確立(1)不均一媒質吸収補正アルゴリズムの構築:均一媒質に対するChangならびTanakaの方法を不均一媒質に拡張適用した場合のアルゴリズムと不均一媒質に対して提案されたSinghの方法によるアルゴリズムを構築し,これら3つの方法の有効性を計算機実験で比較検討した。3つの補正方法は,一次補正では十分満足な結果を与えなかったが,再投影を利用した二次補正では一回の補正の繰り返しで良好な結果をもたらすことがわかった。(2)臨床応用上の問題:上の不均一媒質吸収補正アルゴリズムを臨床データに応用して,臨床応用における問題点を明らかにした。その1つは,XCT画像とSPECT画像の間の,画像内容と画像サイズの一致に関する問題であった。2番目の問題は,XCTから得られた線減弱係数データをSPECT光子エネルギーに対する線減弱係数データへと変換するときのXCT光子エネルギーの決定方法であった。この二つは,SPECT定量化における正確度を左右する要因となる。これらの問題が解決されると,臨床応用においても計算機実験から明らかなように,二次補正によって吸収を正確に補正することが可能になる。2.散乱補正:XCTデータを利用して散乱を理論的に評価することを予定したが,これを個々のSPECT画像に適用するのは,散乱評価に要する時間の点で現実的ではなかった。複数のエネルギーウィンドウから得られた計測データから散乱線の寄与を評価し,それを補正に利用するのが正確な散乱補正を可能にする,実現性の高い方法であるとの結論に至った。これに対する研究が今後の課題である。定量的SPECTに関する本年度の研究は,数値ファントムを用いてガンマ線の吸収を補正するアルゴリズムを追及することに終わった。この方法は,解析的修正と逐次的修正の組み合わせからガンマ線の吸収を補正することで,Changの方法によっている。最初の解析的修正においては,元の投影データから画像を再構成し,これを修正係数で補正する。次の逐次的修正においては,(1)修正した画像を再投影して新しい投影データを求め,(2)これと元の投影データの差,すなわち誤差データから画像を再構成し,(3)この画像を先に求めた画像と加算して新しい修正画像とする。再び,(1)のステップに戻り,それ以下の手順を誤差が最小になるまで繰り返す。こうした二段階の修正で吸収補正を行う。この方法は,減弱係数が均一であると近似出来るとき,その有効性が評価されている。この方法は,アルゴリズムが比較的簡単なため計算時間が短いという特長を有し,臨床応用上の大きな利点をもっている。このため,我々はこの方法を異なった減弱係数から構成される数値ファントムに適用してその有効性を調べた。誤差データが不均一情報に敏感な量でなかったため,逐次的修正の効果が期待された程あらわれず,満足な結果が得られなかった。この方法においては,媒質中の不均一情報を敏感に反映する物理量を見い出すことが吸収修正の鍵となることがわかった。この問題を引き続き追及すると同時に,X線CTデータを利用した吸収散乱補正の方向性を確立するのが今後の課題である。1.不均一媒質吸収補正アルゴリズムの確立:3種類の不均一媒質吸収補正アルゴリズムを構築した。均一媒質に対するChangならびTanakaの方法を不均一媒質に拡張適用した場合のアルゴリズムと不均一媒質に対するsinghの方法によるアルゴリズムである。これら3つの補正方法の有効性を計算機実験で比較検討した。2.臨床応用にける問題:上の不均一媒質吸収補正アルゴリズムを臨床データに応用して、このアルゴリズムの臨床応用における問題点を明らかにした。

その1つは,XCT画像とSPECT画像の間の,画像内容と画像サイズの一致であり、前者は特に重要であった。2番目の問題は、SPECTとXCTでは光子エネルギーが異なるため、XCTから得られた線減弱係数データをSPECT光子エネルギーに対する線減弱係数データへと変換する必要があるが,このときのXCT光子エネルギーの決定方法であった。この二つは、SPECT定量化における正確度を左右する重量な要因となる。これら問題が解決されると,計算機実験から明らかなように,二次補正によって吸収を正確に補正することが可能になる。3.散乱補正:散乱補正については,収集時に異なった複数のエネルギーウィンドウを使用し,その計測データから散乱線の寄与を評価し,それを補正に利用するのが比較的短い時間内で散乱に対する正確な補正を可能にする,実用性の高い方法であるとの結論に至った。この方法に対する理論的検討とアルゴリズムの構築が今後の課題である。
PKCεを標的とした2型糖尿病に対する新規低分子化合物による治療薬の開発

我々の研究グループによるゲノムワイドなマイクロサテライト解析の結果、2型糖尿病の感受性遺伝子の一つとしてプロテインキナーゼCε(PKCε)が同定された。また、In silico分子デザイン戦略により6万種類の化合物ライブラリーからPKCεの活性に変化を与えうる多数の化合物を同定し、分子および培養細胞レベルで効果を確認している。本研究の目的はPKCεを標的とした阻害活性を持つ新規低分子化合物を作出し、2型糖尿病態への治療効果を検討することである。具体的には、PKCεの活性化に必須のアダプター蛋白質であるεRACKとの結合阻害により薬効を期待する。以下の実験系を用いて薬効を評価する。初年度は、以下の実験系を組み立てることを試みた。(1)組み換え体を用いたIn vitroでのPKCεとεRACKとの蛋白質相互作用を見る系。(2)哺乳類培養細胞におけるPKCεとεRACKとの結合および膜への移行を見る系。始めにバキュロウィルスで作出したGST-PKCεと大腸菌で作製したεRACKを使った蛋白質相互作用を試みたが、Pull-down assayでは強い結合は確認できなかった。また、Native-PAGEによる実験系も試みたが、蛋白質相互作用を確認することはできなかった。しかしながらBiacoreを用いた蛋白質結合解析によってPKCεとεRACKとの結合が確認でき治療薬候補の化合物をスクリーニングすることができた。引き続き実験系の洗練し再度スクリーニングする予定である。培養細胞を用いた実験系では、PKCの活性化剤であるPMAにより培養細胞を刺激し、細胞質と細胞膜分画に分離後、ウェスタンブロト解析によってPKCεの細胞膜への移行を検討した。293TやCHO細胞でPKCεの細胞膜への移行が確認でき、治療薬候補の化合物のスクリーニングを行っているところである。スクリーニングの途中ではあるが、PMAによるPKCεの細胞膜への移行を阻害する化合物が幾つか確認できている。今後、再現性を確認し、次年度の研究計画へと発展させる予定である。本研究では、新規化合物により生活習慣病、特に2型糖尿病に対する新規治療薬の作出を目指す。プロテインキナーゼC(PKC)はセリン・スレオニンキナーゼファミリーに属する分子であり、細胞内外の様々な刺激に応じて、上昇したCa2+や脂質により活性化し、様々な生命現象を引き起こす。不活性型PKCは細胞質に局在するが、活性化すると特異的アダプター分子であるReceptor foractivated C-kinase(RACK)と結合し、細胞膜や細胞内小器官膜に移行し、標的分子をリン酸化することが良く知られている。我々のIn silico解析により6万種類の化合物ライブラリーより、標的領域に結合すると予測されるものを22個同定した。22個の化合物については、PKCεとεRACKの組み換え体蛋白質を大腸菌およびヒト培養細胞を用いて作製し、研究計画の通りにPKCεとεRACKとの蛋白質相互作用をビアコアにより検出し、化合物による相互作用阻害効果を検討した。その結果、8個の化合物の薬効が確認された。培養細胞においても、上記の8個の阻害剤はPMA(PKCεの活性化剤)によるPKCεの膜移行に対する阻害効果を持つことが確認できた。今後、マウスにおける病態モデルへの薬効および毒性を確認し、特許出願の準備をする。また、PKCεを標的とした創薬についての成果をRecent Patents on DNA and Gene Sequences誌において公表できた。
量子微分幾何学の構築

数論、代数幾何学、微分幾何学、トポロジー、それに数理物理、素粒子論を中心として、非可換な対象物を扱い、新しい幾何学の流れを構築することを目標に置いている。本研究の特徴は、基軸となる研究である変形量子化問題と非可換幾何学を推進し、これによる微分幾何学の非可換化(量子化)手法を確立させ、それを発展させるというまったく新しい立場からの研究を行うことにある。特に、Non-formal deformation quantizationの手法を用いて、数学および素粒子物理学との融合研究を進め、この分野の国際的なネットワークを構築することを目的としている。数論、代数幾何学、微分幾何学、トポロジー、それに数理物理、素粒子論を中心として、非可換な対象物を扱い、新しい幾何学の流れを構築することを目標においている。本研究の特徴は、基軸となる研究である変形量子化問題と非可換幾何学を推進し、これによる微分幾何学の非可換化(量子化)を確立させ、それを発展させるという全く新しい立場からの研究を行うことである。特に、Non-formal deformation quantizationの手法を用いた、非可換幾何学への応用として、1)複素シンプレクティック多様体の収束変形量子化問題と非可換多様体の構成、Non-formal UDFによる葉層構造の応用、2)K-理論と指数定理の非可換幾何学的アプローチ、3)代数的ホモロジー論や圏論による高次構造(higher structure)、4)ディラック構造や一般幾何学(generalized geometry)の量子化問題とその応用、変形量子化問題による数論への応用、5)T-対称性、量子場の理論、非結合多様体の具体的構成について、統合的な理解を行う。さらに、それを6)数論、7)代数解析、8)複素シンプレクティック幾何学・複素ポアソン幾何学の量子化、9)カテゴリー論・代数位相幾何学等の数学研究分野および場の量子論や超弦理論等の理論物理研究分野を含む様々な問題へ応用する。本年度は、以上の1)-9)までの研究推進するプラットフォームを構成すべく、研究代表者と研究分担者、さらには連携研究者との研究打ち合わせ、研究討議を行った。またこの研究は海外に多くの研究者がおり、積極的に海外での学術会議やワークショップに参加し、研究討論を行った。基軸となる研究である変形量子化問題と非可換幾何学を推進し、これによる微分幾何学の非可換化(量子化)を確立させ、それを発展させるという全く新しい立場からの研究を行うことである。本研究では、Non-formal deformation quantizationの手法を用いた、非可換幾何学への応用として、1)複素シンプレクティック多様体の収束変形量子化問題と非可換多様体の構成、Non-formal UDFによる葉層構造の応用、2)K-理論と指数定理の非可換幾何学的アプローチ、3)代数的ホモロジー論や圏論による高次構造(higher structure)、4)ディラック構造や一般幾何学(generalized geometry)の量子化問題とその応用、変形量子化問題による数論への応用、5)T-対称性、量子場の理論、非結合多様体の具体的構成について、統合的な理解を行う。本年度は、以上の1)ー9)までの研究推進するプラットフォームを構成すべく、研究代表者と研究分担者、さらには連携研究者との研究打ち合わせ、研究討議を行った。現在までに、リー群の軌道空間の厳密変形量子化や複素等質空間の非可換ゲージ理論等についての成果を得て、学術誌発表や学会等発表を行っている。幾何学研究分野の新しい方向の一つは、素粒子物理学をバックグランドにした「幾何学の量子化」の問題である。実際、共形場・位相場理論、カテゴリー論、非可換ゲージ理論、超弦理論等、幾何学および物理学においてその兆候が表れていると考えられるが、統一した考え方や方法論が確立しているわけではない。本研究は、この新しい研究の流れに向かって、量子微分幾何学の構築とその展開を行い、幾何学および理論物理への貢献を目指すものである。特に、Non-formal deformation quantizationの手法を用いた、非可換幾何学への応用として、複素シンプレクティック多様体の収束変形量子化問題と非可換多様体の構成、Non-formal UDFによる葉層構造の応用、K-理論と指数定理の非可換幾何学的アプローチ、代数的ホモロジー論や圏論による高次構造(higher structure)、ディラック構造や一般幾何学(generalized geometry)の量子化問題とその応用、変形量子化問題による数論への応用、T-対称性、量子場の理論、非結合多様体の具体的構成について、統合的な理解を行う。

さらに、それを数論、代数解析、複素シンプレクティック幾何学・複素ポアソン幾何学の量子化、カテゴリー論・代数位相幾何学等の数学研究分野および場の量子論や超弦理論等の理論物理研究分野を含む様々な問題へ応用する。数論、代数幾何学、微分幾何学、トポロジー、それに数理物理、素粒子論を中心として、非可換な対象物を扱い、新しい幾何学の流れを構築することを目標においている。本研究の特徴は、基軸となる研究である変形量子化問題と非可換幾何学を推進し、これによる微分幾何学の非可換化(量子化)を確立させ、それを発展させるという全く新しい立場からの研究を行うことである。特に、Non-formal deformation quantizationの手法を用いた、非可換幾何学への応用として、1)複素シンプレクティック多様体の収束変形量子化問題と非可換多様体の構成、Non-formal UDFによる葉層構造の応用、2)K-理論と指数定理の非可換幾何学的アプローチ、3)代数的ホモロジー論や圏論による高次構造(higher structure)、4)ディラック構造や一般幾何学(generalized geometry)の量子化問題とその応用、変形量子化問題による数論への応用、5)T-対称性、量子場の理論、非結合多様体の具体的構成について、統合的な理解を行う。さらに、それを6)数論、7)代数解析、8)複素シンプレクティック幾何学・複素ポアソン幾何学の量子化、9)カテゴリー論・代数位相幾何学等の数学研究分野および場の量子論や超弦理論等の理論物理研究分野を含む様々な問題へ応用する。関連する離散幾何学では、離散群の非正曲率距離空間への等長的作用が比較的大きい増大度をもつ場合に群の境界から作用する空間の境界への同変写像が存在することを示し、ある種の剛性が導かれる状況について考察した。さらには、数論の研究では、イデアル類群のGalois加群としての構造をRubin-Stark元を用いて表す新しい関係式を得たている。本年度は、以上の研究推進し、研究代表者と研究分担者、さらには連携研究者との研究打ち合わせ、研究討議を行った。また多くの国際会議等へ参加し、成果を積極的に発表している。
算数教育における誤概念の修正に関する理論的・実証的研究

三角形・四角形、及び量分数の概念について、児童の誤判断の様相を明らかにし、それらを修正する教授方法を検討した。三角形・四角形は第2学年で扱われるが、第3、4学年で図形弁別の正答率が低下し第5学年で上昇すること、及び図形の提示順序が児童の図形判断に影響を与えるこが明らかになった。量分数と分割分数の混同の問題については、帯分数の理解、数直線への帯分数の図示などの有効性が示された。三角形・四角形や量分数については算数教科書で言語的説明がなされているが、それらが児童の判断基準として機能していない。このことから、図や教具のあり方に十分に留意した指導が必要である。(1)小学校算数における「面積」の検討小学校算数で扱われる「面積」に関連するいくつかの問題について、小学生を対象とした調査を実施し検討した。調査問題は2つの図形を示し、どちらが広いか(面積の大小)を問う問題から構成した。その結果、1正方形を組み合わせた図形の面積比較については、小学校第1学年の終了時にはおおよそ獲得されている、2面積に関して推論を伴う問題については、主として第2学年から獲得されていく、3周長と面積の関係については、第2学年以降に混同が生じている、4第4学年の児童を対象とし面積と周長との関係を考えさせる問題を扱う授業事例を検討したが、面積と周長の関係を授業で扱っても混同は解消されるとはいえない、といった事項が見出された。これらの結果をもとに、小学校算数の授業で面積を扱う際の留意点などを検討した。(2)算数教育における概念の構成と再構成についての検討上記の面積概念の他、基礎的な図形概念である「三角形・四角形」、小学校第3学年で扱われる「分数の基礎的意味」を取り上げ、小学生の誤判断の発生要因を検討した。検討結果については、数学教育学研究会(広島大学にて開催、昨年度4回)で報告した。分数については調査結果を整理・分析した(現在準備中)。これらの点については、誤判断の要因への算数の授業における具体的な対応方法、教材・教具のあり方を含め、特に理論的観点から整理を進めるよう次年度以降も継続して検討を進める。小学校の児童を対象とした2種類の調査を実施し、データ分析を進めた。1つは基礎的な図形概念の理解の様相をみることを目的とし小学校第25学年の児童を対象とした調査であり、データ分析の結果、10年余り前に実施した調査でみられた傾向とよく似た結果が得られた。すなわち、小学校第2学年で「三角形・四角形」が扱われるが、調査の結果、第3学年では、正答率は減少し、それが第2学年の水準にまでもどるのは、第5学年になってである。さらに、問題の提示順が回答に影響を与えていることも確認された。この結果をもとに、学習指導要領の改訂が基礎的図形概念の理解にどのような影響を及ぼしたか(及ぼさなかったか)を含め、検討を進める必要があろう。なお、本調査研究の概要は、数学教育学研究会(2013.3;広島大学)で報告した。もう1つの調査は面積概念に関するものであり、面積を学習する際の事前・事後調査、及び面積概念の理解の様相を発達的観点から検討するため第15学年の児童を対象とした調査の2つの調査群からなるものであった。面積に関する調査データについては、現在分析を進めているところである。また、日本教育方法学会(2012.10:福井大学)において、「授業における発達障害児の指導ー教科指導の課題を問うー」をテーマとした課題研究で、算数・数学教育についての提案を行った。本提案は、同学会からの依頼に基づくものであった。調査研究及び特別支援教育に関する事例研究を総合的に検討し得る枠組みの構築についても、考察を進めたいと考えている。、小学校算数で扱われる三角形・四角形、面積、量分数の3つの基礎的概念を取り上げ、児童の保持している誤概念の様相を明らかにするとともに、それらを修正する教授方法について検討した。1三角形・四角形は第2学年で扱われるが、調査の結果、第3、4学年で図形弁別の正答率が低下し第5学年で上昇することが明らかになった。第3、4学年での低下には、それらの学年で扱われる学習内容の影響が推測される。また、第5学年での上昇は五角形や六角形が扱われることによる。2図形が等周長であれば等積であるとする判断が見られる。そこで、図形の面積と周長の分離を目標とする授業について検討したが、目標達成の困難さが再確認された。この問題については、児童が主体的に学習を進める算数的活動の素材としての活用が考えられる。また、様々な機会にそれら2つの分離を図る機会をもつことが重要である。

3量分数と分割分数の分離について、帯分数・仮分数の理解、分数値を数直線や数直線様の右側への延長を示唆するテープ図に図示を求める問題などの有効性が示された。その要因として、帯分数・仮分数の学習や、数直線や数直線様のテープ図などの使用、及びそれらへの図示が単位量の意識化や確認を促すことが推測される。このことから、量分数の導入時から、そのような図を用いた指導が重要である。三角形・四角形と量分数(1/3mなど)については、算数教科書で言語的に説明がなされているが、それらは判断基準として機能していない。またそれらを学習して以降に適切な判断がなされなくなる傾向が見られるが、それは概念定義の後退現象と呼ぶことができる。後退現象は、定義に現れる文言の欠落や置き換えによって生じている。後退現象が生じないように、当該の概念学習後に再学習する機会を適宜設ける必要がある。また、そこで用いる教具や図を十分に検討する必要がある。数学教育学昨年度の私事都合による研究の遅れの影響から、今年度もやや遅れていると判断しなければならない。但し、「面積」については、調査結果を報告した。「分数」については、調査結果に検討を加え整理した(現在、準備中)。現在は、今までに収集したデータなどを再検討するとともに理論的見地から改めて検討を進めているところである。来年度も検討を継続し、理論的観点からの体系化を図る予定である。私事都合によって、研究に必要な時間を十分に確保することができなかった。そのため、研究の進捗状況は「やや遅れている」と言わざるを得ない。但し、先に述べたように調査研究のための基礎的データは収集しており、現在は分析を進めているところである。その結果は、今年度には公表する予定である。来年度末を目途として児童の把持する算数に関する誤概念・誤判断の生成と修正について「三角形・四角形」「面積」「分数の基礎的概念」を事例として理論化を図る。また、そのような事例に関して、小学校算数の授業実践に対する具体的な教材教具及び指導法についての提言がなし得るよう進める。そのために、来年度前期末を目途としてこれまでのデータなどを整理・検討するとともに、理論的見地から考察を加える。また、来年度後期末を目途として、教材教具及び指導法についての提言などをまとめる。現在得られたデータの分析を進めるとともに、それまでに蓄積している研究成果と合わせて「算数教育における誤概念の修正」について検討を進める。このとき、特に、基礎的な図形概念、面積、及び基礎的分数概念を中心に検討する。本研究に対する他の研究者からの意見や議論を得るため、算数・数学教育に関する研究集会や学会に参加し発表するが、そのために旅費を使用する。関連する文献や、それらを整理保存するための電子機器を購入する。そのようにして、算数教育でみられる典型的な誤概念の修正についての理論的・実証的検討を進める計画である。研究交流のための旅費:20万円文献・文献保存のための電子機器類等の購入:10万円
病理組織標本画像の暗視野解析手法の研究

病理組織の画像解析において,これまでほとんど利用されることの無かった暗視野画像の活用法について検討した.その結果,肝臓の病理組織標本画像において,鍍銀HE染色標本から線維と核位置を同時に抽出する手法を実現した.また, HE染色標本からの細胞膜の抽出を実現すると共に,核位置と輪郭の抽出精度を改善した.即ち,暗視野画像は病理組織の画像解析に有用であった.また,これらの機能を組み込んだ診断支援システムを実現した.システムは核の位置と輪郭,細胞膜の自動抽出とGUIを用いた修正機能を持ち,様々な特徴量を算出することができる.病理組織の画像解析において,これまでほとんど利用されることの無かった暗視野画像の活用法について検討した.その結果,肝臓の病理組織標本画像において,鍍銀HE染色標本から線維と核位置を同時に抽出する手法を実現した.また, HE染色標本からの細胞膜の抽出を実現すると共に,核位置と輪郭の抽出精度を改善した.即ち,暗視野画像は病理組織の画像解析に有用であった.また,これらの機能を組み込んだ診断支援システムを実現した.システムは核の位置と輪郭,細胞膜の自動抽出とGUIを用いた修正機能を持ち,様々な特徴量を算出することができる.【目的】病理組織の画像解析において,これまでほとんど利用されることの無かった暗視野画像を利用することで,従来の明視野画像だけではできなかった新しい解析手法を実現すると共に,診断に有用な特徴量の算出法を実現する.【研究成果】H21年度は,照明方向を変化させながら暗視野画像を撮像するシステムを構築し,肝病理組織標本の暗視野画像,明視野画像,および位相差画像を撮像した.撮像した画像を元に,病理組織の構成要素(核や細胞膜など)の抽出の可能性について検討した結果,主として「HE染色標本からの細胞膜の抽出」,「鍍銀HE染色標本からの線維と核の抽出」が有望であることが分かり,その抽出法の実現に取り組んだ.HE染色標本からの細胞膜の抽出に関しては,暗視野,明視野,位相差の3種類の画像の同じ位置の色情報を入力とする識別器により細胞膜を抽出した.色情報の様々な組み合わせで抽出正解率を評価した結果,細胞膜と非細胞膜領域の平均正解率は,従来の明視野だけを用いた場合の80.9%に対して,暗視野と位相差を組み合わせることで87.7%に改善できた.鍍銀HE染色標本は肝病理組織に対して一般的に用いられる鍍銀染色とHE染色を同時に施したもので,N/C比の算出を主目的として作成した.この鍍銀HE染色標本からの線維と核の抽出に関しても,暗視野画像を利用することで,線維と非線維領域の平均正解率89.8%,核の抽出正解率83.4%を実現した.即ち,暗視野画像を利用することで,従来困難であった機能の実現や精度の改善が実現され,暗視野画像の有用性を明らかにできた.この他,診断の難しい早期肝癌の診断に有用な新たな特徴量として核の集中度を考案し,その有用性を定量的に明らかにした.【目的】病理組織の画像解析において,これまでほとんど利用されることの無かった暗視野画像を利用することで,従来の明視野画像だけではできなかった新しい解析手法を実現すると共に,診断に有用な特徴量の算出法を実現する.【研究成果】H22年度は、まず病理組織標本を暗視野で撮像した場合に偏光特性があるかどうかを検証した。その結果、予想どおり偏光特性があることを確認した。昨年度に実現したHE染色標本からの細胞膜の抽出処理に関しては、グラフィカルユーザインターフェイス(GUI)を実現し、利用者が容易に細胞膜の抽出処理を行える機能を実現した。また、核の位置と輪郭を抽出する従来のシステムにGUIを組込み、N/C比(核/細胞質比)を算出できるシステムを実現した。核の位置と輪郭の抽出処理に関しては、さらに暗視野画像を利用した抽出精度の改善を試みた。その結果、核位置の抽出に関しては明視野画像と暗視野画像の重み付き合成画像を利用することで精度を改善できることを明らかにした。位置抽出精度に関しては、修正率(修正の必要な位置の割合)を従来の16.9%から15.2%に改善できた。一方、輪郭抽出に関しては、輪郭の色が類似しているなどの特徴を新たに利用した上で核位置抽出と同様に暗視野画像との合成画像を利用することで、精度を改善できることを明らかにした。抽出された輪郭点の平均誤差が0.4画素以下の場合を抽出成功とみなした場合の抽出成功率は、従来の明視野だけの場合(83.3%)に比べて87.8%に改善できた。即ち、核位置と輪郭抽出に関しても暗視野画像の利用が有用であることを明らかとした。【目的】病理組織の画像解析において,これまでほとんど利用されることの無かった暗視野画像を利用することで,従来の明視野画像だけではできなかった新しい解析手法を実現すると共に,診断に有用な特徴量の算出法を実現する.【研究成果】H23年度は,まず前年度までに実現した構成要素の識別法,特徴量の抽出法の改良を実施した.具体的には,N/C比算出において重要となる核輪郭抽出精度を改善した.そして,細胞膜についてもその抽出結果を自動的に改善する手法を実現した.昨年度までの細胞膜の抽出結果では,細胞膜の一部が抽出されていないために細胞膜が閉領域になっていない細胞があり,その部分のGUI(グラフィカルユーザインターフェイス)による修正が必要となっていた.

その手間を削減するため,細線化,端点検出,最小2乗法による直線近似などを利用し,欠損した細胞膜を自動的に修復する機能を実現した,従来は細胞膜のうち約92%が閉領域となっていなかったが,改良によりその割合を約59%に低減でき,GUIによる修正の手間を大幅に削減できた,また,この改善により細胞面積の誤差も低減され,結果的にN/C比の誤差を従来の約2/3に低減できた.そして,これらの機能を診断支援システムに組み込み,利用者が容易に利用できるようにした.実現したシステムは核の位置と輪郭,細胞膜の自動抽出とGUIを用いた修正機能を持ち,様々な特徴量を算出することができる.複数の標本を用いた評価の結果,算出できる特徴量のうち,少なくとも核密度,核の円形度,核の集中度については初期の肝細胞癌の診断に有用と考えられる.
動物、植物、微生物起源α-グルコシターゼの構造と基質認識に基づく分子進化

本研究は、糖代謝に重要な役割を担うα-グルコシダーゼの基質認識や構造を総合的に解析し、"大きく2つのファミリー(ファミリーIとII)に大別できること"の実証を意図したものである。両グループの触媒部位構造の詳細な解析も行い、反応機作の究明も目的に加えた。1.植物酵素のうち、ソバ、イネ、テンサイのものについて、遺伝子単離に成功した。アミノ酸一次配列を決定し、典型的なファミリーIIの酵素であることが認められた。基質認識もこれと符合する。単・双子葉植物起源の酵素は、いずれもII型であることが判明した。2.動物酵素は、ミツバチに関して遺伝子単離を終了させた。I型の基質認識を示すものであり、構造もこれを支持する。ブタ血液酵素に関しては活性解離基(カルボキシル基)を調べた。部分アミノ酸配列からファミリーII型酵素であると推定した。3.微生物酵素のうち、好熱性Bacillus属酵素は、基質認識とN末端アミノ酸配列からファミリーIに属すと考えられた。速度論的解析からカルボキシル基が活性解離基であることを見い出した(至適pHは中性域にあり、His残基の関与が報告されていたが、カルボキシル基であった)。分裂酵母の酵素は遺伝子の単離に成功した。推定されたアミノ酸一次配列からII型であることを確認した。構造中にI型ファミリーの活性部位配列があったので、点突然変異法で検討した。いずれの変異体も活性を有し、これらの配列は機能していない。グルコアミラーゼと報じられているSchanniomyces ocidentalis酵素はα-グルコシダーゼであった。エドマン法で解析したアミノ酸配列から、II型ファミリーに属すと考えられる。4.本計画の知見からα-グルコシダーゼは二つのファミリーに分類可能と思われる。これらの結果から、α-グルコシダーゼの収斂進化(異なる祖先蛋白から別々な進化を行い、生物機能が同一の蛋白になる)が予想された。本研究は、ほぼ全ての生物種に存在し、かつ、糖代謝に重要な役割を担うα-グルコシダーゼの基質認識や構造を総合的に解析し、"大きく2つのファミリー(ファミリーAとB)に大別できること(すなわち、2つの祖先蛋白質から進化してきたこと)"の実証を意図したものである。両グループの触媒部位の構造モチーフが他の糖質分解酵素で認められるため、触媒部位構造の詳細な解析を行い、糖質分解酵素全般を視野に入れた触媒部位構造や反応機作の究明も目的に加える。本年度に関しては以下の成果が得られた。1.植物α-グルコシダーゼについては、ソバとコメ由来のものが大量精製され、プロテアーゼ消化により得られたペプチドのアミノ酸配列が明らかになった。それらの配列の相同性から、ファミリーB型酵素であることを確認した。一方、登熟期の種子より、c-DNAライブラリーが構築され、現在、両酵素の遺伝子獲得が進行中である。が、陽性クローンと思われる株を単離し、確認を行っている。2.テンサイα-グルコシターゼについては、遺伝子の取得に成功し、全塩基配列を決定した。その結果、基質認織から予測されたように、B型酵素であることが明らかになった。3.ファミリーA型に属すと考えられた好熱性Bacillus属酵素の大量調製法を確立し、速度論的手法を用いて、二つのカルボキシル基が直接、活性発現に関与することを見い出した。

本酵素は至適pHを中性側に有し、これまでHis残基の直接関与が予想されていたが、他のα-グルコシダーゼと同様にカルボキシル基であった。本研究は、糖代謝に重要な役割を担うα-グルコシダーゼの基質認識や構造を総合的に解析し、"大きく2つのファミリー(ファミリーAとB)に大別できること"の実証を意図して研究を進行させている。前年度計画の継続分も含め、本年度に関しては以下の研究成果が得られた。1.植物由来のα-グルコシダーゼのうち、ソバ、イネのものは遺伝子単離に成功し、アミノ酸一次配列が決定された。典型的なファミリーB型の酵素であった。基質認識もこれと符合する。イネに関しては、ゲノム中にもう一種類の酵素遺伝子が確認され、現在、単離・構造解析を行っている。2.動物α-グルコシダーゼは、ミツバチに関して遺伝子単離を終了させた。ファミリーAの基質認識を示すものであり、構造もこれを支持する。哺乳動物(ブタ)酵素を調製し、活性発現に関与する解離基を解析したところ、二つのカルボキシル基であると推察された。部分アミノ酸配列の解析を進行させている。3.微生物のうち、分裂酵母の遺伝子単離が行われ(ファミリーBに属すことが分かった)、僅かながら他種生物中での発現が確認された。良好な発現条件の確立を目指している。好熱性Bacillus属α-グルコシダーゼの部分アミノ酸配列が明らかにされ、A型ファミリーに属すことが認められた。昨年度からの研究成果も併せ総合的に判断すると、植物および微生物の真核生物由来のα-グルコシダーゼはB型ファミリーに属し、昆虫と微生物の原核生物の酵素はA型であると推察できる。が、哺乳動物の酵素は、基質認識からB型と予想でき、構造に関する解析を急いでいる。1.微生物酵素のうち、分裂酵母のものは遺伝子のクローニングに成功した。推定されたアミノ酸一次配列からファミリーII型のα-グルコシダーゼであることを確認した。しかしながら、構造中にI型ファミリーの活性部位を形成するアミノ酸配列が見い出された。異種宿主で酵素遺伝子の高発現が可能であるので、点突然変異法でアミノ酸置換を試みた。いずれの変異体も活性を保持しており、I型ファミリーの活性部位に近似する配列は本酵素で機能していないことが推定された。Schanniomyces ocidentalisの酵素はグルコアミラーゼと報じられているが、α-グルコースを生成し、多糖類よりオリゴ糖に高い特異性があることが明らかになり、α-グルコシダーゼであることが判明した。エドマン法で解析したアミノ酸配列から、II型ファミリーに属すと考えられる。2.ブタ血液からα-グルコシダーゼを大量に精製した。自殺基質法と速度論的解析から活性発現に直接関与する活性解離基を調べ、2つのカルボキシル基であることが判明した。プロテアーゼ消化に供し、得られたペプチドのアミノ酸配列からファミリーII型酵素であると推定した。3.本計画3年間で明らかになった知見からα-グルコシダーゼは二つのファミリーに分類可能と思われる。両者の一次構造に保存性が見い出せず、一方がα-アミラーゼの活性部位を進化的に保持していた。他方はα-グルコシダーゼに特異的であった。
ツルマメを用いた耐湿性ダイズの作出に関する基礎研究

ダイズを含む6種の夏作マメ科作物およびツルマメの幼植物について調査した結果,過湿条件下において何れの作物・種の胚軸にも二次通気組織が形成されるが,胚軸横断面あたりの二次通気組織の面積は,ダイズが最も大きく,次いでツルマメ,ササゲ,リョクトウの順で,他の3作物では極めて小さかった.中心柱に対する二次通気組織の面積の比もダイズはツルマメについで大きく,ダイズにおける二次通気組織の形成能はツルマメと同程度であることが明らかとなった.各作物の耐湿性程度(過湿区/畑区の乾物重比)と過湿区における二次通気組織の面積との間に1%水準で,面積比との間に5%水準で有意な正の相関関係(r=0.738およびr=0.681)が認められることから,二次通気組織の発達が耐湿性と密接に関係していることが強く示唆された.さらに,二次通気組織は胚軸にそって連続的に形成されること,胚軸をワセリン・パラフィルムで覆った場合二次通気組織内への酸素の取り込みが阻害され,地下部に酸素を供給できないために植物の生育が抑制されることが明らかとなった.ダイズにおける耐湿性の品種間差異については必ずしも十分な結果が得られなかったが,二次通気組織は処理にかかわらず供試したすべての品種の胚軸に見られ,形成量には品種間差異が認められた.二次通気組織形成の遺伝については,現在栽培ダイズとツルマメの交雑後代のF2種子を採取したところであり,研究途上にあるが,本研究よって耐湿性ダイズ育成の基礎が築かれたものと考えられる.ダイズを含む6種の夏作マメ科作物およびツルマメの幼植物について調査した結果,過湿条件下において何れの作物・種の胚軸にも二次通気組織が形成されるが,胚軸横断面あたりの二次通気組織の面積は,ダイズが最も大きく,次いでツルマメ,ササゲ,リョクトウの順で,他の3作物では極めて小さかった.中心柱に対する二次通気組織の面積の比もダイズはツルマメについで大きく,ダイズにおける二次通気組織の形成能はツルマメと同程度であることが明らかとなった.各作物の耐湿性程度(過湿区/畑区の乾物重比)と過湿区における二次通気組織の面積との間に1%水準で,面積比との間に5%水準で有意な正の相関関係(r=0.738およびr=0.681)が認められることから,二次通気組織の発達が耐湿性と密接に関係していることが強く示唆された.さらに,二次通気組織は胚軸にそって連続的に形成されること,胚軸をワセリン・パラフィルムで覆った場合二次通気組織内への酸素の取り込みが阻害され,地下部に酸素を供給できないために植物の生育が抑制されることが明らかとなった.ダイズにおける耐湿性の品種間差異については必ずしも十分な結果が得られなかったが,二次通気組織は処理にかかわらず供試したすべての品種の胚軸に見られ,形成量には品種間差異が認められた.二次通気組織形成の遺伝については,現在栽培ダイズとツルマメの交雑後代のF2種子を採取したところであり,研究途上にあるが,本研究よって耐湿性ダイズ育成の基礎が築かれたものと考えられる.ツルマメ1系統およびダイズ2品種を含む6種10品種・系統の夏作マメ科作物の幼植物を,畑条件(畑区)および過湿条件(過湿区)で14日間栽培し,地上部乾物重および胚軸(土壌表面直下)における二次通気組織の形成量を調査した.その結果,乾物重比(過湿区乾物重/畑区乾物重X100)はダイズで最も大きく,以下,ツルマメ,ササゲ,ケツルアズキ,リョクトウ,アズキおよびインゲンマメの順であった.二次通気組織は,畑区ではいずれの作物・種の胚軸にもほとんど認められなかったが,過湿区ではダイズ,ツルマメ,ササゲおよびリョクトウの胚軸に明らかな形成が認められた.胚軸横断面あたりの二次通気組織の面積は,ダイズ`アソアオガリ'の9.77mm^2以下,ダイズ`アキセンゴク'7.80mm^2,ツルマメ`D5'4.37mm^2,ササゲ`三尺ササゲ'2.63mm^2,リョクトウ`ブンドウマメ'1.97mm^2,リョクトウ`Acc.7703'1.52mm^2の順で,他の3作物では1mm^2以下であった.中心柱に対する二次通気組織の面積の比も,ダイズはツルマメについで大きく,ダイズにおける二次通気組織の形成能はツルマメと同程度であることが明らかであった.また,乾物重比と過湿区における二次通気組織の面積との間には,1%水準で有意な正の相関関係(r=0.7382)が認められ,二次通気組織の形成能はマメ科作物における耐湿性の強弱と密接に関係していることが明らかとなった.さらに本年は,ダイズの標準的な栽培品種とツルマメの交配を行い, Fl種子を得ており,次年度はこれらの耐湿性と二次通気組織形成能について検討する予定である.ダイズを含む

6種の夏作マメ科作物およびツルマメの幼植物について調査した結果,過湿条件下において何れの作物・種の胚軸にも二次通気組織が形成されるが,胚軸横断面あたりの二次通気組織の面積は,ダイズが最も大きく,次いでツルマメ,ササゲ,リョクトウの順で,他の3作物では極めて小さかった.中心柱に対する二次通気組織の面積の比もダイズはツルマメについで大きく,ダイズにおける二次通気組織の形成能はツルマメと同程度であることが明らかとなった.各作物の耐湿性程度(過湿区/畑区の乾物重比)と過湿区における二次通気組織の面積との間に1%水準で,面積比との間に5%水準で有意な正の相関関係(r=0.738およびr=0.681)が認められることから,二次通気組織の発達が耐湿性と密接に関係していることが強く示唆された.さらに,二次通気組織は胚軸にそって連続的に形成されること,胚軸をワセリン・パラフィルムで覆った場合二次通気組織内への酸素の取り込みが阻害され,地下部に酸素を供給できないために植物の生育が抑制されることが明らかとなった.ダイズにおける耐湿性の品種間差異については必ずしも十分な結果が得られなかったが,二次通気組織は処理にかかわらず供試したすべての品種の胚軸に見られ,形成量には品種間差異が認められた.二次通気組織形成の遺伝については,現在栽培ダイズとツルマメの交雑後代のF2種子を採取したところであり,研究途上にあるが,本研究よって耐湿性ダイズ育成の基礎が築かれたものと考えられる.
DNA修復蛋白の発現を利用した放射線治療効果の予測

放射線治療の結果の正確な予測は、がんの治療法の個別化された選択にとって不可欠である。入力因子としてKu70の免疫組織化学染色と臨床因子を用いて、放射線治療の結果を予測するための人工ニューラルネットワーク(ANN)モデルの適用を検討した。前立腺癌では、2007年8月2010年10月の間に強度変調放射線治療(IMRT)を受けた58人と、2001年8月2007年5月までの間に3次元コンフォーマル放射線療法(3D-CRT)を受けた21名を分析した。下咽頭癌では、2002年3月から2009年12月の間に放射線治療を受けた扁平上皮癌患者46例を分析した。標準フィードフォワード、バックプロパゲーションニューラルネットワークにより訓練されたANNモデルを使用して、放射線療法の治療結果を予測した。前立腺癌の解析において、年齢、グリソンスコア、生検陽性率、治療前PSA値、リスク分類、前立腺体積を臨床因子として使用した。同様に、下咽頭癌においては、年齢、性別、Performance status、臨床的Tステージ分類、亜部位を臨床因子として使用した。予測結果に基づいたROC曲線のArea under the curve(AUC)は、IMRT +ホルモン療法(ADT)で治療した患者群で0.939、IMRT単独群で0.803、3D-CRT単独群で0.960であった。感度と特異度は、IMRT + ADT群では85.7%と90.4%、IMRT単独群では75.0%と88.5%、3D-CRT単独群では92.3%と100%であった。下咽頭癌では、AUCは0.901、感度と特異度はそれぞれ66.7%と88.2%であった。以上の結果よりKu70発現および臨床因子をインプットとして使用して、前立腺癌および下咽頭癌におけるANNによる放射線療法の治療結果を予測できる可能性がある。Ku70発現による放射線治療結果の予測と人工ニューラルネットワークの応用背景:放射線治療の結果の正確な予測は、がんの治療法の個別化された選択にとって不可欠である。方法:前立腺癌では、2007年8月2010年10月の間に強度変調放射線治療(IMRT)を受けた58人と、2001年8月2007年5月までの間に3次元コンフォーマル放射線療法(3D-CRT)を受けた21名を分析した。標準フィードフォワード、バックプロパゲーションニューラルネットワークにより訓練されたANN解析を使用して、放射線療法の治療結果を予測した。結果:Area under the curve(AUC)は、IMRT +ホルモン療法(ADT)で治療した患者で0.939、IMRT単独で0.803、3D-CRT単独で0.960であった。感度と特異度は、IMRT + ADTでは85.7%と90.4%、IMRT単独では75.0%と88.5%、3D-CRT単独では92.3%と100%であった。AUCは下咽頭癌で0.901、感度と特異度はそれぞれ66.7%と88.2%であった。考察: Ku70発現および臨床因子をインプットとして使用して、前立腺癌および下咽頭癌におけるANNによる放射線療法の治療結果を予測できる可能性がある。研究目的の一つとして、生検標本を使用した免疫組織染色による放射線治療効果予測法の確立を目指すことがあるが、その解析法で、有望な結果が得られた。

以上の結果よりKu70発現および臨床因子をインプットとして使用して、前立腺癌および下咽頭癌におけるANNによる放射線療法の治療結果を予測できる可能性がある。生検標本を使用した免疫組織染色による放射線治療効果予測法の確立ための研究をさらに進める。また、解析法の更なる改善を行う。(理由)すでに研究室にあった消耗品を使用して研究を行ったため、残額が生じた。(使用計画)平成29年度の残額と平成30年度の直接経費を使用して、免疫組織染色やその解析法の研究を行う。これらの研究における消耗品、学会参加のための費用などに使用する予定である。
ジャイロイド液晶構造を鋳型とした三次元多孔性グラフェン創成技術の開発

本研究では双連続キュービック液晶の持つ三次元ジャイロイド界面を鋳型として多孔質グラフェンの作成を行う。液晶の自己組織化を利用してπ共役モノマーを『巨視的には湾曲しながら三次元的に連結している』が『微視的には平面に近い』ジャイロイド界面に沿って配列させる。そして、その配列状態を維持したままポリマー化を行い、得られたπ共役ポリマーをグラフェン化することで『三次元的な連続性』と『π共役の平面性』を併せ持つグラフェン誘導体を作製し、導電性等の物性や電極反応場などへの機能展開について評価する。
SSI-1ノックアウトマウスを用いたサイトカインシグナル伝達におけるnegative feedback機構の解明

サイトカインは、その主要なシグナル伝達経路であるJAK-STATシグナル伝達経路を介して、分化、増殖、アポトーシスなどの細胞のホメオスタシスの維持に重要な役割をはたす。SSI-1(別名SOCS-1)はJAK-STATシグナル伝達経路のnegative feedback因子である。SSI-1ノックアウトマウス(KO mice)は、胸腺、脾臓などの臓器において、リンパ球のアポトーシスの増加を伴い生後約2週間で死亡した。このリンパ球のアポトーシスの原因を解明するため、TNF-αのシグナル伝達とSSI-1に焦点を当てて以下の実験を行い、結果を得た。すなわち、SSI-1KO miceのfetal fibroblastをTNF-αで刺激し、その感受性を調べた所、KO miceでTNF-αに対する感受性の亢進が認められた。逆にSSI-1を安定発現させたマウス線維芽細胞株では、TNF-a刺激によるアポトーシスの誘導が低下していた。この作用はSSI-1のファミリー遺伝子であるSSI-3,SSI-5においては認められなかった。次にその機序を明らかにするために、TNF-αシグナルの下流で作用するcasepase-3,8,NF-kB,p38MAPK,JAK-STATについて解析した。その結果、SSI-1 KO miceのfetal fibroblastではp38の活性化が低下しており、反対にSSI-1を安定発現させたマウス線維芽細胞ではp38の活性化の亢進を認めた。これらの結果から、SSI-1は生存シグナルを伝達するp38の活性化を冗進させることでTNF-αが誘導するアポトーシスを阻害することが明らかになった。SSI-1(STAT-Induced STAT Inhibitor-1)は、1997年にわれわれが単離し、その機能を明らかにした。SSI-1のin vitroでの機能は、サイトカインにより誘導され、サイトカインシグナル伝達の主要な因子であるJAKの活性を制御する新規のnegative feedback factorである(Nature: 387,924-929,1997)。そして、われわれはSSI-1の生体における機能を探るべくSSI-1 KOマウスを作成し解析を行った。その結果、SSI-1 KOマウスにおいては、リンパ球,心臓、肝臓などのSSI-1発現臓器が加齢とともにアポトーシスを起こすことが判明し、SSI-1がin vivoにおいて、細胞の生存に必須の分子であることが明らかになった(PNAS:95,15575-82,1998)。その後のSSI-1 KOマウスの胎児線維芽細胞を用いた解析などにより、SSI-1はTNF-αが誘導するアポトーシスシグナルの抑制分子でもあることが解明された。興味深いことに、SSI-1はTNF-αの下流において細胞の生存に働くシグナル伝達分子の1つであるp38の活性化を促進させることにより、TNF-αが誘導するアポトーシスを制御していることが明かとなった(PNAS:投稿中)。これは、今までに知られているSSI-1のJAK-STATの抑制メカニズムでは説明できず、新たなSSI-1の機能および作用機序を示すものである。同時に、われわれは、SSI-1のJAKおよびサイトカインに対する特異性を解明するために、SSI-1を胸腺で強制発現させたSSI-1 Tgマウスを作成し解析を行った。その結果、SSI-1 Tgマウスはγcレセプターの欠損マウスと同じフェノタイプを示すことが分かった。また、SSI-1 Tgマウスの胸腺細胞をIFN-γ,IL-4,IL-6などのサイトカインで刺激し、JAKの下流の分子であるSTATのリン酸化を解析したが、すべてのSTATのリン酸化が抑制された。これらの結果により、SSI-1はサイトカインやJAKに対する特異性を有さないと考えられた(J.Immunol:投稿中)。

サイトカインは、その主要なシグナル伝達経路であるJAK-STATシグナル伝達経路を介して、分化、増殖、アポトーシスなどの細胞のホメオスタシスの維持に重要な役割をはたす。SSI-1(別名SOCS-1)はJAK-STATシグナル伝達経路のnegative feedback因子である。SSI-1ノックアウトマウス(KO mice)は、胸腺、脾臓などの臓器において、リンパ球のアポトーシスの増加を伴い生後約2週間で死亡した。このリンパ球のアポトーシスの原因を解明するため、TNF-αのシグナル伝達とSSI-1に焦点を当てて以下の実験を行い、結果を得た。すなわち、SSI-1 KO miceのfetal fibroblastをTNF-αで刺激し、その感受性を調べた所、KO miceでTNF-αに対する感受性の亢進が認められた。逆にSSI-1を安定発現させたマウス線維芽細胞株では、TNF-a刺激によるアポトーシスの誘導が低下していた。この作用はSSI-1のファミリー遺伝子であるSSI-3,SSI-5においては認められなかった。次にその機序を明らかにするために、TNF-αシグナルの下流で作用するcasepase-3,8,NF-kB,p38MAPK,JAK-STATについて解析した。その結果、SSI-1KO miceのfetal fibroblastではp38の活性化が低下しており、反対にSSI-1を安定発現させたマウス線維芽細胞ではp38の活性化の亢進を認めた。これらの結果から、SSI-1は生存シグナルを伝達するp38の活性化を亢進させることでTNF-αが誘導するアポトーシスを阻害することが明らかになった。
舗装・防水層・コンクリート床版が三位一体となった防水システム構築のための研究

[研究内容]アスファルト舗装敷設時の熱で、コンクリート床版上面付近に微細ひび割れが発生するか否か実験的に検討した。具体的には、予備実験の結果を参考に、水セメント比、仕上げ面の養生条件、敷設する防水層の種類、コンクリートの含水率および空気量の異なる試験体を製作し、アスファルト敷設時にコンクリート床版上面に作用する温度履歴を試験体仕上げ面に与え、微細ひび割れ発生の有無を確認した。さらに、微細ひび割れが生じていると考えられる試験体と、微細ひび割れが生じていないと考えられる試験体で、アスファルト舗装・防水層・コンクリートの三位一体での力学的な一体性(せん断疲労特性)に違いが生じるか、実験で確認した。その結果、含水率が高い試験体において、微細ひび割れが入りやすいことが分かった。また、微細ひび割れが生じることで、力学的な一体性が大きく損なわれることが分かった。[意義]実現場(橋梁)でも、条件がそろえば、微細ひび割れがコンクリート床版上面付近に生じている可能性が示唆される結果となった。このような微細ひび割れは、防水層やアスファルト舗装の早期劣化につながる恐れがある。また、微細ひび割れが入らなかった条件もあることから、(設計段階・施工段階での)対策法も提案することができると考えている。[重要性]これまで、アスファルト舗装、防水層、コンクリートは個別に仕様が決められてきた。本研究成果を一例として、組み合わせとして橋の上部工の性能(ここでは防水性能)を担保することの重要性が明らかとなったといえる。当初の仮説通り、コンクリートに微細ひび割れが生じるケースが存在することが分かった。また、微細ひび割れが生じることでの影響(アスファルト舗装・防水層・コンクリート)を明らかにすることができた。さらに、実現場における対策案も示すことができた。しかし、具体的に、「なぜ微細ひび割れが生じるのか」というメカニズム解明までには、昨年度は至っていないのが現状である。この辺りを詰めることが、本年度の目標となる。微細ひび割れが生じるメカニズムとしては以下の2つ(どちらか一方が主もしくはその両方の影響)が考えられる。・コンクリート内の温度勾配によって生じる熱応力の影響・コンクリート細孔内の水蒸気が暖められ、体積膨張することで爆裂が生じるという影響後者については、細孔内の圧力上昇をうまく実験的に測定することは容易ではない。そこで、主として、前者の影響を数値力学モデルから推定することで、微細ひび割れの発生要因を分析することにする。