hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
小・中学生の社会的思考力・判断力の発達に基づく社会授業モデルの開発研究

本研究は,子どもの社会的思考力・判断の発達に関する縦断的調査を通して,発達を促進する社会科授業モデルを開発することを目的とする。分析結果より,中学生の社会的思考力・判断力は,学年進行に伴って高くなり,特に2年生から3年生にかけて伸長する傾向が見られること,社会的思考力・判断力を構成する5つの能力(事実判断力,帰納的推論能力,演繹的推論能力,社会的判断力,批判的思考力)は独立しているのではなく,相互に関連していることが明らかになった。そこで,中学生を対象とした実験的授業を行った。その結果をもとにして,子どもの社会的思考力・判断力の発達を促進する社会科授業モデルを開発した。本研究の目的は,小・中学生の社会的思考力・判断力の発達に関する実証的データの収集と発達に基づく小・中学校社会科授業モデルを開発することにある。具体的には,以下の3点を研究目的として設定した。1.小・中学生の社会的思考力・判断力の発達に関する量的・質的調査を行い,発達の様相を明らかにすること。2.子どもの社会的思考力・判断力の発達を促進(形成)する条件及び指導方略について実験的な授業を通して明らかにすること。3.研究の1と2の成果をふまえながら,発達に焦点をあてた社会認識形成の基礎理論を検討し,子どもの社会的思考力・判断力を促進する小・中学校社会科授業モデルを開発すること。本年度は上記研究目的のうち,特に1と2に対応する研究を進めた。具体的には次のような研究を行った。(1)中学生の社会的思考力・判断力の発達を把握するための調査結果について量的・質的に分析し,発達過程とその傾向について検討した。分析の結果,1社会的判断力と批判的思考力は学年進行に伴って高くなる傾向が見出され,それは特に2年生から3年生にかけて伸長する傾向にあること,2帰納的推論や演繹的推論から社会的判断へ,また社会的判断から批判的思考へという能力の難度の順序性や能力間同士の相互関連的な関係が見出された。(2)中学生の社会的思考力・判断力の発達に関する研究成果を論文で公表するとともに,発達に焦点をあてた社会認識形成の基礎理論の考察,及び発達を促進(形成)する条件及び指導方略を検証する実験的授業の計画を行った。具体的には,次の3点を研究目的として設定した。1.小・中学生の社会的思考力・判断力の発達に関する量的・質的調査を行い,発達の様相及び認識・発達のメカニズムとその条件を明らかにすること。本年度は上記研究目的のすべてに対応した研究を進めた。具体的には以下のような研究を行った。(1)子どもの社会的思考力・判断力の発達を把握するための縦断的調査の結果を,これまでの横断的調査研究のものと比較しながら分析し,社会認識発達の内的過程についての一般的な傾向について検討した。(2)子どもの社会的思考力・判断力の発達に関する研究成果を学会等で公表し,意見を踏まえながら発達に焦点をあてた社会認識形成の基礎理論について検討した。(3)子どもの社会的思考力・判断力の発達を促進(形成)する条件及び指導方略についての考え方を内包する社会科授業を検討して教授書案を作成した。(4)作成した教授書案を実験的授業対象の子どもの実態に即した指導細案に実践者と相談しながら変換し,分析手続きの検討,プリテストやポストテストの作成等,実験的授業の準備とその一部の実施を行った。本年度は上記研究目的のうち,特に1に対応した研究を進めた。

(1)中学生の社会的思考力・判断力の発達を把握するための調査の結果を,これまでの調査研究の成果と比較しながら分析し,発達の内的過程とその傾向について検討した。(2)中学生の社会的思考力・判断力の発達に関する研究成果を学会で公表し,意見を踏まえながら発達に焦点をあてた社会認識形成の基礎理論について検討した。これらの研究の結果,中学生の社会的思考力・判断力の発達的特徴として次の3点が指摘された。一点目は,中学生の思考力・判断力は,学年進行に伴って高くなることである。二点目は,中学生の思考力・判断力は,特に2年生から3年生にかけて伸長する傾向が見られることである。三点目は,同じ到達基準でも分野によって到達している人数に違いが見られることである。以上の結果は,中学生の社会認識発達の連続性(学年進行に伴う思考力・判断力のレベルが上昇)と不連続性(能力が著しく伸長する時期の存在や分野による特殊性)という特徴を示唆しており,青年期の社会認識発達には量的増加と共に質的に異なった段階(質的な転換)が想定された。本研究の目的は,子どもの社会的思考力・判断力の発達に関する実証的データの収集と発達に基づく社会科授業モデルを開発することにある。具体的には,以下の3点を研究目的として設定した。1.子どもの社会的思考力・判断力の発達に関する量的・質的調査を行い,発達の様相及び認識・発達のメカニズムとその条件を明らかにすること。2.子どもの社会的思考力・判断力の発達を促進(形成)する条件及び指導方略について実験的な授業を通して明らかにすること。3.研究の1と2の成果をふまえながら,発達に焦点をあてた社会認識形成の基礎理論を検討し,子どもの社会的思考力・判断力を促進する社会科授業モデルを開発すること。研究の最終年度である本年度は上記研究目的のすべてに対応した研究を進めた。具体的には以下のような研究を行った。(1)子どもの社会的思考力・判断力の発達を把握するための縦断的調査の結果を,これまでの横断的調査研究の結果と比較しながら分析し,社会認識発達の内的過程についての一般的な傾向について検討した。(2)子どもの社会的思考力・判断力の発達を促進(形成)する条件及び指導方略についての考え方を内包する社会科授業を検討して教授書案を作成した。また,作成した教授書案を実験的授業対象の子どもの実態に即した指導細案に実践者と相談しながら変換するとともに,評価テストの作成や分析手続きの検討等の実験的授業の準備を行った。(3)教授書にもとづく実験的授業を実施し,結果を批判的に吟味しながら子どもの社会的思考力・判断力を促進する社会科授業モデルを検討・開発した。(4)子どもの社会的思考力・判断力の発達と形成に関する研究手続きやその成果を学会等で公表し,得られた意見を踏まえながら発達に焦点をあてた社会認識形成の基礎理論について検討した。教科教育学上記【研究実績の概要】で述べたように,本年度は社会的思考力・判断力の発達に関する調査研究と発達を促進(形成)する条件及び指導方略を検証する実験的授業の計画を行った。中学生の社会的思考力・判断力の発達に関する調査データの量的・質的な分析結果ついては,学会及び論文等において成果発表を行っている。これらの結果に基づく発達に焦点をあてた社会認識形成の基礎理論の検討を行っており,当初の計画通り進められている。
プロトン伝導性酸化物を利用した新しいタイプの燃料電池開発のための基礎研究

3価の金属元素をドープしたバリウムジルコネート(BaZrO_3)は、加湿雰囲気で、比較的高いプロトン伝導度(10^<-3>Scm^<-1>)を示す。また、燃料電池の反応生成物であるCO_2およびH_2Oに対して安定であることから、中温(600°C程度)型燃料電池の電解質への応用が期待されている。中でもイットリウム(Y)をドープしたバリウムジルコネート(BaZrO_3)は電気伝導度が最も高い。しかし、従来の固相反応法で作製したYを15%ドープしたBaZrO_3(BaZr_<0.85>Y_<0.15>O_<3-δ>)焼結体は、50nm程度の結晶粒が多数存在し、平均結晶粒径が非常に小さく、そのため、電気伝導度を低下させる原因である結晶粒界密度が非常に大きくなっている。BaZr_<0.85>Y_<0.15>O_<3-δ>の相平衡関係を詳細に調べることで、その原因が、焼結温度(1600°C)と合成温度(1300°C)で相平衡関係の違いであることがわかった。つまり、BaZr_<0.85>Y_<0.15>O_<3-δ>は1300°Cでは二相分離し、1600°Cでは単相であり、結晶粒成長にはカチオンの長距離拡散が必要となり、結晶粒が成長しにくい。これによって、BaZr_<0.85>Y_<0.15>O_<3-δ>の焼結メカニズムを初めて熱力学および速度論的に解釈することに成功した。また、この解釈をもとに、焼結中のカチオンの拡散距離を短くするために、焼結前の合成粉末の結晶粒径を小さくすることを考えた。硝酸塩凍結乾燥法によって得られた前駆体を低温合成することで、微細なYをドープしたBaZrO_3合成粉末を作製することに成功した。さらに、この合成粉末を焼結することで、組成が均一で結晶粒界密度がより小さい焼結体を得ることができた。この結果、長年の課題であったYをドープしたBaZrO_3の結晶粒界密度の低減に成功した。しかしながら、3価の金属元素をドープしたBaZrO_3は結晶粒界抵抗が大きいということが報告されている。BaZrO_3の結晶粒界抵抗の多くは交流2端子法により測定されており、この測定法では結晶粒界抵抗と結晶粒内抵抗を分離して求めることができる。しかし、BaZrO_3においては、結晶粒界抵抗と結晶粒内抵抗の区別が簡単ではなく、過去の報告でも多くの間違いがあるため、結晶粒界抵抗を正しく測定する方法を確立する必要がある。そこで、まず基礎的な研究として、結晶粒界抵抗を正しく測定する方法を確立した。その後、BaZrO_3の結晶粒界抵抗を低減する研究を行った。申請書にも記載したように、これまでの報告ではイットリウム(Y)をドープをしたBaZrO_3のプロトン伝導度が最も高いと報告されているが、スカンジウム(Sc)とYを混合ドープすることで、BaZrO_3の結晶粒界抵抗を低減することができることがこれまでの研究でわかっている。そこで、更なる結晶粒界抵抗の低減を目指して、YとSc以外の3価の金属元素を混合ドープすることを考えた。結果、交流2端子測定で得られるBaZrO_3のインピーダンススペクトルの円弧の解釈を、直流4端子測定の結果と併せて検討した結果、結晶粒内、結晶粒界および電極による円弧を特定する方法を確立した。また、BaZrO_3の結晶粒界抵抗の低減を目指して、Yと3価の金属元素を混合ドープしたところ、ScとYを混合ドープした試料が最も結晶粒界抵抗が小さく、2相分離しない試料が結晶粒界抵抗が最も低いことがわかった。BaZr_<0.85>Y

_<0.15>O_<3-δ>の相平衡関係を詳細に調べることで、その原因が、焼結温度(1600°C)と合成温度(1300°C)で相平衡関係の違いであることがわかった。つまり、BaZr_<0.85>Y_<0.15>O_<3-δ>は1300°Cでは二相分離し、1600°Cでは単相であり、結晶粒成長にはカチオンの長距離拡散が必要となり、結晶粒が成長しにくい。これによって、BaZr_<0.85>Y_<0.15>O_<3-δ>の焼結メカニズムを初めて熱力学および速度論的に解釈することに成功した。また、この解釈をもとに、焼結中のカチオンの拡散距離を短くするために、焼結前の合成粉末の結晶粒径を小さくすることを考えた。硝酸塩凍結乾燥法によって得られた前駆体を低温合成することで、微細なYをドープしたBaZrO_3合成粉末を作製することに成功した。さらに、この合成粉末を焼結することで、組成が均一で結晶粒界密度がより小さい焼結体を得ることができた。この結果、長年の課題であったYをドープしたBaZrO_3の結晶粒界密度の低減に成功した。
小児科外来における看護実践の暗黙知の解明とSECIモデルを活用した学習方法の検証

前年度に、A大学病院の小児科外来において看護師が診療や看護をスムーズにさせるために実践している判断とその援助について明らかにした。今年度はそれらの内容について、第48回日本看護学会ヘルスプロモーションにて、学会発表を行った。さらに学術雑誌へ論文を執筆し、さらに論文の投稿を行った。また、全国の小児が入院する病棟のある総合病院451施設の小児科外来に勤務する看護師を対象に、診療や看護をスムーズにさせるための看護技術などが満足度にどのように関連をしているかを調査した内容についても、学術誌へ投稿を行った。小児科外来の看護師が診療や看護をスムーズにさせるための看護技術を明らかにするために調査を行ってきた。しかし、暗黙知のような普段意識をせずに判断して実施している内容について他者に教授できるような教材の作成を多方面から試みたが困難であった。今後は、小児科の診療所の看護師を対象に、教育の現状やニーズについて調査を行う。暗黙知のような看護技術については他者に教授できる教材の作成は困難であったため、より言語化して教材として作りやすい教育内容について、看護師はどのようなことを学びたいかを明らかにして、それらの教材を作成するための参考としたい。小児科外来の看護師が暗黙知的に実施している「診療や看護をスムーズにさせるための技術」として、当初はフォーカスグループインタビューを実施する予定であった。しかし、暗黙知を言語化することは容易ではないと判断し、まずは言語化しやすい内容を明らかにするために全国60施設の総合病院の小児科外来で勤務する看護師を対象として、自由回答形式のアンケート調査を実施した。その調査によって診療や看護をスムーズにするための技術や工夫42項目として、「問診を行い、感染隔離の判断をする」「診察前に指示のあった検査(採血、採尿、心電図、レントゲン)を行う」「受付で保護者に問診票を記入してもらう」「診察前に身体計測を行う」などを明らかにした。次の段階として、その42項目の各施設での実施状況について明らかにするため、451施設の総合病院の小児科外来に勤務する看護師を対象にアンケート調査を行った。この調査により、小児科外来の看護師の勤務状況や診療や看護をスムーズにするための技術や工夫42項目の実施頻度、看護師が困難と感じていることなどを明らかにした。さらに、診療や看護をスムーズにするための技術や工夫として、看護師が意識せず暗黙知的に実施している診療や看護をスムーズにするための技術や工夫について明らかにするため、1施設の総合病院の小児科外来において、のべ10日間の参加観察とインタビューの調査を行った。これらの研究の成果については、第47回日本看護学会:ヘルスプロモーションおよび、外来小児科学会第26回年次集会、20th EAFONSにおいて発表をした。「診療や看護をスムーズにさせるための知識・技術」を明らかにするためのフォーカスグループインタビューの代わりとして、参加観察とインタビュー調査を行った。また、「診療や看護をスムーズにさせるための知識・技術」の実施状況についての調査についても実施しており、おおむね順調に進展している。A大学病院の小児科外来において看護師が診療や看護をスムーズにさせるために実践している判断とその援助について明らかにするため、参加観察とインタビューを行った。対象者は5名の小児科外来の看護師であり、研究者3名で病院の外来へ行き、計57.8時間の参加観察を実施した。その後、観察をまとめたフィールドノートとインタビューの逐語録の分析を行い、3つのテーマとして「診療場面において看護師が診療や看護をスムーズにさせるために実施している判断や技術」「採血場面において看護師が診療や看護をスムーズにさせるために実施している判断や技術」「情報収集と情報共有において看護師が診療や看護をスムーズにさせるために実施している判断や技術」6カテゴリー、71コードを明らかにすることができた。これらの研究結果について、第27回日本外来小児科学会年次集会、2nd APNRC(台北)で発表した。当初は、小児科外来への教育ツールとして、パンフレットや動画などを作成することを考えていたが、調査を進める中で看護師が実施しているスムーズにさせる暗黙知的な看護技術は、その患者や状況に応じてかなり流動的に実施されており、マニュアル化することが非常に難しいことが分かってきた。そこで、他の看護師へ暗黙知を形式知として伝える方法について現在情報収集中である。平成28年度の調査では、総合病院の小児科外来について調査し、診療や看護をスムーズにするための技術や工夫について明らかにした。平成29年度は、総合病院の小児科外来よりも件数が多い小児科を標榜する診療所、クリニックに勤務する看護師を対象とし、診療や看護をスムーズにするための技術や工夫を明らかにする調査を実施する。

それらについて明らかにした上で、経験の少ない看護師を対象とした動画やパンフレットなどの教育ツールを検討したい。他の看護師へ暗黙知を形式知として効率的に伝える方法について情報収集を進め、これまでに調査した結果を学会で発表し、論文に投稿していく。現在、学術雑誌の「外来小児科」に投稿中である。今後は、小児科の診療所の看護師を対象に、教育の現状やニーズについて調査を行う。暗黙知のような看護技術については他者に教授できる教材の作成は困難であったため、より言語化して教材として作りやすい教育内容について、看護師はどのようなことを学びたいかを明らかにして、それらの教材を作成するための参考としたい。小児科外来での参加観察とインタビューの調査の倫理審査の認可に時間を要し、調査にかかる費用が使用できなかったため。小児科外来の看護師用にスムーズにさせるためのマニュアルとしてパンフレットや動画を作成する予定であったが、予想以上に暗黙知的な内容が多く、マニュアル化が困難であった。そこで、どのような方法でマニュアルを作成すれば良いか現在情報収集中であり、マニュアル作成が滞っているため。今後はさらに情報収集を行い、マニュアルを作成していく計画としている。当初は看護師用の教育用の動画やパンフレットの作成を予定していたが、暗黙知的な看護技術に着目して教材を作成することが困難であったため、方向性を転換せざるを得ない状況が生じた。そのため、改めて小児科外来の経験の少ない看護師に対して、教育の現状とどのようなことを学びたいのかについてのニーズ調査が必要となった。総合病院の小児科外来での参加観察とインタビューの調査にかかる費用は平成29年度の5月には支出する予定である。今後は、小児科を標榜する診療所での調査を実施し、支出する予定である。
金属アルコキシドによる強磁性酸化物超微粒子薄膜の作製と光磁気記録媒体への応用研究

ゾル・ゲル法は,セラミックスの低温・高均質合成法であり,最近新素材の関連から注目されている技術である.従来研究の重点は光学ガラス合成にあり,磁性材料に関するものは極めて少なかった.我々はエチレングリコール(HOCH_2CH_2OH)中の硝酸鉄(Fe(NO_3)_39H_2O)を溶解したゾルを窒素雰囲気中約80°Cで撹拌すると重合反応が生じ,金属アルコキシドの1種鉄エチレングリコラートが生成されゲル化する.適当な粘度のゲルをスピンコートによってガラス基板上に塗布し,ゲル化完了後熱処理を施すことによって透光性磁性酸化物薄膜の作成を試みた.まず薄膜化に先だって,溶液を完全にゲル化反応を完了させた後粉末にして,大気中200600°C3時間熱処理した試料の磁気特性と結晶構造を調べた. 200°C以下ではX線アモルファスを示し磁化も小さいが, 300°C近傍で磁化は急増し, 400°C以上で激減する.この磁化の変化はγ-Fe_2O_3の生成と, α-Fe_2O_3への変態に対応し, γ→α変態が400°Cで生じていることが分った.ガラス基板上に形成した薄膜においても磁化の熱処理温度依存性は類似の変化を示す.ただし最大磁化は4ΠMs【.apprxeg.】740Gと小さく, X線回折にはかからないγ-Fe_2O_3超微粒子によるものと考えられる.次に磁気特性の改善のため,試料を水素雰囲気中で2時間遷元処理後,再度大気中で3時間熱処理を行った. 400°Cの遷元温度で磁化は最大4ΠMs=3KGに達する大きなものが得られる.遷元処理によって透過率は40%と半透膜になるが,再酸化処理で磁化の値を維持したままで透過率90%以上の初期の高透光性を回復する.現在磁界中遷元処理による磁化特性の制御と,磁気光学ファラデー効果の測定を行っている.更に我々はゾル・ゲル法を用いてBYCO系高Tc超伝導セラミックス合成を試みた.高均質に反映して超伝導特性の経時劣化の小さな試料作成が可能であることを確認している.ゾル・ゲル法は,セラミックスの低温・高均質合成法であり,最近新素材の関連から注目されている技術である.従来研究の重点は光学ガラス合成にあり,磁性材料に関するものは極めて少なかった.我々はエチレングリコール(HOCH_2CH_2OH)中の硝酸鉄(Fe(NO_3)_39H_2O)を溶解したゾルを窒素雰囲気中約80°Cで撹拌すると重合反応が生じ,金属アルコキシドの1種鉄エチレングリコラートが生成されゲル化する.適当な粘度のゲルをスピンコートによってガラス基板上に塗布し,ゲル化完了後熱処理を施すことによって透光性磁性酸化物薄膜の作成を試みた.まず薄膜化に先だって,溶液を完全にゲル化反応を完了させた後粉末にして,大気中200600°C3時間熱処理した試料の磁気特性と結晶構造を調べた. 200°C以下ではX線アモルファスを示し磁化も小さいが, 300°C近傍で磁化は急増し, 400°C以上で激減する.この磁化の変化はγ-Fe_2O_3の生成と, α-Fe_2O_3への変態に対応し, γ→α変態が400°Cで生じていることが分った.ガラス基板上に形成した薄膜においても磁化の熱処理温度依存性は類似の変化を示す.ただし最大磁化は4ΠMs【.apprxeg.】740Gと小さく, X線回折にはかからないγ-Fe_2O_3超微粒子によるものと考えられる.次に磁気特性の改善のため,試料を水素雰囲気中で2時間遷元処理後,再度大気中で3時間熱処理を行った. 400°Cの遷元温度で磁化は最大4ΠMs=3KGに達する大きなものが得られる.遷元処理によって透過率は40%と半透膜になるが,再酸化処理で磁化の値を維持したままで透過率90%以上の初期の高透光性を回復する.現在磁界中遷元処理による磁化特性の制御と,磁気光学ファラデー効果の測定を行っている.更に我々はゾル・ゲル法を用いてBYCO系高Tc超伝導セラミックス合成を試みた.高均質に反映して超伝導特性の経時劣化の小さな試料作成が可能であることを確認している.
脂質によるタウ凝集の制御

タウ蛋白質の凝集形成は、アルツハイマー病(AD)原因因子の一つであると考えられている。本計画で私は、膜脂質によるタウ凝集制御モデルを提案し検証に取り組んだ。タウと脂質二重膜の相互作用を検証した結果、タウが特異的に結合する膜脂質成分X1を同定した。さらに、タウの脂質結合領域を同定し、結合の仕組みを明らかにした。脂質によるタウ凝集誘導を検証した結果、X1がタウの凝集形成を抑制することを明らかにした。興味深いことに、膜脂質成分X1がAD患者で減少していることが複数の研究グループから報告されている。以上は、脂質の代謝異常がタウの病変を介して神経変性に至るというAD進行モデルの可能性を示している。アルツハイマー病(AD)はわが国でもっとも患者数の多い認知症で、根本療法の開発が急務である。ADの病理学的特長のひとつ神経原繊維変化の主要構成成分は凝集したタウ蛋白質である。そしてタウの凝集はADの原因の一つであると考えられている。私はAD研究に取り組むにあたり、タウ凝集の場として脂質二重膜に注目し、脂質によるタウ凝集制御モデルを提案し検証に取り組む。本研究は以下の研究目標から構成される。I.タウと脂質二重膜の相互作用の検証II.脂質によるタウ凝集誘導の検証III.細胞膜によるタウの凝集制御の検証。証明された暁にはこの新たなモデルを元に、タウへ結合し凝集制御の鍵となる脂質成分の代謝に注目し、新たな創薬のターゲットにする。当該年度は、主に研究目標I.の実施計画を提案し、これを遂行した。生体内のタウの膜局在を確認するため、マウス海馬を生化学的に分画し、膜画分、細胞質画分をSDS-PAGEで泳動し、Western Blotでタウの発現を観察した。その結果、タウの多くが膜に局在していることを確認した。タウと膜脂質の相互作用の可能性を検証するため、大腸菌リコンビナント系から精製したタウとマウス脳から抽出した脂質で調整した人工リポソームを用いてリポソーム浮遊法によって相互作用を観察した。その結果、タウが脂質2重膜に結合することを明らかにした。タウに結合する膜脂質成分を明らかにするため、膜オーバーレイ法によってタウと30種の膜脂質成分との相互作用を観察した。その結果、新たにタウが特異的に結合する膜脂質成分の同定に成功した。以上の通り、当該年度はタウと脂質二重膜の相互作用を明らかにした。アルツハイマー病(AD)は本邦でもっとも患者数の多い認知症で、根本療法の開発は社会的急務である。神経原繊維変化(NFT)はADの病理学的特長のひとつで、主要構成成分はタウ蛋白質の凝集体である。NFTの形成はADの進行と相関しており、神経変性の原因の一つとして考えられている。そこで、タウが凝集する仕組みを明らかにし、NFTの形成を阻止することが重要になる。私は本計画で、タウ凝集の場として脂質二重膜に注目し、脂質によるタウ凝集制御モデルを提案し検証に取り組んだ。I.タウと脂質二重膜の相互作用の検証II.脂質によるタウ凝集誘導の検証III.細胞膜によるタウの凝集制御の検証昨年度までに、研究目標Iを実施し、生体内タウの膜局在を確認し、タウが特異的に結合する膜脂質成分X1を同定した。本年度は、これを発展させ、タウと膜脂質の相互作用の仕組みの解明に取り組んだ。その結果、タウの脂質結合領域を同定し、結合部位内の特徴的なアミノ酸配列がこの相互作用に関わることを明らかにした。また、研究目標IIを遂行し、X1が、タウの凝集形成を抑制することを明らかにした。さらにタウ凝集を誘導する膜脂質成分X2を同定した。研究目標IIIでは、細胞内におけるX1の発現調節に取り組み、直接投与による調節法と合成酵素遺伝子の発現による調節法を確立した。本研究で私は、タウに結合する膜脂質成分X1を同定し、X1がタウの凝集を抑制することを明らかにした。興味深いことに、膜脂質成分X1は、AD患者で減少していることが複数の研究グループから報告されている。以上の知見は、ADの進行過程で脂質の代謝異常がタウの病変を介して神経変性に至るというモデルの可能性を示している。私は、今後この仮説を検証し、AD発症メカニズムを明らかにし、治療法開発を目指したい。当該年度は研究目標I.「タウと脂質二重膜の相互作用の検証」に取り組んだ。その結果、生体内のタウの膜局在を確認し、脳内脂質成分で構成される脂質2重膜とタウの相互作用を明らかにし、タウが特異的に結合する膜脂質成分の同定に成功した。

以上の通り、研究目標Iを十分に達成した。そして当初の研究計画どおり、今後これらの成果を元に研究目標II、III.の遂行が可能である。以上の理由から、本研究は「おおむね順調に進展している」。25年度が最終年度であるため、記入しない。当初の研究計画どおり、今後は研究目標II.「脂質によるタウ凝集誘導の検証」III.「細胞膜によるタウの凝集制御の検証」に主に取り組む。また、当該年度の研究成果を基礎に研究を遂行する。特にタウが特異的に結合する膜脂質成分に注目しその作用を検証する。研究目標II.「脂質によるタウ凝集誘導の検証」膜脂質によるタウ凝集制御を、精製タウの凝集誘導実験で検証する。古典的な誘導剤ヘパリンを陽性群に、注目する膜脂質成分のタウ凝集誘導活性、誘導阻害能を測定する。研究目標II.「細胞膜によるタウの凝集制御の検証」細胞膜脂質成分を、脂質の産生・代謝酵素の発現、外部投与などで操作し、タウ安定発現培養細胞株を用いた界面活性剤不溶性タウの測定することで、細胞膜によるタウの凝集制御を検証する。
グローバルイシューとして世界人口の高齢化と新しい社会経済システムの構築

本研究は、途上国における急速な高齢化を21世紀における新しいグローバルイシューとして捉え、その対応に求められる新しい社会経済システムのモデル構築に向けた議論を社会起業家を含む共同研究チームの視点から提起することを目的としている。本研究は、社会変革の担い手となる実社会のアクターとの知見共創を行うトランスディシプリナリー・アプローチを方法論として用いる。初年度は、はじめにアジアとアフリカ地域の中心とした人口動態に関するデータ収集とSDGs関連指標に関する文献調査を行った。これより、アジアでは2030年以降に高齢化が多くの国で顕在化し、特にタイとベトナムにおいて65歳以上の高齢者人口が全人口の15%から20%ほどになることが確認された。次に、社会起業家をメンバーに含んだ共同研究チームを構成した。東南アジアを拠点として人材育成事業に取り組む教育ベンチャーと研究協力をしていくことを確認し、途上国地域における高齢化についての勉強会を実施した。また、アフリカ地域の高齢化について議論を行うため、南アフリカフリーステート州クワァクワァ地域において「コミュニティ開発における世代間関係性」をテーマとした現地調査を実施した。この調査により、土着の部族に由来する地域ガバナンス(伝統システム)と近代化によってもたらされた自治制度(モダンシステム)の間に価値観の相違が存在し、それぞが異なる世代を象徴していることが確認された。本事業は、研究を通じて得られた高齢社会に関する知見を活かして、高齢社会をテーマとした演習教育の開発にも取り組んでいる。これについては、全国で最も高齢化率が高い秋田県をフィールドに、「縮小高齢社会における地域づくり」をテーマとした演習を実施した。本演習は主に大学院生を対象としており、高齢化に伴って生じる様々な地域課題に関する理解を深めた。初年度の平成30年度は、本研究の方法論であるトランスディシプリナリー・アプローチに不可欠である社会アクターとの協力体制を構築することができた。具体的には社会起業家との共同研究チームを構成し、途上国の高齢化が将来的なグローバルイシューとして重要なテーマであることを勉強会を通じて共有できた。この際、先行研究のように高齢者を主な研究対象とするのではなく、高齢化していく社会を対象とし、高齢社会という新しい社会フェーズに求められる社会経済システムを探求することが本研究の主眼であることを確認している。また実際に南アフリカフリーステート州クワァクワァ地域にて世代間関係性を切り口としたフィールドワークを実施することができ、これを通じて途上国のコミュニティ開発の文脈においても高齢化が重要な視点であることを確認できた。次年度は東南アジアにて主に地域単位でのガバナンスと高齢化のテーマをフィールドワークを通じて探求していく予定である。このように研究の次の方向性を掴むことができているため、本研究はおおむね順調に進展していると考えている。初年度に社会アクターを含む共同研究チームを構成し、アフリカ側でのフィールドワークを実施することができた。これをアジア側の途上国の文脈に展開するために、次年度は東南アジアにおいて地域単位のガバナンスと高齢化をテーマとするフィールドワークを実施する。また、初年度に引き続き、高齢化とSDGsに関するデータ収集を行う。特に各国のなかの地域単位でのデータを収集することに務め、都市と農村地域での高齢化の影響についての全体像を掴む。これに加えて、次年度は、フィールドワーク、文献調査、高齢化に関するデータ収集と分析を統合しながら、途上国における高齢化が進んでいく際に求められる新しい社会経済システム像についての議論を深めていく。年度の取りまとめの作業として、上記のステップで得られた知見を用いて、アジアをフィールドとした高齢社会に関する演習教育のコンテンツ開発に取り組む計画である。

具体的には社会起業家との共同研究チームを構成し、途上国の高齢化が将来的なグローバルイシューとして重要なテーマであることを勉強会を通じて共有できた。この際、先行研究のように高齢者を主な研究対象とするのではなく、高齢化していく社会を対象とし、高齢社会という新しい社会フェーズに求められる社会経済システムを探求することが本研究の主眼であることを確認している。また実際に南アフリカフリーステート州クワァクワァ地域にて世代間関係性を切り口としたフィールドワークを実施することができ、これを通じて途上国のコミュニティ開発の文脈においても高齢化が重要な視点であることを確認できた。次年度は東南アジアにて主に地域単位でのガバナンスと高齢化のテーマをフィールドワークを通じて探求していく予定である。このように研究の次の方向性を掴むことができているため、本研究はおおむね順調に進展していると考えている。初年度に社会アクターを含む共同研究チームを構成し、アフリカ側でのフィールドワークを実施することができた。これをアジア側の途上国の文脈に展開するために、次年度は東南アジアにおいて地域単位のガバナンスと高齢化をテーマとするフィールドワークを実施する。また、初年度に引き続き、高齢化とSDGsに関するデータ収集を行う。特に各国のなかの地域単位でのデータを収集することに務め、都市と農村地域での高齢化の影響についての全体像を掴む。これに加えて、次年度は、フィールドワーク、文献調査、高齢化に関するデータ収集と分析を統合しながら、途上国における高齢化が進んでいく際に求められる新しい社会経済システム像についての議論を深めていく。年度の取りまとめの作業として、上記のステップで得られた知見を用いて、アジアをフィールドとした高齢社会に関する演習教育のコンテンツ開発に取り組む計画である。初年度に実施した南アフリカでのフィールドワークが現地側のスケジュールと季節の関係で年度末の時期となった。初年度の計画のなかでこのフィールドワークが最も予算の必要なものであったためこれに向けて予算を用意していたが、現地での滞在費と移動費が予想以上に抑えることができたため、結果として未使用額(90,364円)が発生してしまった。次年度についてはフィールドワークの実施時期を年度の中盤とすることで、海外への渡航が発生した場合にも年度内に予算を計画的に使い切れるように十分に留意する。初年度の未使用額については、次年度に計画しているフィールドワークのための予算として活用する。
1Gfpsを目指す撮像素子構造の実証

10億枚/秒(1Gfps)の撮影速度と1光子感度を持つ究極の高速撮像素子の開発を目標とした。以下の成果が得られた。(1)素子構造:センサとドライバーチップそれぞれの新構造を提案し、これらを接合した3D構造のセンサを設計した。(2)最高撮影速度(シミュレーションレベル):6Gfps(時間分解能160ps)が可能であることを示した。(3)最高撮影速度(試作チップ):ドライバーチップでは時間分解能1ns(1Gfps)を達成した。センサチップのプロセスにミスがあり、現在、再プロセス中である。1Gfpsは達成できると考えている。センサはCCD構造なので、冷却により数光子感度になる。研究開発目的は以下の3点である。1.基本撮像素子構造の選定、2.時間分解能1nsのマルチフレーミング撮像素子の設計と試作、3.時間分解能10ns以下の超高速撮像素子の利用可能性調査。以下、それぞれについて報告する。1.基本撮像素子構造の選定:高速性、感度、実用性等の観点から、3種の構造に絞り込んだ。いずれも裏面照射マルチフレーミング撮像素子構造を持つ。(1) CCD型マルチフレーミング素子、(2) CCD型ビデオカメラ用素子、(3) CMOS型マルチフレーミング素子。具体的な素子構造を作り、基本的な性能を検討した。(1)のCCD型マルチフレーミング素子では連続10枚撮影可能である。当面開発する実用素子の時間分解能は1ns程度である。理論的な限界は10psである。(2)のビデオカメラ用撮像素子については概略設計を行った。時間分解能10ns、画素数100万、連続撮影枚数100枚の実用素子の開発が可能である。(3)のCMOS型マルチフレーミング素子についても構造を明確化したが、性能の評価は進んでいない。2.時間分解能1nsのマルチフレーミング撮像素子の設計と試作:32×48画素の試作チップを設計した。IMECにおいてプロセスを開始した。さらにリングオシレータ型の専用ドライバーを設計し、テストチップをプロセス中である。3.時間分解能10ns以下の超高速撮像素子の利用可能性調査:関連学会への出席、研究者や企業へのヒアリング等で調査を継続している。赤外線超高速撮像素子に意外に大きな需要があることがわかった。100万枚/秒を超えるような超高速撮影の撮影対象は急激な発熱を伴う現象が多いからである。例えば、爆発、プラズマ、衝突、破壊、溶射等などである。申請時の【研究目的(概要)】は以下の通り。これと対比して成果を説明する。【学術的背景】ー中略ーシリコンデバイスで達成可能な撮影速度は10億枚/秒(1Gfps)と予想される。この撮影速度と1光子感度を持つ究極の高速撮像素子の開発を目指す。【研究期間内の成果】(1)シミュレーションレベルにおける1Gfpsを達成可能な素子構造の確定。(2)テストチップによる0.1Gfpsの達成。(3)1Gfpsビデオカメラシステムの開発方針。【学術的特色】新規半導体素子構造の開発。【予想される結果】(1)1Gfps撮像素子の実現可能性の実証。(2)1Gfpsのビデオカメラシステムを構築する上での課題のリスト及びそれらの解決方針。【意義】ー中略ー先端計測技術の飛躍的性能改善ー後略ー。【成果】(1)素子構造:センサとドライバーチップそれぞれの新構造を提案し、設計した。(2)最高撮影速度(シミュレーションレベル):時間分解能160ps(6Gfps)が可能であることを示した。(3)最高撮影速度(試作チップ):ドライバーチップでは時間分解能1ns(1Gfps)を達成。センサチップは設計ミスがあり、現在、修正の上、再プロセス中。(4)開発上の課題のリストと解決方針:リストを作成。主要な課題について時間分解能100ps(10Gfps)を目指して主要制限要因を解明中。(5)超高速で1光子感度を持つ素子構造:アナログ画素単位メモリと同数以上のデジタル画素単位メモリを備える素子で実現可能であることを示した。(6)先端計測技術への適用:トップレベルの研究者との研究が進行中。(1)から(4)については研究論文として発表済み。修正チップについては現在IMECにおいてプロセス中。(1)、(5)については特許を申請済み。(6)については進行中。Dynamic SPSは本年度科研に採択、超高速赤外計測は不採択であったがA評価。工学1.基本撮像素子構造の選定:基本素子構造の選定は順調に進んでいる。

性能についても、少なくともシミュレーション上は、実用レベルで当初の設定目標を十分達成できることが明らかとなった。理論的な限界については、例えばマルチフレーミングカメラの撮影速度の目標が1nsであったが、10psまで縮小可能であることがわかった。2.時間分解能1nsのマルチフレーミング撮像素子の設計と試作:既に設計を完了し試作に入っている。通常、撮像素子の試作には数千万円が必要である。幸いIMEC(電子技術に関するヨーロッパ屈指の研究所)が代表者の提案した素子構造に興味を持っていただき、小さいテストチップを、他の試作素子の周辺に乗せていただいた。さらに撮像素子だけでなく専用ドライバーの試作チップも設計し、試作に回すことができた。3.時間分解能10ns以下の超高速撮像素子の利用可能性調査:6月には米国ユタ州で開かれたIISW(International Image Sensor Workshop)に出席した。このワークショップは隔年で開かれ、世界のトップレベルのイメージセンサ設計者が一堂に会する。マルチフレーミング素子の構造について講演した。非常に高い評価を得た。同時に、超高速撮像素子の用途についての情報収集を行った。3月にはロンドンでIS2014(Image Sensor 2014)で招待講演を行った。参加者は約200名であった。その機会にイギリスに本拠を置くある企業から、ぜひマルチフレーミング素子を実用化したい、という申し出があった。これらの機会を通じて超高速撮影の用途に関する情報収集を続けている。現時点で最も大きな収穫は、赤外線超高速ビデオカメラに対して大きな需要があることが判明したことである。1.基本撮像素子構造の選定:CMOS型マルチフレーミング素子の細部構造を明確にし、実用的な観点から期待される性能と、実際の試作および実用上の課題を明らかにする。さらに赤外線超高速撮像素子について、いくつかの構造例を比較検討し、性能と実用性の観点から望ましい素子構造を明らかにする。2.時間分解能1nsのマルチフレーミング撮像素子の設計と試作:プロセス中のテストチップの試作が10月にできる予定である。それまでに評価機(バルクな評価カメラ)の試作を行う。その後は、年度末までにできる限り評価を続け、基本性能と課題を明確にする。同様に専用ドライバーのテストチップもできるので、並行して評価を行う。10月まで若干の時間的余裕ができるので、既に基本仕様を明らかにしているCCD型の1億枚/秒の撮像素子(時間分解能10ns)のテストチップを実際に設計する。できればこれもIMECに依頼して、プロセスしたい。3.時間分解能10ns以下の超高速撮像素子の利用可能性調査:本年度は10月にICHSIP31(31th International Congress on High-Speed Imaging and Photonics)に出席する。この会議は隔年開催で、世界中の高速度撮影機器の開発者とユーザーが集まる。今回はポーランドで開催される。従って本調査には最適である。
イオウ原子の特性を生かした小炭素分子活性化と多成分連結反応の開発

本研究では、チオホルムアミドを鍵出発化合物として、異なる有機金属反応剤の連続付加反応を経由した三級アミン合成法について検討を行っている。たとえば、ピペラジル基を有するチオホルムアミドに対して有機リチウム、有機マグネシウム反応剤を連続で付加させ、対応するアミンを高収率で得ている。この反応では、それぞれの反応剤が二分子組込まれた生成物は観測されない。有機リチウム反応剤として、アルキル、アリールリチウムを、またマグネシウム反応剤としては、アルキル、アリル、アリールさらにビニルGrignard反応剤を用いることができる。さらに二分子の有機マグネシム反応剤をチオホルムアミドに組込む系についても検討した。反応溶媒の探索で、ジクロロエタン中の反応が最も効率が高いことがわかった。また異なる二種類の有機マグネシウム反応剤の組込みは、THF中、反応性の低い反応剤を第一段階で、ついで様々な反応剤を加える方法が効率的であった。最後に有機リチウム、有機亜鉛反応剤の組合せについても検討した。その結果、エトキシカルボニル基の様に、マグネシウム反応剤に対して敏感な置換基を有する場合にも適用でき、官能基を有する三級アミンを導くことができた。本研究では,チオホルムアミドを鍵出発化合物として,異なる有機金属反応剤の連続付加反応を経由した三級アミン合成法について検討を行っている。たとえば,ピペラジル基を有するチオホルムアミドに対して有機リチウム,有機マグネシウム反応剤を連続で付加させ,対応するアミンを高収率で得ている。この反応では,それぞれの反応剤が二分子組込まれた生成物は観測されない。有機リチウム反応剤として,アルキル,アリールリチウムを,またマグネシウム反応剤としては,アルキル,アリル,アリールさらにビニルGrignard反応剤を用いることができる。またメトキシメチルピロリジル基を有するチオホルムアミドを用いた反応は高い立体選択性を示した。逆のジアステレオマーを導くためには,有機リチウムおよびマグネシウム反応剤に結合した置換基を逆のものを用いる事で達成できた。またチオホルムアミドにアルキニルリチウムを付加させ,メチル化することでS,N-アセタールを導いた。これをMeOTfでメチル化することで,これまで前例のない1-メチルチオプロパルギルアンモニウム塩を導いた。この塩に対しても様々な有機金属反応剤を作用させた。その結果,有機銅反応剤の付加反応では,アレンを選択的に与えた。一方有機リチウムやリチウムアミドを作用させると,塩のカップリング反応が進行し,SMe基を有するエンジインに変換された。この反応を利用することで,環状エンジインの合成にも成功した。
オンチップマルチプロセッサのスレッド抽出と投機的実行に関する研究

オンチップマルチプロセッサは、複数のプロセッサを単一チップ上に集積するため、プロセッサ間の通信時間を短縮することができる。また、命令レベルの並列性に加え、スレッドレベルの並列性を利用することができる。本研究はこれらの特徴を利用し、スレッド間通信が頻繁でスレッドの粒度が小さい非数値計算の高速化を実現する技術について研究を行った。その結果、以下のように、オンチップマルチプロセッサのスレッド抽出技術と投機的実行機構を開発することに成功した。1.スレッド間通信を行うデータに対して値予測を適用し、スレッド生成、送信命令を投機実行した結果、投機をしないモデルに対してSPECint2000で平均12.7%の性能向上が得られた。2.複数のスレッドで物理レジスタを共有し、ノンブロッキング通信を行う機構を考案し、実装した。その結果、従来方式のほぼ半分である130個の物理レジスタで、ほぼ最高性能を得た。3.単一スレッドにおいて物理レジスタを2段階に分けて解放し、プログラム内に潜在するILPを利用する機構を考案した。その結果、物理レジスタ数64個で、平均32%もの性能向上を達成することができた。4.基本ブロックレベルでプログラムをスレッドに分割し、投機的なスレッド実行と投機的なスレッド通信を行った場合、スレッド間の並列性を最も引き出すことが可能であることを明らかにした。さらにこの組み合わせにより、単一スレッド実行に比べ、平均で約10倍の性能を達成できることを明らかにした。複数のプロセッサを単一チップに集積するチップマルチプロセッサ(CMP)は,プロセッサ間の通信レイテンシを減少させることが可能であるため,粒度の小さなスレッドレベル並列性を効率よく利用することが可能である.CMPにおいて大きな性能向上を達成するために,コンパイラはプログラムを並列性の高いスレッドに分割する必要がある.しかし非数値計算プログラムは内在する並列性が少なく、5命令に1回程度分岐命令が出現するため制御構造が複雑で,数値計算プログラムに用いられるループのイタレーションのような単純な分割では必ずしも性能は向上しない.この問題に対処するためには,スレッド分割の性能向上を正確に見積もり,多数のスレッド分割候補の中から性能向上が期待できるスレッド分割のみを選択することが必要である.本研究では2つの性能見積もり方法を提案した。第一は、スレッド間データ依存が存在する命令間の距離に着目した方法である。あるスレッドで定義された変数を、後続のスレッドで使用する場合、その2命令間の距離を命令数で計り、この距離ができるだけ長くなるようにスレッドを分割する。この方法は正確ではないが簡単であるためコンパイル時間が短縮できる利点がある。第二は、ハードウェアの特性と資源制約を考慮した、より正確な方法であるがコンパイル時間は長くなる。考慮した特性はノンブロッキングな通信同期機構とアウトオブオーダ実行機構、リオーダバッファとロードストアキューのエントリー数である。コンパイラはこれらの制約を考慮したデータフローグラフを作成し、利得を計算すれば、実際のハードウェア実行をさらに正確に見積もることができる。SPECint95を用いて評価した結果、第一の方法は1プロセッサに対して最大50.9%、平均24%の性能向上を達成した。第二の方法は第一の方法に対して最大13.4%、平均4.5%の性能向上を得ることができた。オンチップマルチプロセッサは複数のプロセッサを単一チップ上に集積するため、プロセッサ間の通信時間を短縮することができる。本研究はこの特徴を利用してスレッド間通信が頻繁でスレッドの粒度が小さい非数値計算の高速化を目指している。今年度は、以下の課題について研究を行った。1.オンチップマルチプロセッサに値予測を適用し、通信オーバヘッド減少の効果を評価した。2.コンパイル時に値予測を行うことを考慮してスレッド分割を行った場合の性能について評価した。3.オンチップマルチプロセッサのハードウェア使用効率が悪いため、1台のプロセッサ上でマルチスレッディングを行い、スレッド間レジスタ共有を行って通信オーバヘッドを削減する機構の実装と評価を行った。1の結果:スレッド間通信を行うデータに対して値予測を行い、スレッド生成、送信命令を投機実行した場合、投機をしないモデルに対してSPECint2000で平均12.7%の性能向上が得られた。

2の結果:値予測を考慮してコンパイラがスレッド分割を行った場合、性能向上は得られなかった。理由は現段階では明確でないが、値予測を考慮していないコンパイラに対して新たな機構を埋め込んだため、コンパイラが仕様通り動作していないのではないかと推測している。17年度は、新たに値予測を考慮したコンパイラを作成する計画である。3の結果:1台のプロセッサ上でマルチスレッディングを行う方式のシミュレータを作製した。さらに各スレッドで物理レジスタを共有し、明確な通信命令を発行しない機構を考案し、実装した。SPECint95で評価した結果、4スレッドの並列処理において物理レジスタ数128でほぼ最高性能IPC=3.5を得た。これは物理レジスタを共有しない従来の方式に比べてレジスタ数を約50%削減することに成功した。17年度はメモリ同期を正確に行い、高性能を達成する方式を研究する。オンチップマルチプロセッサは複数のプロセッサを単一チップ上に集積するため、プロセッサ間の通信時間を短縮することができる。本研究はこの特徴を利用してスレッド間通信が頻繁でスレッドの粒度が小さい非数値計算の高速化を目指している。今年度は、以下の課題について研究を行った。(1)1台のプロセッサ上でマルチスレッディングを行うことでハードウェア使用効率を高めることができるが、物理レジスタの規模の増大と、通信オーバヘッドの増大を引き起こすため、これらを解決するレジスタ通信機構の実装と評価を行った。(2)各スレッドが使用できる物理レジスタ数には限りがあり、利用可能な並列性を十分に抽出できないため、物理レジスタの2段階解放を行い、スレッド内の並列性を高める効果を評価した。(3)粒度が小さい非数値計算の並列性を抽出するために、プログラムの分割レベルと、スレッド間の制御依存を緩和する投機的技術について、最も有効な組み合わせを明らかにし、評価した。(1)の結果:複数のスレッドで物理レジスタを共有し、ノンブロッキング通信を行う機構を考案し、実装した。SPECint95で評価した結果、4スレッドを並列に実行した場合、従来方式のほぼ半分である128個の物理レジスタで、ほぼ最高性能(IPC=3.5)を得た。(2)の結果:単一スレッドにおいて物理レジスタを2段階に分けて解放した場合、SPECfp2000において、物理レジスタ数64個で、平均32%もの性能向上を達成することができた。(3)の結果:基本ブロックレベルで非数値計算プログラムをスレッド分割し、投機的なスレッド実行と投機的なスレッド通信を行った場合、スレッド間の並列性を最も引き出すことが可能であることを明らかにした。この組み合わせにより、単一スレッド実行に比べて、平均で約10倍の性能を達成できることを明らかにした。
マイクロCTとレーザー共焦点顕微鏡による心筋内毛細血管洞三次元構造の動的解析

本研究では心筋壁全層にわたる全ての冠微小血管の三次元構造とそれらの心収縮・弛緩に対する変形特性・容量変化すなわち血管メカニカル特性を解析し、それらの血管径依存性について検討した。また、これまで殆ど検討が行われてこなかった毛細血管ネットワーク内に存在する嚢状構造物;coronary capillary sinus(CS)にも注目し、CSの心筋内分布やその三次元的変形の程度からCSの機能特性を検討した。方法はWistar ratのLangendorffモード摘出心を用いて、1)St.Thomas液潅流による拡張期心停止モデルと、2)塩化バリウム溶液潅流による収縮期心停止モデルを作製した。続いて逆行性に硫酸バリウム+墨汁+ゼラチン懸濁液の加温造影剤を潅流圧制御下に冠循環内に充填した。本サンプルの200μm厚切片を作製し、レーザー共焦点顕微鏡を用いて微小血管三次元再構築画像を得た。これを我々が開発した自動解析ソフトを用いて冠血管微小形態と容量の解析を行った。これを各収縮弛緩モデルで比較した。同サンプルの直径4mmの心筋壁貫壁性円柱状サンプルを作製し、マイクロCTを用いて高空間分解能(10μm)で心筋全層にわたり観察し、その三次元再構築画像を得た。これを我々が開発した自動解析ソフトを用いてCSの心筋層別の密度分布を中心に微小血管構築解析を行った。毛細血管とそれよりも大きい微小血管の三次元構造を両装置を用いて鮮明にイメージングすることに成功した。その画像デジタルデータを用いて各々の血管容量解析を行い、それらが共に心筋収縮により著明に減少するものの、毛細血管における容量の減少の方が有意に小であることが明らかとなった。また、CSも心筋収縮により著明な容量減少をしめし、毛細血管ネットワーク内の血液貯留槽として機能していることが推察された。