hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ユニバーサルな固溶強化理論の新構築 －希薄・高濃度合金から高エントロピー合金まで

等原子量および非等原子量高エントロピー合金や固溶体強度の濃度依存性が実測されている希薄および高濃度2元系合金群について原子変位量の第一原理計算を系統的に行うことで,「固溶強化量は構成元素の平均原子変位量に比例する」という仮説を検証し,希薄合金にしか適用できなかった旧来の固溶強化理論にとって代わる新たな包括的固溶強化理論の構築を本研究の目的とした.剛性率により規格化した強度と,格子定数により規格化した平均原子変位量との間には強い正の相関があり,ほぼ一本のマスター直線に乗ることから,元素数・合金系・溶質濃度レベルに依らず平均原子変位量がユニバーサルな固溶強度予測指標になりうることを明らかにした.構成元素数が多く溶媒と溶質の区別ができない等原子量の高エントロピー合金において,放射光X線回折により測定した原子変位パラメータと降伏強度との間に強い正の相関があることを申請者はごく最近見出した.このことは,全構成元素の理想格子位置からの平均原子変位量を第一原理等により算出しさえすれば,固溶体の強度を予測することが可能であることを強く示唆している.本研究では,まずこの相関が非等原子量高エントロピー合金やその他の多元系合金においても成り立つか調べ,また固溶体強度の濃度依存性が実測されている希薄および高濃度2元系合金群について原子変位量の放射光X線測定および第一原理計算を系統的に行うことで,「固溶強化量は構成元素の平均原子変位量に比例する」という仮説を検証し,希薄合金にしか適用できなかった旧来の固溶強化理論にとって代わる新たな包括的固溶強化理論の構築を目指す.Cr-Mn-Fe-Co-Ni系の非等原子量高エントロピー合金多結晶をアーク溶解,圧延,再結晶化により作製し,特定の結晶方位を持つ面についてビッカース硬度を測定するとともに,Special Quasi-random Structure (SQS)を用いて第一原理計算により平均原子変位量を求めた.等原子量組成から増減させる元素種によって,平均原子変位量の増減の仕方は大きく異なることがわかった.放射光X線回折による平均原子変位量の一部の実測結果と比較すると,第一原理計算では平均原子変位量を過大評価してしまうことが明らかとなった.これは磁気モーメントを考慮せずに計算を行ったことに起因すると考えられる.Co系を除き,ビッカース硬度は第一原理計算で求めた平均原子変位量と,強い正の相関を示し,非等原子量組成においても平均原子変位が強度の予測指標になりうることがわかった.研究計画通り,初年度(平成28年度)に種々の多元系合金の原子変位量の計算および強度測定を調査することができた.構成元素数が多く溶媒と溶質の区別ができない等原子量の高エントロピー合金において,放射光X線回折により測定した原子変位パラメータと降伏強度との間に強い正の相関があることを申請者はごく最近見出した.このことは,全構成元素の理想格子位置からの平均原子変位量を第一原理等により算出しさえすれば,固溶体の強度を予測することが可能であることを強く示唆している.本研究では,まずこの相関が非等原子量高エントロピー合金やその他の多元系合金においても成り立つか調べ,また固溶体強度の濃度依存性が実測されている希薄および高濃度2元系合金群について原子変位量の放射光X線測定および第一原理計算を系統的に行うことで,「固溶強化量は構成元素の平均原子変位量に比例する」という仮説を検証し,希薄合金にしか適用できなかった旧来の固溶強化理論にとって代わる新たな包括的固溶強化理論の構築を目指す.本年度は,過去に極低温(4-25K)での臨界分解応力剪断応力(CRSS)の溶質濃度依存性が報告されている複数の二元系固溶体合金について,Special Quasi-random Structure (SQS)を用いて第一原理計算により平均原子変位量を求めた.放射光X線回折による平均原子変位量の実測は,測定精度上困難であった.剛性率により規格化したCRSSと,バーガースベクトル(格子定数)により規格化した平均原子変位量との間には,強い正の相関があり,合金系に依らずほぼ一本のマスター直線に乗り,高エントロピー合金など多元系合金に限らず二元系合金においても平均原子変位量が強度の予測指標になりうることがわかった.等原子量および非等原子量高エントロピー合金や固溶体強度の濃度依存性が実測されている希薄および高濃度2元系合金群について原子変位量の第一原理計算を系統的に行うことで,「固溶強化量は構成元素の平均原子変位量に比例する」という仮説を検証し,希薄合金にしか適用できなかった旧来の固溶強化理論にとって代わる新たな包括的固溶強化理論の構築を本研究の目的とした.剛性率により規格化した強度と,格子定数により規格化した平均原子変位量との間には強い正の相関があり,ほぼ一本のマスター直線に乗ることから,元素数・合金系・溶質濃度レベルに依らず平均原子変位量がユニバーサルな固溶強度予測指標になりうることを明らかにした.2元系合金に拡張し,固溶体合金全般にわたって,仮説が適用されうるかを明らかにする.金属材料,金属物性
翻訳と受容を通じて見る、夏目漱石作品の「世界文学」としての価値の探求

2018年度においては、研究課題「翻訳と受容を通じて見る、夏目漱石作品の「世界文学」としての価値の探求」に関わり、以下のような成果を得た。・研究代表者安藤文人は、夏目漱石の初期作品、ことに『吾輩は猫である』に関する比較文学的研究を進め、特に18世紀英国作家ロレンス・スターンからの影響に注目することで、自己言及的な語りにおける自己救済的(therapeutic)な機能の検討を進めた。また、基礎的な作業として海外における漱石研究に関する調査、文献リストの作成を進めた。・研究分担者Annette Vilslevは、2018年3月に英国ニューカッスル大学で行われた「40 years with Murakami Haruki」における発表に基づいて、“Soseki and Murakami, and their Coming-of-age Stories/Bildungsromane''を執筆しており、これはRoutledge社から出版予定の論集に掲載されることが決定している。また、デンマークの出版社EgoLibrisより2020年に出版されるデンマーク語訳『吾輩は猫である/三四郎』の序文とあとがきの執筆を依頼され、2018年はその準備を進めた。そのほか、2018年6月と7月には、クイーンズランド大学Lucy Fraser准教授、ストックホルム大学Jacqueline Berndt日本学教授と意見交換を行い、世界文学としての漱石の位置づけについて知見を深めるなどした。・本研究は2019年度も継続して行う予定であったが、研究分担者Vilslevがデンマーク、コペンハーゲン大学にポストを得たため、2018年度11月において終了するに至った。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。2017年度においては、研究課題「翻訳と受容を通じて見る、夏目漱石作品の「世界文学」としての価値の探求」に関わり、以下のような成果を得た。・研究代表者安藤文人は、11月に開催された早稲田大学文学学術院多元文化学会におけるシンポジウム「グローバル化する日本文化」にディスカッサントとして参加、そのうえで概要を「多元文化」第7号(多元文化学会、2017年3月)に掲載した。ここでは、日本文学の海外における受容に翻訳活動が及ぼす影響について、具体的な事例に基づく報告と議論があった。他に、「世界文学」の概念にかかわる基本文献の収集と検討を行った。また関連する活動としては、文学学術院「総合人文科学研究センター」における新部門として「創作と翻訳の超領域的研究」を代表者として立ち上げ、研究交流の足場とした。・研究分担者AnnetteVilslevは、3月に英国ニューカッスル大学で行われたワークショップに参加、また同月8日-9日に行われた学会'40years with Murakami Haruki'において研究発表'Murakami on Soseki and Their Jpanese Coming-of-age Stories/Bildungsromanen'を行った。同発表は教養小説という観点から村上春樹作品への夏目漱石作品の影響を論じたものである。また、この学会に先だってデンマーク、コペンハーゲンにおいて、研究成果発表(出版)にかかわる打ち合わせを行った。上記学会における発表については、Routledge社より出版される論集に掲載される予定であり、編者との打ち合わせを本年4月に行った。また、このような学会活動および出版準備と平行して、国内における資料収集および実地調査(東京、京都)を行っているおり、漱石作品の海外における受容に関する論考について継続的に執筆を進めている。本研究は当初の計画にそって順調に進展しているが、ここまでの成果を踏まえて、何点か計画に細かい修正をくわえる。こととなった。これは研究分担者のVilslevが、出版予定の論集に現在の研究テーマに基づく寄稿を求められたことによる。また、新たな研究発表の場として、日本文学の翻訳に対して後書きを求められている。さらに、デンマークで出版予定の論集についても分担執筆を依頼されており、これは漱石に関する本研究をデンマークにおいて発表する好機といえるだろう。

今後の研究推進については、大きな方向性(研究発表および研究者との交流、およびそこでなされた議論を踏まえて研究の精緻化と深化を図る。出版予定の研究書の執筆を進める)において変更はないが、具体的な活動内容としては、5月にバーミンガム大学のDr Dan Vyleta上級講師を迎えてワークショップなど「世界文学」に関わる研究交流を行い、7月にオーストラリア、クイーンズ大学Jacqueline Berndt准教授日本近代文学と現代文学の関係について共同検討を行うなど追加、変更を行う。当初計画のとおり、共同研究者のVilslevは、9月にストックホルム大学で行われる日本文化に関するワークショップに参加する予定である。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
癌の浸潤・転移形質獲得過程における分子機序の解明

癌の悪性度の進展に伴って観察される癌細胞の染色体の異数性と浸潤・転移形質の獲得が骨髄由来細胞との細胞間融合に起因するとの仮説は、1911年にAichelによって初めて提案された。臨床例やモデル動物を用いた研究など多くの報告があるが、その分子機に関しては未だ不明のままである。我々は、これまでにGEP100-Arf6-AMAP1経路が癌の浸潤形質獲得において根幹的役割を果たしていることを明らかにしてきた。本研究よって、Arf6及びGEP100が、高浸潤性乳癌細胞や骨髄由来細胞の細胞間融合に必須であることを見出した。本研究は、Arf6を中心とした癌浸潤・転移に特化した分子装置が癌細胞と骨髄由来細胞との細胞間融合による浸潤・転移形質獲得に関与するか否かについて検討し、その分子機序の解明を目的とする。本研究期間において、同種細胞間融合を検討する条件として、癌細胞についてはMDA-MB-231細胞の通常培養、骨髄由来細胞としてマクロファージ細胞RAW264.7をRANKL刺激することによって誘導される実験系を構築した。各細胞にVenus(blasticidin耐性遺伝子)及びmCherry (hygromycin耐性遺伝子)の2種類の構築を導入した細胞を用いて、細胞融合を誘導した後、融合細胞群及び、非融合細胞群の検出をFACSにより解析を進めた。これまでに、低酸素下やある種のサイトカイン添加等によってMDA-MB-231細胞の同種細胞間融合効率が上昇することを見出している。これらの条件がMDA-MB-231細胞の浸潤形質誘導に関与することからGEP100-Arf6-AMAPI経路の活性化との関連が示唆された。現在、これらの細胞でArf6、GEP100、AMAP1遺伝子を抑制した場合あるいは、強制的に発現させた場合における、細胞融合効率に与える影響を現在検討中である。骨髄由来細胞と癌細胞との異種細胞間融合を検討する為の実験系として、骨髄由来細胞として、既に入手済みのMMTVNeuTマウスから採取した癌関連マクロファージ(tumor-associated macrophage (TAM))と、腫瘍組織から採取した癌細胞を用いる。各々の細胞のラベルは前述の2種類の遺伝子をウイルスベクターによって遺伝子導入する実験系を構築し、TAMあるいは、乳癌細胞において、Arf6、GEP100、AMAPI遺伝子の抑制あるいは、強制的に発現させた場合の細胞融合効率に与える影響及び、in vitroでの浸潤活性に与える影響を検討している。当該研究期間において、骨髄由来細胞と癌細胞との細胞間融合におけるGEP100-Arf6-AMAP1経路の関与の可能性を検討した。マクロファージ細胞RAW264.7をRANKL刺激することにより誘導される同種細胞間融合系、及び、乳癌細胞MDA-MB-231を培養することにより誘導される同種細胞間融合系において、Arf6、GEP100遺伝子を抑制した場合、顕著に抑制された。一方、AMAP1遺伝子を抑制することによる影響は見られなかった。また、MDA-MB-231細胞の同種細胞間融合によって癌幹細胞のマーカーであるCD44陽性細胞の割合が増加する傾向が見られた。これらのことから、骨髄由来細胞と癌細胞の同種細胞間融合において、Arf6及び、GEP100が必須であること、一方、細胞間融合におけるArf6のエフェクターがAMAP1ではないことが示唆された。また、細胞間融合を介した癌幹細胞様の形質獲得にArf6、GEP100が関与する可能性が示唆された。RANKL刺激によって誘導されるRAW264.7細胞の同種間融合は、破骨細胞形成のモデルとしても知られており、GEP100-Arf6-AMAP1経路が慢性炎症などに見られる過剰な破骨細胞形成を抑制する新規分子標的としての可能性が想定される。骨髄由来細胞と癌細胞との異種細胞間融合について、乳癌モデルマウスから採取した細胞を用いた培養系やin vivoでの検討を進めた。マクロファージの同種細胞間融合は観察されるが、癌細胞との異種細胞間融合は検出されなかった。今後、癌幹細胞をenrichするなど細胞融合性の高い細胞群の同定と機能解析が必要である。
ものづくりを取り入れた建築設計教育のあり方―軽トラックに積載する軽量茶室の考察―

研究者は、工業高校においてものづくりが与える豊かな創造性を育てる意義に注目し、工業教育にものづくりを取り入れた学習効果を期待した研究を進めている。本研究では、建築教育とものづくりを融合させた授業カリキュラムに絞り、高校生の建築設計に対する興味と関心を高めることを目的にした実践研究を行った。具体的には、軽トラックに積載する軽量茶室を計画し、「生徒が設計した茶室を自らが建築する」というコンセプトで、高校生が建築製図とものづくりを学習する上での問題と学習効果を検討した。研究の流れは、次の通りである。1)茶室の計画、2)建築CAD・CGの作図と検討、3)スタディー模型の製作と検討、4)茶室製作に関する資料収集、5)原寸模型の製作と室内空間の検討。建築製図を木材加工と関連づけたことによって、生徒には製図を描く目的が明確になり、生徒の意欲の向上につながった。茶室の詳細部分の設計では資料収集が必要であるが、ここにおいても自主的に資料収集を行う姿勢が身についた。また、製作過程においては、建築CAD、模型製作、プレゼンテーションの技術やテクニックの向上につながった。特に、模型製作においては、スタディー模型、比較模型、原寸模型の異なったサイズの模型を製作しその効果を検証した。原寸模型の茶室においては、茶道の体験を取り入れることができたためより正確な空間把握が可能となった。原寸模型で使った主な模型材料はスタイロフォーム(厚15mm、30mm)で、天井高や空間サイズを検証する上では設計変更や接着が容易なことから利用効果が大きいと考える。今後は、軽量茶室の施工方法と軽量化対策について検討を深める必要がある。
意識的処理の介入の有無が人物に対する感情反応に及ぼす影響の解明

本研究課題では,脳波計測により,意識的処理の介入の有無が顔の認知に及ぼす影響がどの時間で生じるのかを明らかにし,その処理時間に関わる認知処理プロセスの解明を目指す。これまでの研究から特定の脳波が顔認知にセンシティブであることが分かっている。そこで初年度である平成30年度では,顔認知の特定の脳波のなかでも初期の顔認知を反映すると思われる事象関連電位を用いて,顔認知の初期メカニズムを検討した。意識的処理の介入の有無を操作するために,顔が含まれている画像(顔画像)の呈示時間を操作した実験を2種類(長時間呈示条件・短時間呈示条件)用意した。まず初めに短時間呈示条件による実験を実施した。こちらの条件では顔の含まれる不快刺激および中性刺激と顔の含まれない不快刺激および中性刺激の計4種類の刺激を短時間呈示すると同時に課題を遂行させた。課題には刺激に意識を向けにくいものと向けやすいものの2種類が用意された。課題遂行中には脳波を計測した。計測した脳波から算出した事象関連電位について,顔刺激の有無(2)×不快・中性(2)×意識の向けやすさ(2)の3要因による分散分析を行った。その結果,意識の向けやすさに関わらず,顔の認知がなされることを示す結果が得られた。次に長時間呈示条件による実験を実施した。呈示時間を除いたすべての条件は短時間呈示条件と同様であった。実験の結果,短時間呈示条件と同様に意識の向けやすさに関わらず,顔の認知がなされることを示す結果が得られた。これらの実験の結果は,意識の向けやすさや観察可能時間に関わらず初期的な顔の認知がなされることを示している。本年度の結果から特定の事象関連電位が顔認知の初期プロセスを反映する可能性が新たに示された。また,得られた結果は現在国際誌へ投稿中であり,比較的順調な進捗状況であると考えている。その一方で,実験結果の発表が当初予定していた国際学会への発表に間に合わなかったことから「おおむね順調に進展している。」と判断した。顔認知の後期プロセスを検討するために,引き続き事象関連電位を用いた検討を継続する。また,脳機能画像計測を用いることで関連する神経ネットワークの検討することも計画している。」と判断した。
焦点画像処理に基づき画質制御を実現する画像通信方式に関する研究

本研究では、実時間処理を実現する任意焦点画像の生成手法、およびこれに基づき画質制御を行う画像通信方式を検討した。本年度は主として、昨年度に構築した実時間処理システムを用い、大きく分けて2つ、すなわち送信側あるいは受信側で焦点画像処理に基づき画質制御を実現する画像通信方式をそれぞれ具体的に検討した。まず、受信側から指定された重要性に応じ送信側で画像中の領域ごとに鮮鋭度を調整しながら画像圧縮を行うことで、低レートにおいても注目領域の品質が維持可能となる適応的な画像符号化通信を検討した。設備備品として購入した画像処理装置により高速な画像生成処理が必要となる適応的動画像圧縮通信を実現し、MPEG2符号化等を用いた通信にこのような画質調整処理を適用した場合の効果を実証した。さらに受信側で画質制御を行う画像通信方式として、マルチキャスト等を前提にし、複数枚の焦点画像を送信し複数の受信側でそれぞれ適切な焦点ぼけを与えて画像生成を行うことにより、各ユーザごとに独立に視点の移動に加え焦点合わせの移動も実現する仮想空間共有通信への応用を検討した。消耗品として購入した大容量メモリや蓄積用ディスクにより、仮想空間共有通信のような大容量の画像情報やその転送を必要とするシステムの実現が可能となり、実際に仮想環境構築における映像生成に有効な画質制御機能を与えることが可能であることを実証した。以上のように、本研究では取得から生成までを対象とする新たな画像モデルを提案し、適応的動画像圧縮や3次元仮想空間共有を実現する画像通信方式といったような広範囲の応用において、それらに有効な画質制御機能を与えることが可能であることを示した。本研究では、実時間処理を実現する任意焦点画像生成手法、およびこれに基づく、画質制御を行う画像通信方式の検討を行っている。本年度は主として、任意焦点画像等の実時間生成処理手法を検討し、続いてこれを既に試作した現有設備である、動画像に対する焦点画像処理までを可能とする多焦点撮像カメラと統合することで、実際に実時間処理システムの構築までを行った。まず、任意焦点画像の実時間生成処理手法としては、FFTベースの高速演算やCGアクセラレータ等の応用を検討した。申請者の提案している焦点画像処理手法は、2次元画像に対する畳み込み演算および加減算といった極めて単純な線形演算の組み合わせに基づいている。この特徴を利用し、FFTベースの高速演算手法やCGアクセラレータ等のハードウェアの応用による実時間生成処理が実現された。続いてこれを、既に試作されている現有設備の多焦点撮像カメラと組み合わせることにより、複数の動画像の入力から任意焦点画像シーケンス生成処理までを実時間レベルで統合するシステムを構築した。設備備品として導入した高品質メディア処理装置は複数の動画像入力が可能であり、これにより任意焦点画像の実時間生成処理システムの構築が可能となった。多焦点撮像カメラから得られた複数の映像を映像処理装置へと適切に入力し、任意焦点画像の生成など高性能な映像統合処理が実現された。以上に示した本年度の検討により、申請者の提案している焦点画像処理手法は動画像通信や仮想空間共有通信へ十分に応用可能であることが明らかとなった。次年度は上記の実時間処理システムを用い、画質制御を実現する画像通信方式を具体的に検討していく予定である。
糖尿病チーム医療を推進する看護師のスキルアップ戦略

糖尿病チーム医療における看護師の役割を明らかにするために,7名の経験豊富な看護師を対象にフォーカスグループインタビューを行い質的に分析した結果,7カテゴリーが導き出された。その結果に基づき項目を抽出した「糖尿病チーム医療を促進する看護師の実践指標試案(以下試案)」20項目について,糖尿病看護認定看護師に同意の程度および意見を求め,表現の修正ならびに項目の追加を行い26項目からなる「糖尿病チーム医療を促進する看護師の実践指標原案(以下原案)」を作成した。この原案について糖尿病看護認定看護師に同意の程度を確認する自記式質問紙調査を行い,最終的に25項目からなる糖尿病チーム医療を促進する看護師の実践指標を完成させた。糖尿病チーム医療に関する文献レビューおよび専門職間での討議を深め、具体的研究計画を立案した。金沢大学医学倫理審査委員会の承認を得た。『糖尿病チーム医療を推進する看護師の専門性の解明』を目的に、その構造を明らかにすることを目的としたグループインタビューを実施した。(医師5名(1グループ)、看護師12名(4グループ))。その結果、【理想的な糖尿病チーム】として「患者さんもチームメンバーという意識でやっていける」「患者さんの生活を中心に網の目に連携する」「医師と看護師が信頼し合いそれぞれの本分を発揮できる」「チーム間のコミュニケーション」「他専門職の意見を尊重しあえる」「患者がいろんなことにつき合ってもらえると信頼できる」の6カテゴリー、【看護師としての専門性の出しどころ】として「専門職間で意見が違っても患者の代弁者としてとことん話し合える」「チームの中で患者さんの真の声を伝えていく」「チーム内で看護の素晴らしさを伝え続ける」「他専門分野に看護的視点を添えて委託する」「チームとして全体を眺める」「看護のアセスメントを迅速にわかりやすく的確な言葉で伝える」の6カテゴリーが抽出された。また、これらにはグループによって、あてはまらないものや、あてはまるが程度の差がみられた。今後、継続的比較分析を詳細に行い、対象者をさらに加えて飽和するまでデータ収集を行う。そしてこの構造が明らかになれば、糖尿病チーム医療をより推進していくために看護師としてどのような専門性を育んでいけばよいのか明らかになる。これに基づき質問票を作成し、糖尿病チーム医療推進における看護師の専門性について全国的な実態を明らかにすることができ、同時にその質問票を自己評価ツールとし、自己の医療チームにおける看護師としての役割を評価・自覚する媒体を新たに開発できる。平成22年度は、平成21年度に収集したデータをさらに読み込み、その解析とディスカッションにて、糖尿病チーム医療を推進する看護師の専門性の構造を明確化することを中心に実施した。ディスカッションに参加したのは、患者にとって効果的な教育プログラムを実践している糖尿病医療チームに所属する糖尿病療養指導士の資格をもつ数名の看護師である。その結果、チーム医療の推進の基盤として、「その患者が糖尿病をもちながら生活しこれからも生活していくであろう姿を思い描ける」看護の能力が重要であることが明らかになった。そして患者の立場にたって、「その患者がそのような生活の中でうまく糖尿病療養を続けていけるには何がポイントかをアセスメントし患者が今回力をつけていくべき目標を明確化しチーム間で共有することにはたらきかける」ことが看護の重要な役割であることが明確化した。そのうえで患者の今後も糖尿病をもちながら生活していく中で起こりうる「患者の揺れ動く体や心の状態につきあっていけるチームとして成長することを目指し、それぞれの専門的な知識や技術を提供しあい協働していく調整を行う」ために看護師は力を尽くしていかなければならないことが明らかになった。これらの看護師の担うべき役割を自己評価視点とし具体的な項目出しを行い自己評価票を作成した。今後はこの自己評価票を用いた調査により項目の精選、信頼性・妥当性の検証を行っていく。○看護師の実践指標の開発糖尿病看護に熟練した看護師のフォーカスグループインタビューにて明らかになった結果を基盤に、20項目からなる「患者目線に立った糖尿病チーム医療を推進する看護師の実践指標原案」を作成した。これらの項目について妥当性を確認するために、糖尿病看護認定看護師を対象にアンケート調査を行い149名より回答を得た。その結果、指標の表現の修正と新たな指標項目を追加し、実践指標修正案を作成した。これらは糖尿病看護に熟練している認定看護師の意見を反映したものであり指標としてのぞましい項目が作成されてきているといえる。今後修正案について再度糖尿病看護師を対象にアンケート調査を行う予定である。これをもって「患者目線に立った糖尿病チーム医療を推進する看護師の実践指標」を確定できると考えられる。○糖尿病チーム医療を推進する看護師の実践力向上-

アクションリサーチを用いて糖尿病看護認定看護師が所属する医療施設において、研究者と共同で現状の課題を明らかにし、より糖尿病チーム医療を推進できる看護師の能力を向上させるために、アクションプランを立てアクションを起こしていこうとする研究活動である。現在の進捗状況としては、現状の課題の明確化を行い、第1段階のアクションプランの概要を決めるところまでである。今後はより詳細なアクションプランを練りアクションを実践していく。その結果を評価し、さらなる段階へすすんでいくことを目標とする。本年度は「糖尿病チーム医療を促進する看護師の実践指標」を完成させることを目標に取り組んだ。作成した実践指標原案26項目について、糖尿病看護認定看護師303名を対象に、各項目に対する同意の程度について,「同意できる」「ほぼ同意できる」「どちらともいえない」「あまり同意できない」「同意できない」の5評定尺度にて回答を求めた。また,理解しにくい表現,ほかに加えるとよい内容等の意見について,自由記載での回答を求めた。データ分析はLynnの内容妥当性の定量化の方法(Lynm,1986)を参考に,content validity index(CVI)を求めた。指標全体としての妥当性(以下Scale CVI),項目ごとの妥当性(以下Item CVI)はいずれも0.90以上とした。さらに,理解しにくい表現やほかに加えるとよい内容等の意見については内容を整理し,各項目の表現について研究者間で討議した。その結果,158名より回答を得た(回収率52.1%)。Item CVI0.90以上は24項目,0.90未満は2項目(0.89,0.74各1項目),26項目全体のScale CVIは0.96±0.05であった。〔5生活に重きを置きがちな自分の姿勢をかえりみ,生命に重きを置く医師の意見を求めるようにする〕は0.74と低いため削除した。〔7治療のリーダーである医師に,看護師である自身の力量を認めてもらえる工夫をしスキルアップにつとめる〕はItem CVI 0.89と本研究で定めた妥当性の基準Item CVI 0.90にはわずかに至らなかったが,先行文献の基準Item CVI 0.78を上回っていたため採択し修正を加えた。最終的に25項目からなる実践指標が完成した。本実践指標は看護師が患者の視点に立った糖尿病チーム医療を意図的に促進するための指標として,今後の臨床での適用が期待される。学部および大学院の教育および社会貢献活動が優先となり研究活動に費やせる時間を捻出するのがむずかしかったため。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初の目標までは達成できない。次年度で本研究課題への助成は終了となるが、今後も引き続き新たな展望を含めた研究計画を練り継続・発展させていきたい。
本邦尿路結石症の分析疫学的研究

昭和60年の尿路結石症年間有病率(対10万人口)は92.5で、生涯罹患率は5.4%と算定された。年齢・性別頻度では、男女比は2.4:1と男性に多く、20才代から50才代に多く、ピ-クは40才代で前回調査時に比べ幅広くなる傾向がみられた。有病率の地域的比較を見ると、近畿・四国・北海道・沖縄地域で頻度が高く、逆に東北東部・関東北部・九州地域で低かった。結石部位別頻度でみると、上部尿路結石の比較は95%、下部尿路結石の比率は5%であった。69949結石の赤外線分光分析結果では、79.4%がカルシウム含有結石であり、続いて7.4%が感染結石であり、尿酸・尿酸塩結石は5.2%、チスチン結石は1.0%であった。カルシウム含有結石は男性・上部尿路に多く、感染結石は女性・下部尿路結石に、尿酸・尿酸塩結石は男性に多いという特徴がみられた。昭和60年地域別尿路結石症有病率と栄養素・食品群別摂取量とでは、脂肪・ビタミンB1・油脂類の摂取量と有意な負の相関を、アルコ-ル摂取量と正の相関を認めた。県別尿路結石症有病率と、気候(年平均気温・相対温度・日照時間・降水量)・社会環境因子(人口密度・水道普及率・民力)・水道水硬度との間に有意な相関を認めなかった。主要死因別年齢訂正死亡率(沖縄をのぞく)との相関では男性の食道癌、男女での虚血性心疾患・高血圧・脳血管疾患死亡率と負の相関を認めた。
消化管内視鏡リアルタイム診断支援システムのための基盤技術に関する研究

本年度の研究実績として、内視鏡の動画像リアルタイム処理実現に向け、前年度に提案したハードウェアプロトタイプシステムの高速化を実現した。具体的にはConvolutional Neural Networkを特徴量抽出処理として用いる識別手法を提案し、ハードウェアシステムのボトルネックを解析、アルゴリズムとハードウェアアーキテクチャの両面で解決手法を提案した。その結果としてサイクル数約70%の大幅な削減を実現し、FPGA上に実装した。その結果を共同研究先である日本ケイデンス・デザイン・システムズ社が技術発信の場として世界的に開催しているイベントCDN Live Japan 2018にて講演を行い、産業界からも非常に高い評価を得た。また内視鏡の動画像リアルタイム処理が可能になったことにより顕在化した、病変の前後移動やピントズレといった、実用上解決しなければならない課題に対しても解決策を提案し、より高い確度での内視鏡リアルタイム診断支援情報の医師への提示が可能であることを示した。さらに、本研究成果に対し学会発表に置いて優秀学生発表賞やYoung Researchers Awardを受賞しており、機械学習、アーキテクチャ設計、及びコンピュータシステムの研究分野において、その新規性、重要性を示した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は以下の3つを研究目的としている.(1)ソフトウェアによるシステム構築では実現不可能な計算コストが高い処理をハードウェア状に実装することで1,000倍以上の処理高速化を行い,消化管内視鏡リアルタイム診断支援が実現できること.(2)内視鏡画像識別を高精度,高速に行うことで定量的かつ客観的指標による医師に対する診断支援が十分有効であり実用に足ること.(3)局所的特徴量と大局的特徴量とを組み合わせた消化器官の診断支援に有効な画像処理手法を開発し,システムが医歯を診断支援可能であること.診断支援システムは,医師が診断の際に用いる内視鏡システムの映像データを入力とし,再設計可能なハードウェア上の処理を経て,出力用モニタへその処理結果を表示する.診断支援システムは医療現場から要求される処理性能である,処理速度5 frame per second (fps),レイテンシ(処理遅延)1秒以下,非腫瘍・腫瘍の識別精度90%以上を満たしている必要がある.本年度は研究計画の第1年度目にあたり,研究実施計画に則り消化管内視鏡リアルタイム診断支援の実現に向け大腸NarrowBand Imaging (NBI)拡大内視鏡をターゲットにしたリアルタイム診断支援プロトタイプシステムの開発に従事した.特にシステムのハードウェア実装に関して注力して研究を進めた.特に重要な研究実績内容として,処理モジュールのうち,タイプ識別部と呼ばれる処理部のハードウェア実装に関して研究成果を報告した.タイプ識別部にはSupport Vector Machine (SVM)と呼ばれる識別手法を用いている.研究結果として,内視鏡映像30 fpsを10秒間処理(処理画像枚数300枚)した場合,ソフトウェア実装での処理時間は853.7秒に対してハードウェア実装では10.8秒と,医師の要求性能を満たすことが確認できた.本年度の研究進捗状況は,当初の計画以上に進展していると言える.大腸内視鏡リアルタイム診断支援システムのハードウェア実装に向けて,主要な処理に対してアーキテクチャ設計を行い,再構成可能なFPGA上にハードウェア実装し,動作検証を行った.診断支援システムの処理モジュールのうち,Support Vector Machine (SVM)と呼ばれる教師あり学習による識別手法を用いたタイプ識別処理部のハードウェア実装に関して研究を邁進した.診断支援システムにおいて,内視鏡映像のリアルタイム全画面識別を実現するため,FPGAへのタイプ識別部ハードウェア実装を行いソフトウェア実装との処理時間を比較した.その結果として,内視鏡映像30 fpsを10秒間処理(処理画像枚数300枚)した場合,ソフトウェア実装での処理時間は853.7秒に対してハードウェア実装では10.8秒と,医師の要求性能を満たすことが確認できた.これらの研究成果をまとめた国内会の学会発表では,Outstanding Paper Awardや優秀発表学生賞にも選ばれ,集積回路・コンピュータシステムの研究分野における新規性・重要性が高く評価されている.更に,実際の病院での臨床試験による評価・検証も行い,医師からのフィードバックを受け,更なる改良に邁進しているところである.これらの研究成果は複数の展示会での集客の状況からも,すばらしい研究結果であることが評価できる.現在これらの成果を学術論文として纏めており,更に,プロトタイプシステムの構築に向け,アルゴリズムやアーキテクチャの改良を行っている.本研究は以下の3つを研究目的としている.(1)ソフトウェアによるシステム構築では実現不可能な計算コストが高い処理をハードウェア状に実装することで1,000倍以上の処理高速化を行い,消化管内視鏡リアルタイム診断支援が実現できること.(2)内視鏡画像識別を高精度,高速に行うことで定量的かつ客観的指標による医師に対する診断支援が十分有効であり実用に足ること.(3)局所的特徴量と大局的特徴量とを組み合わせた消化器官の診断支援に有効な画像処理手法を開発し,システムが医歯を診断支援可能であること.診断支援システムは,医師が診断の際に用いる内視鏡システムの映像データを入力とし,再設計可能なハードウェア上の処理を経て,出力用モニタへその処理結果を表示する.診断支援システムは医療現場から要求される処理性能である,処理速度5 frame per second (fps),レイテンシ(処理遅延)1秒以下,非腫瘍・腫瘍の識別精度90%以上を満たしている必要がある.本年度は提出した研究実施計画の3年次に該当する,大域的な特徴量抽出手法の開発に関して,Convolutional Neural Networkを用いた特徴抽出手法を提案した.具体的には,一般物体認識用に学習済みのモデルを使用し,内視鏡画像を入力した際に得られた中間データおよび出力データを用いる.

これは,内視鏡画像の部位や患者によって多様に変化する病変から識別に有用な特徴量を抽出することを狙いとしている.また,提案手法のハードウェアシステム実装を行い,共同研究先とのコラボレーションによりハードウェアプロトタイプを開発した.本年度の研究進捗状況は,当初の計画以上に進展しているとと言える.前年度に引き続き大腸内視鏡リアルタイム診断支援システム改良を推進した.具体的には,システムの動画対応に向け,3年次に計画していた大域的な特徴量抽出の一手法として,Convolutional Neural Network (CNN)を用いる手法を提案し,その有効性を検証した.そして共同研究先である日本ケイデンス・デザイン・システムズ社と協力して,提案手法のシステム・アルゴリズム最適化を行い,ハードウェアプロトタイプ実装を行った.その研究成果は同社の日米ウェブページ共にプレスリリースされ,同社が開催している技術発信イベントであるCDNLive Japan 2017にてセッション講演を行った.更に,本研究成果に対し学会発表においてYoung Researchers Awardや優秀発表賞にも選ばれ,機械学習・コンピュータシステムの研究分野において新規性・重要性が高く評価されている.本年度の研究実績として、内視鏡の動画像リアルタイム処理実現に向け、前年度に提案したハードウェアプロトタイプシステムの高速化を実現した。具体的にはConvolutional Neural Networkを特徴量抽出処理として用いる識別手法を提案し、ハードウェアシステムのボトルネックを解析、アルゴリズムとハードウェアアーキテクチャの両面で解決手法を提案した。その結果としてサイクル数約70%の大幅な削減を実現し、FPGA上に実装した。その結果を共同研究先である日本ケイデンス・デザイン・システムズ社が技術発信の場として世界的に開催しているイベントCDN Live Japan 2018にて講演を行い、産業界からも非常に高い評価を得た。また内視鏡の動画像リアルタイム処理が可能になったことにより顕在化した、病変の前後移動やピントズレといった、実用上解決しなければならない課題に対しても解決策を提案し、より高い確度での内視鏡リアルタイム診断支援情報の医師への提示が可能であることを示した。さらに、本研究成果に対し学会発表に置いて優秀学生発表賞やYoung Researchers Awardを受賞しており、機械学習、アーキテクチャ設計、及びコンピュータシステムの研究分野において、その新規性、重要性を示した。
一般小中学生における性別違和感の実態把握と心理社会的不適応の関連

本研究では、子どもの性別違和感についてその実態把握と心理社会的不適応との関連を検討するため、小学校4年生から中学校3年生を対象に質問紙調査を実施した。まず、子どもの性別違和感を測定するための尺度について、12項目からなる尺度を作成した。第二に、性別違和感と心理社会的不適応との関連については、性別違和感が抑うつ・攻撃性に及ぼす影響について、友人関係・教師関係・家族関係・学業ストレス・ソーシャルサポートの不足が媒介することを実証した。第三に、性別違和感の時間的安定性を検討したところ、女子は学年が上がるにつれて相関係数は上昇すること、男子は中程度の相関にとどまることが確認された。性別違和感をもつ子どもが増加し、それに伴う課題が明らかになりつつある。先行研究では臨床群を対象とした調査において、いじめ被害や不登校などの経験の高さが指摘されている。本研究では今年度、臨床群に限らない、通常学級に在籍する子どもの中にどの程度性別違和感のある子どもがいるのかということを明らかにするために、尺度作成を行った。小・中学生4,709名を対象として実施した質問紙調査において、信頼性・妥当性を検討し、尺度を作成した。信頼性の検討では、高い内的整合性が得られた。妥当性としては、性同一性障害の診療経験豊富な医師と協議を行い、さらに保護者および教師に対して実施したChild Behavior Check List(CBCL)の結果との関連を分析した。その結果、一定の妥当性が確認された(発達心理学研究にて採択された)。尺度の妥当性の検証として、臨床群に対する調査を継続中であり、現在約30名の回答を収集した。当初の予定の20名は十分クリアしているが、精度の高い分析結果を求めるために、追加して収集中である。また、性別違和感と心理社会的不適応との関連については、分析を行った結果、性別違和感の高い子どもほど友人関係に困難をもちやすい、いじめ被害経験が多い、サポートが得られにくいということが明らかになった(14th Asia-OceaniaFederation for sexologyにて発表した)。尺度の作成に関しては、論文を発達心理学研究に投稿・採択された。妥当性検証に関しては、平成27年度に臨床群のデータ収集を終える予定だったが、当初の予定よりも多い人数を集めることにしたため、時間がかかってはいるが、ペースとしては当初の予定通りである。心理社会的不適応との関連については、学会発表を行い、論文作成を行っている。縦断的検討に関しては、データの収集は終えており、現在分析中である。性別違和の対応や合理的配慮が社会的な課題になっている中、児童生徒の性別違和感やそれによる心理社会的不適応の関連については、実証的な研究は発展途上の領域である。本研究では、昨年度、小学生・中学生が回答することのできる性別違和感尺度を作成し、小学校4年生中学校3年生までの約5,000名の児童生徒に実施した。今年度は、引き続き、心理社会的不適応との関連および尺度の妥当性検証のための臨床群による評定を行っている。心理社会的不適応との関連では、性別違和感は、昨年度の学会発表よりも幅広い領域で不適応の可能性が見込まれたため、関連要因を増やして検討した。その結果、友人関係・教師関係・家族関係といった対人関係におけるストレス、学業のストレス、友人や大人のソーシャルサポートの不足を媒介として、抑うつや攻撃性というメンタルヘルスに効果があること、対人関係におけるストレスでは男子の方が女子よりも性別違和感との関連が強いことが明らかになった。また、これらを媒介せず、直接的に性別違和感が抑うつあるいは攻撃性に効果があることも見られた。これは、性別違和感による環境調整の重要さを示すとともに、性別違和感そのものがメンタルヘルスの悪化につながりうる可能性を示唆している。これらは、第27回発達心理学会、31st International Congress of Psychologyで発表し、現在投稿準備中である。臨床群評定に関しては、58名のデータ収集を終え、分析を行っている。臨床群評定のデータ収集に関して、調査実施先の医療機関がジェンダー外来を3月で終了し、その機能が別の医療機関にうつったために、一時的にデータの収集が難しくなったが、分析に耐えうる人数を集めることができつつある。本調査の実施はコホート研究の一環であり、他の調査項目との兼ね合いのために、項目数を減らす必要が生じた。そのため、短縮版を作成する形をとっている。心理社会的不適応との関連については投稿準備中、縦断的検討に関しては3年目のデータ入力が終わり、分析中である。最終年度は、性別違和感の揺らぎ(時間的安定性)の程度を捉えることとメンタルヘルスや友人関係にも長期にわたって影響するのか否かを検討することを目的として、調査と報告を行った。本年度も当初の計画通り、一自治体の公立小中学校全校に所属する小学校4年生から中学校3年生までの児童生徒に対して、質問し調査を行った。性別違和感の揺らぎ(時間的安定性)の検討については、これまでの研究期間3年間で得られたデータのうち、2年分以上のデータが揃っているものを対象にして、1回目調査時点と2回目(翌年)調査時点の相関係数を算出した。その結果、小学校4年生から中学校3年生までのどの2時点でも、中程度の正の相関が得られ、特に女子の方が一貫する傾向にあり、男子は揺らぎが大きい傾向にある可能性が示唆された。これは、国外の臨床群を対象とした追跡研究と同様の傾向であった。以上は、第59回教育心理学会自主シンポジウム、日本性科学会第37回学術集会一般演題で発表した。

また、性別違和感とメンタルヘルス問題の縦断的関連について、性別違和感、メンタルヘルス(抑うつ・攻撃性)、心理社会的不適応(友人関係等)の関連を検討したところ、メンタルヘルスに対する性別違和感の影響は、心理社会的問題によって媒介されることが実証された。これは,性別違和感を示す児童青年のメンタルヘルス問題の背後には,様々な心理社会的問題が潜在することを支持する結果である。これは、2017年度発達心理学会国際ワークショップで発表し、現在投稿準備中である。本研究では、子どもの性別違和感についてその実態把握と心理社会的不適応との関連を検討するため、小学校4年生から中学校3年生を対象に質問紙調査を実施した。まず、子どもの性別違和感を測定するための尺度について、12項目からなる尺度を作成した。第二に、性別違和感と心理社会的不適応との関連については、性別違和感が抑うつ・攻撃性に及ぼす影響について、友人関係・教師関係・家族関係・学業ストレス・ソーシャルサポートの不足が媒介することを実証した。第三に、性別違和感の時間的安定性を検討したところ、女子は学年が上がるにつれて相関係数は上昇すること、男子は中程度の相関にとどまることが確認された。今後は、本研究計画に沿って、臨床群データとの比較による尺度の妥当性の検討、縦断検討を用いた性別違和感の「ゆらぎ」の検討を行う。心理社会的不適応との関連については、友人関係、いじめ被害、大人からのサポート、子どもからのサポートに加え、学業ストレス、家族関係との関連についても分析を行う予定である。今後は、研究計画に沿って、臨床群評定について分析し、尺度の妥当性を検証する。前述の通り、本調査の実施はコホート研究の一環であり、他の調査項目との兼ね合いのために、項目数を減らす必要が生じた。そのために作成した短縮版との分析を行う必要がある。最終年度として、縦断的検討を進めることは、「ゆらぎ」が生じやすいと言われる子どもの性別違和感の理解に必要である。臨床心理学国際学会での発表はできたものの、国内学会の発表を行うことができなかったため、また、調査実施の回数が減ったため、旅費が次年度使用額として残ることとなった。文献の取り寄せや資料代が学内の施設を利用して行えたため、備品費が次年度使用額として残ることとなった。調査用の会場は無料で借りられることとなったことや国際誌への投稿ができなかったため、その他費用が次年度使用額として残ることとなった。国際学会に参加し、最新の研究知見の収集を行う。特に、子どもの性別違和感は発達障害との関連が検証されてきているため、発達障害関連の知見の収集として役立てることが有用である。また、国内学会では現在分析できている内容の発表を行う。国際誌に投稿するための校閲代として使用する。
新規な高性能混合導電性酸素透過メンブレインの実用化

本研究では、天然ガスからの水素製造に用いる高酸素イオン・電子混合導電性酸素透過メンブレイン(MIEC-OPM)の開発を実施している。対象材料は、これまでに13 sccm/cm^2と高い酸素透過速度を示すことが確認されているセリウム酸化物とスピネル型フェライトの微細結晶からなる複合体、及び、Pr-Al系ペロブスカイト型酸化物とした。昨年度の研究において、複合体型酸素透過メンブレインにおいて、15mol%Sm添加CeO_2(SDC)に15vol%のMnFe_2O_4(MFO)を添加した15SDC-15MFOが優れた酸素透過特性を示すことが見出され、今年度は実用化に向けて作製技術の検討を実施した。具体的には、テープキャスト法による自立膜の作製を試みた。まず始めに、良好なスラリーを得るためにPechini法により作製された複合体型酸素透過メンブレイン粉体、分散剤(α-テルピネオール)、可塑剤(ヂブチルフタレート・ポリエチレングリコールPEG400)、バインダー(ポリビニルブチラール)の配合量を粘度および沈殿試験により最適化した。混合したスラリーをドクターブレードを用いてPETフィルム上に成型した。焼成は、1300°C、5時間で行われ、結果として、反りや割れのない5cm角、厚さ150μmの自立膜が得られた。この膜は十分に緻密化が進行したため、機械的リークがなく、また、酸素透過速度としてもバルクと同等の値が得られた。なお、スラリーの調整に際してリン酸エステル系の分散剤を用いると分散性に優れたより良好なスラリーが得られたが、焼成後のメンブレインの酸素透過速度はバルク試料よりも10%程度低下した。これは、残存したリンが化合物を形成し、酸素透過を阻害するためと考えられた。得られた膜は純メタンの改質試験に供されたが、長時間試験においても割れ等を生じることなく、実際の改質器に適用しうることが確認された。対象材料は、これまでに9sccm/cm^2と高い酸素透過速度を示すことが確認されているセリウム酸化物とスピネル型フェライトの微細結晶からなる複合体、及び、Pr-Al系ペロブスカイト型酸化物とした。GdドープCeO_2(GDC)をマトリックス相としたGDC-Spinel複合体は第2相のスピネル酸化物の体積分率がパーコレーション臨界値(【approximately equal】20vol%)よりも低い15vol%、さらには3vol%においても混合導電性を発現することが特徴である。今年度はまず、種々の体積分率を有する試料に関して電子顕微鏡にて微細組織を観察した。GDC単相30vol%添加試料の微細組織をTEMにより観察したところ粒界相の存在が認められ、本複合体の酸素透過に重要な役割を果たしていることが示唆された。また、さらなる透過特性の向上を目指して最適複合化条件を検討した。GDCに代わりPr添加系(PDC)およびSm添加系(SDC)が新たなマトリックス相としてすぐれている可能性を示した。そこで、経時安定性も含めた観点で最適マトリックス相の評価を行った。その結果、PDCは初期性能として高い透過特性を示すものの経時劣化が激しいこと、これに対し、SDCは劣化が起こらないことが確認された。続いてSDCの最適化を試みた。生成相をX線回折により同定したところ15mol%以下においてはSDCとスピネル相の複合体、それ以上においては第3相としてSmFeO_3相の生成が確認された。酸素透過特性のSmドープ量依存性においては、He雰囲気下ではSm添加量に比例して単調に透過特性は向上したが、CH_4改質下では15mol%を最高に、さらなるドープは酸素透過量を減少させた。この理由としては、例えば20mol%添加試料は多量の酸素空孔を生じ酸素分圧が比較的高い領域では高い透過特性を示すが、CH_4改質下のような10^<-20>atmの低酸素分圧領域では還元により生成する空孔が増加し欠陥の会合等が進行するためと定性的には理解される。以上より、現段階で最も良好な複合体型酸素透過性セラミックスは15SDC-15vol%MnFe_2O_4であると言える。まず始めに、良好なスラリーを得るためにPechini法により作製された複合体型

酸素透過メンブレイン粉体、分散剤(α-テルピネオール)、可塑剤(ヂブチルフタレート・ポリエチレングリコールPEG400)、バインダー(ポリビニルブチラール)の配合量を粘度および沈殿試験により最適化した。混合したスラリーをドクターブレードを用いてPETフィルム上に成型した。焼成は、1300°C、5時間で行われ、結果として、反りや割れのない5cm角、厚さ150μmの自立膜が得られた。この膜は十分に緻密化が進行したため、機械的リークがなく、また、酸素透過速度としてもバルクと同等の値が得られた。なお、スラリーの調整に際してリン酸エステル系の分散剤を用いると分散性に優れたより良好なスラリーが得られたが、焼成後のメンブレインの酸素透過速度はバルク試料よりも10%程度低下した。これは、残存したリンが化合物を形成し、酸素透過を阻害するためと考えられた。得られた膜は純メタンの改質試験に供されたが、長時間試験においても割れ等を生じることなく、実際の改質器に適用しうることが確認された。
中枢神経系における神経多様性獲得機構の分子的基盤の解析

中枢神経系は、大脳皮質をはじめとする終脳、間脳、中脳、後脳、脊髄といった個々の領域から成り、脳機能の発現において、それぞれの領域はそれぞれ異なる役割を担う。大脳皮質は、体性感覚野、運動野などの多数の機能的領野に区分され、それぞれの領野は特徴的な層構造を有する事が知られている。大脳皮質こそが、統合的な脳機能発現にとって中心的な役割を果たす中枢神経系領域であり、それを構成する個々の神経細胞群が、どの様にして、その発達段階において、領野特異性、層特異性を獲得するのかを理解することは、神経科学諸分野の理解の為の根幹を成すものであり、脳機能解明の為のきわめて重要な一側面を担うものである。大脳皮質における領野・層特異性がどの様にして確立されるのかを解析するため、(1)領野特異性確立機構を解明する為の"鍵"となる神経細胞群とされているlatexinニューロンに先ず、焦点を当て、single cell PCR技術を適用し、この単一神経細胞群から効率よく、試験管内にてcDNAの発現を再構築できる事を確認した。(2)latexin以外の、大脳皮質の領域特異的な分子マーカーを同定する為に、既存の転写因子、受容体、細胞外シグナル分子などの遺伝子を単離し、in situ hybridization法にてそれぞれの遺伝子の発現パターンを解析した。この結果、幾つかの遺伝子の発現が、空間的にある領域に優位に強く発現することを見出したが、いずれにおいても、ある領域特異的な発現パターンを示してはいない。
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【目的】本研究の目的は、組織切片中で細胞内物質(DNA)の定量を行うことを目的とした手法In situ cytofluorometryを開発することである。本研究では、従来より研究開発してきたデジタル画像解析技術を用い、レーザ顕微鏡システムから得た光学的断層像の定量性((1)蛍光減衰、(2)画像むらやノイズ、(3)光学的断層像の画質)を検討するとともに、断層像の三次元的加算を行い、組織切片中での個々の細胞のDNA定量を試みた。【材料・方法】ヒトのリンパ節および甲状腺腫瘍のパラフィン包埋組織の厚切り切片(30μm)を脱パラフィンし、RNase処理後、核DNA蛍光染色(propidium iodide)と蛍光減衰防止処理(2-mercaptoethylamine hydrochloride)を行った。この標本を共焦点レーザ顕微鏡システム(ニコン試作機RCM2000)で観察、3次元デジタル画像データ化した。このデジタル画像データを自作(Microsoft C)のコンピュータプログラムで処理し、光学的断層像の3次元的加算を行い個々の細胞核DNAを定量した。【結果】2-mercaptoethylamine hydrochlorideを用いた蛍光減衰防止処理を行うと、30秒のレーザ光連続照射でも、90%程度の蛍光減衰に止まった。また、シェ-ディングコレクションと加算入力を行うことにより、画像むらやノイズは減少し、単一光学的断層内での蛍光量の定量性が確認できた。次に、光学的断層像の3次元的加算を行う場合、標本上15μmよりも深い位置の細胞を共焦点レーザ顕微鏡で捉えると、蛍光量の減少と解像度の低下が問題となった。そのため、15μm以上の大きさの細胞核のDNA定量は不正確となった。この問題は、組織標本、封入剤、油浸レンズの油の各屈折率が異なるためにおこると考えられた。現在、組織と同じ屈折率(1.52-1.55)でかつ蛍光減衰の少ない封入剤を検討中である。