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栄西像の見直しを起点とした密教と禅―日本禅宗成立史の再検討―

この研究の主たる対象である栄西の著作について、大須真福寺や叡山文庫などで調査を行い、未紹介の資料は、2013年刊行の『栄西集』に収録した。中でも断簡で見つかった『改偏教主決』は新出の栄西の著作であり、調査によって、ほぼ復元することができた。その他の著作も併せて内容の分析を行い、研究基盤を構築し、栄西の密教思想の特色や事跡が明らかになってきた。それらの著作は、2010年「栄西と中世博多展」、2012年「大須観音展」、2014年「栄西と建仁寺展」の各展覧会において、一般にも公開された。本研究は、栄西の活動を文献史料を通して検証することにより、栄西の思想の中で密教と禅とがいかなる関係を有していたかを解明し、日本禅宗成立史を再検討しようとするものである。以下の3つの柱を立て、研究を遂行した。1.密教僧栄西の禅の受容栄西が日本に禅を伝えた事が喧伝された背景には『元亨釈書』の影響があったと考える。鎌倉初期頃より密教僧が禅を受容した事は確かだが、その実態や過程は未だ明確ではない。栄西の思想形成期を中心に、後代への展開を視野に入れ、下記の考察を行った。(1)著作の翻刻および内容の検討。(真福寺蔵『改偏教主決』・『諸秘口決』、西本願寺蔵『釈迦八相』、大谷大学蔵『法華経入真言門決』、叡山文庫蔵『胎口決』)。(2)著作の大半は九州で執筆されたが、活動動向を検証するため実地踏査を行った。(3)調査研究成果は、福岡市立博物館「栄西と中世博多展」の図録に発表した。2.身体論からみる栄西栄西の密教の修学は生涯を通じて行われた。最晩年の著述『喫茶養生記』もその知識に基づくが、基盤となった五臓論は、初期の『隠語集』より見られる。両者を比較検討するとともに、真言密教における身体論の展開の中に位置付けるべく、分析を行った。3.栄西像の形成について栄西は鎌倉後期頃より茶祖と見なされるようになる。かかる土壌には、中世の文芸と禅との関わりの熟成があったと考える。栄西や禅に関わる文学的作品を取り上げ、栄西像形成の背景を考察した。具体的には、天理図書館蔵・狩野文庫蔵「聖財集」、金剛寺蔵「憂喜餘の友」・「五山詩習作」、真福寺蔵「初期禅宗法語」、天理図書館蔵「妙貞問答」の原本調査や考察を行った。本研究は、栄西の活動と思想における密教と禅との関係を、文献資料を中心に検証し、明らかにすることを目的としている。しかし、栄西の密教に関する著作は未紹介のものも少なくなく、そのため、新出資料を含む著作の整理および紹介から始めなければならず、23年度もそれ以前より継続してきた翻刻作業を行った。さらに最晩年の著作『喫茶養生記』を密教史に位置づけるべく、身体論という視点からのアプローチを試みた。また、禅を軸とする栄西像形成に関する文献の分析も進めている。栄西の活動は、鎌倉時代以降に日本の密教世界で禅が享受されていく過程の最初段階に位置づけることが可能であり、その内実を明らかにすることは、当該期の仏教思想史を再検討する意義を持つ。以上の目的に基づき、具体的にはつぎの(1)(2)を中心に研究を実施した。(1)栄西の思想形成に関する研究1.籍叢刊第一巻『栄西集』(臨川書店)の刊行を目標に、所収する栄西の著作、真福寺蔵『改偏教主決・重修教主決』、同『諸秘口決』、叡山文庫蔵『胎口決』、西本願寺蔵『釈迦八相』の原本調査および翻刻の整理を行った。2.栄西が五臓論五位論に関する問題意識を持ち続けたことを、『喫茶養生記』を端緒に、『菩提心論口決』『改偏教主決』『隠語集』などの著作を用いて考察し、13th the European Association for Japanese Studiesにおいて、「成熟する身体-密教僧栄西の五位論-」と題して研究発表を行った。さらに、大東急記念文庫所蔵『秘宗隠語集』の調査を行った。(2)日本初期禅宗における密教と禅との関係-仮名法語集の調査研究を中心に-1.真福寺所蔵『初期禅宗法語(仮題)』および、同寺所蔵の聖一派安養寺流関係資料の調査研究を行った。聖一の弟子である無住の著作『聖財集』について、伝本の調査を行い、天理図書館所蔵本の翻刻をした。

本研究では、これまで、栄西の新出の著作を中心に、栄西の思想形成と、その後世への継承について考察してきた。本年度の研究実績の概要を、実施計画に即して述べていく。(1)栄西の思想形成とその継承にかかわる研究1.平成25年3月に刊行した中世禅籍叢刊第1巻『栄西集』(臨川書店)に収録した栄西の新出の著作から、その主著ともいえる『改偏教主決』の内容の検討を始めた。本書は、これまで存在さえ知られていなかったものであり、内容の把握には基礎作業から必要であったため、本書の調査チームであったメンバーで再度研究会を組織し、『栄西集』に掲載した翻刻を基に、読解と注釈に取りかかり、現在も継続している。2.大東急記念文庫蔵『秘宗隠語集』に関しては、分析と他文献との比較を続けている。その成果の一部は、平成26年8月に発表する予定である。ただし、翻刻等の公表は、影印(大東急記念文庫善本叢刊)が刊行されてからとなる。3.栄西の後継者に関する考察においては、1愛知県春日井市の密蔵院所蔵文書の調査を予定していたが、愛知県史の調査と重なったことから、延期した。2真福寺所蔵の安養寺流聖教の調査は、7月・12月・2月に行った。現在も継続中である。3無住『聖財集』の研究は、天理大学附属天理図書館所蔵の一本を翻刻し、解題を付して、中世禅籍叢刊第4巻『無住集』(平成26年9月予定)に掲載して、刊行する予定である。既に脱稿し、現在は校正を行っている。(2)本研究の統括これまでの研究を整理して、論文化することを計画した。これまで長期にわたり続けてきた栄西の著作の調査研究は、『栄西集』の刊行によって、一段落を付けることができたといえ、その整理に基づいて、次の段階である内容の検討に着手し得た。各論については、考察を続けているが、それらの公表は、他の研究機関との調整もあり、まだ完成をみていない。本研究は、栄西の著作を中心とする文献資料に基づき、栄西の思想形成とその後代への影響を明らかにすることを目的に行った。まず、実施計画の「(1)栄西の思想形成に関する研究」について述べる。1.『禅籍叢刊第1巻栄西集』の刊行は、予定した2012年12月よりやや遅れたが、年度内に完成させることができた。刊行が遅れた理由は、作業に手間取っただけでなく、入稿後にさらなる断簡(栄西の著作の一部)が発見されることがあり、また、内容をより充実させるべく所収資料に追加を行ったためである。本書の中では著作の翻刻と解題を担当したが、先に刊行された『真福寺叢刊中世先徳著作集』所載の栄西の著作と合わせて、根本資料がほぼ出揃ったことになる。栄西の研究のみならず日本の初期禅宗の系譜を見直す際の重要かつ基礎資料になるといえ、仏教史研究に寄与する点は少なくないと考える。また、大須観音真福寺における聖教調査の集大成として、2012年12月に名古屋市博物館で展観が催された。シンポジウムのパネラーと図録の項目の執筆を担当し、本研究の成果を一般へ公開することもできた。2.栄西門流について、3.栄西像の形成について、4.栄西の伝記の見直しは、栄西の弟子たちの動向と関わらせて調査・研究を行った。特には愛知県春日井市の密蔵院が所蔵する栄西関連典籍の分析を行った。栄西の門流は、当該期の密教と禅との関わりを示す中核となることから、その形成過程を明らかにすることは重要である。5.五臓論に関する資料として、栄西の『秘宗隠語集』(大東急記念文庫蔵)の調査・研究を進めている。次に、実施計画「(2)日本初期禅宗における密教と禅との関係」については、1.真福寺蔵『禅家説(初期禅宗法語)』の調査を継続して、刊行に向けて研究を行っている。2.『千代能物語』も調査を続行しており、1と併せて、中世の女性への法語の在り方を検討している。23年度中の出版を予定していた禅籍叢刊の刊行が遅れている。
合衆国教員給与における成果主義の現代的受容をめぐる政治力学の実証研究

1990年代後半以降、合衆国のいくつかの都市では教員給与に成果主義的要素を付加する動きが生じている。NCLB法に端的にみられる、生徒の試験成績を中心に学校の成果を測定する動きは、成果主義の受容を促進する要因となっている。ただしそれは教員間競争を促すのではなく、学校全体の成果ととらえるものである。こうした制度が導入されるのには困難校や教員不足を抱える都市部の実情が背景にあるが、主要アクターである教員組合の姿勢や、行政のリーダーシップのあり方といった政治力学が、制度の成立・存続に大きく影響している1990年代後半以降、合衆国のいくつかの都市では教員給与に成果主義的要素を付加する動きが生じている。こうした制度が導入されるのには困難校や教員不足を抱える都市部の実情が背景にあるが、主要アクターである教員組合の姿勢や、行政のリーダーシップのあり方といった政治力学が、制度の成立・存続に大きく影響している1.オハイオ州教育省・シンシナティ市教員組合を訪問し、教員給与における成果主義がどのように位置づけられているかインタビュー調査をした。シンシナティ市では1990年代に一時期成果主義が導入されたが、教員の強い反対にあって断念したこと、現在では減額措置を伴わない手当制度の導入というかたちで成果主義が部分的に制度化されていることを確認した。2.オハイオ州教員組合のSue Taylor委員長を訪問し、教員評価制度に関する教員意識調査を行うための予備会合をもった。シンシナティ市教員組合では調査の実施を断られたが、Sue Taylor委員長からは実施に協力する旨の回答を得て、内容や方法については引き続き調整していくこととなった。3.勤勉手当への部分的反映から、昇給そのものに査定を反映させるといった具合に、日本でも成果主義が導入されようとしている。合衆国における成果主義の受容に照らし、不服申立制度の整備や評価結果の本人開示が制度の運用に不可欠であることを言及した(論文1)。4.日本の教員評価をめぐる改革は資源の効率的・重点的予算配分を目的としたものであり、メリハリある給与体系というかたちでの成果主義の導入も義務教育費のコスト削減が目的であることを明らかにした。同時に、日本における成果主義の導入は合衆国とちがって教育労働を時間管理の対象へ切り替え、専門職観を問い直すものであることを指摘した。(図書1、論文2)5.教育再生会議の第一次報告の教師観を分析し、教員の質の向上に向けた、社会の多様な分野からの人材採用、免許更新制の導入といった提言が合衆国の教師政策に共通する志向であることを明らかにした。そして評価の拡大と厳罰主義・擬似能力主義(成果主義)を徹底することは必ずしも教師を専門職化するものではなく、学校の階層化・脱教育化をもたらすものであることを指摘した。1.ニューヨーク市教育局のPhilVaccaro氏を訪問し、学力テスト成績結果と教員給与とを連動させる新制度についてのインタビュー調査をした。ニューヨーク州では報償プログラムが立案され、2008年度より実施されている。生徒の成績と学校予算配分をリンクする際に、学校ごとに委員会を設置し、報償費をどう配分するかを学校単位で決定する制度であることを確認した。2.ニューヨーク州教育局のTerry Bowman氏を訪問し、学校評価と連動させた学校予算配分・教員給与の制度設計過程についてのインタビュー調査をした。慢性的な教員不足を背景に、教員組合との合意のもとに制度設計が行われていることを確認した。3.教師の勤務条件の原理的基礎となる教師の教育の自由をめぐる昨今の議論の状況を俯瞰した。効率性・成果主義とは異なる管理統制のあり方に対する原理として、子ども・教師の市民的自由が主張されている。しかし市民的自由の称揚は必ずしも教師の教育の自由を否定するものではないことを明らかにした(論文2)。4.日本の教員給与体系の見直しはまだ行われていないが、前提となる教育予算編成過程における力学の変化が、アウトカムベースの予算編成へという予算編成原理の転換のもとに行われていることを明らかにした。インプットベースからアウトカムベースへの移行を促す変化は、合衆国の教員給与制度改革の中心的原理である成果主義が日本の行政改革に浸透し始めてきていることを示している(論文1、3)。5.教師の勤務条件や資質向上策についての国際比較を行う中で、合衆国の場合、量的・質的教員不足が恒常化していることが、教員給与を含む諸制度改革の方向性を規定する基本モチーフになっていることを明らかにした(図書1)。1.平成19年度の予備調査で打診しておいたオハイオ州で予定していたアンケート調査の実現が困難となったため、予定していた米国出張をとりやめた。2.代わりに、平成19年度、20年度の聞き取り調査で収集した資料を整理し、金銭的インセンティブへの関心が低くなった時期においてメリットペイが提案・導入・廃止される過程の支持基盤と政治力学についての検討を行った。3.その主な知見は以下のとおりである。(2)現代的な成果主義における基本単位は個人ではなく、学校単位である。この点、厳密な意味でのmerit payとはいえず、学校を単位としたschool incentiveである。(3)成果主義の受容は、その必要性と実現可能性という二つの変数によって規定されており、一定の財政的基盤の確保と教員・住民の支持の調達が困難な都市部に集中している。(4)成果の測定と手当の配分をめぐる方法
流域内の水循環利用における病原微生物の挙動解明とそのリスク評価

本研究は,流域内の水循環利用システムにおける感染リスク評価モデルの開発を目的として行われた。主な研究実施内容とその成果を以下に列挙する。1.下水処理水再利用による渇水被害の低減と感染リスクの評価阿武隈川中流域の福島市を対象として,感染リスクと渇水被害を同時に評価できるモデル開発を行った。過去の日流量データから,連続する二日間の流量の同時発生確率を記述する確率マトリクスを作成し,毎日の流量を予測した。予測された流量が少ない日には下水処理水を水道原水の一部として再利用するシナリオを設定し,ポリオウイルスを例に感染リスクを評価した。その結果,塩素消毒前の処理水を再利用する場合,渇水被害低減と感染リスク上昇というリスク・トレードオフの関係を定量的に示すことができた。塩素消毒を施した処理水を再利用する場合には,感染リスクを上昇させずに渇水被害を低減することが可能であった。2.河川水中における病原ウイルスの挙動に関する研究河川水中の濁質へのウイルスの吸着と,遊離状態のウイルスの不活化に関する室内実験を行った。ホリオウイルス1型をモデルウイルスとして用いた。その結果,河川水中のウイルスの濁質への吸着率は,濁質濃度にほぼ比例して増加することが観察された。また,遊離状態のウイルスは,初期に急遂に不活化し,約2日で濃度が1/10になった。それ以降の不活化は緩やかであり,ウイルスの90%不活化に約20日を要した。このように,河川水中の遊離のウイルスが二段階の不活化を示すことは,新たな知見であった。以上の研究成果は,流域の感染リスクを最小化した水循環利用システムの構築に寄与することが期待される。本研究では,感染リスク評価に不可欠な流域の人口動勢や地理情報を地理情報システム(GIS)を利用して表現し,環境水中の病原微生物の挙動や流域住民の水利用に関するモデル化を行い,最終的には流域における水循環利用システムの最適化に寄与できるような感染リスク評価モデルを開発することを目的としている。本年度は以下の研究を行った。1.各種環境水からの病原微生物の定量検出:阿武隈川中流域の郡山市,二本松市,福島市において河川水および下水処理放流水からの指標微生物,病原微生物の定量検出を数回行った。福島市において水道原水として取水している阿武隈川は,上流部で郡山市,二本松市からの下水処理放流水を受容しており,これらの都市内の感染者に由来する病原微生物による水道水源の汚染が懸念されるが,大腸菌群等の指標微生物ではこの水源汚染の危険性を明確に示すことができなかった。2.下水汚泥コンポストからの病原微生物の定量検出:下水汚泥を原料とするコンポストは,汚泥由来の病原微生物に汚染されている危険性が高い。数種類のコンポストからサルモネラ,腸管出血性大腸菌O157,腸管系ウイルスの検出を行ったが,重量1gのコンポストからはいずれの病原微生物も検出されなかった。3.下水処理水再利用に伴う感染リスクの評価:福島市を対象とした下水処理水再利用システムを仮想的に構築し,感染リスク評価を行った。塩素処理を施した処理水を水道水源の一部として利用する場合では,感染リスクの増加は見られなかった。4.二次感染を考慮した感染リスク評価モデルの開発:流域の感染リスクを議論する場合,水利用により直接的に感染するリスクとともに,感染者と接触することによる二次感染も重要である。福島市周辺の人口分布(1km四方のメッシュ単位)をもとにして,感染者との接触機会をメッシュ間の距離で表現することにより,この二次感染を考慮した感染リスク評価モデルを開発した。本研究は,流域における水循環利用システムの最適化に寄与できるような感染リスク評価モデルの開発を目的とする。

本年度は,以下の研究を行った。1.河川水中における病原ウイルスの挙動に関する研究河川水中における病原ウイルスの挙動のうち最も重要である,河川水中の濁質へのウイルスの吸着と,遊離状態のウイルスの不活化に関する室内実験を行った。水系感染を引き起こすウイルスの多くはピコルナウイルス科に属しているため,その中からポリオウイルス1型をモデルウイルスとして用いた。その結果,河川水中のウイルスの濁質への吸着率は,濁質濃度にほぼ比例して増加することが観察された。このデータは,河川水中のウイルスの濁質への吸着のモデル化に非常に有用である。また,遊離状態のウイルスは,初期に急速に不活化し(約2日で濃度が1/10になる),その後の不活化は緩やかであった。このように,河川水中のウイルスが二段階の不活化を示すことは,新たな知見であった。2.下水処理水再利用による渇水被害の低減と感染リスクの評価昨年度に引き続き,感染リスクと渇水被害を同時に評価できるモデル開発を行った。阿武隈川中流域の福島市を対象として,過去の日流量データから,連続する二日間の流量の同時発生確率を記述する確率マトリクスを作成した。この確率マトリクスを用いて毎日の流量を予測し,その流量から福島市の渇水被害(累加不足率[%・day]で定義)を評価した。また,予測された(取水点付近の)流量が少ない場合には下水処理水を水道原水の一部として再利用するシナリオを設定し,ポリオウイルスを例に感染リスク評価を行った。その結果,塩素消毒前の処理水を再利用する場合,渇水被害低減と感染リスク上昇というトレードオフの関係を定量的に示すことができた。塩素消毒を施した処理水を再利用する場合には,感染リスクを上昇させずに,渇水被害を低減することが可能であった。
学習内容についての意味の理解の促進及び数学活用力向上に関する実証的研究

算数・数学の問題解決のうえで、解決方法の固定化は活用力・創造性等の発揮の阻害要因になっていることが明らかになった。そこで、定式化された解決方法に囚われず柔軟に見方・考え方を広げさせる問題を開発し、授業に導入した。授業実践の結果、本研究で開発した教材は、児童生徒がもつ解決方法の固定化を打開し、柔軟的発想を活性化できること、及び児童生徒に課題の解決方法の背景にある数学の本質を理解させるために有効に活用できることが分かった。(1)本研究の目的は、児童・生徒の学習内容についての意味の理解を促進し、算数・数学を学習や生活等で活用する能力を向上させる学習指導方法を開発することである。研究の目的を達成するために、4年間の研究期間で次の(1)(5)の内容を実施する予定である。(1)「学習内容についての意味の理解」に焦点を当て、教師の指導状況、児童・生徒の学習状況の実態やそれらの間の関係を明らかにし、教師の指導及び児童・生徒の学習の改善すべき点を明確化する。(2)(1)で明らかにした改善すべき点を基に、新しい学習指導方法を開発する。(3)開発した学習指導方法を協力校で実践し、有効性を科学的に検証する。(4)小学校・中学校等の教員が新しい学習指導方法を導入しやすいように、学習指導方法の指導手順・指導資料等について詳細に記した「教師用指導書」を作成する。(5)開発した学習指導方法の小学校算数・中学校数学の授業への適用と成果の検証を行う。(2)さらに、本研究の成果を現職教員、大学生、大学院生の資質向上に役立て、教育の質の向上を図る。本研究の目的は、児童・生徒の学習内容についての意味の理解を促進し、算数・数学を学習や生活等で活用する能力を向上させる学習指導方法を開発することである。平成19年度は、研究実施計画に基づき、「学習内容についての意味の理解」に焦点を当て、教師の指導状況、児童・生徒の学習状況の実態を調査し、教師の指導及び児童・生徒の学習の改善すべき点を明確化した。実施内容は次の通りである。(1)日本、タイの教師の指導状況、児童・生徒の学習状況についての調査日本の教師の指導状況、児童・生徒の学習状況についての調査、タイの「創造性教育」における教師の指導状況、児童・生徒の学習状況についての調査を行った。(2)教師の指導状況、児童・生徒の学習状況についての関連分析上述の(1)の調査を分析した。(3)「学習内容についての意味の理解」に焦点を当てた指導・学習の改善点の明確化本研究の目的のうち「学習内容についての意味の理解」に焦点を当てて、教師の指導及び児童・生徒の学習の改善すべき点を明確化した。そこでは、算数・数学の授業において、教師、児童・生徒とも新しく学習する内容を既習の内容とうまく関連させることができていないという課題があることが判明した。また、授業の中に児童・生徒が心的に表象しやすい幾何学的イメージを取り入れて、そのイメージを使い学習内容を「言語的・文脈的」に理解させること、及び「体験的・感覚的」に理解させることを図れば、学習内容の意味の理解が促進できると考えられることが判明した。本研究の目的は,児童・生徒の学習内容についての意味の理解を促進し,算数・数学を学習や生活等で活用する能力を向上させる学習指導方法を開発することである。平成20年度は,研究実施計画に基づき,学習内容についての意味の理解に焦点を当てた学習指導方法の開発に関する研究を重点的に行った。研究内容は,次の通りである。(1)学習内容の意味の理解に焦点を当てた学習指導方法の開発算数・数学の授業の中で児童生徒が心的に表象しやすい幾何学的イメージを使い,学習内容を「言語的・文脈的」に表現させたり,「体験的・感覚的」に捉えさせたりすることを授業の中でシステム的に行えるようにし,「学習内容の意味を十分に理解させる」ことに焦点を当てた授業実践モデルの構築を行った。(2)開発した授業実践モデルを小・中学校の授業に適用するための教材開発小学校算数で学ぶ図形の求積を題材として,児童が求積公式の意味を理解させるとともに,正方形,長方形,三角形,平行四辺形,台形,菱形の求積公式を統合して捉えるようにできるようにするための3つの教材を開発した。(3)開発した授業実践モデル・教材を用いた公立小・中学校における授業実践協力小・中学校において開発した授業実践モデル・教材を用いた授業を実践した。(4)開発した授業実践モデル・教材の学習内容の意味の理解に対する有効性の調査・分析協力小・中学校において開発した授業実践モデル・教材に関して学力調査・アンケート調査等を行い,学習内容についての意味の理解に対する有効性を検証した。その結果,開発した授業実践モデル・教材は,児童が図形の求積公式を統合して捉える力を高め,算数・数学に対する興味・関心を高める効果があることが分かった。

本研究の目的は、児童・生徒の学習内容についての意味の理解を促進し、算数・数学を学習や生活等で活用する能力を向上させる学習指導方法を開発することである。平成21年度は、研究実施計画に基づき、開発した学習指導法の有効性の科学的検証に焦点を当てた研究を重点的に行った。研究内容は、次の通りである。(1)開発した学習指導方法の活用力の向上に対する有効性の検証発散的思考を活性化し柔軟性や独創性を高める新しい学習指導方法について、その有効性を検証した。小学校5年生を対象として、発散的思考を活性化する3種類の指導方法を設けて比較実験を行った結果、ローテーションによる方法の発散性、流暢性、柔軟性の平均点は、個人及びグループによる方法の約1.32.0倍であること、独創性の平均点は、ローテーションによる方法とグループによる方法がほぼ同じで、個人による方法の約2.8倍であることが判明した。(2)学習指導方法の改善(1)の検証結果を分析し、学習指導方法の改善策について検討した。検討の結果、算数・数学の問題解決のうえで児童生徒がもつ固定観念が活用力・創造性等の発揮の阻害要因になっていることが考えられた。そこで、固定観念を転換する課題の導入を図ることで学習指導方法の改善を図った。(3)開発した指導方法と一体化した評価方法の開発授業において、指導効果を高めるために、評価によって得る「学習の結果についての知識」を児童・生徒及び教師が学習・指導の改善に有効に活用する方法の開発を図った。平成22年度は、研究実施計画に基づき、開発した学習指導法の指導手順・指導資料等について記した「教師用指導資料」の作成、及び小学校・中学校への適用と成果の検証に焦点を当てた研究を重点的に行った。1.開発した学習指導方法についての「教師用指導資料」の作成平成19年度平成21年度の研究によって確立した学習指導方法について、小学校・中学校の教員が通常の教科書に沿った授業で導入しやすいように、学習指導法の指導手順・指導資料等について説明した「教師用指導資料」を作成した。2.小学校・中学校への適用と成果の検証上述の「教師用指導資料」の指導資料を活用して、開発した学習指導方法の小学校・中学校数学の授業への適用を図るとともに、成果の検証を行った。中学校2年生を対象として実践を行った結果、本研究で開発した固定観念を転換する課題を授業に導入することにより、生徒の柔軟的発想を活性化できることが判明した。また、固定観念を転換する課題は、児童生徒に課題の解決方法の背景にある数学の本質を理解させるために有効に活用できることが分かった。3.研修会等を利用した成果の普及開発した学習指導方法を普及するために、本研究で開発した学習指導方法・指導資料を、高知県・徳島県等の現職教員を対象とした研修会で活用するとともに、次年度以降の学校現場での利用について算数・数学担当教員と協議した。
ゴールボールの競技力向上を目指したマルチモーダル・ストラテジーボードの開発

視覚障がい者スポーツのブラインドサッカーでは,映像に基づいた科学的分析が行われている.視覚障がい者スポーツのゴールボールにおいては,海外チームは試行的に戦略支援システムを導入しているが,国内では,試合後に指導者が競技映像を見ながら選手とボールの位置や軌跡を手作業で取得し,そのデータに基づいて戦略分析が行われている.視覚障害をもつ選手への戦術指示には,グラフィック情報を提示するストラテジーボードやタブレットが利用できないため,口頭で行なわれることが多い.そのため,選手たちはコーチの戦略を直感的に理解することが困難となる場面がある.ゴールボールの競技力の向上を図るためにも,戦術分析からチームの戦術理解までを支援するツールが望まれている.本研究の目的は,ゴールボールの競技力向上を目的とした支援ツールとして,競技中のボールの動きを可視化し,得られた情報を提示するストラテジーボードを開発することである.視覚情報を他の感覚情報に変換し提示するマルチモーダル・インタフェースが,福祉工学やVR技術に利用さており,同様のアプローチが視覚障がい者スポーツにも適用できる.本研究では,競技中のボールの軌道計測により得られたボールの軌道を音声/触覚情報に変換して提示するストラテジーボードについて検討した.ヘッドフォン受聴環境において,左右の音響信号の音量差により音像定位を変化させ,仮想的なボールの音源移動を再現することを試みた.被験者に音源移動の音を聴かせ音源のスタート位置とエンド位置を判定させた結果,音源の移動方向の判定はできているが位置の正答率が低くかった.3つのピエゾアクチュエータ,光学式マウス,ピエゾハプティクスドライバモジュール,ワンボードマイコンからなる触覚インタフェースを試作した.マウスの動きと仮想空間のボール位置によって振動信号が生成し被験者に提示した結果,提示位置の判定はできた.本研究では、視覚障害者スポーツであるゴールボールの競技向上を目的とした支援ツールとして、競技中の選手やボールの位置と動きを取得し可視化するシステムと、可視化した戦略情報と競技空間イメージをチーム内で共有するマルチモーダル・ストラテジーボードを開発することを目的としている。1年目の28年度は、ステレオビジョンシステムと大量のデータ処理と高度なデータ分析を行うためのパソコンと開発用ソフトウェアを新規に整備した。ステレオビジョンシステムを用いて、既設の室内にて人とボールの動きを計測した。同時に、既存のステレオマイクロホンシステムを用いて、ボールの音を計測した。人のポジショニングや動きを数値データとして取得し、パソコン画面上に表示することはできた。利用者が直感的にわかりやすく、操作しやすいシステムのアプリケーションを作成するまでには至らなかった。そのため、ユーザビリティ評価については28年度は見送った。連携研究者の協力のもと、戦略情報分析やその伝達方法に関する現状と戦略情報の可視化に関するヒアリングを実施した。その結果、現在の状況として、手のひらサイズのミニチュアコート上に紐を使ってボールの軌道や動きを確認していること、コートを1m間隔で区切り、区切り番号でボールが投げられ位置や選手の位置を把握していることなどの情報が得られた。また、競技イメージトレーニングが重要であることもわかった。マルチモーダル・ストラテジーボードを試作する上で必要な情報が得られた。28年度の研究目的の第一は、戦略可視化システムを構築することであり、計画した機器が整備された。人の動きやボールの動きの情報は取得できた。人やボールの動きを可視化することはできたが、利用者が直感的にわかりやすく、操作しやすいシステムのアプリケーションについては十分に作成できなかったため、ユーザビリティ評価については28年度は見送った。連携研究者の協力のもと、戦略情報分析やその伝達方法に関する現状と戦略情報の可視化に関するヒアリングを実施し、競技の現状やマルチモーダル・ストラテジーボードを試作する上で必要な情報が得られた。本研究は、視覚障害者スポーツであるゴールボールの競技向上を目的とした支援ツールとして、競技中の選手やボールの位置と動きを取得し可視化するシステムと、可視化した戦略情報と競技空間イメージをチーム内で共有するマルチモーダル・ストラテジーボードを開発することを目的としている。2年目の29年度の目標は、マルチモーダル・ストラテジーボードを試作することであり、計画した部品・機器等を新規に整備した。マルチモーダル・ストラテジーボードの一つの機能でもあるピエゾ素子を用いたハプティックデバイスを試作し、競技映像から得られたボールの動きを触覚に提示することを試みた。試作したデバイスにより多彩な振動パターンを生成することができ、多様な触覚情報を使用者に提示することができた。加えて、ピエゾ素子の特徴を生かし、ハプティックデバイスに触れた情報を発光ダイオードにより色情報として可視化した。競技中の音をバイノーラル録音し、使用者に音情報として提示した。個々の機能は実現できたが、提示情報と知覚情報との関連性に関する評価実験、戦略情報の提示方法、個々の機能の統合、ストラテジーボードのユーザビリティ評価などの課題が残った。連携研究者の協力のもと、28年度に構築した戦略可視化システムを用いて過去の試合を分析し、攻撃パターン等の情報を数値化した。実用化するためには、戦略可視化システムのユーザビリティのさらなる改善と解析の自動化・高速処理は必要不可欠であることが明らかとなった。29年度の目標は、マルチモーダルストラテジーボードを試作することであり、計画した機器等が整備された。競技映像から得られたボールの動きを触覚に提示するハプティックデバイスを試作した。試作したハプティックデバイスより、多彩な振動パターンを作り出すことができ、多様な触覚情報を使用者に提示することができた。

ピエゾ素子の特徴を生かし、ハプティックデバイスに触れた情報を取得し発光ダイオードによる色情報に変換し可視化した。競技中の音をバイノーラル録音し、使用者に音情報として提示した。個々の機能は実現できたが、提示情報に関する定量的な評価実験、個々の機能の統合、ユーザビリティ評価などの課題が残った。28年度に見送った戦略可視化システムのアプリケーションの作成とユーザビリティ評価については、ストラテジーボードの開発を優先するため29年度も実施しなかった。視覚障がい者スポーツのブラインドサッカーでは,映像に基づいた科学的分析が行われている.視覚障がい者スポーツのゴールボールにおいては,海外チームは試行的に戦略支援システムを導入しているが,国内では,試合後に指導者が競技映像を見ながら選手とボールの位置や軌跡を手作業で取得し,そのデータに基づいて戦略分析が行われている.視覚障害をもつ選手への戦術指示には,グラフィック情報を提示するストラテジーボードやタブレットが利用できないため,口頭で行なわれることが多い.そのため,選手たちはコーチの戦略を直感的に理解することが困難となる場面がある.ゴールボールの競技力の向上を図るためにも,戦術分析からチームの戦術理解までを支援するツールが望まれている.本研究の目的は,ゴールボールの競技力向上を目的とした支援ツールとして,競技中のボールの動きを可視化し,得られた情報を提示するストラテジーボードを開発することである.視覚情報を他の感覚情報に変換し提示するマルチモーダル・インタフェースが,福祉工学やVR技術に利用さており,同様のアプローチが視覚障がい者スポーツにも適用できる.本研究では,競技中のボールの軌道計測により得られたボールの軌道を音声/触覚情報に変換して提示するストラテジーボードについて検討した.ヘッドフォン受聴環境において,左右の音響信号の音量差により音像定位を変化させ,仮想的なボールの音源移動を再現することを試みた.被験者に音源移動の音を聴かせ音源のスタート位置とエンド位置を判定させた結果,音源の移動方向の判定はできているが位置の正答率が低くかった.3つのピエゾアクチュエータ,光学式マウス,ピエゾハプティクスドライバモジュール,ワンボードマイコンからなる触覚インタフェースを試作した.マウスの動きと仮想空間のボール位置によって振動信号が生成し被験者に提示した結果,提示位置の判定はできた.28年度計画で未達成の部分として、戦略可視化システムの精度評価とユーザビリティ評価がある。戦略可視化システムの精度は、マルチモーダルストラテジーボードによる提示情報と関連していることから、29年度計画では、マルチモーダルストラテジーボードを試作し、戦略可視化システムと統合した上で精度評価を実施する。ユーザビリティ評価については、連携研究者にヒアリングを行い、システムを改善する。
マルチフラクタルによる脳MRI画像上の加齢性および病的白質変化の特徴抽出

フラクタルの概念は、従来困難であった生体組織に包含される複雑な非線形構造の定量化を可能にし、様々な分野で応用されている。医用画像の分野においても、生体組織への新たなスケールをもたらすことから、病変の抽出や評価などでの高い有用性が報告されている。近年では、フラクタルの概念を一般化したマルチフラクタルを用いた解析が試みられており、より複雑な構造の特徴抽出が試みられている。申請者は、マルチフラクタルを用いてT_2-MRI脳白質における信号強度の分布の特徴を抽出することで、白質の内部構造にまで言及した下記の2つの研究を行った。1.健常高齢者の脳動脈硬化性病変への適用:本研究では、視察的に異常を認めない脳白質のマルチフラクタル次元を算出し、初期動脈硬化の有用な指標である頚部動脈肥厚度との関係について、動脈硬化性危険因子との関連性も含めて検討した。結果、マルチフラクタル次元は頚部動脈肥厚度と相関し、高齢者脳白質のマルチフラクタル解析が脳の初期動脈硬化性病変の抽出において有用であることが示唆された。2.統合失調症への適用:統合失調症患者および健常者を対象に、脳白質におけるマルチフラクタル次元を算出し、臨床症状との関連性も含めて比較検討を行った。結果、健常者ではマルチフラクタル次元において、いわゆる"左優位性"を認める一方、統合失調症では健常者でみられた"左優位性"の欠如を認めた。また統合失調症患者では、前頭葉白質における"左優位性"の低さと脳梁のマルチフラクタル次元が臨床症状と関連することが示された。これらの結果から、統合失調症の病態メカニズムの解明にマルチフラクタル解析が有用であることぶ示唆された。本研究課題を通して、マルチフラクタル解析が肉眼的には認識できない微細な信号の変化の抽出を可能にし、動脈硬化性病変や統合失調症における脳白質異常の早期抽出を可能にすることが明らかとなった。(1)健常高齢者40人を対象に、脳画像としてT_2強調画像および拡散強調画像を、また早期動脈硬化の指標として頚動脈中内膜肥厚度を計測した。結果、T_2強調画像上の深部白質におけるマルチフラクタル次元と頚動脈中内膜肥厚度、またマルチフラクタル次元と脳白質における脱髄の指標となるADC値の間にそれぞれ関連性を認めた。これらの結果はマルチフラクタル解析が、高齢者の視察的には正常である白質の早期動脈硬化を背景とする微細な構造変化の抽出を可能にし、またこれらの微細な構造変化の背景には脳白質の脱髄が関与する可能性が示唆された。(2)統合失調症患者15人、健常者15人を対象にT_2強調画像を施行し、両側の脳深部白質においてマルチフラクタル解析を行った。結果健常者では、マルチフラクタル次元において、左優位の非対称性を認めたのに対し、統合失調症患者ではマルチフラクタル次元における左右半球間の非対称性はみられなかった。またこの非対称性は、患者の病期、服薬量、精神症状(BPRS)、認知機能(Trail Making)と無関係であった。健常者におけるマルチフラクタル次元の左優位の非対称性は、脳機能および構造における、いわゆるnormal left-greater-than-light asymmetryを表す結果と考えられる。更に、統合失調症患者におけるマルチフラクタル次元の非対称性の欠如は、これまでの統合失調症患者でしばしば報告されているloss of normalleft greater-than-light-asymmetryと一致する結果であると考えられる。これらの結果は、T_2強調画像深部白質のマルチフラクタル解析が統合失調症患者における神経発達のメカニズムの解明において重要な役割を担う可能性を示唆するものと考えられる。健常高齢者を対象に、深部白質のマルチフラクタル次元を計測じ、早期動脈硬化の指標と考えられている頚動脈中内膜肥厚度との関連性を比較検討した。結果、マルチフラクタル次元と頚動脈中内膜肥厚度と強い関連性が観察されたことから、健常高齢者白質のマルチフラクタル解析は、脳動脈硬化の早期指標となりうることを報告した。統合失調症患者および健常者を対象に、脳白質におけるマルチフラクタル次元を算出し、臨床症状との関連性も含めて比較検討を行っている。前頭葉白質、前頭-頭頂葉白質、脳梁(膝部、膨大部)を関心領域として、それぞれの部位のマルチフラクタル次元を算出した。その結果、健常者では前頭-頭頂葉白質のマルチフラクタル次元において、いわゆる"left-sided asymmetry"を認める一方、統合失調症では健常者でみられた"left-sided asymmetry"が欠如していることを示唆する所見が得られた。また統合失調症患者では、前頭葉白質におけるマルチフラクタル次元の"left-sided asymmetry"の低さと脳梁のマルチフラクタル次元が精神症状と関連することが示唆された。本研究によって、統合失調症脳白質における病態の一部が明らかになったと考えられる。

申請者は、マルチフラクタルを用いてT_2-MRI脳白質における信号強度の分布の特徴を抽出することで、白質の内部構造にまで言及した下記の2つの研究を行った。1.健常高齢者の脳動脈硬化性病変への適用:本研究では、視察的に異常を認めない脳白質のマルチフラクタル次元を算出し、初期動脈硬化の有用な指標である頚部動脈肥厚度との関係について、動脈硬化性危険因子との関連性も含めて検討した。結果、マルチフラクタル次元は頚部動脈肥厚度と相関し、高齢者脳白質のマルチフラクタル解析が脳の初期動脈硬化性病変の抽出において有用であることが示唆された。2.統合失調症への適用:統合失調症患者および健常者を対象に、脳白質におけるマルチフラクタル次元を算出し、臨床症状との関連性も含めて比較検討を行った。結果、健常者ではマルチフラクタル次元において、いわゆる"左優位性"を認める一方、統合失調症では健常者でみられた"左優位性"の欠如を認めた。また統合失調症患者では、前頭葉白質における"左優位性"の低さと脳梁のマルチフラクタル次元が臨床症状と関連することが示された。これらの結果から、統合失調症の病態メカニズムの解明にマルチフラクタル解析が有用であることぶ示唆された。本研究課題を通して、マルチフラクタル解析が肉眼的には認識できない微細な信号の変化の抽出を可能にし、動脈硬化性病変や統合失調症における脳白質異常の早期抽出を可能にすることが明らかとなった。
陽電子消滅法の高分子材料への応用

本プロジェクトでは、(1)陽電子消滅実験にかかる各種装置の調整、運転、(2)陽電子消滅法の高分子材料への応用、(3)低速陽電子ビーム装置の建設、高分子材料の表面解析への応用について行った。陽電子消滅法の手法で高分子材料に使われるものとして、陽電子寿命測定法(PALS)と半導体検出器による同時計測法(CDBS)が一般的であり、本研究でもこれらの手法を用いた。また、数100nm厚さの高分子薄膜や金属板上に塗布された数10nm数100nmの高分子被膜の特性を測定する場合に、数100eV10keVの低速陽電子ビーム装置が必要であり、表面における高分子の欠陥や高分子の空隙の大きさを定量的に推定する上で、重要である。これらの手法や装置を使い、14編の学術論文を発表し、8編が投稿中である。ここではいくつかの研究例について説明する。陽電子消滅の過程で、材料の化学的性質が消滅の基礎過程に大きな影響を与え、PALSはこれらの影響を測定することが可能である。この解析手法をポリプロピレン高分子(PP)に応用した。PPは酸化に弱いことが知られており、市販の材料には酸化防止剤が添加されている。防止剤はポジトロニウム(Ps)生成を抑制し、酸化剤のあるPPと無いPPとでは、Ps強度に大きな変化が見られた。また、2台の半導体検出器を用いたCDBSでは、酸化剤が無い試料では酸素の影響が強くなり、Ps生成に影響を与えているのは、酸素を取り込んだカルボニル基の生成であると考えられる。低速陽電子ビームを用いると表面や薄膜中に存在する高分子空隙を測定することが出来るので、半導体技術に欠かせない半導体表面の被膜特性を測定することが可能である。さらに、短パルス化されたビームを用いると、PALSの測定ができ、応用が広がる。高分子材料表面の高分子バルク硬化物の自由体積は、普通の方法では測定することが不可能である。
乾燥および高温ストレスによる転写因子の安定化機構の種横断的解析

シロイヌナズナのDREB2Aは、脱水および高温ストレスに応答した遺伝子発現制御において重要な転写因子である。DREB2Aタンパク質は通常は速やかに分解されるが、ストレス下では安定化し、下流遺伝子の発現を活性化させる。しかしながら、ストレスに応じたDREB2Aの安定性制御メカニズムは明らかになっていなかった。本研究では、DREB2Aの安定性がストレス依存的なリン酸化状態の変化によって制御されることを見出した。リン酸化される配列の類似性と機能的保存性から、同様の機構が他の植物でも機能していると考えられる。高温や乾燥で安定化し下流遺伝子の転写を活性化するシロイヌナズナの転写因子DREB2Aについて、通常時の不安定化、およびストレスに応答した安定化に関するドメイン解析を行った。これまでにDREB2Aの安定性は負の活性調節ドメイン(Negative Regulatory Domain, NRD)によって制御されていることが示されていた。NRDはSer/Thrや酸性アミノ酸に富む30残基ほどのドメインである。Ser/Thrはリン酸化修飾を受ける残基であるため、NRD内の被子植物で保存されたSer/ThrをAlaまたはAspに置換した変異型DREB2Aを作出した。プロトプラストの一過的発現系および形質転換植物内で、Ala置換した変異型は安定性が向上したが、Asp置換した変異型は不安定であり、NRDのリン酸化が安定性を負に制御する可能性が示された。Phos-tagを用いたイムノブロット解析の結果、通常時にタンパク質分解を阻害したときに蓄積するDREB2Aはほとんどがリン酸化型であること、NRDを除いたDREB2AやAla置換型DREB2Aのような安定性が向上した変異型DREB2Aでは、リン酸化レベルが下がり脱リン酸化型が蓄積することが明らかになった。さらに、高温ストレスに応答して蓄積するDREB2Aは主に非リン酸化型であることが示されたが、一方でNRDを除いたDREB2Aも高温に応答して安定することが示された。以上の結果から、NRDのリン酸化はDREB2Aの安定性を低下させるが、一方でDREB2Aの高温ストレスに関連した安定性制御には、NRDのリン酸化に依存する経路と依存しない経路が存在することが示唆された。通常時や高温ストレス時における安定性制御において、NRDのリン酸化が関与していることが示された。一方、高温に応答した安定化にはNRD以外のドメインを通じた制御も関係していることが示された。高温時にDREB2Aのリン酸化レベルが下がることが見出されたことから、ストレス応答の上流解明への手がかりが得られた。DREB2Aがリン酸化されること、高温ストレス下ではリン酸化レベルが低下することは当初は想定していなかった。高温ストレス応答の上流につながる手がかりが得られたことから、今後は、安定化に関するドメイン解析にリン酸化状態の解析も加えるとともに、高温ストレスでDREB2Aのリン酸化レベルが低下する現象に着目して上流の解明を目指すよう計画を変更する。イネやダイズに関しても同様の視点をもとに解析を進めるようにする。植物科学予算内で研究を行うよう留意した結果、少額の残額が発生した。少額の試薬や消耗品の購入に用いる。
イメージング質量分析によるATPの可視化により肝再生・肝不全のプロセスに迫る。

平成28年度において、肝臓代謝物質の定量・イメージング質量分析(IMS)において、Heat stabilizer(HS)による酵素失活による代謝物の安定化が有用であり、かつアデノシン三リン酸(ATP)を含めた代謝物群は凍結臓器ではなく生臓器に対するHSの方が安定的にin vivoに近い情報を抽出出来ることを明らかとした。平成29年度においては、ラット転移性肝癌モデルにおける癌組織の代謝物の網羅的定量を実施した。本モデルではHSを採用することにより、安定同位体を利用した代謝物フラックス解析を実施することが可能であり、癌特異的なエネルギー代謝経路をvivoモデルで明らかにした。また癌組織内部での代謝物分布のheterogeneityをIMSにて可視化した。平成30年度において、肝再生と肝不全の病態を適切に比較出来る動物モデルにつき検討した。ヒトに類似した黄疸や出血傾向を認めるモデルとして、当初マウスを利用して研究を行った。しかしマウス90%肝切除モデルは術後12時間以内に全例死亡した。実際に肝障害や黄疸を来す前に低血糖を来して死亡している可能性が高かったことから、glucoseを補充したモデルで引き続き検討したが、結果的には術後24時間以内に全例死亡した。そこでマウスからラットへ動物変更を行った。ラット90%肝切除モデルはglucoseを補った場合には半数が1週間生存、途中黄疸と出血傾向を示した。よってラット70%肝切除モデル(肝再生モデル)と90%肝切除モデル(肝不全モデル)の比較を行うこととした。経時的に組織学的評価を行うと肝再生モデルは術後24時間に著明な脂肪沈着を認めるのに対して、肝不全モデルでは認めなかった。本点に着目し、術後24時間にてグルコースあるいは脂質を安定同位体として投与した際にどのように肝内で利用されているかを現在解析中である。平成28年度の研究計画項目Aの「代謝物可視化向上のための至適条件検討」については概ね目標を達成した。即ちHeat stabilizer(以下HS)による熱処理効率向上のための条件は1「臓器が多少分厚くても薄くても問題ない」、2「液体窒素で凍結した臓器のHS処理はATP低下を引き起こし、不適である」、「摘出後4°C冷却した臓器のHS処理はATP維持につながり、適切である」、3「川本法の使用はHS臓器の薄切を容易に施行可能で、Conductive tapeを使用することにより、質量分析測定が可能である。」、「川本法は質量分析の際の熱伝導効率の低下、薄切後のフィルム上での常温に戻る際のひび割れの増悪が課題である。」、「川本法を使用しなくても薄切温度を通常の-20°Cから-10°Cに上げることにより、十分薄切は可能である。」、「HS処理後薄切のために臓器凍結するためにはドライアイスによる緩徐な凍結ではなく、液体窒素による急速な凍結が、薄切切片上での氷晶形成を予防出来るため、ひび割れ軽減に有用である。」が今年度明らかにした事項である。研究計画項目Bの「IMSでの組織学的構造別ATP定量手法の提案」については方針を変更するべきと考えている。即ち肝臓実質内ATPと血管内腔ATPの定量手法につき提案したが、HS処理を臓器に施すと、血管内腔ATPの情報が失われることが判明した。一方、前項記載のHS条件毎のATP定量をLuciferase assayにて実施した。また四重極型質量分析計(Q Exactive; Thermo Fischer)による網羅的代謝物質の一斉定量を実施し、結果につき考察中である。今年度予定した実験計画については概ね順調に進行している。一方で【研究実績の概要】で示した通り、組織学的構造別のATP定量については方向変換すべきと考える。平成28年度において肝臓代謝物質の定量・イメージング質量分析(IMS)において、Heat stabilizer(HS)による酵素失活による代謝物の安定化が有用であり、かつアデノシン三リン酸(ATP)を含めた代謝物群は凍結臓器ではなく生臓器に対するHSの方が安定的にin vivoに近い情報を抽出出来ることを明らかとした。平成29年度においてはその実績を背景に、マウス肝内代謝物質の網羅的定量解析を実施、HSの条件により階層的クラスタリングの手法により様々な代謝物を分類可能であることを明らかとした。次にHSの有用性を明らかとすべく、動物からsampling後に組織の切り出しに時間を要するモデル、例えばラット転移性肝癌モデルにおける癌組織の代謝物の網羅的定量を実施した。本モデルではHSを採用することにより、安定同位体(13Cグルコースと13Cグルタミン)を利用した代謝物フラックス解析を実施することが可能であり、癌特異的なエネルギー代謝経路をvivoモデルで明らかにした。一方で、マウス肝切除肝再生モデル(70%肝切除モデル)、肝不全モデル(90%肝切除モデル)においても、肝切除割合の限界を規定するものがATPを含めた代謝物網羅的解析から明らかとすることが出来るか、検討中である。肝不全モデルにおいては低血糖による早期死亡とグルコース補充によるrescueが報告されており、グルコース補充に伴う代謝物解析を、適切なモデルの確立とタイミングの検討を実施し、同様にフラックス解析を利用して、実施中である。実験計画当初はATPの可視化と門脈圧のshear stressに着目して、肝再生・肝不全のメカニズム解明を目標としたが、IMSの検出限界・空間解像度を考慮すると、現実的ではないことが分かってきた。

一方でATPのみに着目せず、代謝物全体の景色から、ATPを含めたエネルギー代謝とその流れ(フラックス解析)を動物モデルに採用することにより、新規知見が得られることを目標としている。平成28年度において、肝臓代謝物質の定量・イメージング質量分析(IMS)において、Heat stabilizer(HS)による酵素失活による代謝物の安定化が有用であり、かつアデノシン三リン酸(ATP)を含めた代謝物群は凍結臓器ではなく生臓器に対するHSの方が安定的にin vivoに近い情報を抽出出来ることを明らかとした。平成29年度においては、ラット転移性肝癌モデルにおける癌組織の代謝物の網羅的定量を実施した。本モデルではHSを採用することにより、安定同位体を利用した代謝物フラックス解析を実施することが可能であり、癌特異的なエネルギー代謝経路をvivoモデルで明らかにした。また癌組織内部での代謝物分布のheterogeneityをIMSにて可視化した。平成30年度において、肝再生と肝不全の病態を適切に比較出来る動物モデルにつき検討した。ヒトに類似した黄疸や出血傾向を認めるモデルとして、当初マウスを利用して研究を行った。しかしマウス90%肝切除モデルは術後12時間以内に全例死亡した。実際に肝障害や黄疸を来す前に低血糖を来して死亡している可能性が高かったことから、glucoseを補充したモデルで引き続き検討したが、結果的には術後24時間以内に全例死亡した。そこでマウスからラットへ動物変更を行った。ラット90%肝切除モデルはglucoseを補った場合には半数が1週間生存、途中黄疸と出血傾向を示した。よってラット70%肝切除モデル(肝再生モデル)と90%肝切除モデル(肝不全モデル)の比較を行うこととした。経時的に組織学的評価を行うと肝再生モデルは術後24時間に著明な脂肪沈着を認めるのに対して、肝不全モデルでは認めなかった。本点に着目し、術後24時間にてグルコースあるいは脂質を安定同位体として投与した際にどのように肝内で利用されているかを現在解析中である。HS処理に伴う条件毎・70&90%肝切除後の代謝物一斉定量の結果を考察中であり、ある酵素蛋白に着目し、ウェスタンブロットなどを実施している。この結果がうまく進めば、酵素阻害による肝再生の促進などの生化学的メカニズムにつき追究出来る可能性があると考える。肝再生・肝不全マウスモデルにおける解析について後者は高確率にて早期に死亡するため、適切な評価タイミングとグルコース補充によるrescueの程度を含めて、安定的なモデル作成が現時点では不十分である。ラットへの変更も視野に入れつつ、実験を継続する。