hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ドライバの危険予測能力を向上させる運転支援システムの設計要件と支援効果の解明

本研究では、信号交差点左折時において多方向から横断歩道に進入する自転車に対して、自動車運転者の危険予測能力を高めて安全な確認行動を誘導する運転支援システムの開発を目指した。そして、具体的なシステムを設計して支援効果を実験的に検証するとともに、システムの設計要件を示した。特に、運転に合わせて確認行動を誘導する即時支援システムと、運転後の運転診断アドバイスによって次回運転時の確認行動を間接的に誘導する事後支援システムとを併用することで、高い支援効果が得られた。今年度は、「即時支援システムにおける誘導目標の設定」、「即時支援システムの提示方式の具体化」および「即時支援システムの評価実験と設計要件の解明」を計画した。はじめに、先行研究で得られた教習所指導員の規範確認行動を基準に、誘導目標となる確認行動を設定した。予備的検討において、指導員の規範確認行動を誘導目標とした場合、即時支援システムでの情報提示が煩雑になると考えられた。このため、計画を変更し、代表的な4種類のヒヤリハット場面をシミュレータで再現した実験を先立って行った。指導員と事故やヒヤリハットを起こした実験参加者の確認行動を比較することで、安全性に寄与する確認行動を特定した。指導員の3段階での規範確認行動のうち、特に2段階目の確認行動が重要であることが分かり、4方向から接近する自転車を想定して1回ずつ確認を行う誘導目標を設定した。次に、即時支援システムの提示方式を具体化した。ヘッドアップディスプレイを用いてフロントガラスに支援情報を提示し、確認行動で視線を向けるべき方向とタイミングを報せるシステムを設計した。提示情報は輪郭部分をぼかし、透過性を持たせて提示情報の背景環境が視認できるような視覚アンビエント方式に設計した。最後に、即時支援システムの評価実験を行った。走行速度に起因する提示情報の表示時間と、参加者が提示情報の方向に視線を向けた割合(視線誘導率とする)との間に相関が見られた。また、情報提示時の参加者の視線方向と情報提示方向との角度が、視線誘導率に影響することが分かった。提示情報の表示色としては橙色が好ましく、即時支援システムなしの場合に比べて視線誘導率が最も増加した。ただし、直進側左側歩道への巻き込み確認における顔向きの角度が十分でないこと、ドライバの視線方向と情報提示方向の角度が大きくなる直進側右側歩道に対する視線誘導率が十分でないことが課題として残った。本研究で提案した危険予測支援システムは、交差点左折時において4方向から接近する横断自転車との交錯場面を対象として、運転状況に合わせて情報を提示してドライバの確認行動を誘導する即時支援システムと、支援場面以外で理解を促す情報を提示して次回運転時の確認行動に活かす事後支援システムを合わせた、総合的な運転支援システムを目指した。昨年度は、即時支援システムの設計および評価実験を実施した。透過性を持たせて背景環境を視認できる視覚アンビエント方式を用いた提示情報を設計し、視線を誘導して危険な確認行動を改善させる効果が見られた。ただし、ドライバの視線方向と視線誘導方向との角度が大きい場合には、支援効果が十分ではないことが課題として残った。今年度は、事後支援システムの方式の具体化、および即時支援と事後支援を併用した危険予測支援システムの評価実験と設計要件の解明を計画した。昨年度の課題を受けて、事後支援システムでは、ドライバ自身の不適切な確認行動の危険性の理解に主眼を置いた。すなわち、実際の運転時における確認行動を評価し、最も危険であると評価された確認行動について実際の運転状況の記録映像を用いて横断自転車との衝突危険性を示して、適切な確認行動のとり方を教示した。ドライビングシミュレータを用いた評価実験により、即時支援システムで視線誘導が特に困難であった手前側の左側歩道の横断自転車に対して、事後支援システムでは確認行動の必要性の理解により視線誘導の効果が大きく現れた。一方で、事後支援システムで危険な確認行動に関する教示を受けた場合には、教示された場所以外の確認行動の質が下がる傾向が見られた。しかし、即時支援と事後支援を併用することで、事後支援システムの教示により最も危険な確認行動が改善されるとともに、即時支援システムの誘導により教示された場所以外の確認行動の質を保つことが出来た。今年度の研究達成度が遅れた原因として、「誘導目標の再検討」、「新規シミュレータソフトの導入」が挙げられる。はじめに、「誘導目標の再検討」について説明する。提案する危険予測運転支援システムでドライバにとらせるべき確認行動の誘導目標は、実車両実験により記録および分析した教習所指導員の規範確認行動に設定する計画であった。しかし、予備的検討において、運転時に情報を提示してドライバの確認行動を誘導する即時支援システムでは、教習所指導員の規範確認行動と等価な情報の提示は煩雑になりすぎて支援効果が見込めないと考えた。そこで、「9.研究実績の概要」の項で示した通り、いくつかの代表的なヒヤリハット場面をシミュレータで再現して、教習所指導員の規範確認行動の中で安全性に特に寄与する確認行動を特定する実験を新たに行うように研究計画を変更した。次に、「新規シミュレータソフトの導入」について説明する。

本研究課題で対象とするシステムは危険予測に焦点を置くため、運転映像の現実感の高さが必要になる。このため、特にグラフィック性能を重視し、また実験時の環境設定の自由度も高いシミュレータソフトを今年度から導入した。本ソフトにより実験設計の自由度が非常に高くなったが、その反面、これまでのソフトとは仕様が大きく異なり、ソフト使用方法の習得に時間を費やすこととなった。このため、計画時の見込みよりも、実験準備等の時間を多く割くことになった。以上の理由により、今年度は研究達成度にやや遅れが見られたが、誘導目標を再検討したことにより、提案するシステムの効果評価およびシステムの設計要件の解明という点において、特に重要な項目に注力して成果を示せると考えられる。また、今年度におけるシミュレータソフトの使用方法の習熟により、次年度の実験の進捗を早められると期待できる。ヒューマンファクターズ、人間工学、自動車運転者の行動分析、運転支援システム開発「9.研究実績の概要」の項で示した通り、今年度に考案した即時支援システムには視線誘導効果について課題が残った。よって、以下の通りに次年度の計画を修正する。すなわち、次年度前半は、今年度の課題を踏まえて即時支援システムの設計要件の解明に向けた実験を引き続き行い、事後支援システムの設計要件の解明に向けた予備的な実験と並行して行う。そして、次年度後半に両者を統合して、総合的な危険予測運転支援システムの評価実験と設計要件の検討を行う。また、次年度の研究の推進方策として、ドライビングシミュレータを用いた実験について、複数の実験の準備および実施を並行して行えるように、簡易シミュレータを導入する。詳細は「次年度使用額が生じた理由と使用計画」の項に後述する。即時支援システムの設計については、ドライバの視線方向と提示情報の表示方向との角度が大きい場合に課題が残る。また、システムの導入を現実的に考えると、支援情報の提示範囲はフロントガラスに限定したい。このため、顔を大きくむけてフロントガラス外の死角の目視確認を行うような視線誘導が難しい。以上の課題を解決するため、次年度は動的に提示する支援情報のデザインに取り組む。また、減速操作も含めて、ドライバの運転の不安全度に応じた提示情報の設計も視野に入れる。事後支援システムでは、即時支援システムでは誘導効果の低い項目について、適切な確認行動のとり方やその根拠をドライバに示すような情報の提示方式に取り組む。今年度前半の実験の結果から、事故やヒヤリハットを起こす一般ドライバの不安全な確認行動の特徴が得られている。よって、この特徴を踏まえてドライバに提示する情報を設計すれば、支援効果が期待できると考える。次年度使用額が生じた理由としては、当初の計画より実験の進度が遅れたため、実験参加者への謝金としての使用額が計画と異なった。また、今年度は事後支援システムを含めて、インタフェース等の機器の導入を検討していたが、着手できなかった。
AFMリソグラフィによる集積型超微小電極の作製とその分子修飾

本年度は下記の3つの研究項目について研究を行った。(1)有機シラン系単分子膜レジストの気相成長気相法により有機シラン単分子膜を作製した。光洗浄したシリコン基板と原料である有機シランを密閉容器に入れ全体を加熱し、基板表面を有機シラン蒸気にさらすことによって単分子膜を作製した。原料分子としてoctadecyltrimethoxysilaneを用い、処理温度150°C・処理時間3時間で作製した、炭素数18個のアルキル基からなる単分子膜(octadecylsilyl,ODS,膜厚約2nm)が、化学エッチングに対する良好な耐久性を示したので、このODS膜をレジストとして用いた。(2) AFMによるOD3単分子膜のパターニングODS単分子膜へのパターン描画は、導電性AFMプローブの先端から単分子膜へと局所的に電流を注入することによって行われる。注入する電流をpAからnAレベルで一定に制御できる定電流制御AFMリソグラフィ技術を開発し、パターニングの再現性を向上させることができた。(3)選択無電解めっきによる金微細構造の作製ODS膜上へ描画したパターンを、金の微細構造へと転写するプロセスを開発した。まず、描画したサンプルをフッ酸によってエッチングする。電流を注入しODS膜を分解した領域では、フッ酸により酸化膜がエッチングされシリコン基板が露出する。それに対し、電流を注入していない領域ではODS膜によって酸化膜はエッチングから保護される。次に、フッ酸処理した試料を置換型金無電解めっき液に浸漬する。シリコン基板が露出している領域では、シリコンと金イオンが反応し金が堆積するが、ODSに覆われている領域では置換反応は起こらないため、プローブ走査した領域だけが金めっきされる。その結果、プローブ走査パターンに対してポジ型の金微細パターンが形成される。線幅200nm弱の金ラインをシリコン基板上に作製することができた。
脳卒中患者の麻痺側上肢における運動計画能力の障害に関する予備的検討

研究目的:脳卒中患者における上肢運動の異常は、運動麻痺や感覚障害、筋緊張異常といった神経学的問題に加え、把握障害や視覚性失調、行為選択actionselectionの異常といったより高次な運動障害が様々な程度に重複して生じている。特に脳卒中患者の行為選択能力の低下は、近年多くの検討がなされているが、それらの殆どは脳損傷患者の非麻痺側上肢を対象とした検討であり、行為選択課題を麻痺手に対して実施した先行研究は極めて少ない。今回われわれは、麻痺手でも反応可能な装置を用いることで麻痺手の行為選択能力を改めて検討することを試みた。研究方法:脳卒中患者11例(左半球損傷〔LBD〕群6例、右半球損傷〔RBD〕群5例)と年齢を統制した健常群10例を対象とした。Rosenbaumら(1990)の方法を模式的に表示したプログラムおよびジョイスティック型のスイッチを用い、呈示画像の各条件(把持選択条件・単純選択条件)において順手・逆手のどちらが適切であるかをイメージして選択するよう求めた。測定項目は、把持選択条件における正答率、単純選択条件における正答率、反応時間(把持選択条件における反応時間の平均から単純選択条件の反応時間の平均を減じた値)とし、脳卒中患者の麻痺手/非麻痺手および健常者の左右手を各々測定した。研究結果:脳卒中患者群の行為選択能力は麻痺手・非麻痺手とも健常者群に比べて低下していたが、脳卒中患者における麻痺手と非麻痺手の間には有意な成績差を認めず、麻痺手に特異的な行為選択の障害を検出するには至らなかった。今回使用した機器は研究者の自作であったために測定精度を欠いていたこと、提示課題そのものが不適切であったことが仮説に合致しなかった一因と考えられた。
環境共生社会を見据えた市民としての資質向上を目指す融合型大学教育プログラムの開発

本研究は、環境教育、異文化教育、法教育、歴史教育など、異なる分野を専門とする研究者の協働によって地球環境と共生の意識を持った主体的な市民育成を目指す大学教育プログラム開発を目的として計画したものである。3か年計画の初年度にあたるH30年度は市民としての資質とは何かについて考え、研究代表者、分担者それぞれが各領域において、その分野のプログラム開発を行うための基礎資料を収集すること、ならびに予備的調査を行うことを目標とした。まず研究代表者は、その後の模擬授業で使用する消耗品類、ならびに学習指導要領書籍などの購入を行った。さらにこれらを使用して、環境評価に関する大学授業内において、予備的調査の位置づけで、研究目的とデータ処理法についての事前説明を行ったうえで、いくつかのテーマについて授業展開、ならびにそれに伴う意識調査を行った。テーマは1大学生の意識する「環境」キーワードとは何か、2我が国のエネルギーバランスへの意識、3「豊かさ」概念への評価、4情報の提供内容、ならびに提示順による意思決定過程に関する知見、5情報入手発信利用法などとした。歴史教育を専門とする研究分担者は、国家間・国民間の共生の基礎となる平和や、その対極にある戦争に関する知見を得るための広島、福岡、大分への出張調査を行った。また異文化教育を専門とする研究分担者は静岡県にある外国人児童、生徒の学習支援の場として活動をスタートした多文化交流センターへの聞き取り調査を実施した。さらに法教育を専門とする研究分担者はAI時代の教育についてのセミナー参加を通じて、e-ラーニングコンテンツ作成における今日的課題について知見収集に努めた。以上のように、初年度成果は異なる専門領域について、それぞれが研究テーマとすべき課題を発掘することに主眼を置く形となった。各研究者において、それぞれの専門分野に関しての問題意識の発掘を行い、ならびに研究テーマの考察・検討の端緒につくことはできた。しかし研究代表者が分担者として担当している他の課題である基盤研究Bの最終年度の計画内容がずれこみ、当該課題の全体研究会を計画通りには開催できなかったことが主な原因で、各自のもつ問題意識をもとに他分野の共同研究者と議論、共有する場を十分に確保できなかった。そのため共通テーマの全体共有とそのフィードバックによる各分野の深化が年度内にはできず、総合的なコンセプト形成と具体的プログラム開発への準備が遅れてしまう状況を招いた。H30年度成果において、各々のもつ問題意識は明確になっていることから、まずは全体でその問題意識を共有し、さらにはそれら複数のキーワードから検討すべき概念について議論を重ねる機会を設定する。さらに実践的なプログラム開発に落とし込むための具体的な調査研究を計画し、共同調査に積極的に取り組むことにより、概念をメタレベルで認知し、表現できるよう努力する。また大学教育プログラムとして従来の環境教育、社会学教育でも多く取り入れられるフィールドワーク手法と、近年進化著しいe-ラーニング手法の融合がもたらす教育効果についての検討を始め、総合的な高等教育の深化について考察することへの足掛かりとしたい。

さらに実践的なプログラム開発に落とし込むための具体的な調査研究を計画し、共同調査に積極的に取り組むことにより、概念をメタレベルで認知し、表現できるよう努力する。また大学教育プログラムとして従来の環境教育、社会学教育でも多く取り入れられるフィールドワーク手法と、近年進化著しいe-ラーニング手法の融合がもたらす教育効果についての検討を始め、総合的な高等教育の深化について考察することへの足掛かりとしたい。平成30年度に計画していた出張調査が後ろ倒しになり、令和元年度に実施することになったため、それにまつわる費用を中心として初年度経費を繰り越して使用する。また2年目にあたる今期最初の全体研究会において、今年度以降の具体的な調査地ならびに調査計画を再確認した。それぞれの初年度研究成果に基づいて議論した結果、共同研究調査候補地として、異文化、平和教育の基本概念理解の題材として歴史的にも有益な資料を有する長崎県長崎市、本課題におけるe-ラーニング教育プログラム開発の具体的共通題材としての「公害」について、その解決のための施策とそれを環境教育に落とし込む取組みに対して長年にわたり実績を積み重ねている福岡県北九州市を第一候補として決定した。
赤血球造血における転写因子FKHRL1の分子生物学的検討

【目的】細胞内シグナル伝達機構の解析を通してin vitroにおける細胞の分化、増殖、アポトーシス抑制のメカニズムを明らかにし、それらの制御破綻がどのような造血障害を起こしうるのかをin vivoのレベルで明らかにすることは血液疾患の病態の解明と治療戦略を追究する上で極めて重要であると考えられる。FKHRL1は2次性白血病で認められたt(6;11)(q21;q23)転座におけるMLL遺伝子の新しい融合相手として発見されたForkhead転写因子である。この転写因子は非常に広範な種で保存されており、胚形成、分化、腫瘍発生など生物にとって重要な機能を担っていることが推測される。我々はFKHRL1がエリスロポエチンやトロンボポエチンシグナルの下流に存在することを明らかにし、造血系においてFKHRL1がなんらかの機能を担っている可能性を示唆した。そこで本研究ではFKHRL1の造血における役割を明らかにするために、活性型FKHRL1のトランスジェニックマウス作製を作製し、赤血球造血における機能を解明した。【結果】FKHRL1TMトランスジェニックマウスTgは赤芽球・巨核球系に特異的に発現する転写因子GATA-1の発現調節領域の下流にFKHRL1TM連結させたコンストラクトを用いて作製した。現在2系列のTgマウスの樹立に成功している。血小板数ならびにヘモグロビン値および巨核球、赤芽球系前駆細胞は共に正常範囲であった。今後はこれらの値をモニターしながら造血障害発症の有無について観察を続ける予定である。さらに抗癌剤による骨髄抑制後の赤血球や巨核球・血小板回復への影響を検討し、赤芽球系や巨核球系前駆細胞の増幅におけるFKHRL1の役割を解析する予定である。エリスロポエチン(EPO)は赤血球系細胞の増殖・分化・生存の制御に重要な造血因子である。ホスファチジルイノシトール3キナーゼ(PI3K)系がEPOシグナル伝達系の重要な経路の一つであることが明らかにされている。本研究ではEPO依存性のヒト白血病細胞株UT-7/EPOを用いて、EPOがPI3Kの下流に存在するAktのリン酸化を誘導することを明らかにした。Aktのリン酸化はPI3KのインヒビターであるLY294002によって阻害されたことから、EPO刺激によるAktのリン酸化はPI3K活性に依存することがわかった。さらにAktの基質としてヒストンH2BとGSK3を用いてin vitroキナーゼアッセイを行い、EPOが実際にAktの活性化を誘導していることを確認した。UT-7/EPOに恒常活性型Aktを遺伝子導入したところ、培養上清中からEPOを除去した際のアポトーシスを一部抑制した。このことから、PI3K-Akt経路はEPOの生存効果に一部関与していることが明らかになった。さらにAktの下流に存在する分子としてforkheadファミリー転写因子のひとつであるFKHRL1の関与を検討した。UT-7/EPOにおいてEPOはFKHRL1のスレオニン32とセリン253残基のリン酸化を誘導し、このリン酸化はLY294002によって阻害された。さらにin vitroキナーゼアッセイにより、Aktが直接FKHRL1をリン酸化することを明らかにした。FKHRL1は正常赤血球系前駆細胞、未熟赤芽球に発現しており、EPO刺激によってリン酸化されたことから、PI3K-Akt-FKHRL1経路は赤血球造血において重要な役割を果たしていることが推測された。
エンドトキシン受容体複合体のリガンド認職を司る因子に関する研究

グラム陰性菌の病原因子リポ多糖(エンドトキシン)は外膜の主要成分である。リポ多糖は糖鎖部位と膜アンカー部位のリピドAから形成されるが、リピドAがエンドトキシン活性を担っている。サルモネラ菌などのグラム陰性菌では感染応答によりリピドAの修飾が起こることが知られている。この修飾制御の宿主応答に与える影響及び修飾機構の解析を行った。前年度の解析結果から、リピドA修飾のうち脱アシル化、パルミトイル化は宿主認識から逃れやすくなる点で細菌感染に有利に働くことがわかった。本年度はさらにリピドA修飾の感染における生理的意義を解明する目的でホスホエタノールアミン修飾を受けたリピドAの精製を行なった。サルモネラ菌pmrCはホスホエタノールアミン転移酵素をコードしている。この酵素はリポ多糖リピドA部位のリン酸基のホスホエタノールアミン修飾を行う。本修飾と宿主Toll-like receptor認識との関りを解明するために、PmrCを大腸菌に強制発現させて修飾型リポ多糖を産生させて、ホスホエタノールアミン型リピドAを精製した。TLR4発現細胞株を精製リピドAで刺激してNF-κB活性化を測定したところ、非修飾型と修飾型では活性化の差は認められなかった。従って、ホスホエタノールアミン修飾によって宿主細胞による細菌認識は調節されないことが示唆された。一方、ホスホエタノールアミン修飾は陽性抗菌ペプチドに対する抵抗性を増加することが知られている。リピドA修飾は宿主自然免疫認識や自然免疫攻撃に対抗するために様々なリピドA修飾を行い対抗していると考えられる。この修飾の宿主応答に与える影響及び修飾制御機構の解析を行った。まず、リピドA修飾の意義を検討するために、脱アシル化、パルミトイル化、及び脱アシル化とパルミトイル化の両方を受けた修飾型リピドAと非修飾型リピドAを分離精製し、宿主リピドA受容体TLR4-MD-2複合体に対する刺激活性を解析した。すべての修飾型リピドAは非修飾型と比べて活性が30から100倍程度低下すること、すなわちリピドA修飾は宿主認識から逃れやすくなる点で細菌感染に有利に働くことがわかった。また、サルモネラ菌のリピドA脱アシル化酵素PagLは感染を模倣する低マグネシウム培地培養下で発現誘導される。しかし、リピドA脱アシル化はこの培養条件下ではみられない。別の低マグネシウム応答性リピドA修飾であるアミノアラビノース付加の欠損株では、低マグネシウム培養下で脱アシル化が認められた。従ってリピドA修飾には相関があり、アミノアラビノース付加が脱アシル化を抑制することがわかった。この制御と病原性との関わりは不明だが新しい脂質修飾制御機構であると考えられる。この修飾飾制御の宿主応答に与える影響及び修機構の解析を行った。

本年度はさらにリピドA修飾の感染における生理的意義を解明する目的でホスホエタノールアミン修飾を受けたリピドAの精製を行なった。サルモネラ菌pmrCはホスホエタノールアミン転移酵素をコードしている。この酵素はリポ多糖リピドA部位のリン酸基のホスホエタノールアミン修飾を行う。本修飾と宿主Toll-like receptor認識との関りを解明するために、PmrCを大腸菌に強制発現させて修飾型リポ多糖を産生させて、ホスホエタノールアミン型リピドAを精製した。TLR4発現細胞株を精製リピドAで刺激してNF-κB活性化を測定したところ、非修飾型と修飾型では活性化の差は認められなかった。従って、ホスホエタノールアミン修飾によって宿主細胞による細菌認識は調節されないことが示唆された。一方、ホスホエタノールアミン修飾は陽性抗菌ペプチドに対する抵抗性を増加することが知られている。リピドA修飾は宿主自然免疫認識や自然免疫攻撃に対抗するために様々なリピドA修飾を行い対抗していると考えられる。
後退確率微分方程式と非線形確率積分

後退確率微分方程式の理論と応用について、とくに以下の研究を行った:1)半線型放物型偏微分方程式の解とマルコフ型前進後退確率微分方程式の解の関係に基づき、それぞれの解の正則性の評価を行った。この研究により、昨年までに得られた非線形確率積分による金融派生商品の完全ヘッジ理論における仮定について、その平易な十分条件を導くことができた。2)後退確率微分方程式のパラメータに関する制約条件、駆動過程について仮定を緩めた理論の構築を進めた。これは昨年までに得られた非線形確率積分理論の、より一般的な枠組みへの拡張を与えるものである。3)マルコフ型後退確率微分方程式に対する新しい数値近似解法について着想を得て研究を開始した。1次元で可能な差分方程式による解法を多次元へと効率的に拡張するもので、後退確率微分方程式モデルによる現象の解析、制御において重要である。4)線型前進後退確率微分方程式のファイナンスへの応用として、線型マーケットインパクト下の資産価格均衡モデルを導いた。5)後退確率微分方程式を用いた定式化した非線形確率積分のファイナンスへの応用として、非線形マーケットインパクト下での最適投資戦略について研究した。また非線形確率積分の理論整備に向けて以下の予備的研究を行った:1)伊藤積分の離散化誤差の2次漸近分布に対する新しい計算手法について研究を進めた。2)確率微分方程式に対する効率的な離散近似法として、停止時刻列を用いた新しい手法について研究を進めた。当初想定した研究成果とは異なるが、それでも理論構築に向けて着実に研究が進展している。非線形確率積分の離散近似または摂動に対する安定性について再考し、これまでに得られたいくつかの成果と合わせて論文を執筆する。学会等で成果発表を行い、フィードバックを得て理論細部の改善を図る。条件付き非線形期待値過程による非線形確率積分を研究した。条件付き非線形期待値は後退確率微分方程式の解として構成されるものである。1)まず後退確率微分方程式がマルコフ型の場合に、伊藤積分に関する伊藤の表現定理を、この非線形確率積分に関する表現定理に拡張するための新しい十分条件を得た。またマルコフ型ではない場合にもマリアバン微分を用いた十分条件を与えた。非線形確率積分は不完全流動性の下での資産運用収益のモデルであり、表現定理は金融派生商品の完全ヘッジ可能性を保証する重要な結果である。金融危機においては流動性が悪化し、これがヘッジ損失を引き起こしてさらに流動性を悪化させる悪循環となるが、本研究におけるヘッジ戦略はこの流動性の悪化を予め織り込んで完全ヘッジを可能にする。2)さらに後退確率微分方程式がリプシッツ条件を満たす場合に、その解の終端条件に関する関数解析的な意味での連続性に着目して、非線形確率積分の新しい定式化を与え、離散近似への安定性に関する評価を得た。これはファイナンスの言葉ではヘッジ戦略の離散化に関する安定性を意味し、非線形確率積分のファイナンスへの応用上、欠かせない結果である。3)これらの他、前進と後退が絡み合い、線形ではあるが退化性によって解の存在が知られていなかった確率微分方程式について、その解を陽に構成し、解の一意性も証明することに成功した。ファイナンスへの応用として不完全流動性下での市場均衡モデルを構築した。これにより流動性が市場均衡にもたらす影響を明らかにした。研究実施計画の内、後退確率微分方程式がマルコフ型の場合で、半線形偏微分方程式の解を利用して離散近似誤差を解析する計画はまだ進んでいないが、一方でリプシッツ型の場合にアプリオリ評価を用いることで離散近似誤差を評価できたのは想定外の進展である。よって全体として順調に進展している。すでに得られたマリアバン微分による完備性の条件をより詳細に検討し、より簡明で美しい理論へと進展させる。また当初計画通り、後退確率差分方程式による近似の可能性も研究する。
膵液におけるメタボローム解析を用いたIPMN症例の悪性度の解明

膵管内乳頭粘液性腫瘍(IPMN)における悪性度を解明するため腫瘍が産生する粘液に着目した、最終的な代謝産物を同定し、癌、非癌による相違を明らかにすることを目的とし膵液のメタボローム解析を行なった。最終的に悪性で204成分、良性で286成分まで絞り込まれたが、これ以上の同定は不能であった。理由として保存膵液の状態や、個体差による影響が強いと考えられ、さらに症例数を増やし絞り込む必要があると考えられた。IPMN症例の保存膵液を用い、メタボローム解析を実施。外科的手術、もしくは生検検体により、病理学的に確定された2群(癌、非癌、計12検体)に分けてメタボローム解析による検討を行った。得られたピーク数は、positiveモードで1523、negativeモードで1236で、両サンプルより得られたピークはpositiveで88、negativeで41であった。データベースで同定可能であった代謝産物数はpositiveで63、negativeで47であった。Positiveモードの良性、悪性、両方において保持時間(Retention time; R.T.)に複数のピークが検出された。特に良性ではR.T.13.515.0minに非常に強い強度のブロード状のピークが検出され、一方Negativeモードでは両サンプル共にR.T.1.5min6.5minに複数雨のピークが検出された。また両サンプルにおいてR.T.13.5min15minにもブロード状のピークが検出された。これらのTICから単糖類のMSクロマトグラムからピーク強度を算出した結果、両サンプルのヘキソサミン類およびN-アセチルグルコサミンは不検出であった。ヘキソースは2.88E+04、N-アセチルグルコサミンは1.90E+04であtぅた。ピークプロセシングの結果、Positiveッモードの分析結果から1659成分が、また、Negativeモードの分析結果から1189成分が検出された。ピークと判断できたものは、Positiveモードで222成分、Negativeモードで149成分であった。これらのうち、良性からは361成分、悪性からは253成分が検出された。データベース検索の結果、良性では361成分中352成分に候補物質があり、253成分中244成分に候補物質が検出された。本分析条件において検出される可能性が高いイオンを絞り込んだところ良性で286成分、悪性で204成分となったが、これ以上の同定は不能であった。理由として、保存膵液の条件あるいは膵液の個体差が考えられ、さらなる検体数を増やして行うか、手術中の膵液を採取し、造影剤や、腸液の影響がない状態で検討する必要があると考えられた。検体の選定に時間を要したが概ね予定通りに計画は進んでいる消化器内科学個体差が大きくばらつきがあり、本結果では多変量解析でも特定の物質の同定は困難であった。内標準物質のばらつきが小さい膵液検体を用い再度解析を行い、癌と非癌に分けて再度検証を行う。検体の選定に時間が超過し、PC一式を購入するのが遅れたため。解析用ソフトのみ購入。PC一式を購入予定。結果がpositiveであれば論文作成、発表、旅費に計上予定
有機超伝導体における結晶成長の直接観察とその制御

有機超伝導体では、BEDT-TTF_2I_3のように、多くの結晶形が存在する場合もあり、特定の結晶形を選択的に作成することは、物性研究および物質開発の上で重要なことと考えられる。そこで、初期段階における結晶成長を直接観察することにより、有機超伝導体の結晶成長過程を解明し、選択的な作成法を確立することを目的とした。そのため、電気化学用アプリケーションセットを購入し、成長初期段階においても、結晶観察可能なSTM・AFMシステムを作成した。購入したセルは、水系仕様のものであったので改良し、通常有機超伝導体を作成する溶媒であるハロゲン有機溶媒中でも測定可能なものとした。実際に金属基盤上に長鎖脂肪酸の構造観察を行い、良好な画像が得られることより本システムの性能を確認した。しかし、有機超伝導体に関しては、現在まで、結晶形に関する知見を得るために十分な画像を得ることに成功するに至らなかった。今後、問題点を解決し、有機超伝導体における成長過程の解明を行いたい。研究課題のより広範な目的である新たな有機超伝導体の開発に関しては、本研究期間中において大きな進展を見た。一つは、結晶中において立体障害となりうるようなバルキーな置換基を持つようなドナー分子においても、伝導性を有する物質を開発できることを明らかにしたことである。また、TTF骨格の一部の二重結合を一重結合に変えた一連のDHTTF系において、多数の新たな有機伝導体を開発したことである。共に、従来の有機伝導体の開発指針に反した系であるが、これまでにないような機能をもつ有機超伝導体に繋がることが期待できる。本年度は、電気化学用アプリケーションセットを購入し、STM・AFMシステムNano Scope IIに装着し結晶成長を観察するシステムを立ち上げた。購入したセットは、水系使用であったので、有機溶媒中でも観察可能なセルに改造した。実際に金属基盤上に長鎖脂肪酸を吸着させた系の水中における構造をAFMモードで観察を行い、良好な画像が得られることを確認できた。本年度はまた、三連電子ビーム蒸着装置を購入し、既存の蒸着装置に装着し電極を作成するシステムの立ち上げを行った。既存の装置をかなり改造したために、真空などの諸問題が発生したため、立ち上げがかなり遅れているが、本年度末には電極作成が可能となり、実際に有機超伝導体の結晶が成長する過程をその場観察する予定である。ET_2I_3塩では、α、β、θ、κなど多くの結晶形が存在する。本研究の目的は結晶作成条件を変化させ、これらの結晶形により成長初期過程がどのように変化するか解明し、結晶成長を制御することである。本年度我々は、ETの誘導体であるDOETのラジカル塩において、選択的にβ型の結晶形が生成することを見いだした。しかも、結晶中では、立体障害となりうるバルキーなジオキ酸基がβ型における隙間の中に入る特異的な構造を取ることを明らかにした(現在投稿中)。また、EDDH-TTPのラジカル塩においては、選択的にκ型の結晶構造を取るものがあることを見いだした。この系においては、ET_2Cu(SCN)_2の結晶成長と異なり、クラウンエーテルなどを必要としないので、その結晶成長過程を観察するためには最適な系と言える。新たな有機超伝導体を開発する上で、結晶成長を制御することは重要なことである。本研究の目的は、成長初期段階においてSTM・AFMシステムにより結晶を直接観察することにより成長過程を解明することにある。本年度は、電気化学用アプリケーションセットを装着したSTM・AFMシステムNano ScopeIIを用いて、ET2I3塩のα、β、κ相の結晶の直接観察を行った。測定に用いた試料の質が良くないためか、分解能が高い鮮明な画像を得ることは困難であり、観察結果より結晶形に関する情報を得ることに成功していない。

また、実際に白金電極を用いてSTM・AFMシステムのセル中で結晶成長を行い、直接観察を試みた。現在の所、画像の質など問題が残されており、対策を検討しており、本研究課題の研究期間は終了するが、今後も成長初期段階の結晶の直接観察を目指して研究を続行する予定である。一方、本研究の目的でもある新たな有機超伝導体の開発においては、従来の設計指針とは異なるような系において成果を得た。一つは、結晶中では、立体障害となりうるバルキーなジオキ酸基をもつDOET誘導体のラジカル塩においては選択的にβ型の結晶形をとり、このため、立体障害を回避することが可能であることを見出した。このことは新たな官能基を導入することにより複合機能を有する有機超伝導体に繋がることが期待され、結晶成長の観点からも興味が持たれる系と言えよう。また、TTF骨格の一部を飽和させた疑似TTFドナーであるMDHTとEDDT-TTPのラジカル塩の構造を解析した結果、後者の塩では選択的にκ型の結晶構造を取ることを見いだした。この系も結晶成長の観点からも興味が持たれる系である。特にET2Cu(SCN)2の結晶成長と異なり、クラウンエーテルなどを必要としないので、その結晶成長過程を観察するためには最適な系と言える。
交渉学の確立と交渉教育の研究

平成4年4月12日-4月18日,藤田はトルコ・ボスポナ大学に招聘され講演する。その課題は「交渉者としての経営者」である。経営学部長アルパイ教授がトルコにおける交渉研究の拠点になる話し合いをした。アルパイ教授の日本への招聘を約束する。平成4年4月25日4月30日,藤田はハーバード大学のルーデンシュタイン学長の招聘・エズラ・ボーゲル教授司会のシンポジュームにパネラーとして参加する。課題は「ロシア経済と日本の貢献」である。藤田はイスクラ・ビジネス・スクールの学長である。このスクールは旧ソ連邦から経営者を日本に招聘し,命令経済から市場経済さらに交渉経済への移行過程の教育をしている。この活動は日米露の関係を認知的均衡理論に立って,解釈される事を指摘する。この日本モデルの実効性が論議された。さらに藤田は同年5月20日,モスクワ・クレムリン大会宮殿で行われた第三回「世界の経験とロシアの経済」国際会議で,ハーバード大学と同じ内容の講演をする。平成5年2月23日3月5日,藤田再度渡米する。サンディエゴで,ライシャワー夫人と対談し,今後の日米関係,日米交渉のヒアリングをする。次に,ダラス市で日米協会会長T.パワーズ氏と「日米交渉の将来」を討論する。最後にボストンに行く。ハーバード大学の岩崎ハル子教授,ライシャワー研究所長入江教授,ハーバード燕京研究所長ハナン教授と情報交換をする。3月3日,ボストン日米協会会長バーノン・オルデン氏と会い同協会主催のシンポジューム「日米の世界戦略」に参加する。同年3月26日30日タイ国バンコクに行く。チュラルンコン大学と交流する。そしてバンコクに交渉研究の拠点をつくる。UNのアジア人権会議がバンコクで開かれており,一日参加する。平成4年8月7日8月21日佐藤がロシア共和国及びバルトミ国に行き,国民経済アカデミーのモーディン教授らと交渉研究で交流した。平成5年2月21日3月6日松岡は渡米し,ボストン大学(University),カンザス大学において企業市民としての広報活動と交渉の研究交流をする。平成5年2月26日3月28日須貝は米国における交渉研究の,ネットワーク構築のためボストン大学(Callege),アリゾナ大学の交渉研究の教授と交流をする。平成4年10月23日-10月31日ヤン・エーベルは来日し日本とCIS,さらに最近のユーゴスラビアにおける粉争の交渉学と実証研究を報告討論する。平成4年10月23日10月26日と平成5年1月14日1月17日モースバッハは上京し,対外的壁が低くなると共に増加する国際結婚を手掛りに日本文化と交渉問題を論じた。平成4年3月13日3月18日卞在玉が韓国から来日する。特に,彼の専門の公法における交渉問題を討論する。平成5年3月11324日黄渝祥は来日する。中国文化と交渉,特に中国経済における交渉問題を論じた。中国伝統の階層性と共産主義体制の階層性の異同を論じ,そこにおける交渉についても討論した。平成4年10月23日10月26日。L.ラウ来日する。南アにおける交渉様式を論じた。交渉における文化的側面の重要性を指摘した。平成5年1月15日1月23日G.アルパイ来日する。トルコとCISのトルコ系諸国との連帯交渉を論じた。この問題は今後の中東問題の焦点となるものと思われる。トルコ(アルパイ)・日本(藤田)の交渉に関する共著出版の同意がなされた。平成4年1月10日1月28日A.シェビアユフ来日する。混迷するロシア経済を分析し,そこにおける交渉問題を論交した。この間,国際基督教大学のJ.ワシレスキーの「Americans for Opportunity」(AIO)組織のキーワード「共同体の知恵」をいかにひきだすかが関心を呼んだAIOは欧米の多数沢原理でなく全員参加による合意形成による問題解決法である。

ハーバード大学の岩崎ハル子教授,ライシャワー研究所長入江教授,ハーバード燕京研究所長ハナン教授と情報交換をする。3月3日,ボストン日米協会会長バーノン・オルデン氏と会い同協会主催のシンポジューム「日米の世界戦略」に参加する。同年3月26日30日タイ国バンコクに行く。チュラルンコン大学と交流する。そしてバンコクに交渉研究の拠点をつくる。UNのアジア人権会議がバンコクで開かれており,一日参加する。平成4年8月7日8月21日佐藤がロシア共和国及びバルトミ国に行き,国民経済アカデミーのモーディン教授らと交渉研究で交流した。平成5年2月21日3月6日松岡は渡米し,ボストン大学(University),カンザス大学において企業市民としての広報活動と交渉の研究交流をする。平成5年2月26日3月28日須貝は米国における交渉研究の,ネットワーク構築のためボストン大学(Callege),アリゾナ大学の交渉研究の教授と交流をする。平成4年10月23日-10月31日ヤン・エーベルは来日し日本とCIS,さらに最近のユーゴスラビアにおける粉争の交渉学と実証研究を報告討論する。平成4年10月23日10月26日と平成5年1月14日1月17日モースバッハは上京し,対外的壁が低くなると共に増加する国際結婚を手掛りに日本文化と交渉問題を論じた。平成4年3月13日3月18日卞在玉が韓国から来日する。特に,彼の専門の公法における交渉問題を討論する。平成5年3月11324日黄渝祥は来日する。中国文化と交渉,特に中国経済における交渉問題を論じた。中国伝統の階層性と共産主義体制の階層性の異同を論じ,そこにおける交渉についても討論した。平成4年10月23日10月26日。L.ラウ来日する。南アにおける交渉様式を論じた。交渉における文化的側面の重要性を指摘した。平成5年1月15日1月23日G.アルパイ来日する。トルコとCISのトルコ系諸国との連帯交渉を論じた。この問題は今後の中東問題の焦点となるものと思われる。トルコ(アルパイ)・日本(藤田)の交渉に関する共著出版の同意がなされた。平成4年1月10日1月28日A.シェビアユフ来日する。混迷するロシア経済を分析し,そこにおける交渉問題を論交した。この間,国際基督教大学のJ.ワシレスキーの「Americans for Opportunity」(AIO)組織のキーワード「共同体の知恵」をいかにひきだすかが関心を呼んだAIOは欧米の多数沢原理でなく全員参加による合意形成による問題解決法である。
福島原発事故由来の放射性セシウムをトレーサーとした森林環境中の水・物質動態の解析

本年度は、福島県伊達郡山木屋地区の森林試験流域を対象として、水および土砂流出に関わる水文素過程の現地観測の準備およびサンプリング等を実施した。具体的には、林内雨、樹幹流、落葉、および土壌水・地下水・渓流水のサンプリング機材を調達し作成した。また、斜面における土壌侵食量をモニタリングするための観測装置を作成した。これらサンプリング機材等の設置、および当初予定していた土壌採取と可搬型Ge半導体ガンマ線検出器を用いたIn-situ測定は早期の積雪により年度内に実施することができなかったが、既存の林内雨、樹幹流、落葉等のサンプラーによる現地試料の採取を実施した。筑波大学アイソトープ環境動態研究センターにおいて、水試料の放射性同位体分析および酸素・水素安定同位体分析、水質分析のための環境整備を実施した。また、現地で採取した雨水・落葉等試料の放射性同位体分析結果に基づいて、森林樹冠から林床への放射性セシウム移行フラックスを算出した。それにより、原発事故から3年半が経過した後の森林内の放射性セシウム移行状況を定量的に把握することができた。さらに当初の研究計画には含まれていなかったが、栃木県佐野市の森林流域について、原発事故初期(平成23年3月から5月)に採取された懸濁物質の放射性セシウム濃度測定を実施し、その測定データに基づいて事故直後の森林流域からの放射性セシウム流出状況の解析を行った。その成果は、森林流域に沈着した放射性セシウムの初期動態を把握する上で非常に重要である。本年度の調査内容を含む成果は、国内外の学会において口頭発表およびポスター発表によって公表した。また、平成27年度に開催が予定されている国際学会での成果発表を予定している。26年度が最終年度であるため、記入しない。
動物および外科標本を活用した消化器癌の血管リンパ管新生と転移カスケードの解明

ヒト大腸癌細胞株のマウス同所移植の原発巣及び転移巣のホルマリン固定標本を用いてE-cadherin, cytokeratin 20, beta-catenin, vimentinの免疫化学染色を行った。16種の大腸癌細胞株及びこれらに由来する同所移植腫瘍の染色様式は特徴的であり「上皮間葉転換(EMT)形質」を含む3つの形質群に分類できた。さらに免疫染色の結果をマイクロアレイデータと相関解析し、EMT候補遺伝子として5遺伝子を抽出した。このうちSERPINI1, CHST11遺伝子に対する発現抑制実験でE-cadherin, SnailといったEMT関連遺伝子群の発現を制御できた。大腸癌細胞株の同所移植を行ったマウスの原発巣(盲腸)と転移巣(肝臓、肺、リンパ節、腹膜など)に由来する600パラフィン検体を用いて、免疫組織化学染色(血管新生(抗CD34抗体)、リンパ管新生(抗D2-40抗体)、VEGFその他)さらに上皮間質変換の研究を進めている。EMT (Epithelial-Mesenchymal Transition)については、E-cadherin, vimentin, cytokeratinそのほかの免疫組織化学染色を行い、各々の特徴を有する細胞株を同定してきた。16種類の大腸癌細胞株における免疫組織化学染色様式は極めて特徴的であり、これらの細胞株のうちHT-29、SW948などを「上皮形質群」、HCT116、SW48などを「EMT形質群」、SW480、COLO320などを「間質系形質群」に分類できた。これらの大腸癌細胞株に由来するcDNAマイクロアレイデータとの相関解析を行ったところ候補遺伝子としてSERPINI1, CHST11, AGR2, FBP1, FOXA1の5遺伝子を抽出することが出来た。現在、さらにin silico解析、siRNAを基盤とするin vitro, in vivo解析、それ以外の遺伝子個別の機能解析へと進めている段階である。免疫染色等を含めた臨床検体(外科切除標本)におけるこれらの遺伝子群の発現と臨床情報を対比させ、治療標的としての妥当性を更に明らかにしていく。日本消化器外科学会等で研究成果の報告を行うとともに、情報収集を進める。なお得られた結果については現在、英文誌に投稿中である。大腸癌細胞株の同所移植を行ったマウスの原発巣(盲腸)と転移巣(肝臓、肺、リンパ節、腹膜など)に由来する600パラフィン検体を用いて、免疫組織化学染色(血管新生(抗CD34抗体),リンパ管新生(抗D2-40抗体), VEGFその他)さらに上皮間質変換の研究を進めている。EMT (Epithelial-Mesenchymal Transition)については、E-cadherin, vimentin, cytokeratinそのほかの免疫組織化学染色を行い、それぞれの特徴を有する細胞株を同定してきた。22種類の大腸癌細胞株における免疫組織化学染色様式は極めて特徴的であり、これらの細胞株を上皮形質群と間質形質群に分類することが可能であると考えている。これらの大腸癌細胞株に由来するマイクロアレイ結果との相関解析を現在進めている。これらの手法によって、EMTそのほかを規定している原因遺伝子の絞り込みを進めており、さらにin silico解析、siRNAを基盤とするin vitro, in vivo解析、それ以外の遺伝子個別の機能解析へと進めている段階である。免疫染色等を含めた臨床検体(外科切除標本)におけるこれらの遺伝子群の発現と臨床情報を対比させることから、治療標的としての妥当性をさらに明らかにしていく。ヒト大腸癌細胞株同所移植モデル原発巣および、その転移巣のホルマリン固定標本を用いて、E-cadherin, cytokeratin 20, beta-cateninおよびvimentinの免疫化学染色を行った。16種の大腸癌細胞株、およびこれらに由来する同所移植腫瘍の染色様式は特徴的であり、大腸癌細胞株を「上皮系形質の細胞株」、「上皮間葉転換(EMT)形質の細胞株」、「間葉系形質の細胞株」の3つの形質群に分類できた。細胞株の示す形質群と各細胞株のcDNAマイクロアレイデータを組み合わせ遺伝子発現解析を行った。EMT制御の候補遺伝子としてSERPINI1, CHST11, AGR2, FBP1, FOXA1の5遺伝子を抽出した。SERPINI1及びCHST11遺伝子をEMT制御における有力な候補遺伝子と考え、SERPINI1, CHST11に対しsiRNAを用いた遺伝子発現抑制実験を行った。SW620細胞株では両遺伝子の抑制でE-cadherinの発現上昇、vimentin, Snailの発現低下を確認した。

細胞形態においても間葉系細胞の示す紡錘状形態から上皮系細胞の示す敷石状形態への転換が認められた。本研究により、in vivo移植モデルを用いた腫瘍形成・浸潤過程におけるEMT形質の獲得を免疫化学染色により確認した。また本研究のcDNAマイクロアレイデータ解析からEMT制御に関連する5つの候補遺伝子が同定された。SERPINI1, CHST11に対して行った遺伝子発現抑制実験からは、両遺伝子がEMT制御に深く関連していることが示唆され、これら遺伝子に対する更なる解析が、大腸癌における腫瘍浸潤、転移メカニズムの解明につながるのではないかと考えられた。現在、臨床検体を用いた解析をさらに進めており、これらの結果を論文投稿し、審査後、現在再投稿中である。医歯薬学この研究では、学位取得を目指す東北大学大学院医学系研究科生体調節外科学教室の大学院生を指導しながら研究を進めている。16種類の大腸癌細胞株におけるE-cadherin, vimentin, cytokeratinそのほかの免疫組織化学染色様式は極めて特徴的で、これらの細胞株のうちHT-29、SW948などを「上皮形質群」、HCT116、SW48などを「EMT形質群」、SW480、COLO320などを「間質系形質群」に分類できた。ここから、これら大腸癌細胞株のcDNAマイクロアレイデータと相関解析し、EMTに関与すると考えられる5つの候補遺伝子を抽出できた。現在、さらにin silico解析、siRNAを基盤とするin vitro, in vivo解析、それ以外の遺伝子個別の機能解析へと進めるべく、計画を進めている。なお得られた結果については現在、英文誌に投稿中である。同所移植を行ったマウスに由来する600パラフィン検体の免疫組織化学染色は、おおむね順調に進めることができた。この実験では、学位取得を目指す当外科学教室の大学院生を指導しながら、研究を進めている。22種類の大腸癌細胞株におけるE-cadherin, vimentin, cytokeratinそのほかの染色様式は極めて特徴的であり、これらの細胞株を上皮形質群と間質形質群に分類することが可能であると考えている。抽出した候補遺伝子について、siRNAを基盤とするin vitro, in vivo解析、それ以外の遺伝子個別の機能解析へと研究を進め、臨床検体(外科切除標本)におけるこれらの遺伝子群の発現と臨床情報を対比させ、治療標的としての妥当性を更に明らかにしていく。初年度の研究にて候補遺伝子を絞り込んできたので、これらについて、siRNAを基盤とするin vitro, in vivo解析、それ以外の遺伝子個別の機能解析へと研究を進めていく。また、臨床検体(外科切除標本)におけるこれらの遺伝子群の発現と臨床情報を対比させることから、治療標的としての妥当性をさらに明らかにしていく。該当しない
屈折型デジタルトモシンセシスの開発

乳房試料を対象として、軟部組織の描出に優れるX線暗視野法用のX線光学系とデジタルトモシンセシスの技術を組み込んだシステムを構築し、屈折コントラストによる断層像にて乳房組織の内部構造を明瞭に描出することを目指す屈折型デジタルトモシンセシスを開発した。本装置により、従来の吸収コントラスト法では描出できない乳腺腫瘍内の構造、さらには淡く石灰を含む分泌物を断層像として描出できることが明らかとなった。撮影実験を行なうためのビームタイムが確保できている高エネルギー加速器研究機構のPhoton Factory-BLl4では、20.0keVまでの平行・単色X線を安定な状態で利用できる。そこで、今年度は17.5keVと20.0keVにおいてそれぞれ380μm厚と570μm厚のラウエ型アナライザを導入した2種類のX線暗視野法用光学系を立ち上げた。このビームラインには、画素サイズ9.0μmと7.4μmのX線CCDカメラが配備され、これらを画像検出器として利用することができた。10月のマシンタイム時までに、これらのX線光学系とX線CCDカメラを組み合わせて、デジタルトモシンセシスが可能なシステムを完成させた。当研究課題では放射光X線を利用するため、X線源が固定されている。そこで、撮影試料を回転させることでX線の入射方向を変更させることになる。このとき厳密な画像再構成を行なうためには撮影試料の回転軸の割り出しが重要となる。依然として改善の余地は残るが、今年度は円柱の被写体を利用して回転ステージの回転軸を微調整し、その円柱の中心軸が画像中心となるように補正することで撮影試料の回転軸を割り出した。今年度最後の1月のマシンタイムでは、乳がんの病理切片を撮影試料として、X線エネルギー20keV、アナライザ厚570μm、画素サイズ7.4μmのX線CCDカメラによる屈折型デジタルトモシンセシス用の生データ取得と画像再構成を試みた。その結果、従来の吸収コントラストでは描出されない構造が断層像として精密に描出されることが確認できた。前年度までに高エネルギー加速器研究機構のPhoton Factory-BL14Bに完成させたデジタルトモシンセシスのシステムにより、厚さ6cmの乳がん試料の撮影を行った。被写体に対する透過力を考慮しX線エネルギーは20keVとした。断層像の再構成時の計算機負荷を考慮すると生データのサイズはできるだけ小さいことが望まれる。そこで、再構成画像への影響が視覚的に検出されない程度の画素サイズを検討した。その結果、40μm程度の画素サイズでも十分に再構成画像を観察できることが分かった。そこで、画素サイズ7.4μmのX線CCDカメラを2×2のビニングにより14.8μm相当の画素サイズとして採用した。これにより撮影線量はほぼ1/2となったが、さらにビニングを5×5にすることも理論上可能で、撮影線量を1/5とすることも可能である。X線暗視野法による屈折強調された生データを用いてシフト加算法によりトモシンセシス像を再構成したところ、従来の吸収コントラスト法によるものと比べ、腫瘤や乳腺組織、クーパー靭帯の輪郭がエッジ強調された断層像が得られた。焦点面以外の構造物を量かすという原理上、シフト加算法では画像全体に量けが目立つ。そこでフィルタ補正逆投影法(FBP)の原理を応用した再構成法を検討した。今年度は吸収コントラスト法でのFBPによるトモシンセシス像の再構成を試みた。ここでは、最も基本的なShepp-Loganフィルタを用いた。石灰化の描出は向上したが軟組織の描出能は低下した。次年度は、フィルタの改良と共にFBPによる屈折強調画像のトモシンセシス像の再構成を試みる予定である。今年度当初は、高エネルギー加速器研究機構のPhoton Factoryが震災の被害を受けたため、画像再構成フィルタの改良を進めることに計画変更したが、早期の復旧が実現し、予定通り3回のマシンタイムを得ることができたので従来の計画に戻した。最終年度である今年度は、前年度までに完成させた屈折型トモシンセシスのシステムにより、従来の吸収コントラスト法ではコントラストがつかない乳房試料(位相物体)を用いて、その描写能を評価した。ラウエ型アナライザの角度位置は、暗視野の条件とそこから低角側と高角側へそれぞれ0.24 arcsec、0.10arcsecずらした計3つを採用した。暗視野像では試料内に多数存在する嚢胞の輪郭が描出され、その中には石灰を含むと思われる分泌物を伴う嚢胞が存在することが明らかとなった。一方、低角側と高角側へずらした場合には上記の分泌物は不明瞭となったが、嚢胞自体は輪郭だけではなく表面の凹凸まで描出された。ただし、これらは投影像であり、すべての構造が投影方向に重なっているため嚢胞1つ1つは不明瞭であった。トモシンセシスによりこれらの屈折強調画像を断層像に再構成することにより、従来法では全く描出できなかった試料の断層像(トモシンセシス像)を得ることができた。