hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
照明応用高輝度LEDに適した蛍光体単結晶の開発

青色LED励起による高輝度白色照明用の新しい蛍光体のコンセプトとして、単結晶蛍光体を提案した。黄色用Ce:Y3Al5O12、緑色Ce:Lu3Al5O12は大型バルク単結晶成長が容易で生産性に優れ、物理的・化学的に安定、酸化の問題もないことから過酷な環境下での利用が可能である。内部量子効率が室温から300°Cまで95%以上が維持され、温度安定性が極めて高いことが示された。赤色Ce:(Y1-xGdx)3Al5O12が150°Cまで高い量子効率を維持し、幅広い色温度をカバーできることが示された。同時に単結晶蛍光体がLDを光源に用いた超高輝度照明にも適していることが分かった。本研究では高輝度化に適した樹脂フリーの白色LEDを実現するため、YAG(Y3Al5O12)系単結晶を黄色蛍光体として使用する蛍光体単結晶を提案し、それを実証することを目的としている。初年度である本年はCe:YAG単結晶に着目し、当該目的に関する検証を行った。(1)Ce:YAG単結晶の育成:Czochralski法を用い、直径約2cm、長さ約16cmの単結晶を育成した。成長軸に沿ってCe濃度を測定したところ、結晶成長に伴いCe濃度が増加することがわかり、偏析係数を決定した。Ce濃度が変化することを利用し、Ce濃度の異なるウエハーを製作し、以降の試験に用いた。(2)優れた温度特性の実証:蛍光体として最も重要な特性の1つが量子効率、並びにその温度依存性であるため、これらを測定した。比較用蛍光体として、現在最も優れるとされるセラミックス粉末黄色蛍光体を用いた。粉末蛍光体の場合、150°C程度までは温度依存性を示さなかったが、それを超える温度では量子効率が著しく低下し、300°Cにおいては15%超の低下を示した。それに対し我々が育成したCe:YAG単結晶蛍光体は、室温から300°Cまで、粉末蛍光体を超える量子効率を示したのみでなく、全く温度依存性を示さず、温度に依らず全く量子効率が低下しなかった。(3)詳細な光物性の測定とシミュレーション:Ce濃度の異なるウエハーを用い各種光物性を測定した。青色を吸収する460nm近辺の吸収スペクトルは、僅かながらCe濃度上昇に伴い幅広くなる傾向を示したが、黄色の発光スペクトルは濃度に依存しないことが分かった。青色の発光ピークと黄色の発光ピークを用いた白色化のシミュレーションを行ったところ、パラメーターの選択により色温度や色度を調整可能であることもわかった。高輝度化に適した樹脂フリーの白色LED/LDを実現するため、YAG(Y3Al5O12)系単結晶蛍光体を提案している。初年度はCe:YAG単結晶に着目したが、今年度はCe:(Y1-xLux)3Al5O12(YLuAG)に着目し、当該目的に関する検証を行った。実用性を考えた場合、色の制御が重要であり、YのLuによる置換効果を検討した。(1)Ce:YLuAG単結晶の育成: Czochralski法を用い、Lu濃度が異なる直径約2cm、長さ約12cmの単結晶を育成した。Lu濃度を測定し、Lu濃度と格子定数の関係を調べた。YLuAGにおいてYとLuは全率固溶し、その格子定数はVegard則により直線的に変化することが分かった。(2)発光スペクトルの変化:Lu濃度の変化による格子定数が直線的に変化することに対応し、発光のピーク波長も直線的に530nmから500nmへ、緑色シフトすることがわかった。(3)優れた温度特性の実証:量子効率とその温度依存性を測定した。測定には育成したCe:LuAG単結晶と、比較用蛍光体として、現在最も優れるとされるセラミックス粉末Ce:LuAG蛍光体を用いた。粉末蛍光体の場合、室温での量子効率がCe:YAGよりも低く、かつ200°C程度を超える温度では著しく低下し、300°Cにおいては約15%の低下を示した。それに対しCe:LuAG単結晶蛍光体は、室温でCe:YAG単結晶と同等であるのみでなく、300°Cまで全く温度依存性を示さなかった。(4)演色性の向上: Ce:YLuAG単結晶の発光スペクトルを用い、白色化のシミュレーションを行った。励起光源にはLEDとLDの両方を用いた。双方において、赤色蛍光体を追加することでRaが95を超えることが可能であることが分かった。Ce:YLuAGは発光ピークを緑側に持つため、赤色の追加で綺麗なRGB白色が達成できることが分かった。初年度はCe:YAG単結晶、二年度はCe:(Y1-xLux)3Al5O12(YLuAG)に着目したが、今年度はCe:(Y1-xGdx)3Al5O12(YGdAG)に着目し、当該目的に関する検証を行った。実用性を考えた場合、色の制御が重要であり、Ce:YAGで黄色、Ce:YLuAGで緑色が達成されたため、ここではYのGdによる置換効果を検討した。

(1)Ce:YGdAG単結晶の育成:Czochralski法を用い、Gd濃度が異なる直径約2cm、長さ約12cmの単結晶を育成した。Gd濃度を測定し、Gd濃度と格子定数の関係を調べた。Gdで100%置換するとペロブスカイト相が安定となるため、ガーネット相を維持できるGdの固溶限界はおよそ20%程度に限定されることが分かった。(2)発光スペクトルの変化:Gd濃度の変化による格子定数のわずかな増加により、発光のピーク波長がわずかに赤色側にシフトすることが分かった。(3)量子効率の温度依存性:Ce:YAGとCe:YLuAGでは温度上昇による量子効率の低下は全く見られなかったが、Ce:YGdAGの場合、Gd濃度の増加に伴い、温度上昇による量子効率の低下が大きくなる傾向がみられた。しかしながら、市販の粉末セラミックス蛍光体よりは温度依存性に優れ、かつ、Gd濃度を18.5%とした場合でも、150°Cにおける量子効率は0.9以上を維持できることが分かった。(4)色温度:励起光源である青色の波長を変化させ、色温度の算出を行った。その結果、Gd濃度の増加は色温度の減少に効果的であり、特に励起波長を440nmとした場合、Gd濃度が5%程度までで、室温で5500Kから6500Kが達成可能であると推測された。青色LED励起による高輝度白色照明用の新しい蛍光体のコンセプトとして、単結晶蛍光体を提案した。黄色用Ce:Y3Al5O12、緑色Ce:Lu3Al5O12は大型バルク単結晶成長が容易で生産性に優れ、物理的・化学的に安定、酸化の問題もないことから過酷な環境下での利用が可能である。内部量子効率が室温から300°Cまで95%以上が維持され、温度安定性が極めて高いことが示された。赤色Ce:(Y1-xGdx)3Al5O12が150°Cまで高い量子効率を維持し、幅広い色温度をカバーできることが示された。同時に単結晶蛍光体がLDを光源に用いた超高輝度照明にも適していることが分かった。最も大きな理由は、前年度のCe:YAGに引き続き、Ce:LuAGにおいても、製作した蛍光体単結晶が、現在最も優れるとされるセラミックス粉末蛍光体よりも高い量子効率を示したのみでなく、室温から300°Cまでの測定範囲内において、量子効率が全く低下せず、温度依存性を示さなかったことである。更に驚くべきは、Ce:LuAG単結晶とCe:YAG単結晶の特性に差異が無かったことである。これは、完全に、従来の蛍光体の常識を覆すものである。蛍光体において演色性の向上は重要な課題であり、これまでCe:LuAG粉末蛍光体も研究が進められてきたが、従来品の量子効率は室温でCe:YAGよりも悪く、温度特性も更に悪かった。粉末蛍光体の分野においては、この量子効率の温度依存性、温度上昇による著しい量子効率の低下が大問題となってきていた。特に高輝度化が本格的に要求される昨今の白色LEDにおいては高輝度化によるデバイスの温度上昇は避けられず、この問題が更に大きくなってきていた。ところがこの問題の解決の糸口が見つからず、ほぼ解決不可能な問題との認識がされつつあった。そのため本研究で開発した材料、示された特性は、文字通り蛍光体分野におけるブレークスルーの達成といえるであろう。新奇光学単結晶の開発と単結晶成長Ce:YAG単結晶、Ce:YLuAG単結晶、Ce:LuAG単結晶、いずれも従来の常識を覆す特性を示した。今後は更なる発光効率の改善をめざし、どこまで改善が可能かを見極める必要がある。Ce濃度をあまり上げすぎれば単結晶が得られなくなるので、Ce濃度と発光効率の改善点などを見極めることが必要である。
ランタン-セリウム,サマリウム-ネオジム放射壊変系による先太陽系絶対年代の研究

1)Allende隕石から、Ce存在度異常を持つCAI6試料の発見抽出Allende隕石のCAI90試料を分析。3グループに分類され、太陽組成から未分別の試料、超難揮発性元素が欠損する試料、アルカリ元素による2次変質を被った試料である。内6試料に負のCe異常を見いだした。2)表面電離型質量分析計による微量Ce-Nd-Sr放射壊変起源同位体比精密測定技術の向上Ce同位体比の測定を,従来より一桁少ない量で測定する技術を開発。JMC304に対する^<138>Ce/^<142>Ceおよび^<136>Ce/^<142>Ceの繰り返し測定結果は、それぞれ0.0225889±0.0000013および0.0168810±0.0000030。3)単一鉱物粒子内のRb/Sr変動を使ったアイソクロン年代測定技術の開発と適用岩石中の単一鉱物粒子のみを用いて年代を求める"単一鉱物内アイソクロン法"を確立。岐阜県の岩脈試料を分析し、カリ長石は、岩脈の貫入年代末期、緑泥石は熱水変質作用による緑泥石形成年代を示す事を発見。南アフリカの約32億年前の岩石中のREEパターンとCeおよびNd同位体比を精密に測定。負のCe異常を示すチャートや頁岩のREEパターンは、岩石形成時期よりはるかに若い約11億年昔の変質に因る事を発見。5)ダブルスパイクを用いたサマリウム安定同位体比測定技術の開発とその天然物への応用^<150>Sm-^<154>Smダブルスパイク(DS)システムを用いて安定同位体質量分別の高精度分析を達成した。3種類のサンプル-スパイク混合物よりSm同位体比を求めた。測定の外部精度0.03‰/a.m.u.(1SD)を得た。始源的な隕石の中には、原始太陽系集積以前に形成され、太陽系の中で均質化されずに残っている物質が見い出され、その形成場を知るためにさまざまな同位体分析がなされている。本研究では、負のセリウム異常を持ち、太陽系形成以前に作られたとみなされる隕石包有物(CAI:と呼ばれる)のLa-CeおよびSm-Nd鉱物アイソクロンからその先太陽系包有物形成の絶対年代を得ることを目標とする。装置:同位体比精密測定を目標とし、高分散/深検出器表面電離質量分析計を企画/発注した。このシステムは隣接同位体干渉を低減したもので、既存の設備に比べ、イオン分散を拡大し、^<138>Ceへの^<140>Ceの干渉を防ぐことにより、既存設備に比べ、イオン透過率が2倍暗電流が1/5に低減される見込みである。本装置のスペック設定にあたって、既存の質量分析計を用い、通常^<88>Srが3Vのイオンビーム出力で測定しているSr同位体を、^<88>Srが30mV(従来の1/100、^<87>Srが5mVに相当)でくり返し測定を行った。その繰り返し測定値変動幅の1/10が新型装置のスペックである。装置の搬入は2002年3月の予定。

試料:セリウム異常を持つCalcium Aluminum rich Inclusions(CAI)の抽出は、切断したAllende隕石表面のCAIからそのごく一部(mg以下)を採取し、中性子放射化分析により希土類元素(La,Ce,Nd,Sm,Eu,Tb,Tm,Yb,Lu,Sc)および白金属元素を定量することにより行う。手持ちのAllende隕石試料600gをスライスし、放射化分析の準備を行った。中性子放射化には日本原子力研究所JRR3水力照射設備HR孔で48時間照射ののち、名古屋大学のRI総合センターでγ線の計測を行う(平成13年度の課題番号1158)。試料の消耗はmg以下と少なく、セリウムの存在度異常がみいだされた場合、次の同位体比測定に十分な量が残されている。2002年4月に2カプセル30試料の照射/測定を行う。宇宙はおよそ130億年前に始まり、太陽系は、約45.6億年前に形成されたと考えられている。始源的な隕石中には、原始太陽系集積以前に形成され、太陽系の中で均質化されずに残っている物質が見い出され、その形成場を知るためにさまざまな同位体分析がなされている。太陽系外で形成されたと見なされる物質に、Ceの存在度異常を持つ隕石包有物がある。これは、進化した星から放出される物質は、Ceの揮発性が他の希土類元素より高くなることによる。本研究では、負のセリウム異常を持ち、太陽系形成以前に作られたとみなされる隕石包有物(CAI:と呼ばれる)のLa-CeおよびSm-Nd鉱物アイソクロンからその先太陽系包有物形成の絶対年代を得ることを目標とする。装置:昨年度導入した、高分散/深検出器表面電離質量分析計は、隣接同位体干渉を低減したするもので、既存の設備に比べ、イオン分散を拡大し、^<138>Ceへの^<140>Ceの干渉を防ぐ設計がなされている。既存設備に比べ、イオン透過率が2倍、暗電流が1/5に低減された。とくにセリウムのフィラメント上への塗布媒体の改善により、100ngのセリウムで10ppmの^<138>Ce/^<142>Ce測定再現性を得るようイオン化効率の改善に重点を置いた。試料:セリウム異常を持つCalcium Aluminum rich lnclusions(CAI)の抽出は、切断したAllende隕石表面のCAIからそのごく一部(mg以下)を採取し、中性子放射化分析により希土類元素(La.Ce, Nd, Sm.Eu, Tb.Tm, Yb, Lu, Sc)および白金属元素を定量した。中性子放射化には日本原子力研究所JRR3水力照射設備HR孔で30時間照射ののち、名古屋大学のR1総合センターでγ線の計測を行った。試料の消耗は100マイクログラムと少ないので、セリウムの存在度異常がみいだされた場合、次の同位体比測定に十分な量が残されている。1カプセルの照射で約12試料が測定され、14年度は4カプセル48試料の吟味を行った。装置:一昨年度導入した、高分散/深検出器表面電離質量分析計は、隣接同位体干渉を低減したするもので、既存の設備に比べ、イオン分散を拡大し、^<138>Ceへの^<140>Ceの干渉を防ぐ設計がなされている。
手話文字の研究：日本手話の文字化と日本における手話文字教育のシラバス開発

アメリカの行動分析家バレリー・サットンが提案した手話文字システムは,手話を自然な形で表記できる文字システムとして非常に有効である。このシステムを日本手話の表記に応用したところ,若干の修正を加えれば十分に表記できることがわかった。今後,この文字システムを日本の聴覚障害児の文字教育に役立てるために,同システムをすでに活用して教育効果を高めているドイツのろう学校の取り組みを調査した。その結果,サットン手話文字が聴覚障害児教育に効果的に作用していることがわかった。手話は元来,文字をもたない言語であるが,最近,手話の文字化に関する研究が始まった。一現在提案されている手話文字の中でもっとも有効と考えられるのは,バレリー・サットンが1974年に考案した「サットン手話文字システム」(SSW:Sutton Sign Writing)である。SSWはアメリカ手話をべースにレて考案された表記法であるが,身体の形,手の形,手の動き,手の位置,顔の表情,句読点などを正確に表記できる。このシステムを日本手話の表記にも応用したところ,文字システムとして十分に機能することがわかった。欧米では,この手話文字の有効性が手話研究者やろう教育関係者の間で認識され始め,まだ数は少ないものの,いくつかのろう学校ではSSWをろう児の読み書き能力の向上に役立てている。本年は,サットン氏の推薦を受け,SSWを便用するろう学校の一つ,オスナブリュックろう学校(ドイツ)を訪問し,ろうの生徒がSSWを学ぶ様子を観ながら,その指導法と成果にっいて情報を収集した。オスナブリュックろう学校の教師ヴォルマン氏(Stefan Woehrmann:聴者)は6年ほど前からSSWを使用してろう児のことばの学習能力向上に努めている。その教育法は,SSWで表記した教材を積極的に使用するとともに,パソコンによるSSW表記のシステムを活用し,生徒自身がSSWによる文書を作成するよう指導している。また,彼独自の方法としては,SSWの要素に含まれる顔の表情シンボルを利用し,音声言語(ドイツ語)を発音するときの口形を表記してろう児の発話指導に活用している。これにより,生徒はドイツ語の発音はもとより,英語などさまざまな外国語の発音を学習することが可能になった。今後は,SSWのシステムの普遍性を高める研究と平行して,日本における手話文字教育のあり方に関する某礎的な研究を継続する。手話は元来、文字をもたない言語であるが、現在提案されている手話文字の中でもっとも有効と考えられるのは、バレリー・サットンが1974年に考案した「サットン手話文字システム」(SSW:Sutton Sign Writing)である。SSWはすでに欧米の一部のろう学校では,ろう児の読み書き能力の向上に役立つものとして教育現場で取り入れられている。しかし,日本ではまだSSWに関する認識が希薄であり,これを教育に役立てているろう学校はない。SSWを日本の聴覚障害児教育の現場へ導入するまでには,まだ多くの調査研究を要するが,手話文字教育の効果を確認するためには,実際にろう児に手話文字を紹介して,その反応をみることが研究の手始めとなる。そこで,本年度は,愛知県内のTろう学校に調査協力を依頼し,中学部と高等部の生徒を対象にSSWのシステムを紹介した後で,手話文字に関するアンケート調査を実施した。その結果,多くのろう学生は手話文字の存在を肯定的に受け止め,特にSSWで書かれた物語を読むことに興味を示した。その一方で,手話文字を書くことについては,書き方を覚えるのが容易ではないという理由から,肯定的な反応は半数にとどまった。SSWに関する調査は,成人ろう者に対しても施した。成人ろう者の回答も肯定的なものが多く,SSWを「ろう者に役立つ文字システムである」と考えていることがわかった。また,SSWをろう学校で教える必要があるという回答も半数ほどあった。SSWに対する聴覚障害児(者)の反応がある程度確かめられたので,20年度後半からは,ろう学校中学部2年生の男子生徒を対象に,毎月1回の手話文字学習会を半年間実施し,ある程度長期でSSWを学習した場合の生徒の学習進捗状況を調べた。この実験授業の結果,ろう児はSSWの基本的な書き方のルールを学習すれば,パソコン入力ソフトを使用して日本手話のSSW表記を積極的におこなう可能性が示された手話は元来、文字をもたない言語であるが、現在提案されている手話文字の中でもっとも有効と考えられるのは、バレリー・サットンが考案した「サットン手話文字システム」(SSW : Sutton Sign Writing)である。SSWはすでに欧米の一部のろう学校では,ろう児の読み書き能力の向上に役立つものとして教育現場で取り入れられているが,日本ではまだSSWの研究はすすんでいない。昨年度の研究でSSWに関するアンケート調査をおこなった結果,聴覚障害児(者)の反応はおおむね肯定的であったので,今年度はろう学校中学部2年生の男子生徒を対象に,手話文字学習会を開始し,ある程度長期的にSSWを学習した場合の生徒の学習進捗状況を調べることにした。

被験者の都合により,この実験授業はほぼ半年で終了せざるを得なかったが,ろう児はSSWの基本的な書き方のルールを当初の予想より早いペースで習得し,パソコン入力ソフトを使用しての日本手話のSSW表記に非常に強い興味を示した。SSWを日本の聴覚障害児教育の現場へ導入するまでには,まだ多くの調査研究を要するが,今後はSSWで表記した日本手話の物語を数多く作成してこれを教材にし,聴覚障害字(者)を対象にしたSSWの理解度調査を実施する必要がある。また,今年度はアジア各国でのろう学校における手話教育事情を調べるため,クアラルンプール(マレーシア)で現地調査を実施した。マレーシアは聴覚障害者の組織的活動が活発であり,手話の標準化に関する研究もすすんでいる。また,ろう学校では教師も積極的に手話を使用するなど,手話による教育が一般的である点が日本と異なる。現地では,文部省特殊教育局でろう教育担当者と面談し,ろう学校の教育方針や国の障害者施策について情報を収集した。さらに,聴覚障害者協会や複数のろう学校,コミュニティ・カレッジ等を訪問して手話教育の現状を視察した。
硬膜外麻酔分娩の安全性を確保するための助産師の臨床推論モデルの構築

近年、出産に関する価値観の変化、晩産化によるハイリスク妊産婦の増加などにより、硬膜外麻酔分娩が急激に上昇してきており、それに伴って、有害事象も報告されている。このことから、硬膜外麻酔分娩の更なる安全性の確保が喫緊の課題となっている。日本では、歴史的に硬膜外麻酔分娩の実施率が低かったことから、硬膜外麻酔分娩に関する助産師の知識や経験が乏しいという現状がある。硬膜外麻酔分娩時には特有の分娩進行や産痛の判断と麻酔の管理など、通常の分娩とは異なった助産ケアと判断が求められる。本研究では、産婦及び胎児にとって安全な分娩環境を提供するため、硬膜外麻酔分娩時の助産師の臨床推論モデルを構築する。
長期追跡調査による幼少年期のライフスタイルと健康・体力の変容に関する縦断的研究

研究の目的および方法;本研究のおもな目的は幼少年期の子どもを対象に長期追跡調査を継続に実施するとともに,幼小年期の体力発達を促すプログラムを適用し,保育活動や学校体育における介入授業を通してその効果を明らかにすることであった.以下本年度は次の2点を中心に研究を行った.1)幼児及び小中学生を対象に過去3年間に蓄積してきたデータをまとめ,幼児の就学後の体力がどのように変容してきたかを検証した.ここでは卒園した幼児の入学後の体力に着目し,これまで蓄積してきたデータを統合して多様な運動遊びを導入した群(参加群)と日常の保育活動を行ってきた群(不参加群)の就学後の体力を比較し,幼児期の運動遊びへの介入効果を明らかにした.2)小中学生の投能力や走力,瞬発力等の体力を向上させる新たなプログラムを開発し,学校体育での介入授業を行った.ここでは小学生低学年児童を対象とした投運動向上のためのプログラムを体育の授業に適用し,その効果を検証した.研究成果;1)について見ると,幼児期に多様な運動遊びに参加群の小1男子(177名)の体力合計点は33.5,不参加群(142名)のそれは31.0であった.小1女子の参加群(162名)の合計点は34.4,不参加群(151名)のそれは32.1であり,男女ともに参加群の児童が有意に体力が高いことが示された(p<.01) .2)では,2年間にわたり、各10時間(45分授業)配当し,小2男女計58名を対象に「投運動の運動遊び」授業を展開した.その結果,男女すべてにおいて投動作の技能およびソフトボール投げ記録の有意な向上が認められた(p<.01).なお,2年分(各10時間の授業)のボール投げ記録の平均値は男子;授業前10.9m⇒授業後15.0m,女子;授業前7.3m,授業後10.6mであった.理由本研究は5年目を迎えるが,研究遂行に欠かせないフィールドが整い,且つ十分に確保されている.また、本研究の趣旨を理解し,参加してくれる学校も増えつつある,したがって、研究に必要なデータ収集が可能であるとともに標本数も確保できている.教育実験的な視点からの介入指導,体育の授業,開発した多様な運動プログラムなどを適用できる保育施設や小中学校の協力も引き続き得ている.また,本研究の成果の一部を実践報告書としてまとめ,関係者に配布している.これらの資料は幼少年期の子どもの身体活動を中核とした幼児教育や学校教育への活用を意図して作成したものである.さらに補助資料としてリズムダンス運動等をDVDに収録し,保育施設や小中学校の教職員に配布した.関係する自治体の理解もあり,これまでの活動が山形県長井市のHPでも紹介されている.また,幼児を対象に行ってきた取り組み(ながいアクティブキッズプロジェクト;ながいAKP)が評価され、3月に文部科学大臣表彰を受けた.これについては山形大学で会見を行い,地元紙でも紹介された(3月21日付け山形新聞).一方、これまで蓄積してきた多種類且つ多様且つ膨大なデータ(測定・調査などの数値データ,テキストデータ,開発した運動プログラム映像,写真など)を時系列に沿ってまとめ,分析していく必要がある.今後の研究推進の方策は以下の通りである.1)昨年度までの取組を踏まえ,過去4年間にわたり蓄積してきた多種類且つ多様なデータの整理と分析を速やかに進め,研究成果として論文にまとめる.さらに,教育現場で活用可能な資料として提供できるようにする.本年度も引き続き関連するデータを縦断的に収集し,幼少年期の子どもの変容を追跡する.2)1年間の活動は従来進めてきたスタイルを踏襲し,活動報告書として冊子にまとめ、保育施設や小中学校にフィードバックする.3)幼少年期のライフスタイルと運動遊びを含む運動習慣の重要性に鑑み,保護者に協力を依頼し,親子による身体活動量調査を実施する.4)一昨年度後半より,小中学校の体育授業を視野に入れた新たな教材開発を行い,既に試行的に授業を行った.この内容をさらに進め教育実験的介入指導を行う.これは、投・捕能力、敏捷性や筋力、認知・判断能力の向上を視野に入れたゴール型の運動教材である.本研究が最終年度であることを踏まえ,研究協力者(主として保育士、小中学校教諭)との連携を深めながら、その専門性を活かした研究を行う.また、研究と実践の乖離が生じないようにデータの収集や多様な運動プログラムの開発を進める.幼少年期に基本的生活習慣を身に付け,健康・体力の向上を図ることは極めて重要であるが,子どもの運動時間の格差拡大,体力の二極化や夜型化,就床時刻や食習慣の乱れによる肥満,不定愁訴等の問題が指摘されている.これら諸問題の解決に向けて,幼児期や児童期からの計画的な取り組みが必須の要件であることが分かってきた.本研究の目的は,1幼少年期の子どもを対象に長期追跡調査を縦断的に実施し,幼少年期の健康及び体力との関連を経年的アプローチから明らかにすること,2発達段階に応じた体力向上に資するプログラムを提供し,それらプログラムを用いた介入効果を検証することであった.本年度の研究では,幼児を対象に開発した「多様な運動遊びプログラム」による継続的な運動指導の介入効果を明らかにすることを目的とした.プログラム内容は次の通りであった.1)音楽を用いたリズムダンス運動遊び;5種類(1種類約36分間)

2)サーキット運動遊び(屋内外);ラダー,マット,跳び箱,平均台,雲梯,ボール的当て等の運動遊び(約10種類,1030分間).これらは保幼園の実態に応じて,週13回の頻度で実施した.1回の活動時間は,2060分程度であった.このプログラムに参加した年中及び年長児を追跡し,小1時点の体力から幼児期の活動がその後の体力に及ぼす効果を検証した.参加群は男児44名,女児35名,不参加群は男児44名,女児62名であった.得られた主な結果は次の通りであった.I.Y県N市1全体の体力偏差値は男子が54.9,女子が53であり,全学年(小1中3)中で最高値を示した.II.参加群・不参加群別にみた小1男女の偏差値は,男子が56.5と53.4,女子は55.4と51.4であった.各測定項目における両群の比較では,参加群が高値を示し,男女の握力,女子のボール投げはその差が有意であった(p<.05).本研究を遂行する上で,最も重要な研究フィールドは十分に確保されている.加えて,当該教育委員会や保幼園,小中学校の協力体制が十分に整ってきた.この点で,データの縦断的且つ継続的な収集が可能となっている.幼児や小学生を対象とした運動プログラムの開発も本年度行うことができた.データの蓄積は順調に進んでいるが,本年度ライフスタイルの改善や体力向上を目指した取組が,特に小中学校においてやや不十分であった.・研究の目的および方法;本研究の目的は、幼少年期の子どもを対象に長期追跡調査を継続的に実施し、幼少年期のライフスタイルと体力との関連を明らかにすることであった。特に本年度は、7つの保育施設で年中・年長児男女を対象に以下の2点を明らかにすることを試みた。1)継続的且つ多様な運動遊びプログラムへの取り組みが、小学校入学後の体力にどのような影響を及ぼすかという"持ち越し効果"の検証、2)幼児の投能力向上を意図して開発されたプログラムの介入指導による効果を検証することであった。1)は、7保育施設の幼児が1年半にわたって運動遊びに取り組んだもので、卒園後小学校へ入学した小1男子53名、小1女子56名を参加群、本プログラムに参加しない同学年男子49名、女子39名を不参加群とし、両群の体力を比較した。2)は介入群として、年中男児6名、女児13名対象に、週2回のペースで計8回投運動遊びを毎回30分実施した。一方、介入指導を実施しない統制群の年中男女児は、それぞれ9名、7名であった。なお、同時期に介入群及び統制群にソフトボール投げを実施しその変化を分析した。・研究成果;1)について見ると、小1男子参加群の体力合計点は34.1、不参加群は30.5、小1女子参加群の体力合計点は35.9、不参加群は32.5であり、男女共有意な差が認められた(p<.01)。以上のことから、幼児期における継続的な取り組みが就学後の体力に良い結果をもたらすことが明らかとなった。2)について見ると、介入群男児のボール投げの平均値は、事前3.4m、事後4.9m、一方、統制群は事前5.9m、事後5.4mであった。女児では介入群が事前3.2m、事後4.6m、統制群は事前3.7m、事後3.6mであった。男女共に介入群に有意な変化が認められた(p<.05)。以上のことから、本プログラムの有効性を確認することできた。(理由)本研究は3年目を迎えるが、研究の遂行に欠かすことのできないフィールドが十分に確保されている。また、これまでの取り組みで得ることのできた研究成果の一部を冊子にまとめ、協力を得ている保育施設や小中学校にフィードバックしている。
大腸菌HU蛋白質の機能と生産調節の分子論的研究

大腸菌核様体の主要構成成分であるHU1とMU2蛋白質の機能を理解するために、本年度は次の研究を行なった。HU蛋白質の機能とその生理的意義を明らかにするために、HU1とHU2蛋白質の遺伝子の欠失変異株を作成し、これらの変異株の増殖性の変化を調べた。HU欠失に伴って、大腸菌は低温感受性になるとともに、細胞の形態がfilamentousになり、DNA複製と細胞分裂の同調性が損われていた。また、HU欠失変異株が核様体の物理的構造に変化をきたしているかどうかを分析したが、細胞DNAは依然としてcompactnessを保持しており、細胞外に核様体物質として単離することができた。HU欠失変異株のはむしろ野生株のよりもdensityがより大きいが、HU以外の結合蛋白質の2次元電気泳動パターンは変化なく。今後更に解析する必要が感じられた。HU蛋白質の機能に関しては、主にMuファージやF因子などのDNA複製開始とDNAinversion系に対するHU欠失の効果を解析し、これらの反応にHUが必須に要求されることを観察した。細胞内でのHU蛋白質の同調的生産と2重体形成の調節機作を理解するために、HU遺伝子のゲノムDNAの機能的化学構造シグナルの分析と、発現調節機構の解析を行った。その結果、HU遺伝子の転写には、HU蛋白質のレベルを恒常的に維持するための自己調節のしくみが存在することが判明した。HU蛋白質が、見做け上負の調節因子として遺伝子転写を調節するのはHU遺伝子(hupAとhupB)に特異的であることも観察された。その作用部位は、コード領域の上流に存在することが暗示されたので、Bal酵素などを用いた上流域の部分的欠失変異を作成して、HU蛋白質の転写調節の変化を解析中である。これらの上流域部分的欠失とβがラクトシダーゼ遺伝子との融合DNAも作成した。
磁気浮上人工心臓における生体情報のセンサレス計測とＱＯＬ向上技術への応用

補助人工心臓内に形成された血栓を追加のセンサなしで検出する技術を引き続き開発した.今年度は,ポンプ内部が観察可能な磁気浮上型補助人工心臓を設計・試作した.血栓検出に用いている電磁石電流とインペラ変位の位相差を計測しつつ,ポンプ内血栓形成の可視化を行ったところ,血栓形成のごく初期段階で位相差が変化しており,血栓の早期検出が可能であることを実証した.ただし,本技術の課題として純粋な血液粘度変化に対しても位相差が変化してしまう点が挙げられる.そこで,位相差の時間変化を加味した血栓検出用のインデックスを新たに提案し,生理的な血液粘度変化と血栓検出を区別する評価方法を提案した.提案したインデックスを用い,全5回のin vitro血栓検出試験全てにおいて,血栓を検出することができた.また,これまではクエン酸で抗凝固処理した血液に対し,塩化カルシウムで中和して血栓を形成させていたが,臨床ではヘパリンで抗凝固を行う.そこで,ヘパリン抗凝固血液に対してプロタミンで中和し,血栓検出試験を実施したところ,同様に血栓検出が可能であった.また,ポンプ内の血栓形成量と位相差の関係を調べたところ,位相差の変化量とポンプ内血栓の形成量に相関がみられた.このことから,位相差を測定することで,ポンプ内の血栓形成量を定量できる可能性を示した.上記技術のほかに,患者のQOL向上技術として提案している,生体心臓と人工心臓の協調制御についても開発を進めている.具体的には追加のセンサを用いずに,患者の心拍数に応じて人工心臓の回転数を制御するとともに,心拍に同期して人工心臓が拍動流を発生するようにポンプ回転数制御を行う.そのために,磁気浮上システムに外乱オブザーバを構成し,インペラに作用する生体心臓からの流体力を推定し,心拍数と拍動の同期タイミングを決定する制御系を設計している.当初の予定通り,ポンプ内血栓の可視化用人工心臓を設計し,実際に可視化実験も行った.また,より臨床条件に近いヘパリン・プロタミン系での血栓検出に成功し,動物実験への準備を整えることができた.生体心臓との協調制御に関しても,制御系設計を順調に進めることができている.血栓検出技術については,小型の豚や牛を用いた動物実験を行い,実際の生体環境で適用可能か評価する予定である.生体心臓との協調制御に関しては,制御系の設計が完了次第,模擬生体心臓を試作し,補助人工心臓と接続することで実験を行う予定である.補助人工心臓で課題となっているポンプ内の血栓を,新たなセンサや機構を用いずに検出するアルゴリズム作成と,基礎実験を実施した.具体的には磁気浮上型補助人工心臓の電磁石に,正弦波状の電流を重畳し,インペラを強制変位加振させた.ポンプ内に血栓ができると,インペラに生じる減衰力が変化し,重畳した電流とその応答である変位の位相差も,変化すると仮定した.本年度は,この仮定をIn vitro実験で検証した.クエン酸で抗凝固処理した豚血液を磁気浮上遠心血液ポンプで5L/minの条件で循環し,塩化カルシウムでクエン酸を徐々に中和した.当初は,in vitro回路内で微小血栓を作りだすことが困難であったが,塩化カルシウムの投入速度,流量条件,模擬循環回路の材料特性,形状を逐次修正することで,in vitro環境下でもポンプ内に1mm以下の微小血栓を作製することに成功した.次に,提案する正弦波電流を電磁石に重畳する手法で,血栓検知が可能か検証した.その結果,5回の試行すべてにおいて,循環開始後60分以上経過してから電流と変位の位相差に急激な変化が見られた.位相差が2度変化した時点でヘパリンの投入によって凝固の促進を停止させてから速やかにポンプを停止し,分解したところ,ポンプ内部に微小血栓がみられ,原理的に血栓検知が可能であることを確認した.また,今後,ポンプ内部の可視化を行いつつ血栓検知実験を遂行するため,可視化が可能な血液ポンプを設計し,試作した.当初予定通り,血栓の検知が可能であることをin vitro実験で実証した.また,可視化実験に向けて,ポンプ内部を高速カメラで撮影可能な補助人工心臓も設計し,試作中である.血栓の予兆検知についてはこれからの実施であるが,非常に微小な血栓を検知できていることから,予兆検知も可能であることが示唆されている.補助人工心臓内に形成された血栓を追加のセンサなしで検出する技術を引き続き開発した.今年度は,ポンプ内部が観察可能な磁気浮上型補助人工心臓を設計・試作した.血栓検出に用いている電磁石電流とインペラ変位の位相差を計測しつつ,ポンプ内血栓形成の可視化を行ったところ,血栓形成のごく初期段階で位相差が変化しており,血栓の早期検出が可能であることを実証した.ただし,本技術の課題として純粋な血液粘度変化に対しても位相差が変化してしまう点が挙げられる.そこで,位相差の時間変化を加味した血栓検出用のインデックスを新たに提案し,生理的な血液粘度変化と血栓検出を区別する評価方法を提案した.提案したインデックスを用い,全5回のin vitro血栓検出試験全てにおいて,血栓を検出することができた.

また,これまではクエン酸で抗凝固処理した血液に対し,塩化カルシウムで中和して血栓を形成させていたが,臨床ではヘパリンで抗凝固を行う.そこで,ヘパリン抗凝固血液に対してプロタミンで中和し,血栓検出試験を実施したところ,同様に血栓検出が可能であった.また,ポンプ内の血栓形成量と位相差の関係を調べたところ,位相差の変化量とポンプ内血栓の形成量に相関がみられた.このことから,位相差を測定することで,ポンプ内の血栓形成量を定量できる可能性を示した.上記技術のほかに,患者のQOL向上技術として提案している,生体心臓と人工心臓の協調制御についても開発を進めている.具体的には追加のセンサを用いずに,患者の心拍数に応じて人工心臓の回転数を制御するとともに,心拍に同期して人工心臓が拍動流を発生するようにポンプ回転数制御を行う.そのために,磁気浮上システムに外乱オブザーバを構成し,インペラに作用する生体心臓からの流体力を推定し,心拍数と拍動の同期タイミングを決定する制御系を設計している.当初の予定通り,ポンプ内血栓の可視化用人工心臓を設計し,実際に可視化実験も行った.また,より臨床条件に近いヘパリン・プロタミン系での血栓検出に成功し,動物実験への準備を整えることができた.生体心臓との協調制御に関しても,制御系設計を順調に進めることができている.血栓の検知はin vitro環境下で実現できているものの,人体の生理的な血液粘度変化によっても,電流と変位の位相差は変化する.今後は,血栓と通常の血液粘度変化の違いを認識可能なアルゴリズムを構築する.例えば,位相差の時間変化といった指標を取り入れる予定である.その後,動物実験において,血栓検知の有効性を検証する.また,拍動との同期制御についても,順次,研究を遂行していく予定である.血栓検出技術については,小型の豚や牛を用いた動物実験を行い,実際の生体環境で適用可能か評価する予定である.生体心臓との協調制御に関しては,制御系の設計が完了次第,模擬生体心臓を試作し,補助人工心臓と接続することで実験を行う予定である.
大規模電子化辞書を用いたテキスト自動要約に関する研究

領域に依存しない,大容量のテキストに対して適用可能な,頑健な自動要約技術が求められている現状を踏まえ,本研究では,テキスト検索システムとの併用も想定した,電子化辞書を用いたテキスト自動要約技術の開発を行なう.本研究では,(1)テキスト検索システムでの利用を想定して,検索クエリに対応して要約を動的に生成できる自動要約技術,(2)単純にテキスト中の重要文を連結するだけでは失われがちである,要約文間の首尾一貫性を考慮した自動要約技術,(3)単なる重要文の抽出(extract)ではなく,それらの重要な内容を言い換えたりすることで短く表現し直したabstract(=(真の意味での)要約)を生成する技術の3点での開発を行なう.2年間の研究期間により,上記(1)と(2)に対応する「語彙的結束性を用いた要約技術」を計算機上に実現し,実際のテキストを用いて評価した.また,要約システムをテキスト検索システムに付属して実現した.最後に,要約システムをテキスト検索システムでの利用という観点から評価した.評価方法としては,生成した要約を用いたテキスト検索システムの精度,使い易さなど,タスク(テキスト検索)への有効性という観点から評価した.領域に依存しない,大容量のテキストに対して適用可能な,頑健な自動要約技術が求められている現状を踏まえ,本研究では,テキスト検索システムとの併用も想定した,電子化辞書を用いたテキスト自動要約技術の開発を行なう.本研究では,(1)テキスト検索システムでの利用を想定して,検索クエリに対応して要約を動的に生成できる自動要約技術,(2)単純にテキスト中の重要文を連結するだけでは失われがちである,要約文間の首尾一貫性を考慮した自動要約技術,(3)単なる重要文の抽出(extract)ではなく,それらの重要な内容を言い換えたりすることで短く表現し直したabstract(=(真の意味での)要約)を生成する技術の3点での開発を行なう.2年間の研究期間により,上記(1)と(2)に対応する「語彙的結束性を用いた要約技術」を計算機上に実現し,実際のテキストを用いて評価した.また,要約システムをテキスト検索システムに付属して実現した.最後に,要約システムをテキスト検索システムでの利用という観点から評価した.評価方法としては,生成した要約を用いたテキスト検索システムの精度,使い易さなど,タスク(テキスト検索)への有効性という観点から評価した.領域に依存しない,大容量のテキストに対して適用可能な,頑健な自動要約技術が求められている現状を踏まえ,本研究では,テキスト検索システムとの併用も想定した,電子化辞書を用いたテキスト自動要約技術の開発を行なう.本研究では,(1)テキスト検索システムでの利用を想定して,検索クエリに対応して要約を動的に生成できる自動要約技術,(2)単純にテキスト中の重要文を連結するだけでは失われがちである,要約文間の首尾一貫性を考慮した自動要約技術,(3)単なる重要文の抽出(extract)ではなく,それらの重要な内容を言い換えたりすることで短く表現し直したabstract(=(真の意味での)要約)を生成する技術の3点での開発を行なう.10年度ではまず,「語彙的結束性を用いた要約技術」,「言い換えに基づく要約技術」という,本研究の2つの要素技術のうち「語彙的結束性を用いた要約」を計算機上に実現し,実際のテキストを用いて評価した.「語彙的結束性を用いた要約」ではまず,テキスト中の単語間の意味的なつながりを辞書を用いて検出する(この処理を「語彙的連鎖生成」と呼ぶ)必要がある.そのため,どういった単語間に意味的なつながりがあるとするかという,意味的なつながりの定義を再検討するとともに,これまでのアルゴリズムを基に,効率的に語彙的連鎖生成を行なえるアルゴリズム開発を行なった.また,得られた語彙的連鎖の情報から,テキスト中の重要な断片を抽出し要約文を作成するアルゴリズムを開発した.領域に依存しない,大容量のテキストに対して適用可能な,頑健な自動要約技術が求められている現状を踏まえ,本研究では,テキスト検索システムとの併用も想定した,電子化辞書を用いたテキスト自動要約技術の開発を行なう。本研究では,(1)テキスト検索システムでの利用を想定して,検索クエリに対応して要約を動的に生成できる自動要約技術,(2)単純にテキスト中の重要文を連結するだけでは失われがちである,要約文間の首尾一貫性を考慮した自動要約技術,(3)単なる重要文の抽出(extract)ではなく,それらの重要な内容を言い換えたりすることで短く表現し直したabstract(=(真の意味での)要約)を生成する技術の3点での開発を行なう。2年間の研究期間により,上記(1)と(2)に対応する「語彙的結束性を用いた要約技術」を計算機上に実現し,実際のテキストを用いて評価した。また,要約システムをテキスト検索システムに付随して実現した。最後に、要約システムをテキスト検索システムでの利用という観点から評価した。評価方法としては,生成した要約を用いたテキスト検索システムの精度,使い易さなど,タスク(テキスト検索)への有効性という観点から評価した。
積層型金属窒化物複合材料の作製とメゾ界面評価

高周波スパッター法によってFe/AlN積層膜を作製すると,積層回数が増えて一層ずつの厚みが薄くなるにつれて,Feの格子定数が増加するとともに,結晶子径が2nm程度まで減少した.膜の磁性は印加する磁場の方向に対する異方性が強く,膜面に対して平行に磁場を印加しするとソフトな強磁性を示した.その飽和磁化の値は3回および8回積層膜において,α-Feの飽和磁化より10%以上大きな値が見られた.この大きな飽和磁化に対応して,メスバウア分光においても大きな内部磁場成分の存在が確認された.これらは界面において部分的に窒化鉄を生成していると考えるとよく説明できた.またFeとAlN層の界面は決して急峻な界面ではなく,界面付近には窒素によって4配位されたFeが生成しており,これに伴ってAlN層では金属Alが析出していることがX線吸収スペクトルおよび光電子分光の測定結果から考えられた.Feの格子定数が積層回数とともに膨張した現象も,窒化鉄が次第に生成しているとして説明できる.これらの実験結果は,各試料を積層化することによって試料全体に対する界面部分の体積割合を増やし,さらに各種の分光法によって状態分析することによって,界面の評価法を極めて有効に行うことができることを示している.また共有結合性が強く高温まで化学的にも安定であると考えられるAlNセラミックスの場合でも,室温において高周波スパッター法によって金属Feと積層すると,界面から数nm程度の深さの領域においては窒素を放出してα-Feに供給して窒化鉄に類似した状態を作ることがわかった.高周波スパッター法によってFe/AlN積層膜を作製すると,積層回数が増えて一層ずつの厚みが薄くなるにつれて,Feの格子定数が増加するとともに,結晶子径が2nm程度まで減少した.膜の磁性は印加する磁場の方向に対する異方性が強く,膜面に対して平行に磁場を印加しするとソフトな強磁性を示した.その飽和磁化の値は3回および8回積層膜において,α-Feの飽和磁化より10%以上大きな値が見られた.この大きな飽和磁化に対応して,メスバウア分光においても大きな内部磁場成分の存在が確認された.これらは界面において部分的に窒化鉄を生成していると考えるとよく説明できた.またFeとAlN層の界面は決して急峻な界面ではなく,界面付近には窒素によって4配位されたFeが生成しており,これに伴ってAlN層では金属Alが析出していることがX線吸収スペクトルおよび光電子分光の測定結果から考えられた.Feの格子定数が積層回数とともに膨張した現象も,窒化鉄が次第に生成しているとして説明できる.これらの実験結果は,各試料を積層化することによって試料全体に対する界面部分の体積割合を増やし,さらに各種の分光法によって状態分析することによって,界面の評価法を極めて有効に行うことができることを示している.また共有結合性が強く高温まで化学的にも安定であると考えられるAlNセラミックスの場合でも,室温において高周波スパッター法によって金属Feと積層すると,界面から数nm程度の深さの領域においては窒素を放出してα-Feに供給して窒化鉄に類似した状態を作ることがわかった.
南極陸域生態系の発達・変遷史の解明

平成21年度には、試料の処理、各分析機器による測定、および植生分布に関する解析方法を検討し、南極での野外調査を実施した。全23湖沼から各種湖沼学的データを獲得し、うち19湖沼からは湖底堆積物コア、湖水、および湖沼周辺の雪氷水試料を採取した。平成22年度には、国内に持ち帰った試料の栄養塩類、窒素炭素同位体の分析を実施した。現在までに、湖底堆積物中の間隙水が採取されたことはなく、また、その栄養塩類の実態を明らかにしたのは本研究が世界で初めての例である。昭和基地周辺の湖沼に関する各種湖沼学的データ(光環境、水質、水温、栄養塩、クロロフィル濃度、湖岸・湖盆形態)、および湖底植生のデータ(湖底植生の光合成特性、光合成色素/光防御物質、群集の形質、種組成)の纏めを実施し、得られた成果を学会発表、および、論文化し科学雑誌への投稿を行った。そのうち一部は、すでに受理され印刷された。さらに、纏めたデータをもとにして、実際に試料を採取する対象湖沼を選定した。2003年度に、昭和基地の南約70kmに位置するスカーレン大池から採取し、既に炭素同位体年代データが明らかになっている湖底堆積物コア試料を用いて、現場で実際に試料採取する前段階として様々な予備検討を行った。具体的には、堆積物中からの色素抽出条件、高速液体クロマトグラフィーによる最適な分析条件、および植生の分布に関する解析方法の検討である。南極での野外調査を想定した事前訓練を2009年5月9月にかけて実施したのち、2009年11月24日2010年3月19日の約4ヶ月間、第51次日本南極地域観測隊に参加し、南極大陸での野外調査を実施した。昭和基地の南に位置する3つの露岩域、ラングホブデ、スカルブスネス、スカーレンをベースとして、湖氷上から穴をあけ、もしくはボート上から全23湖沼の観測を実施し、各種湖沼学的データを獲得した。そのうち19湖沼からは各2-10本ずつ湖底堆積物を採取した。採取した試料は、現場で鉛直的に5cm毎に切断し、遮光下で冷凍保存し国内に持ち帰った。現在まで、これほどの数の湖沼から湖底堆積物試料が採取された例は他になく、持ち帰った試料は極めて貴重なものである。今後、炭素同位体年代、および色素・光防御物質の分析を実施することによって、未だ謎に包まれている南極陸域生態系の発達とその変遷史の解明へとつながる。昭和基地周辺の陸域生態系は乏しく過去の履歴があまり残っていないため、これまでの環境変動と生態系の変遷との関係を探ることは困難であった。そこで本課題では、これまで代表者らによって得られた知見を踏まえ、南極陸域生態系の発達とその変遷の解明につなげることを目指した。平成21年度前半には、湖底堆積物の処理条件、各種分析機器による最適な測定条件、および植生の分布に関する解析方法の検討を実施した。後半には、第51次日本南極地域観測隊として南極大陸での野外調査を実施し、昭和基地の南に位置する3つの露岩域をベースとして、湖氷上から穴をあけ、もしくはボート上から全23湖沼の観測を実施し、各種湖沼学的データを獲得した。そのうち19湖沼からは各2-10本ずつ20-50cm長の湖底堆積物コア、湖水、および湖沼周辺の雪氷水試料を採取した。採取したコア試料は、現場で鉛直的に1-5cm毎に切断したのち、固形部分と間隙水とに分離し、冷凍保存にて国内に持ち帰った。平成22年度には、国内に持ち帰った湖水・間隙水・周辺雪氷水試料の溶存無機栄養塩類(硝酸、亜硝酸、アンモニア、リン酸、ケイ酸)、溶存無機炭酸の分析を実施した。これらの結果から、湖水の溶存無機窒素(DIN)は0.4-1.1μmol/L、リン酸は0.03-0.26μmol/Lという貧栄養レベルであり、全19湖沼ともに大差ない値にもかからず、湖底表層1cm中の間隙水のDINは1.6-208.0μmol/L、リン酸は0.11-4.70μmol/Lであり、湖底植生中には湖水の約2.5-220倍もの栄養塩が存在する事や、湖沼間で大幅な違いがあることが明らかとなった。また、湖底内の栄養塩の鉛直プロファイルの結果から、湖底表層において光合成生物が湖底内部から供給される栄養塩を利用していることが示唆された。南極大陸上の大部分を占める貧栄養湖沼ではシアノバクテリアが優占しており、これらが持つ空中窒素固定能による窒素源がこの貧栄養生態系において重要であることが、これまでは一般的なシナリオとされてきた。

しかしながら、本研究結果によって、湖底内に貯蓄された栄養塩類を光合成生物が利用できていること、湖沼によってその貯蓄量が大幅に異なる事からも、生態系の発達によって群集の構造・機能が大きく変遷してきている可能性が示唆された。
拡散強調画像を用いた大脳白質神経路画像の病理学的検討

平成14年度に大脳白質線維の解剖学的描出を行うため、MRIでの拡散強調画像の撮像条件の適正化と、データをoff-lineコンピュータへの転送システムの確立、データ解析ソフトの導入と動作確認ならびに正常ボランティアでの試験施行を行った。これにより正常ボランティアにおける拡散強調画像の取得とオフラインコンピューダでの大脳白質繊維走行の再構成画像を作成することが可能となった。平成15今年度の変更点としては従来使用していたhead coilより性能の高いcoil(センスヘッドコイル)の使用が可能となったため、さらに正常ボランティアの撮像を追加し、新しいヘッドコイルに適した撮像条件の選択を行った。その利点の一つとして、画像解像度の低下なく撮像時間の短縮ができる点であった。このコイルを使用し、正常ボランティア15例において白質繊維画像の作成を行った。得られた繊維画像を三次元表示し、既存の解剖アトラスと比較検討を行い、主たる神経線維の走行との整合性を確認した。脳梁、前交連などの交連線維、弓状束、上・下後頭前頭束、帯状束、および鉤状束などの連合線維、錐体路、視放線などの投射線維などが明瞭に把握できた。錐体路においては延髄での交叉が描出できた。より正確なオリエンテーションをつけるべく24箇所の関心領域を設定して対象繊維の連続性を確認した。当然のことながら主要な連合線維および投射線維を良好に描出させるためには、良好な基礎画像を取得する必要がある。問題点としては撮像時間が比較的長い(取得スライス数によるが59分程度かかる)ため、体動によるmotion artifactが生ずることである。正常ボランティアにおいても3例でこの問題が出現しており、将来症例で施行する際の注意点である。この問題に関する一つの対処法としては、描出したい線維に対象をししぼり、より少ない枚数の撮像でscan timeを短縮することであろう。得られた基礎画像より種々の関心領域を設定して作製した多くの再構成線維画像データを集積し、各主要線維走行における最適な関心領域の設定部位、および大きさを検討した。その線維走行において三次元線維画像の再構成を多方向からの視野で作成し、各線維を最も観察しやすい方向を決定した。これらの過程で撮像から線維の描出までの一連の流れが確立された。平成14年度の目標は大脳白質線維の解剖学的描出を行うため、MRIでの拡散強調画像の撮像条件の適正化と、データをoff-lineコンピュータへの転送システムの確立、データ解析ソフトの導入と動作確認ならびに正常ボランティアでの施行であった。まず購入したパーソナルコンピューターにIDL(version5.5)ソフトをインストールした。さらにそのソフト上で動作する拡散強調画像のtensor data setを解析して白質の解剖を描出することができるソフトを導入、その動作環境の最適化を行った。これに平行して、EPIによる拡散強調画像のtenor dataを得るために最適な撮像条件の検討を行った。正常ボランティア5名を用いて各種パラメータを変更しながら撮像を繰り返し、最も画像のノイズが低いものを選択した。そのパラメータはmultislicesegmented echoplanar法で、心迫同期を併用し、matrix ; 128x128, FOV ; 240x240, slice thickness ; 3mm, TR=5, TE=92, b-factor ; 800であった。6方向にdiffusion gradientをかけ、tensor data setを取得した。MRIマシーンからoff-lineコンピュータへの転送はMRIマシーンと直接接続されたコンピュータを経由して、MOもしくはCD-Rに書き込み、これを画像解析ソフトを導入したコンピュータに保存した。得られたdata setから大脳白質線維の走向を描出させるために、tracking機能を用いた。tracking該当線維の走向上に関心領域を設定する必要があるが、これは既知の神経解剖図譜を参考に設定し、その線維連絡が解剖学的に一致した経路をたどってその中枢である皮質に達するかを見極めつつ、最適な関心領域の設定を行った。その結果、頭蓋内錐体路、視放線、脳梁を経由する線維の描出に成功した。しかしながら問題点として、呼吸運動などによる不可避な体動によるアーチファクトが線維経路の描出に大きく影響するため、撮像時間の短縮を中心とした撮像条件の再検討が必要であると思われる。