hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
知的作業の一時中断に着目した知的生産性変化の数理モデル化に関する研究

近年、オフィス環境の改善により執務者の知的生産性を向上させる研究が活発に行われているが、これらの研究では環境改善前後での知的生産性の変化を認知タスク等を利用して実験的に評価しているため、実験参加者のタスクへの習熟から定量的に知的生産性を計測することは難しかった。本研究課題では、知的作業中に作業に集中している「作業状態」と休憩している「一時中断状態」が交互に現れることに着目し、被験者実験により環境条件と執務者の内的要因の変化により2つの状態の遷移が変化する数理モデルを構築した。また、この数理モデルにより、知的生産性を定量的に計測できる手法を開発した。平成23年度は、(1)生理指標や動作等を計測することによりオフィス執務者の「作業状態」と「一時中断状態」を判別する方法を開発するとともに、平成24年度以降に実施する実験準備として(2)実験タスクを設計・開発する。(1)に関しては、26人の被験者(有効データ21)に対してタスクを与えたときの、脳波、心拍、瞬目、眼球運動、タスク操作を計測した。被験者に与えたタスクは、1桁加算、3桁暗算加算、伝票分類、テキストタイピング、ブロック組立の5種類である。被験者にはタスク実施中の30秒ごとに(a)集中して作業する状態、(b)思考せずに指だけ動かす状態、(c)休憩(一時中断)状態の3つを順に実行してもらい、その際の生理指標をポリグラフにより計測した。その後、被験者に(a)(c)の状態を自由に切り替えてもらいながらタスクを実行している状態での生理指標も計測した。実験で得られた計測データより、指定した3状態での計測結果を教師データとする状態判別アルゴリズムを開発した。このアルゴリズムにより、自由に3状態を切り替えながらタスクを実行してもらった時の計測結果を判別した結果、その正検出率は平均して59.0%であり、無作為に検出した場合の正検出率(正検出率期待値)に比べて平均して13.6%高かった(p<0.001)。特に、5つのタスクのうち心的負荷が高い3つのタスクでは正検出率が正検出率期待値に比べて有意に高かった(p<0.001)。(2)に関しては、タブレットPC等の情報機器で簡単に利用可能で、かつその際の操作記録が精度よく計測できる知的タスクとして、1桁加算、24桁暗算加算、伝票分類、伝票チェック、テキストタイピングの各タスクを設計・開発した。このうち、1桁加算、3桁加算、伝票分類、テキストタイピングは(1)の実験で利用した。平成25年度は、(1)作業ー一時中断状態遷移モデルに基づいた知的生産性指標の開発、(2)知的生産性指標を導出するツールの開発、(3)知的生産性指標の評価実験、(4)生理指標計測とパフォーマンス計測による状態判別実験を実施した。(1)に関しては、開発した作業ー一時中断状態遷移モデルに基づき、作業状態と短期中断状態を「集中状態」として、認知タスク実施中の集中状態の比率である「集中時間比率」を新たに知的生産性指標として開発した。さらに、この指標を導出するため、(2)認知タスクと分析ツールを開発した。認知タスクは、オフィス作業で必要となる言語・数字の取り扱い能力や判断能力を使用し、難易度が均一である問題を開発し、その1問毎の解答時間から認知タスク中の集中時間比率を自動的に計算するソフトウェアツールを開発した。(3)に関しては、このツールが適切に知的生産性を評価できるかどうかを調べるため、環境を統制した実験室において、タスク&アンビエント照明環境下と全室照明型の蛍光灯照明下にて、20人の被験者が参加する実験を実施した。その結果、全室照明環境下では67.5%であった集中時間比率がタスク&アンビエント照明環境下では72.5%に有意に上昇することを確認した。(4)については、生理指標による状態判別手法に作業のパフォーマンス指標も加えて、作業者の作業状態を(a)High W.S.、(b)Optimal W.S.、(c)Bad W.S.、(d)Low W.S.の4つに分類するモデルを開発した。さらに、31人の被験者が参加した被験者実験を実施した。その結果、作業中の被験者の状態変化をリアルタイムで推定でき、詳細な状態変化を追跡できることが分かった。平成24年度は、(1)照明環境を制御した被験者実験を実施するとともに、(2)作業ー一時中断状態遷移モデルの精緻化を行った。さらに、(3)生理指標計測による状態判別実験を実施した。

(1)に関しては、従来のオフィスで主に使用されている全室照明型の蛍光灯照明(以下、アンビエント照明)と、エネルギー消費がアンビエント照明の約50%であるタスク&アンビエント照明の2つの照明環境について、平成23年度に開発した認知タスクを用いて被験者実験を行った。実験は3日間に渡って行われ、計19名の被験者(2055歳、男性)が参加した。実験の結果を詳細に分析し、(2)作業ー一時中断状態遷移モデルの精緻化を進めた。その結果、これまで、作業ー一時中断状態の2つの状態が精神疲労の蓄積によって確率的に遷移すると考えてきたが、「作業状態」中にも短い時間の「短期中断状態」が発生することを確認した。さらに、短期中断状態への遷移は、精神疲労等によらず遷移確率が一定であり、それ故に認知タスクの1問あたりの解答時間が対数正規分布に近くなることがわかった。(3)に関しては、前年度と同様に、30名の被験者に認知タスクを与えたときの脳波、心拍、瞬目、眼球運動、タスク操作を計測するとともに、今年度は新たに被験者の上体に姿勢を計測した。また、前年度はタスク実施中の30秒ごとに(a)集中して作業する状態、(b)思考せずに指だけ動かす状態、(c)休憩(一時中断)状態の3つを順に実行してもらっていたが、今年度は与えるタスクを30分間の長時間タスクとして自然に入る一時中断状態を判別できるかどうかを調べた。その結果、正検出率は、無作為に検出した場合の正検出率(正検出率期待値)に比べて優位に高く(p< 0.001)、検出手法が有効であることがわかった。ただし、この手法で作業時間を求めるためには、さらなる判別精度の向上が必要である。申請書に記載の平成23年度の研究計画はおおむね実施した。ただし、生理指標からの「作業状態」と「一時休憩状態」の判別アルゴリズムについては、また判別精度向上の余地があると思われる。一方、実験タスクの設計・開発については、タスク設計の方針を固め、研究計画より多彩なタスクを設計・開発した。25年度が最終年度であるため、記入しない。申請書に記載の平成24年度の研究計画はおおむね実施した。ただし、音環境に関する実験ついては、交通騒音と漫才の音声を用いた予備実験を実施しただけである。一方、照明環境を制御した実験については、その実験結果を詳細に分析することにより、これまでの作業ー一時中断状態遷移モデルでは考えていなかった「短期中断状態」が存在することを確認するとともに、その遷移確率について検討しており、知的生産性の新しい定量評価法となりうる可能性を示した。また、生理指標計測による状態判別手法の開発では、上体の姿勢を新たに計測するとともに、長時間の認知タスク中に自然に発生する一時中断状態の判別を試みた。ただ、判別精度については、さらなる改善が必要である。研究計画では、知的作業者の状態を「作業状態」と「一時中断状態」の2状態に分類して、その各状態を遷移する数理モデルを提案していたが、平成23年度の実験結果を詳細に分析すると、「作業状態」中にも短い時間の「短期中断状態」が発生することがわかってきた。さらに、これは「一時中断状態」への遷移のように精神疲労(Mental Fatigue)により状態遷移確率が変化するような複雑な状態遷移ではなく、単純なマルコフモデルで表すことができそうなことがわかってきた。平成24年度以降の研究では、「作業状態」と「一時中断状態」の2状態だけでなく、これに「短期中断状態」を加えた3状態として数理モデルを構築していく。
臨床用MRIによる^<19>F含有薬物代謝の定量的診断法の開発

我々はすでに平成10年度で終了した科学研究費の成果として、^<19>F-MRSの人体からの信号を臨床使用量で観測することに成功した。この予備実験で得られた^<19>Fの信号は、消化器腫瘍手術後経過良好で、抗腫瘍剤である5-FUを服用中の症例について、通常の治療コースで服用中の5-FUの信号を肝臓領域から得たものである。この際の投与量は100mg以下と比較的少量であるが、良好な信号を得ることが出来たので、さらに直接治療計画につながる、臨床診断法として展開研究を進めるため、平成11年度は^<19>F-MRSの評価に関して、現在医薬品として使用されているフッ素含有薬剤として、5-FU、抗精神薬および麻酔薬の臨床用装置での測定法の確立と測定限界の確認および最適測定法のパラメータの設定を行った。また、5-FU系の抗腫瘍剤投与後の生体内における同化及び異化代謝の動態をダイナミックMRS計測法によって行い、薬物代謝動態から見た肝機能評価及び薬効評価に関する評価研究も行った。これらの研究は文献として公開した。平成12年度には臨床用研究装置が高速撮影対応の装置に更新され、多核種計測用の独立型スペクトロメータとのハイブリッド構成を試み、臨床用装置内で自由に多核種計測が出来るようなシステムを構築中である。また、臨床用装置から直接フッ素などの測定が出来るように開発と調整を行っている。最終年度の平成13年度では、フッ素計測の高感度化のためのループギャップコイルの試作試験と、多核種スペクトルおよびスペクトロスコピックイメージング法を用いた研究成果を発表した。また、抗精神病薬剤のハロペリドールについても、デポ剤の局在分布を画像(^<19>F-CSI、化学シフトイメージング)にも成功し現在成果を投稿中である。ハロペリドールデポ剤の、経時的空間的分布と代謝の変化を確実に評価することは、今後の本展開研究の重要な目標の1つである。この予備実験で得られた^<19>Fの信号は、消化器腫瘍手術後経過良好で、抗腫瘍剤である5-FUを使用中の症例について、通常の治療コースで服用中の5-FUの信号を肝臓領域から得たものである。この際の投与量は100mg以下と比較的少量であるが、良好な信号を得ることが出来たので、さらに直接治療計画につながる、臨床診断法として展開研究を進めるため、平成11年度の主たる目標は^<19>F-MRSの評価に関して、現在医薬品として使用されているフッ素含有薬剤として、5-FU、抗精神薬および麻酔薬の臨床用装置での測定法の確立と測定限界の確認および最適測定法のパラメータの設定を行うことを第1段階とした。また、第2段階として、5-FU系の抗腫瘍剤投与後の生体内における同化及び異化代謝の動態をダイナミックMRS計測法によって行い、薬物代謝動態から見た肝機能評価及び薬効評価に関する評価研究を行っている。また、抗精神病薬剤のハロペリドールについても、デポ剤の局在分布を画像(^<19>F-CSI、化学シフトイメージング)にも成功し国際学会に発表、高い評価を得ることが出来た。ハロペリドールデポ剤の、掲示的空間的分布と代謝の変化を確実に評価することは、今後の本展開研究の重要な目標の1つである。

研究方法については、1.5T臨床用MRI装置を用いて通常の位置決めMRI撮影を行った後、自家製の^<19>F-MRS用の表面コイル(直径約15cm)が見込む測定領域全体について、プロトンによる1ppm以下のシム値を目標として領域選択シムを行い、その後表面コイルなどによる各核種のスペクトル測定を行う。研究の対象となるボランティア及び症例に関しては、当施設の倫理規則に従って選択し研究を施行している。我々はすでに平成10年度で終了した科学研究費の成果として、^<19>F MRSの人体からの信号を臨床使用量で観測することに成功した。この予備実験で得られた^<19>Fの信号は、消化器腫瘍手術後経過良好で、抗腫瘍剤である5 FUを服用中の症例について、通常の治療コースで服用中の5 FUの信号を肝臓領域から得たものである。この際の投与量は100mg以下と比較的少量であるが、良好な信号を得ることが出来たので、さらに直接治療計画につながる、臨床診断法として展開研究を進めるため、平成11年度は^<19>F MRSの評価に関して、現在医薬品として使用されているフッ素含有薬剤として、5FU、抗精神薬および麻酔薬の臨床用装置での測定法の確立と測定限界の確認および最適測定法のパラメータの設定を行った。また、5FU系の抗腫瘍剤投与後の生体内における同化及び異化代謝の動態をダイナミックMRS計測法によって行い、薬物代謝動態から見た肝機能評価及び薬効評価に関する評価研究も行った。これらの研究は文献として公開した。平成12年度には臨床用研究装置が高速撮影対応の装置に更新され、多核種計測用の独立型スペクトロメータとのハイブリッド構成を試み、臨床用装置内で自由に多核種計測が出来るようなシステムを構築中である。また、臨床用装置から直接フッ素などの測定が出来るように開発と調整を行っている。平成13年度はこれらの開発成果の上に立って、さらに動物実験などによって定量化の問題などの解決に当たる予定である。また、抗精神病薬剤のハロペリドールについても、デポ剤の局在分布を画像(^<19>F CSI、化学シフトイメージング)にも成功し国際学会に発表、高い評価を得ることが出来た。ハロペリドールデポ剤の、掲示的空間的分布と代謝の変化を確実に評価することは、今後の本展開研究の重要な目標の1つである。我々はすでに平成10年度で終了した科学研究費の成果として、^<19>F-MRSの人体からの信号を臨床使用量で観測することに成功した。この予備実験で得られた^<19>Fの信号は、消化器腫瘍手術後経過良好で、抗腫瘍剤である5-FUを服用中の症例について、通常の治療コースで服用中の5-FUの信号を肝臓領域から得たものである。この際の投与量は100mg以下と比較的少量であるが、良好な信号を得ることが出来たので、さらに直接治療計画につながる、臨床診断法として展開研究を進めるため、平成11年度は^<19>F-MRSの評価に関して、現在医薬品として使用されているフッ素含有薬剤として、5-FU、抗精神薬および麻酔薬の臨床用装置での測定法の確立と測定限界の確認および最適測定法のパラメータの設定を行った。また、5-FU系の抗腫瘍剤投与後の生体内における同化及び異化代謝の動態をダイナミックMRS計測法によって行い、薬物代謝動態から見た肝機能評価及び薬効評価に関する評価研究も行った。
世界最大級の海洋コアコンプレックスにおける流体浸透過程の解明

世界最大級の海洋コアコンプレックスであるフィリピン海パレスベラ海盆のゴジラメガムリオンから得られた岩石から,デタッチメント断層に浸透する流体の特徴を把握し,岩石ー流体反応時の物質移動過程を解明することを目的としてデタッチメント断層運動に関連する断層岩に含まれる含水鉱物(特に角閃石)に注目して研究を行った.結果としてゴジラメガムリオンにおいて形成初期・中期・後期に対応すると推測される3つの試料採取地点から得られた微量元素組成データは,試料採取地点ごとで異なる傾向を示した.このことはゴジラメガムリオンの各形成時期においてデタッチメント断層沿いに流入する流体の種類が異なることを示唆する.現在は,交付申請書に記載した平成25年度後半から平成26年度前半まで実施する予定の「デタッチメント断層の発達過程を明らかにし,岩石ー流体反応時における流体の特徴とその際の岩石ー流体反応式を決定し,物質移動量を定量的に見積もる」ため,前年度に得られた地球化学データの処理を進めている状況である.これらのデータ処理のために数値計算,可視化,プログラミング用アプリケーションである「MATLAB」を一式購入した.さらに,国内・海外の大学や研究所に在籍する共同研究者との研究打ち合わせを行った.また,ゴジラメガムリオンの3地域から採取された変形したはんれい岩に含まれる角閃石の微量元素組成データについて,国際学術誌へ論文を執筆中である.世界最大級の海洋コアコンプレックスであるフィリピン海パレスベラ海盆のゴジラメガムリオンから得られた岩石から,デタッチメント断層に浸透する流体の特徴を把握し,岩石ー流体反応時の物質移動過程を解明することを目的としてデタッチメント断層運動に関連する断層岩に含まれる含水鉱物(特に角閃石)に注目して研究を行った.結果としてゴジラメガムリオンにおいて形成初期・中期・後期に対応すると推測される3つの試料採取地点から得られた微量元素組成データは,試料採取地点ごとで異なる傾向を示した.このことはゴジラメガムリオンの各形成時期においてデタッチメント断層沿いに流入する流体の種類が異なることを示唆する.現在は,交付申請書に記載した平成24年度から平成25年度前半まで実施する予定の「デタッチメント断層に関係する断層岩とその他の未変形岩から構造地質学・岩石学・地球化学的データを収集する」ことを主に行っている.当該年度は上記の目的のために必要な設備備品などを導入・設置した.まず詳細に岩石の微細構造を観察できる偏光顕微鏡を一台購入した.またゴジラメガムリオンから採取された断層岩について取得してきた構造岩石学・岩石学的結果について,2012年8月にオーストラリアで行われた第34回万国地質会議に参加し,ポスターにて発表を行った.さらにゴジラメガムリオンから採取された断層岩について取得した地球化学的データの一部を解析し,これまで得られてきた構造地質学・岩石学的な結果と併せて,2013年3月に北海道で行われた変成岩などシンポジウムに参加し,ポスター発表で結果を紹介した.最終年度は,交付申請書に記載した平成26年度中に実施する予定の「デタッチメント断層の発達過程を明らかにし,岩石ー粒大半の宇治における流体の特徴とその際の岩石ー流体反応式を決定し,物質移動量を定量的に見積もる(平成26年度前半)」ことと「デタッチメント断層周辺の流体の影響と範囲について考察する(平成26年度後半)」ため,3つの試料採取地点から得られた地球化学データの処理を行いながら,国内外の協同研究者と議論し,国際学術誌へ論文を執筆を続けてきた.1つの試料採取地点から得られた特徴をまとめた論文を国際学術誌に投稿することができたが却下され,現在,論文原稿を修正中である.ゴジラメガムリオン上の3つの試料採取地点から得られた地球化学データは,同じ傾向を示さないことが判明した.このことは試料採取地点ごとで流体の種類が異なることを示唆する.3つの試料採取地点はゴジラメガムリオンの形成初期・中期・後期の発達過程にそれぞれ対応していることから,ゴジラメガムリオンの形成過程において,流体の流入過程に差があったと考えられる.地点ごとの特徴をまとめるとゴジラメガムリオンの形成初期において,後退変成反応に伴う流体付加の傾向が多く見られる.形成中期においては,後退変成反応に伴う流体のほかに,マグマ由来の流体と軽希土類に富む流体が流入していたことがわかった.ゴジラメガムリオンの形成後期においてはほとんどがマグマに由来する流体が流入していたことが明らかになった.構造岩石学研究の目的にある「デタッチメント断層に浸透する流体の特徴」について,前年度に海洋プレート下部物質であるはんれい岩とかんらん岩から構造地質学的・地球化学的データ取得を行ってきた.現在はそれらのデータを処理しているところであり,本研究はおおむね順調に進展している.現在は研究の目的にある「デタッチメント断層に浸透する流体の特徴」について,海洋プレート下部物質であるはんれい岩とかんらん岩の顕微鏡観察および化学組成分析を続けているところであり,本研究はおおむね順調に進展している.今後は,現在までに得られている結果について論文を投稿する.そして,研究目的にある「岩石ー流体反応における物質移動過程」のおけるモデル解析のため,プログラミングの整備および一連のデータ処理システムを構築する.また,前年度から引き続き,得られた結果は積極的に国内外の学会にて報告するほか,共同研究者との研究打ち合わせを行う予定である.今後は研究の目的にある「岩石ー流体反応における物質移動過程」と「デタッチメント断層周辺の流体の影響と範囲」を行うために現在までに得られている結果についてまとめる.それと同時に,モデル解析のための準備を行いたい.また,これらの結果を積極的に国内外の学会にて報告するほか,共同研究者との研究打ち合わせを行う予定である.

平成24年度で設備費や旅費について利用した使用額の残りを平成25年度へ引き継いだが,繰り越した使用額が消化せずにそのまま残ったためである.主に国内・海外への学会参加および,共同研究者との研究打ち合わせのための旅費,論文執筆にかかる英文構成費と,分析装置にかかる消耗品費に使用する予定である.次年度はモデル解析のためのアプリケーションソフトを購入する予定である.また,国内,海外の学会・シンポジウムへの参加,および国内,海外の大学や研究所に在籍する共同研究者との研究打ち合わせを行うための旅費として研究費を用いる予定である.
有機‐金属電子相関型多機能元素ブロックを基盤とする機能性高分子の創製

本研究課題では、有機π電子系と金属d電子系との電子相関を導出できる構造基盤としてジピリド[3,2-a:2',3'-c]フェナジン(dppz)を選択し、本骨格ならびにその金属錯体を元素ブロックとする新規機能材料の開発を行う。平成26年度は、dppzー白金(II)錯体のりん光性発現のメカニズムの解明に加え、当該錯体を元素ブロックとするりん光性高分子の創出について検討した。また、dppzを基盤とする新規n型有機半導体の創出についても検討した。dppzを基盤とするりん光材料の発光メカニズムについては、2,7-位に種々の置換基を導入したdppzを配位子に用いてりん光性dppz-白金(II)-ビス(フェニルアセチリド)錯体を合成し、それらの発光特性を比較した。その結果、π共役ドナー性置換基を導入したもののみ効率的なりん光が観測された。時間依存密度汎関数理論によるモデル計算から、観測される発光はフェニルアセチリド配位子からdppzへの配位子間電荷移動型遷移に基づき、発光性三重項状態の形成にはπ共役ドナー性置換基が大きく寄与していることが示唆された。本研究課題ではまた、上記dppz-白金(II)-ビス(フェニルアセチリド)錯体を元素ブロックと見なし、有機金属系高分子の合成について検討した。dppz-白金(II)ジクロリド錯体と2,7-ジエチニルフルオレンとの配位子交換による重合反応によって、目的とする元素ブロック高分子を得ることに成功した。さらに、dppz誘導体を新規合成し、有機半導体材料としての有用性について検討した。合成した化合物についてトップゲート型の電界効果トランジスタ(OFET)を溶液塗布法によって作製した。期待に反して、OFETはp型、n型ともに半導体特性は示さず、dppzを基盤とする優れた有機半導体の創出には分子設計の再検討が必要であることがわかった。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題では、d-π電子相関系機能性高分子の創出が可能な多機能元素ブロックとしてジピリド[3,2-a:2',3'-c]フェナジン(dppz)骨格を選択し、その電子アクセプター機能や金属配位能を利用して、発光性π共役高分子や高分子半導体などの機能性高分子の創出を目指している。平成25年度は発光材料を中心に、dppzを基盤とする機能物質の創出について検討した。dppz骨格の電子アクセプター特性を利用して、強発光性ドナーアクセプタードナー(D-A-D)型発色団の創出に成功した。dppz自体はほとんど発光しないが、10,13位もしくは11,12位にドナー性原子団を導入することで、分子内電荷移動(ICT)遷移に由来する効率的な蛍光が得られた。これらD-A-D型分子を配位子とする白金(II)錯体を合成し、発光特性を調べたところ、配位子よりも赤色シフトした発光が得られた。発光寿命測定から、観測された発光は蛍光に帰属され、ルイス酸である白金(II)がICTを促進したために赤色シフトすることがわかった。2,7位にドナー性原子団を導入したdppzー白金(II)錯体も弱い蛍光を示すが、白金中心に結合する塩化物イオンをフェニルアセチリドに置換したところ、赤橙色のりん光が得られた。10,13位にドナー性原子団を導入したアナログ錯体では極めて弱い蛍光しか得られないことから、りん光性分子を得るにはドナー性原子団の導入位置が重要であることがわかった。モノマーとしてdppz骨格を用い、フルオレン系π共役高分子の合成を試みた。重合度が低いためにオリゴマー程度の化合物しか得られなかったが、フィルム成膜性に優れるため、当該化合物を用いて非ドープ型有機電界発光素子(OLED)を作製した。素子性能は効率的でないものの、電圧印加によって発光材料由来の橙色電界発光を得ることに成功した。dppz-白金(II)

ジクロリド錯体と2,7-ジエチニルフルオレンとの配位子交換による重合反応によって、目的とする元素ブロック高分子を得ることに成功した。さらに、dppz誘導体を新規合成し、有機半導体材料としての有用性について検討した。合成した化合物についてトップゲート型の電界効果トランジスタ(OFET)を溶液塗布法によって作製した。期待に反して、OFETはp型、n型ともに半導体特性は示さず、dppzを基盤とする優れた有機半導体の創出には分子設計の再検討が必要であることがわかった。26年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度は、dppz骨格を基盤とする強発光性物質を創出し、ドナー性原子団の種類や導入位置を適宜選択することによって、青色から赤色まで発光を調節することに成功した。また、dppzー白金(II)錯体を基盤として強配位子場を与える第二配位子を用いることで、蛍光からりん光へのスイッチングにも成功した。さらには、dppz元素ブロックとフルオレン誘導体と共重合させることで発光性オリゴマーを合成し、当該物質を用いてOLEDの作製にも成功した。このように、dppzを構造基盤とする分子の発光特性について構造ー機能相関を広く調査し、またそれらの応用面についても検討できたことは、本研究にとって大きな進展であると考えられる。また、招待講演や学会での講演賞も受けていることから、研究内容も外部から高く評価されていると考えられる。一方で、dppz元素ブロックを高分子材料へと発展させる段階においては、発光性π共役オリゴマーを得ることには成功したものの、期待した程度の重合度が得られず、高分子量の物質への展開が現時点では停滞している。本件に関しては、研究計画当初から高分子合成で一定の開発期間を要することは想定しており、平成26年度に重合条件の最適化を行うことによって、研究期間内に目標を達成できるものと考えられる。以上の理由から、本年度の成果としては一定の進捗を得ており、本研究は概ね予定通りの速度で進展していると考える。平成26年度は、dppz骨格を基盤とする発光性元素ブロック高分子材料の創出とその発光デバイスへの応用に加え、dppz骨格を基盤とする半導体材料の創出について研究を展開する。平成25年度からの継続課題である発光性元素ブロック高分子の合成では、重合条件の最適化が研究進展のカギとなる。よって、研究計画の遅延が懸念される場合には、合成担当の研究協力者(大学院生)の増員によって研究の促進を図る。また、研究領域内の専門的知識を有する研究者と積極的に情報交換を行い、問題を克服するように努める。複数のテーマを効率的に進めるために、従来の研究協力者に加え、物性評価ならびにデバイス作製に従事する研究協力者(大学院生)を適宜増員する。物性やデバイスの評価結果を速やかに当該材料の分子設計にフィードバックできるように、合成担当の研究協力者と物性評価・デバイス作製担当の研究協力者との連携を密にすることで、研究の進捗に遅滞が生じないようにする。本研究を遂行する上で生じた新規発明については、派生的な研究テーマであってもできる限り展開し、他の専門的知識が必要な場合は研究領域内での共同研究を積極的に行って発展させる。以上の研究推進方策に基づいて得られた成果のうち、公開可能な内容については学会発表、講演や出版物を通して公表する。また、新規技術を含む知的財産については速やかに特許出願し、産学連携などを通して研究成果の社会還元に努める。
転位・双晶ハイブリッド型制振効果による広周波数域対応α+β二相Mg合金の創製

本課題はMg-Sc合金においてマルテンサイト変態を利用し、転位型の制振性と双晶型の制振性を併せ持った高周波域対応制振合金を創製する目的で行い、研究期間内においては、(1)マルテンサイト変態に対する組成依存性の影響、(2)HCP単相・BCC単相合金の制振特性の評価、(3)良好な制振特性を得るための最適組織の確立の三点を目標に実験を行った。その結果、マルテンサイトの変態温度はSc濃度に著しく依存することが分かった。また、二元系ではBCC相が柔らかいために転位が発生して、マルテンサイト変態による制振性が効率よく生じていないことが分かった。今後はBCC相を添加元素などにより硬化させる試みが必要である。申請者はこれまでに独自で開発したBCC単相を有するMg-Sc合金を圧延したところ、応力誘起変態によりマルテンサイト的な双晶が形成されることを偶然に見いだした。この合金は時効熱処理によって極微細なBCC/HCP二相組織となり超高硬度化する。このBCC/HCP二相合金において、もしHCP相で転位型、BCC相で双晶型の制振特性が得られれば、各々の長所を活かしたハイブリッド型の制振効果となり、軽量で高強度な高性能制振合金が創製出来る可能性があると考え、研究を行っている。制振・防振金属材料は振動エネルギーを金属組織中で内部摩擦により熱として発散することで振動・騒音を大きく減らす機能を持っている。その内部摩擦機構は、大きく分けて転位型、双晶型がある。転位型はすべり転位と不純物原子の相互作用、双晶型は熱弾性マルテンサイトの双晶境界、又は母相とマルテンサイト相との境界の移動に伴うエネルギー損失により振動を抑えている。HCP構造のMgは転位型であり、制振材料の中で最も高い減衰能を有するものの強度に劣っている。一方、Ni-Tiなどマルテンサイト変態する合金は双晶型で比較的良い減衰能と高強度を併せ持っているが、加工性に乏しく、高密度で重いという欠点がある。本合金は密度が2g/cm3程度であり、従来報告されている双晶型制振合金の1/31/4と超軽量であり、もしこのBCC/HCP二相合金中において、HCP相内でMg特有の転位型、BCC相内で相変態による双晶型の制振効果を得られれば、ダブルの制振効果となり、超軽量で高強度な制振合金を得られる可能性があると考えた。本研究ではMg-Sc系合金を用いてこれまでに報告された例のない転位・双晶ハイブリッド型制振合金の高制振特性化、ならびに高強度化の材料学的指針を確立し、かつてない超軽量・高性能制振Mg合金を創製することを目指す。高周波溶解炉を用いて三元系合金の作製を行っているが、溶解が予想以上に困難であり、計画していた種類の合金が作製出来ていない。本研究では、圧延などの強加工によってBCC/HCP変態を生じるMg-Sc合金を用いて、HCP相での転位型の制振性、BCC/HCPマルテンサイト変態による双晶型制振性の両方の性質を有する新しい制振材料を開発する目的で研究を行い、以下のような知見を得た。(1)Mg-Sc二元系合金においてBCC/HCPマルテンサイト変態が生じる温度はSc濃度に著しく依存しており、1at%で100°Cほど変化することが分かった。その結果、Sc濃度の調整によって液体窒素温度から室温を少し超えるあたりまでの温度範囲において、双晶型制振特性に必要なBCC相からHCP相へのマルテンサイト変態を熱的に生じさせられることが分かった。(2)同材料においてBCC単相、BCC/HCP二相、HCP単相で内耗試験を調査した結果、HCP単相の結果が最もよく、ついでBCC/HCP二相、BCC単相の順に性能は落ちてしまった。HCP相では従来の制振マグネシウム合金と同様に転位型の制振性が得られているが、BCC相を含む試験片ではその効果が小さくなって制振性が落ちてしまった。BCC相では応力誘起変態による双晶型の制振性を期待したが、本試験による応力負荷ではマルテンサイト変態が誘起されなかった可能性もある。Sc濃度を適正化すれば、室温付近でもマルテンサイト変態は起こるはずであるが、母相が柔らかいためにBCC中でも転位が生じてマルテンサイト変態を妨げている可能性がある。今後の発展としては、母相のBCC相を硬くし、マルテンサイト変態が生じやすい材料設計を目指したい。マグネシウムとスカンジウムの融点の差が大きく、さらにはマグネシウムの沸点の方がスカンジウムの融点よりも低いために溶解が困難である。

高周波溶解炉を用いて、時間をかけて試料を作製しているが、計画していた種類の試料を作製出来ていない。今後はスカンジウムと添加元素で融点の低い母合金を作製することや、メカニカルアロイングなどの工夫をして試料作製をしていく予定である。金属材料科学
自律訓練法の睡眠時自律神経機能への効果研究：24時間ホルター心電図を用いて

自律訓練法(AT)は『睡眠障害の対応と治療ガイドライン』(第2版)において非薬物療法として取り上げられている心理療法である。段階的に自己暗示をくり返し,リラックスした状態を自ら作り出し,心身の緊張を解くことで睡眠を促す。このように不眠症状に有効であると紹介されているものの,その効果発現メカニズムを生理学的側面から実証した研究は殆どない。自律神経機能は,日中と夜間で異なり,睡眠中も前半と後半で大きくその様相を異にすることが知られている。そこで本研究では,ATが夜間の自律神経活動をどのように変容させ睡眠を促すのかを,24時間ホルター心電図を用いて解明することを目的とする。
遺伝的アルゴリズムによる2次元濃淡画像からの3次元形状再構成

本研究では、遺伝的アルゴリズム(GA)を用いて、2次元濃淡画像(陰影画像)から物体の3次元形状を再構成するための手法を提案し、合成画像と実画像を用いた実験により、本手法の有効性を確認した。本手法では、陰影画像からの形状復元を、与えられた陰影画像と同様な陰影画像を与える3次元形状を見つけ出すという一種の最適化問題と見なし、この問題にGAを適用した。ここでは、物体の3次元形状の候補を集団における一個体とし、個体が表す3次元形状から計算される陰影画像と、測定された陰影画像との相違により、核個体の適応度を表す。そして、GAの世代交替を繰り返し、最終的に最高の適応度を持つ個体の表す3次元形状を、復元した形状とした。この際、解の候補となる3次元形状の候補の総数が膨大となり、最適解を見つけ出すことが困難になるため、本手法では、対象物体に関する制約条件を用いて、候補となる3次元形状を制限し、最適解の探索の効率化を図った。本手法のように遺伝的アルゴリズムを適用することのメリットとしては、逆問題の解法が不要だということが挙げられる。物体の3次元形状からその陰影画像を求めることを順問題、物体の陰影画像から3次元形状を求めることを逆問題とすると、本手法では、順問題しか扱わずに結果的に物体の陰影画像から3次元形状を再構成している。従来の陰影画像からの3次元形状再構成法は、この逆問題の解法を開発するというものであったために、例えば、物体表面の多重反射光が存在したり、物体表面の反射光が完全拡散面と見なせないような場合には、それぞれの状況に応じた逆問題解法としての特殊なアルゴリズムを必要としていた。これに対して本手法では、多重反射光や、鏡面反射光のことを考慮して3次元形状からその陰影画像を求めるだけで、これらの影響も考慮した3次元再構成を行うことが出来ると考えられる。そこで、今後はこのようなことを考慮した3次元形状再構成を行っていく予定である。
就学前保育施設における幼児・保育者評価を通じた園庭環境創造モデルの構築

本研究は、園庭の環境整備を行ってきた施設を対象に、環境整備のプロセスと物理的環境の変化を実態把握し、整備後の園庭に関する幼児と保育者の評価を明らかにすることを通じて、園庭環境創造モデルを考察することを目指すものである。30年度は、近年園庭の環境整備を行っている6施設の視察を行い、そこから体を動かす環境の充実へと保育士、教育の専門家、建築士が協働で環境整備を行ってきた2施設に対象を絞り、A.園庭の環境整備のプロセスと物理的環境の実態把握調査、B.幼児による園庭環境の評価調査、C.保育者による園庭環境と環境整備の評価調査、を行った。主な結果は下記のとおりである。1)園庭の全体構成をみると、園庭中央に築山が配置され、その周囲には園庭を回遊するコースが設けられている。このコースの周囲に各環境要素が配置されており、環境要素相互への行きやすさや視線の通しやすさが確保されたことが特徴として挙げられる。各環境要素は、難易度が段階的に設定された複数の環境要素がある、遊びが連続的に展開しやすい環境要素の配置関係がある、といった特徴もあり、それにより子どもが発達に応じて遊ぶ場を選択できるように配慮されている。2)使用者の環境評価を通じて、幼児の評価が多く集まったのは、登り降りとごっこ遊びが行える環境である。また、難易度が段階的に設定された環境要素の存在により、自分より年長の子等が遊ぶ姿を見て、憧れや挑戦の気持ちをあたためている様が子どもへのヒアリングから把握された。3)保育士の評価をみると、個々の発達に応じて挑戦できる、遊びが展開しやすい、子ども同士の関わりが誘発されやすい、といった特徴を持つ環境要素が評価される傾向にあることが分かった。調査を実施した施設数は計画に満たなかったものの、調査を実施した施設においては調査Aのみならず、翌年度に予定していた調査B,Cまでを実施することが出来たためである。まずは30年度に調査対象とした施設にて、調査Bに関する追加調査を行う。理由として、30年度は冬季の調査となったため、幼児による環境評価に季節性が影響していると考えられる。そこで今後は夏季の使用者の環境評価に関する調査を行ってデータを充実させ、既に実施したデータと併せて再分析および考察を行う。次に、ビオトープの充実に重点を置いて整備している施設を対象とした調査を実施する予定である。当初は、30年度に調査Aのみに関して6施設程度を対象に行う予定であった。しかし調査実施手順を再考し、実際には調査対象施設数を予定より絞り込み、2つの施設に対して調査A・B・Cを実施した。そのため、調査に関わる費用が計画より少額となり、次年度に繰り越し分が生じている。繰り越し分は、31年度に行う調査Bの追加調査で使用する計画である。
廃用性筋萎縮モデルラットに対する抗酸化作用を持つ薬物投与の影響

廃用性筋萎縮モデルラットに、脳梗塞の急性期治療に用いられており活性酸素を除去する作用を持つ薬物であるEdaravoneを投与し、その影響を検討した。今回の研究では、7日間の後肢非荷重の期間中にEdaravoneを投与しても、ヒラメ筋の湿重量で評価したラットの廃用性筋萎縮は改善しなかった。今後、筋肉中の活性酸素障害の程度や筋線維の断面積の変化などを詳細に検討する必要がある。廃用性筋萎縮のメカニズムを知り有効な治療法を確立することは、リハビリテーション医学の分野で非常に重要である。廃用性筋萎縮においてタンパク分解系の促進やタンパク合成系の抑制が起こる原因の1つとして酸化的ストレスの関与が報告されており、抗酸化物質の投与で筋萎縮が防げたとの報告もある。本研究の目的は、ラット後肢懸垂による実験的な廃用性筋萎縮モデルを用い、抗酸化作用を持っ薬物を投与することで、筋萎縮を防ぐことが出来るかどうかを研究することである。12週令のウィスター系雄性ラットを使用し、後肢懸垂による廃用性筋萎縮モデルを作製した。懸垂期間は7日とし、懸垂を行わない群と懸垂を行う群それぞれについて、薬物非投与群と薬物投与群とを作製し比較した。抗酸化作用を持つ薬物としてフリーラジカルスカベンジャーであるエダラボンを使用した。薬物投与群ではエダラボン1日1回(3mg/kg/日)腹腔内投与を行い、薬物非投与群はコントロールとして生食を腹腔内投与した。つまり、懸垂(一)薬物非投与群(n=6)、懸垂(一)薬物投与群(n=6)、懸垂(+)薬物非投与群(n=6)、懸垂(+)薬物投与群(n=6)を作製し比較した。懸垂期間終了後にヒラメ筋を採取し、湿重量を測定した。筋の湿重量は懸垂を行った群では懸垂を行わない群と比較して有意に低下し、筋萎縮モデルの妥当性は確認できた。薬物投与群と薬物非投与群で筋の湿重量の変化に有意差を認めなかった。今後は筋線維の断面積を測定することで筋萎縮の程度を詳細に比較し、筋肉中の酸化的ストレスの指標や抗酸化酵素の変化を免疫組織科学的手法や生化学的・分子生物学的手法を用いて測定し、群間での比較を行う予定である。本研究の目的は、ラット尾部懸垂による実験的な廃用性筋萎縮モデルを用い、抗酸化作用を持つ薬物を投与することで、筋萎縮を防ぐことができるかどうかを研究することである。12週令のウィスター系雄性ラットを使用し、尾部懸垂による廃用性筋萎縮モデルを作製した。懸垂期間は7日間とし、懸垂を行わない群と懸垂を行う群それぞれについて、薬物非投与群と薬物投与群を作製した。薬物投与群ではエダラボン10mg/kgの腹腔内投与を1日2回、懸垂期間中7日間行い、薬物非投与群ではコントロールとして同様に生理食塩水を腹腔内投与した。つまり、懸垂(-)薬物非投与群(n=5)、懸垂(-)薬物投与群(n=5)、懸垂(+)薬物非投与群(n=5)、懸垂(+)薬物投与群(n=5)を作製した。懸垂期間終了後にヒラメ筋を採取し、湿重量を測定し比較した。懸垂を行った群では懸垂を行わなかった群と比較して有意に筋の湿重量が低下しており、懸垂によって筋萎縮が起こっていた。薬物投与群と薬物非投与群による比較では、懸垂による筋の湿重量の低下に有意差を認めず、薬物投与による筋萎縮予防効果を確認できなかった。今後は薬物投与によるより詳細な影響を調べるために、筋の湿重量よりも精密な筋萎縮の評価である筋組織の断面積や筋肉中の酸化的ストレスの程度を評価する必要がある。
日本のミニマリズム研究：グローバルアートヒストリーの視座から

本研究の目的は、グローバルアートヒストリーの視座から日本のミニマリズム受容を再検討することで、196070年代の前衛芸術の見取図に新地平を切り拓くことである。ミニマリズムの同時代的傾向としてイタリアのアルテ・ポーヴェラ等とともに日本のもの派に注目が集まるものの、ミニマリズムそのものの日本の受容については十分に解明されてこなかった。ミニマリズムの多角的な日本受容を分析することで、各地域の芸術家のネットワークや相互関係を導き出し、特に京都で活動した美術家・福嶋敬恭、そして鳥取の前衛美術家集団「スペース・プラン」の芸術実践の内実を検証し、戦後日本美術に新たな系譜を見出していくことを目指す。
高齢者の起立時血圧低下の予防に活用する「起立前看護オノマトペ法」の教材開発と効果

本研究においては,発声時に行う呼吸のうち特に吸気が交感神経機能を高めるメカニズムを捉え、起立前のかけ声が起立時の血圧低下を抑制する可能性を探求すること。さらにこの手法の安全性と効果を生理学的に検証することを目的とした。起立前のかけ声を単独で行うセルフ型と高齢者が家族、看護、介護者との協働で行う唱和型に分け、各条件による血圧下降度と回復時間を検討した。起立条件ごとに比較した結果,安静時収縮期血圧は、いずれの条件間においても有意差は認めなかった。回復時間については、「かけ声なし」(中央値:7.97秒)との比較では、「起立前」(中央値:6.51秒)において「なし」よりも有意に短縮される結果が得られた(p<.05)。血圧最低値を開始点として、その前後60秒間の交感神経および副交感神経活動の変化(比率)をみると、交感神経活動では、「なし」を基準としたとき、いずれの条件においても増大している。一方で副交感神経においては「なし」よりも「起立動作前」において興奮が抑制され、自律神経活動は相対的に交感神経優位の状態が認められた。以上より、「起立動作前」にかけ声を発し、間接的に自律神経活動を制御することで血圧の回復時間を短縮できることを実証した。これは起立時に起こる血圧低下に伴う眩暈やふらつきに対するケアとして有効な手段であると考えられる。今後は、この手法を普及させることと、これによりフレイル高齢者の転倒予防などの効果を検証することが課題となった。今年度は、フレイル,ハイリスク群に対する「起立前看護オノマトペ法」の実践と教材作成を行う。1健常,フレイル,後期高齢者の各5名を対象に「起立前看護オノマトペ法」を実践し,起立時の効果を評価した。その結果、健常高齢者では「起立前看護オノマトペ法」を実施する前の状態として、フレイル高齢者と後期高齢者において、起立時の血圧低下量が大きく、起立前に回復する時間が長いというデータが得られ、健常高齢者と比べ有意差が見出された。フレイルと後期高齢者では、回復時間に有意差が見出された。次いで、「起立前看護オノマトペ法」を実施したが、健常高齢者において、回復時間が短くなるという効果が捉えられた。2これらのデータを参考に、医療関係の制作業者の協力を得て教材DVDを作成した。安全性を確保するための手順を整備し,老年看護学、老年医学、精神医学、理学療法学の有識者と意見交換を行うことができた。3筑波大学の知的財産として、「ノウハウ法」の申請を行い認定された。4今後の課題として、高齢者のさまざまな暮らし方や人間関係などを想定し、起立前のかけ声を単独で行うセルフ型と介護者等との協働で行う唱和型に分け,かけ声の方法と効果を明らかにする。また教材の活用による効果をハイリスク群について、特別養護老人ホームやディサービスの場に協力を求め検証することとした。本研究の最大の関心事は、「起立前看護オノマトペ法」起立時の転倒予防や介護予防であるが、転倒リスクの改善について最終的に評価を行えることを目標とした。連続血圧計の機器の購入を予定していたが、会社が変わり機器の購入に至らなかった。そのために1台の機器で測定を繰り返ししたために、メンテナンスなどで時間を要した。要介護高齢者については、特に準備体制を万全にし安全性を確保する必要があったために、データをとることが遅れた。また教材の作成については、順調に進み、こちらを優先して計画を進めた。教材が作成できたため、今後は、健常,フレイル,後期高齢者と要介護高齢者について、教材を活用することによる効果の検証を行い、教材としての活用可能性を検討する。

連続血圧計を購入する予定であったが、会社が譲渡され、連続血圧計がバージョンアップすると共に価格が350万円を越え高額となったために結果的に購入できなかった。次年度使用額が上記のようになったが、連続血圧計の機器については、現在レンタルなどの対応を取るか、他の機種などで対応可能かの検討を行っている段階である。次年度は、教材の効果検証を行うために連続血圧計の機器が必要であり、これまで予定していた機器の変更を含めて早急に情報を提供してもらい対応する予定である。
心臓サルコイドーシスにおける18FDG-PETガイド下バイオマーカー解明研究

サルコイドーシスは原因不明の肉芽腫性疾患で多臓器に障害を及ぼすとされ、その中でも心疾患の合併は生命予後に大きく関与するとされている。徐脈性不整脈の一つである完全房室ブロックなどの心筋内伝導障害や心機能が進行性に低下する心臓サルコイドーシスに対し、副腎皮質ステロイド剤による薬物治療が奏功するとされてはいるが、その反面、長期間に投薬が及ぶことによる耐糖能異常、高脂血症、肥満、骨粗しょう症などの副作用の問題や薬剤中止時期などに関して確立された指針はない。またステロイド剤使用後に炎症が再燃した場合や十分な効果が見られない場合にその対処法として確立された治療指針はない。これらステロイド治療不能例や無効例に対し、免疫抑制剤であるメトトレキサート使用の有効性に関しての報告は以前より散在するが治療介入方法やその効果に関して確立されたエビデンスは十分とは言えない。我々は、サルコイドーシスの中でも心臓サルコイドーシス患者に主眼を置き、画像検査モダリテイーである18FDG-PET/CT撮像を行い、活動性炎症;SUV(standardized uptake value)とSUV集積部位の総量(TLG)の測定を行うことにより炎症部位や炎症の範囲を特定するとともに治療介入することにより、治療効果判定デバイスとしての18FDG-PET/CTの有効性とステロイド治療不能例や無効例に対するメトトレキサートの有効性を検討する。2016年10月より患者登録を開始し、2019年4月23日時点では新規登録した56人の心サルコイド患者のうち、39人の患者に対し半年後のFDG-PET撮像を終え、ステロイド治療に対する治療反応群と抵抗群の2群に分類をしたところトロポニンTが有意に治療抵抗群で高値であることが明かとなった(0.0175 ng/ml vs 0.009 ng/ml, p=0.047)。2016年10月以降のべ300人以上の患者の紹介があり、現在57人より臨床研究参加への同意書を取得済みで、40人の心臓サルコイドーシス患者に対し登録半年後のPET CT撮像を終えており、問題無く研究は遂行出来ている。継続して患者登録を行うとともにステロイド治療前、半年後、1年後の保存血液検体を使用して、既存のバイオマーカーよりも鋭敏な因子の検索を行う。前年度は患者登録、血液検体の回収に専念したため。
脳幹部を通る痛みの経路は中枢のどの部位に投射するのか

痛みの中枢への伝達経路を検索する目的で組織学的検索をおこなった。最初にラットの巨細胞性網様体核を電気刺激し、c-Fos陽性細胞の出現部位を検索した。その結果、視床正中中心核細胞にc-Fos陽性細胞を確認した。次に、ラット尾部を電気刺激し、帯状回で有意なc-Fos陽性細胞の発現を確認することができた。次に電気生理学的検索にて、痛みによって生じる侵害受容ニューロンの発火特性を検索した。ラット尾部に機械的圧刺激を加え、視床正中中心核細胞で侵害受容ニューロンの反応について細胞外記録を行った。今回我々が確認することができた侵害受容ニューロンは機械的圧刺激に伴い、刺激が与えられている時にのみ発火が観察されるものと、神経細胞の発火が認められ、刺激がなくなった後にも神経細胞の発火が一定時間持続する2種類の反応を観察することができた。これらの侵害受容ニューロンの反応は巨細胞性網様体核で観察された侵害受容ニューロンの反応と同じ発火パターンであった。さらに帯状回でも同様の侵害受容ニューロンを観察することができた。以上から、medial pain pathwayで記録される侵害受容ニューロンは、脳幹部から上位の中枢では同じ型の発火パターンを有することが確認された。今後各部での詳細な解析が必要と考えられる。さらに、帯状回を刺激することによって、下位でどのようにc-Fos陽性細胞の発現を認めるかについて組織学的検索を行い、電気生理学的には巨細胞性網様体核や視床、帯状回の各部位で刺激電極と記録電極を用い、その相関を検索することによって脳幹および上位中枢の痛みの経路が、どのような関連を持つかについて検索を行う予定である。我々はウレタン麻酔下にラットの尾部に機械的侵害刺激を加え巨大細胞性網様体核(Gi)で神経細胞の発火を観察し、これが髄腔内投与したorphaninFQによって抑制されることを報告してきた。今回我々はウレタン麻酔下にラットの尾部に機械的侵害刺激を加えGiで神経細胞の発火を観察し、orphaninFQ(100ng)をGiに対し局所投与し神経細胞の発火を検索したところ初期抑制後期興奮の反応を観察した。(Anesthesiology投稿中。)さらに、Giから内側視床正中中心核(CM)への機能的投射を確認するためにウレタン麻酔下にラットのGiを電気刺激し、CMにおけるFos陽性細胞の発現を観察したところコントロールに比較し有意に陽性細胞の増加をみとめた。(コントロール,n=5,細胞数:201.8±181.35(m±SD)CM,n=6細胞数:558.4±97.22(m±SD)また我々はウレタン麻酔下にラットの尾部に機械的侵害刺激を加えCMで誘発される反応を観察し、髄腔内投与orphaninFQがどのような影響をあたえるかについて検索中である。さらに電気生理学的にGi活動がCMにあたえる影響を実験中である。GiからCMへの投射についてさらなる検索を行ってゆく予定である。今後は埋め込み電極や行動実験を用いて急性実験だけではなく慢性実験も行い、脳幹部を通る痛みの経路がどのように中枢に投射していくのかについて検索する。(2001年度日本麻酔学会発表予定)痛みの中枢への伝達経路を検索する目的で組織学的検索をおこなった。
悪性グリオーマの多核化・分裂細胞死に関わるSurvivin、p16の役割の解明

本研究の一環として、高悪性度星細胞腫におけるSurvivin発現の局在と予後との関連について免疫組織化学的検討を行い報告した。対象は1994年2003年に広島大学脳神経外科において加療した53例(退形成性星細胞腫:19例、膠芽腫:34例)で、全例、外科的切除術、放射線療法を施行した。方法は摘出標本のSurvivin免疫染色を行い、発現の局在をN群(核)、C群(細胞質)、N/C群(核、細胞質両方)の3群に分類した。細胞内局在と予後との関連についてLogranktestおよびCoxの比例ハザードモデルを用いて統計学的解析を行った。結果は、N群:10例、C群:24例、N/C群:19例で、単変量解析ではN群とC群間では有意差を認めなかった(p=0.796)が、N/C群では他群と比較し有意に生存期間が短かった(p<0.0001)。多変量解析でも有意差を認めた(Hazard ratio:8.635,p<0.0001)。これらの結果より、Survivin発現の局在の検討は、High-grade astrocytomaの予後予測因子として有用であることを報告した(Saito et al., J Neurooncol82,2007)。続いて培養細胞を用いて、RNAi法を用いたsurvivin発現抑制による悪性グリオーマ細胞の放射線増感機序についてさらに検討を進めた。実験には悪性グリオーマ細胞株U251MG(p53,変異型),D54MG(p53,野生型)を用いた。中心体の蛍光免疫染色、FISH法による解析では、survivinの抑制により、染色体の不安定性の程度に比例して放射線感受性が増加することが示された。またこの効果はp53の機能の違いにより影響されることも判明した。さらにTUNEL法によるアポトーシスの評価では、survivin抑制後の放射線誘発細胞死はアポトーシスによるものではなく、細胞周期解析の結果からは異数倍体の状態から直接細胞死が誘導されており、分裂期崩壊等によることが示唆された。これらの結果を論文投稿し、publishされた(Saito et al., British Journal of Cancer98,2008)。本年度は、glioma細胞U251MG(p53,mutant type)、D54MG(p53,wild type)を用いてSurvivinと放射線感受性との関連について検討を行った。両細胞においてSurvivinをblockすると、長期の評価(Day14)では両細胞とも放射線の増感効果が認められたが、短期の評価(Day5)ではU251MGにおいてのみ認められた。この差の原因を解明するため、我々は、Survivinのchromosomal passenger proteinとして機能に注目し、染色体の状態について検討を加えた。Flow cytometryでは、U251MGではD54MGと比較し、著明に異数体細胞の割合が増加しており、これは蛍光免疫染色による形態学的な評価においても明らかであった。さらに我々は染色体不安定性と密接な関連があるとされている中心体の数の異常についても検討を行った。