hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ポータブルＮＩＲＳ計測装置を用いた実利用型ブレイン・マシン・インタフェースの構築

本研究は,脳機能計測装置を用いて人の脳活動を計測し,その情報を各種機器の操作やコミュニケーションに用いる「ブレイン・マシン・インタフェース(BMI)」の構築を目的とした.本研究では,ポータブルNIRS計測装置を用いて,脳血流変化から人の思考や感情を識別するための手法を考案し,有効性を確認した.また,日常生活で利用可能なBMIの構築を目指し,使用状況の変化に対応すべく識別精度を向上させるための方法を検討した.さらに,将来の双方向BMIの実現を目指して,外部刺激が脳血流に与える影響についても実験的に検討を行った.今回の研究によりBMIの応用可能性を高める上での重要な指針が得られた.本研究は,脳機能計測装置を用いて人の脳活動を計測し,その情報を利用して,ロボット等の各種機器の操作や外部との直感的コミュニケーションを可能にする「ブレイン・マシン・インタフェース(BMI)」を構築することを目的としている.平成24年度は,申請時の計画に従って,ポータブルNIRS計測装置(脳血流計測装置)を用いて被験者の思考や感情を識別する際の精度(正答率)を高めるための手法の改良を行った.特に,実際の生活環境での使用を考慮して,ノイズの影響や計測プローブの付け外しの影響,呼吸や思考状態の変化の影響などを減らすための工夫について検討した.上期には,昨年度末に効果を確認した「独立成分分析」を取り入れた環境外乱の低減手法についてより詳細に議論し,ブレイン・マシン・インタフェースとしての正しい識別出力の持続性を評価する「安定性」の指標を導入して,性能の向上を行う方策を調査した.下期には,それらの検討結果を踏まえて,思考識別器(思考学習器)の複雑さ(ニューロン数)を課題に合わせて自動的に調整する自己増殖機能付き追加学習法を構築し,追加学習により識別率や安定性が向上する様子を確認した.また,次年度に計画しているロボットを使ったコミュニケーション試験の実施に向けて,ブレイン・マシン・インタフェースからの識別出力に従って小型ヒューマノイドロボットを動作させるシステムを構築し,リアルタイムに計測・識別・動作を行えるよう準備を行った.本年度の成果により,次年度の研究計画が効率的に遂行できると考えられる.本研究は,脳機能計測装置を用いて人の脳活動を計測し,その情報を利用してロボット等の各種機器の操作や直感的コミュニケーションを可能にする「ブレイン・マシン・インタフェース」を構築することを目的とした.平成25年度は,NIRS計測装置(脳血流計測装置)を用いて日常生活環境で被験者の思考や感情を識別する際の,計測プローブの付け外しの影響,体調の変化の影響等による識別正答率の低下を防ぐ方法について前年度の成果をさらに発展させるための検討を行った.そして,独立成分分析を用いて呼吸や計測姿勢の変化の影響を低減する手法に加え,改良型自己増殖LVQによる簡易キャリブレーションおよび追加学習法を考案した.改良型自己増殖LVQでは,識別器内部のニューロンの動作を解析し,不要なニューロンや誤識別につながるニューロンを減らして効率的な学習を行う手法を提案し,正答率向上の効果を得た.また,国際感情画像データベースの中から被験者に様々な画像を提示し,外部からの視覚刺激による感情変化(快・不快,覚醒度の高低など)の調査も実施した.本研究で提案した識別器を用いて学習と識別を行ったところ,脳血流変化を基に,生起感情を判定可能であることがわかり,外部刺激により脳血流に変化を引き起こすニューロフィードバックへの応用の可能性を示唆する結果が得られた.全三年間の研究期間を通じて,人の思考や感情を脳血流から識別して機器操作に利用するブレイン・マシン・インタフェースの応用可能性を高める検討を行うことができ,ポータブルNIRS装置でのロボットへの指令イメージや感情等の識別の実現や,小型ヒューマノイドロボットを用いた制御実験など,研究計画に沿った成果が得られた.成果は,国内会議・国際会議での発表ならびに学会誌論文にて公開した.今後,この成果を基にニューロフィードバックの実現など発展研究を展開する予定である.本研究は,脳機能計測装置を用いて人の脳活動を計測し,その情報を各種機器の操作やコミュニケーションに用いる「ブレイン・マシン・インタフェース(BMI)」の構築を目的とした.本研究では,ポータブルNIRS計測装置を用いて,脳血流変化から人の思考や感情を識別するための手法を考案し,有効性を確認した.また,日常生活で利用可能なBMIの構築を目指し,使用状況の変化に対応すべく識別精度を向上させるための方法を検討した.さらに,将来の双方向BMIの実現を目指して,外部刺激が脳血流に与える影響についても実験的に検討を行った.今回の研究によりBMIの応用可能性を高める上での重要な指針が得られた.本研究は,脳機能計測装置を用いて人の脳活動を計測し,その情報を利用して,ロボット等の各種機器の操作や外部との直感的コミュニケーションを可能にする「ブレイン・マシン・インタフェース(BMI)」を構築することを目的としている.23年度は,申請時の計画に従って,ポータブルNIRS計測装置を用いたBMI実験システムの構築と脳活動の分析手法の基礎検討を行い,脳血流計測データからの思考識別法の改良を行った.また,実環境での利用を考慮して,環境や動作要因などが脳情報に与える影響についても検討を行った.上期には,ポータブルNIRS計測装置のリアルタイム計測・分析環境の整備を行った上で,ポータブル計測装置に最適化した思考識別手法を考案した.

ポータブル装置は,持ち運びができる分,測定チャンネルが少なくサンプリング時間も小さくできないにも関わらず,改良した手法により,予備実験で使用していた多チャンネルの大型の医療用測定器と比較しても,識別精度が向上することを確認できた.下期には,実生活でブレイン・マシン・インタフェースを利用する際に問題となる,周囲の明るさや温度変化,呼吸や動作の脳情報への影響について検討し,独立成分分析を適切に用いることで呼吸の影響を除去できる可能性を示した.また,識別結果を本人に提示しながら追加学習を行うことで,インタラクティブ性やフィードバック訓練の効果を確認することができた.得られた成果は,当初の想定を超えるもので,次年度の研究期間を有効に使うことができると考える.本年度は,当初の研究計画に基づき,被験者の思考や感情を識別する際のブレイン・マシン・インタフェースとしての精度(正答率)を高めるための手法の改良を実施した.プローブの付け外しや環境条件の違いなど,実生活環境での使用で生じる環境外乱の影響を低減する方法を検討しその効果が確認できたことで,最終年度(25年度)の研究計画を効果的に遂行する準備が整ったと考えている.ここまでの成果は国際会議で発表し,ジャーナル論文も投稿中(査読中)である.当初は24年度に行う予定であったインタラクティブ性試験やフィードバック訓練の効果を確認することができ,順調に進んでいる.平成25年度上期は,構築した小型ヒューマノイドを用いたブレイン・マシン・インタフェース実験システムを用いて,今回の研究課題の最終目標である実利用型ブレイン・マシン・インタフェースのコミュニケーション試験とインタラクティブ性試験に向けた手法の改良を実施する.現状では,被験者によってはプローブの付け外しや計測日が変わることによる脳血流変化のばらつきが大きく,追加学習の効果が出るまでの学習用データが増えてしまうなどの課題がある.そのため,それらの課題をクリアするための改良が上期の重点テーマとなる.また,下期にはこれまでの研究成果を統合したデモンストレーションシステムを構築し,一般の被験者を増やしてシステムの総合評価を実施する.また,研究期間を通じて得られた研究成果は,国際会議および学会誌論文にて公表する.今後は,実生活での利用を考慮したブレイン・マシン・インタフェースの構築を目指して,様々な外乱や揺らぎの影響を除去する手法の具体検討を行い,実利用に対応した脳の状態判定手法を構築する.また,小型ヒューマノイドロボットを利用して,インタラクティブ性試験とフィードバック訓練実験をさらに進め,一般被験者の協力のもと,効果を確認する.当初の予定に基づいて,小型ヒューマノイドロボットを用いたコミュニケーション試験およびインタラクティブ性試験に用いる実験治具の製作・材料費のほか,試験時の一般被験者の謝金や学会での成果公開の旅費等に用いる予定である.なお,次年度使用額(25年度への繰り越し額)が生じた理由は,24年度末に実施したシステムの性能試験において,手法を改良しながら効果を逐次確認する方法をとったため,今回は一般の被験者に協力を求めず,当該研究に携わった学生が交代で被験者となって実験を行ったためである.25年度は,様々な環境での性能試験を行う目的で一般被験者数を当初よりも増加させる計画であり,繰り越し額はその謝金として効果的に充当する.当初の予定に基づいて,小型ヒューマノイドロボットを用いたインタラクティブ性試験に用いる実験治具の製作・材料費のほか,試験時の一般被験者の謝金や学会での成果公開の旅費等に用いる予定である.
脊椎動物の器官の大きさを規定するクオラムセンシング機構

ヒトの体には200種もの細胞が存在し、細胞が自律的に集まることできちんと機能する器官が形成される。しかし、器官を細胞レべルまで分解してしまうと、その高次機能は失われる。高次機能を有する細胞集団はどのようなしくみで形成されるのだろうか?これは現代科学の未解決な問題の一つである。最近研究代表者は、ゼブラフィッシュの左右差を規定する器官(クッペル胞)の形成において、クッペル細胞の数を閾値以下に減らすと、器官の機能・形態形成不全が起こり、左右差異常が誘導されることを発見した。この結果は、細菌などで知られている「クオラムセンシング」の機構が器官の機能・形態形成に関与する可能性を示唆している。また、クッペル胞の形成において、FGFシグナルの活性化が不可欠であることを報告し、そのリガンドであるfgf8aがクオラムセンシングを担うオートインデューサー(AI)であると考えた。本研究では、Fgf8aの局在および、その下流のERKシグナルを可視化することができるトランスジェニックゼブラフィッシュ(Tg)を樹立し、そのTg個体を用いて、ライブイメージングを行った結果、生体内の細胞の1つのレベルでFGF/ERKシグナルの活性化の時空間的に変化しているデータを得た。この成果は、複雑な3次元の胚構造の中で、1つの細胞レベルでシグナルを捉えることができた点で重要な進歩であると考えられる。最近申請者は、ゼブラフィッシュの左右差を規定する器官(クッペル胞)の形成において、クッペル細胞の数を閾値以下に減らすと、器官の機能・形態形成不全が起こり、左右差異常が誘導されることを発見した。クオラムセンシングは、一部の細菌が持つ細胞社会性の獲得機構の一つである。化学物質(autoinducer;AI)を分泌する細菌が低い密度で生存しているときには、生成したAIは拡散してしまうが、細菌の密度が高くなると、AIの濃度高くなり、その環境に存在する細菌すべてが、AIに依存して遺伝子発現などを一斉に開始するのである。クッペル胞前駆細胞はFgf8aを分泌し、Fgf8aのシグナルに応答して細胞集団形成が制御されるので(業績;Matsui et al., PNAS 2011、松井,細胞工学2014)、fgf8aがクオラムセンシングを担うAIであることを予想している。これを検証するために、H27年度には、Fgf8a-mVenusを発現するトランスジェニックフィッシュ(Tg)を作成を試みた。ベクターを構築し、Fgf8a/aceのヘテロ胚にマイクロインジェクトすることで、TgのF0世代を得たが、多くの個体は奇形があり、生魚まで生育したものは少なく、F1世代のTg陽性の胚は得られたものの蛍光強度が低く、定量解析に利用できるTgラインは得られなかった。一方、FGFシグナルの細胞内活性化レベルをライブイメーシングできるTgに関しては、異なるプロモーター支配下で十分な感度のラインが得られたので、クッペル胞のサイズとシグナル強度の関係性を定量評価できる準備は整った。当初の計画に遅れが出そうだったので、追加の研究を行い、この仮説を証明できる系を追加で構築できたので、概ね順調と判断している。ゼブラフィッシュの左右差を規定する器官(クッペル胞)の形成において、クッペル細胞の数を実験的に減らすと、器官の機能・形態形成不全が起こり、左右差異常が誘導されることを発見した。そこで本研究では、ライブイメージングと数理解析を駆使して、そのしくみの理解を目指した。レーザー細胞除去法の精度を1細胞レベルに引き上げた厳密な数量的解析を行うことで、クッペル胞が機能するときとしないときに、前駆細胞の数に閾値があることを突き止めた。しかも、細胞数が閾値以下に下がった場合は、細胞の遺伝子は野生型にもかかわらず、シリアの回転速度が低下することでクッペル胞内で発生する水流(ノード流)に異常が生じ、左右差異常が引き起こされることも突き止めた。また、FGFシグナルの活性を可視化するために、Erkバイオセンサーをゼブラフィッシュ胚に導入し、Erkの活性をライブイメージングすることに成功した。厳密な数量的解析を生体モデルに適応することは難しい面があったが、試行錯誤したことで、系の確立に成功し、器官形成に関して細胞数の閾値があることを示せたことで、概ね順調に進んでいると判断しているが、正常個体で、クッペル胞のサイズが大きくばらつくという予期せぬデータを得た。このばらつきが、生物の器官形成ロジックによるものか、実験誤差なのかを、詳細に精査する必要が出てきている。

この結果は、細菌などで知られている「クオラムセンシング」の機構が器官の機能・形態形成に関与する可能性を示唆している。また、クッペル胞の形成において、FGFシグナルの活性化が不可欠であることを報告し、そのリガンドであるfgf8aがクオラムセンシングを担うオートインデューサー(AI)であると考えた。本研究では、Fgf8aの局在および、その下流のERKシグナルを可視化することができるトランスジェニックゼブラフィッシュ(Tg)を樹立し、そのTg個体を用いて、ライブイメージングを行った結果、生体内の細胞の1つのレベルでFGF/ERKシグナルの活性化の時空間的に変化しているデータを得た。この成果は、複雑な3次元の胚構造の中で、1つの細胞レベルでシグナルを捉えることができた点で重要な進歩であると考えられる。Fgf8a-mVenusのTgラインの樹立を再度試みるとともに、WTの状況で、FGFシグナルの活性化レベルとクッペル胞のサイズの関係性を定量的に解析する。さらに、FGFシグナルを可視化できるTgとFgf8a変異体を交配することで、Fgf8aの量、シグナル強度、クッペル胞のサイズの3者の関係性を解析する。さらに得られたデータを利用して数理モデルを構築する。実験データにばらつきが出た部分については、実験誤差なのか、それとも、生物の器官形成が持つ固有のばらつきなのかを精査することが必要である。そこで、ゼブラフィッシュの野生型、トランスジェニックなど異なるジェネティックバックグラウンドを持つ個体で、クッペル胞のサイズ、細胞数などを再解析し、ばらつきの由来を調べる。また、器官サイズとFgfシグナル活性の相関性がどのようになっているのかを解析する。これまでのデータの蓄積から、このばらつきは、実験誤差ではなく、個体ごとで器官サイズがばらつくことを示唆する結果が得られている。今後、このばらつきを許容する器官形成ロジックに関して、新たな仮説を立て、そのロジックを検証することを計画している。細胞数の計測、シグナル活性化の定量化を行っている際に予期しないデータのばらつきがでたので、その手法の再検討する必要が生じた。そのため、研究継続に必要な消耗品の費用を来年度に繰り越す。
内因性光学シグナル計測法のヒト脳皮質活動モニタリングへの適用

脳皮質のニューロンが電気的に活動するとき、これに光を照射すると内因性の光学的変化が記録される。したがって、逆に内因性の光学的変化を捉えることによって脳皮質の電気活動をモニターできることになる。本研究は、このような内因性光学シグナル計測法をヒト脳皮質へ適用することを目的として計画された。本年度は、昨年度に引き続き、ヒト脳皮質への応用に向けての予備実験として、ラット体性感覚野を用いて、測定方法の最適化について検討した。麻酔下にラットの頭蓋骨を歯科ドリルで開頭し、体性感覚野を露出した。脳表面に干渉フィルターを通した光を照射し、whisker刺激によって得られる内因性の光学シグナルを、光量差差分増幅装置(IMAGER 2001)で増幅し、機能南barrel構造の画像イメージングを行った。昨年度は、測定条件の検討に重点を置いて解析を行ったが、本年度は、得られた画像イメージの評価法の確立を行った。同一の測定条件下で、whisker刺激に対するニューロン応答パターンを繰り返し測定すると、barrel応答のパターンは固定的なものではなく、trial-to-trial variationsがみられることを見出した。この非再現性現象は、皮質内におけるニューロン活動パターンが完全に固定されたものではなく、ある範囲内での自由度を持っていることを示唆している。この結果から、皮質領域内におけるニューロン活動を解析しようとする場合には、一回の測定では不十分で、数回のくり返し測定を行ってその全体像を検討する必要があることが明らかとなった。現在の測定システムではこれに数時間を要し、この点はヒト脳皮質への適用に際して問題となる点の一つと思われる。昨年度の解析におけるチェンバーとシリコンオイルの使用など、ヒトへの応用に際して解決を要するいくつかの問題点について今後検討を行うとともに、引き続き臨床サイドの受け入れ体制の充実をはかっていく予定である。本年度は、ヒト脳皮質への応用に向けての予備実験として、ラット体性感覚野を用いて、測定方法の最適化について検討した。脳表面に干渉フィルターを通した光を照射し、whisker刺激によって得られる内因性の光学シグナルを、光量差差分増幅装置(IMAGER2001)で増幅し、リアルタイムで画像化して、機能的barrel構造のマッピングを行った。まず、脳皮質表面とディテクターとのインターフェイスについて検討を行った。皮質表面を少量の生理的塩溶液で覆った状態では、液面からの散乱光の影響や、脳実質の呼吸に伴う動きが大きく、微弱な光学的シグナルを検出することが困難であることがわかった。そこで、頭蓋骨表面にプラスチック製のチェンバーを歯科セメントで固定し、チェンバー内をシリコンオイルで満たして、表面にカバーグラスをつけるように工夫した。これにより、液面からの散乱光の影響を防ぐことができると同時に、オイルによって脳の動きをおさえることができるようになり、シグナル/雑音比が飛躍的に向上した。次に、様々な波長の光を照射して、得られたシグナルの大きさについて検討を行った。光学的シグナルの大きさや応答領域は、照射波長によって変化し、波長605nmの光を用いたときに、最も大きいシグナルの得られることが明らかとなった。
鉄鋼精錬用フラックスの粘度

溶融スラグ・フラックス或いはガラス融体の粘度は、温度の変化に応じて溶融状態から固体状態に至るまで広域にわたって変化する。これらの融体の粘度は、金属精錬やガラスの成形・加工などの操業上での反応の速さや流動性に影響する制御因子の一つとして重要であり、また精錬プロセスにおける諸現象のモデルを解析するうえでも必要な基礎物理量である。そのため、粘度の正確な測定は学問的にも実用的にも重要な意味を持つ。本研究では、比較的測定可能な粘度範囲が広い外円筒回転式の粘度測定装置を作製するとともに、自作した装置の高温における検定を目的として、比較的底融点であるB_2O_3-Na_2O-SiO_2系融体の粘度測定を行った。得られた結果は、以下のとおりである。(1)室温で粘度が既知の標準試料を用いて装置定数に及ぼす各種因子(懸垂線の材質,長さ及び直径、るつぼの形状、るつぼの回転数、ロッドの浸漬けなど)の影響を調べ、最適測定条件の確立を行った。その結果、溶融スラグ・フラックスの広範囲な粘度範囲(10^<-2>10^2Pa・s)での測定が十分可能であることがわかった。(2) B_2O_3-Na_2O-SiO_2系融体の粘度測定を行い、従来の報告値と比較検討した。その結果、高温での測定の再現性も良く、溶融スラグ・フラックスの粘度の測定温度域である10001600°Cでも測定が十分可能であることがわかった。(3) B_2O_3-Na_2O-SiO_2三元系の等粘度曲線および[BO_3]-Na_2O-[SiO_2+BO_4]擬三元系の等粘度曲線を作製した。これらの結果から、B_2O_3はB_2O_3濃度が高い領域では酸性的な挙動をし、B_2O_3濃度が低い領域では塩基性的な挙動をするものと推定された。スラグが関与する物質移動反応の解明には、関連したスラグの拡散係数や粘度などの物性値が必要である。本研究では、スラグの粘度を測定し、種々の相関式から拡散係数に及ぼすスラグ組成の半定量的評価を行うことを目的とした。平成6年度は、粘度測定装置の作製及び測定条件の確立を目的として、以下の点について検討した。(1)測定装置には、比較的測定可能な粘度範囲が広いるつぼ回転法を採用し、角度変位差動トランスを用いた外円筒回転式の粘度測定装置を作製した。(2)室温で標準試料(粘度の異なるシリコーンオイル)を用いて、装置定数に及ぼす各種因子(懸垂線の材質,長さ,直径、るつぼの形状、るつぼの回転数など)の影響を調べ、最適測定条件の確立を行った。(3)高温での装置の検定を兼ねて、B_2O_3-R_2O二元素(R=K,Na)スラグの粘度を測定し、従来の報告値と比較検討した。なお、結果の一部は、4月の日本金属学会春期大会で発表する予定である。CaO-SiO_2系スラグの粘度に及ぼすアルカリ金属酸化物,ふっ化物などの添加成分の影響に関する研究、及び低粘度融体(硫化物)の粘度測定用にるつぼ回転振動式の粘度測定装置の試作を継続中である。

スラグが関与する物質移動反応の解明には、関連したスラグの拡散係数や粘度などの物性値が必要である。本研究では、比較的測定可能な粘度範囲が広い外円筒回転式の粘度測定装置を作製するとともに、自作した装置の高温における検定を目的として、比較的底融点であるB_2O_3-Na_2O-SiO_2系融体の粘度測定を行った。この系は、従来実用上の観点から高SiO_2含有領域に関する研究は報告されているものの、高B_2O_3含有領域における系統的な研究は少ないため、本研究では高B_2O_3含有領域を中心とした粘度測定を行った.室温で標準試料(粘度の異なるシリコーンオイル)を用いて、装置定数に及ぼす各種因子(懸垂線の材質,長さ,直径,るつぼの形状,るつぼの回転数など)の影響を調べ,最適測定条件の確立を行った。その結果、溶融スラグ・フラックスの広範囲な粘度範囲(10^<-2>10^2Pa・s)での測定が十分可能であることがわかった。B_2O_3-Na_2O-SiO_2系融体の粘度測定を行い、従来の報告値と比較検討した。その結果、高温での測定の再現性も良く、溶融スラグ・フラックスの粘度の測定温度域である10001600°Cでも測定が十分可能であることがわかった。B_2O_3-Na_2O-SiO_2三元系の等粘度曲線および[BO_3]-Na_2O-[SiO_2+BO_4]擬三元系の等粘度曲線を作製した。これらの結果から、B_2O_3はB_2O_3濃度が高い領域では酸性的な挙動をし、B_2O_3濃度が低い領域では塩基性的な挙動をするものと推定された。
シクロメタル化した白金錯体の電気化学的酸化による高活性反応場の構築

多段階の酸化還元能を有する配位子である1,2-ベンゼンジアミド(bda)誘導体を持つPt(II)錯体を電気化学的な二電子酸化によりd^6錯体へと変換し、錯体の構造変化を促すことにより高活性反応場の構築を目指した。シクロメタル化配位子を支持配位子として用いることにより、bda配位子の酸化電位が大きく低下した。更なる酸化によりPt(II)からPt(IV)へと構造変化したと考えられる挙動が電気化学的に観測され、高活性反応場が生成できたものと考えられる結果が得られた。本研究では、Pt(11)錯体の合成を行い、二電子酸化によるd^b錯体への変換を電気化学的に行うことで、平面四配位構造から八面体構造への構造変化が起こることを電気化学的測定、生成物の構造解析などを用いて確認し、生成が期待される配位不飽和な高原子価中間体の反応性について、有機基質を用いて検討することを目的とする。本研究の目的を達成するためには、多電子移動ができる錯体の構築が不可欠であることから、平成20年度は、種々の酸化還元活性な配位子を有する錯体の構築、およびその電気化学的性質の解明を行った。比較として、Pt錯体の合成に用いたものと同じ配位子を出発原料としたRu錯体の合成を平行して行い、構造・電気化学的性質の相違を明らかにした。配位子としては、ο-フェニレンジアミンやチオアミド等を用いた。PtCl2(cod)およびRuCl2(bpy)2に対し、ο-フェニレンジアミン誘導体を塩基存在下で反応させたところ、1, 2-ベンゼンジアミドが配位したpt(11)錯体、および配位子が酸化され、ベンゾキノンジイミン型で配位したRu(11)錯体がそれぞれ得られた。これらの生成物の相違は、金属の酸化還元電位が関与しているものと考えられる。合成した白金錯体の電気化学的性質をサイクリックボルタンメトリーを用いて測定した結果、酸化側に二段階の擬可逆な酸化還元波を示した。この結果より、1, 2-ベンゼンジアミドを配位させることにより、白金錯体において、二電子酸化を行うことができる、すなわち金属の酸化還元のみでは難しい多電子移動を配位子の酸化還元能を利用することによって達成できることを明らかにした。さらに、電気化学反応と分光学的手法を組み合わせることにより、錯体の電子状態について詳細な検討を行った。以上の結果より、1, 2-ベンゼンジアミド配位子が目的を達成する上で有用であることが明らかになったので、平成21年度は、二電子酸化体の単離・構造解析を行うとともに、シクロメタル化配位子を有する白金錯体に対して1, 2-ベンゼンジアミドが配位した化合物の合成を行い、電気化学的性質・挙動および高原子価錯体の反応性について検討する。本研究は、多段階の酸化還元能を有する配位子を持つPt(II)錯体を合成し、電気化学的二電子酸化によりd^6錯体へと変換することで、高活性反応場を構築することを目的としたものである。平成21年度は、より低い酸化電位を有するPt-bda錯体の構築を目指し、シクロメタル化配位子を導入したPt錯体の合成を行い、電気化学的性質・挙動について検討した。(Bu_4N)[PtCl_2(bqn)」(bqn:ベンソ[h]キノリン)とo-フェニレンジアミン(pda)から[Pt(bqn)(pda)](PF_6)(1)を合成した。次に、1に塩基を添加し、DMF中でサイクリックボルタンメトリー(CV)測定を行った。その結果、可逆な二段階の酸化還元波が観測され、脱プロトシ化によるPt-pda錯体からPt-bda錯体への変換が確認された。自然電位の準位は、脱プロトン化した錯体の構造がPt-bda型であることを示した。酸化還元電位は前年度に合成したcodを有する錯体と比べ約1V程度負側に観測され、bqn配位子からの強い電子供与が認められた。bda配位子を1個のみ有する錯体の電気化学的性質を明らかにした例は本研究が初めてであり、bda配位子の二電子酸化能を利用した反応の開発をする上で重要な知見が得られたものと考えられる。次に、電気化学的酸化による錯体の構造変化の観測のため、配位性の強いMeCNを溶媒に用いてCV測定を行った。その結果、DMF中では見られなかった酸化波が約+1Vに現れた。これは、MeCNがPtに対して配位可能であり、Ptが六配位構造をとりやすくなる環境が形成されるため、Pt(II)からPt(IV)への変換が起こったものと考えられる。現在はこの生成物の単離および構造解析について検討を行っている。

本検討により、六配位八面型のPt錯体が電気化学的酸化により生成したことが明らかになれば、電気化学的に高活性反応場を構築可能であることの証明となり、錯体触媒を用いた新規な電解反応の開発へと繋げることができる。
シナプス可塑性の分子機構:カルシウムの下流の分子を探る

ニューロン間のシナプスの伝達効率は上下両方向に可変である。シナプス伝達長期増強・抑圧(LTPとLTD)の誘導に際しては、そのいずれにも細胞内カルシウムが関与している。しかし、一旦細胞内カルシウムが上昇したときにLTPとLTDのどちらが弁別的に誘導されるかを決める機構は不明である。本研究においては、細胞内カルシウムストアからのカルシウム放出はLTPよりもむしろLTDを促進させることを明らかにした。神経活動依存的に細胞内カルシウム放出が実際に起こることも明確に報告した。従来カルシウム放出は細胞内での化学反応を介して調節されることが知られており、こうして起こるカルシウム放出は神経細胞の活動を反映する活動電位に比して極めて遅い時間経過をとる。したがって神経細胞の活動に追従できるほど充分に高速のカルシウム放出が起こるかは不明であった。これに関連して研究をすすめるうち、我々は新規のカルシウム放出機構の存在を明らかにした。ついで、この機構によるカルシウム放出が活動電位依存的に起こることを報告した。この新規カルシウム放出機構に機能的意義を調べたところ、活動電位の発火頻度を負帰還的に制御することによって細胞の興奮性制御に関与することが判明した。海馬CA1における標準的なLTPとLTDの誘導プロトコールにおいては、刺激周波数が重要な意味を持つため、この新規のカルシウム放出機構がシナプス可塑性誘導にも深く関わることが示唆される。本研究により、活動電位起因性のカルシウム流入がLTP誘発を、活動電位起因性のカルシウム放出がLTD誘発を規定していることが支持された。これらの実験から、異なったタイプのソースから供給されるカルシウムがそれぞれ別のカルシウム依存性分子群を活性化して、LTPかLTDかという異なった最終結果をもたらすという仮説がより強く支持されてきた。シナプス伝達長期増強・抑圧(LTPとLTD)はシナプス伝達効率を上げまたは下げるという正反対の過程でありながら、その誘導にはどちらも細胞内カルシウムの増加を必要とする。しかし、いったんカルシウムが増加した時に増強(LTP)と抑圧(LTD)のどちらが起こるかという弁別機構の詳細は不明である。これを理解するためには、カルシウム増加が次に何を引き起こすかを知る必要がある。この観点から本研究では、時間的空間的に異なったタイプのカルシウム増加がそれぞれ別のカルシウム依存性分子群を活性化して、LTPかLTDという異なった最終結果をもたらすかどうかを検討している。具体的には、(1)電気生理学的計測によるシナプス可塑性誘導の確認、(2)カルシウム計測によるカルシウム増加の時間的空間的パターンの検出、(3)逆転写-ポリメラーゼ鎖反応(RT-PCR)による上方または下方調節を受ける分子の同定、という三種類の実験を単一細胞において遂行し、細胞内カルシウム増加以降に神経細胞内に引き起こされる分子的事象を追跡することをめざしている。今年度は、視覚皮質と海馬より作成したスライスを用いて、電気生理学的計測とカルシウム計測を中心にカルシウムイメージングの鮮明化、カルシウム計測の信頼性の向上などに主に取り組み、その面でおおいに進展した。他方ではLTPまたはLTD誘発によって上方または下方調節されるmRNAの同定を念頭において逆転写-ポリメラーゼ鎖反応を稼動開始させることを行った。本年度は本研究計画の初年度ということもあり、研究発表できる段階には至っていないが、本年度配分の本補助金によって冷却遠心機などの備品を購入し、消耗品も薬品類中心に十分使用することが出来た。視覚皮質と海馬より作成したスライスを用いた電気生理学的計測とカルシウム計測を実行し、カルシウムイメージングの鮮明化、カルシウム計測の信頼性の向上などに昨年度取り組んだ結果を受けて、今年度はまずシナプス伝達長期増強・抑圧(LTPとLTD)の弁別機構をさらに調べた。すなわち、LTPとLTDはシナプス伝達効率を上げまたは下げるという正反対の過程であって、その誘導にはどちらも細胞内カルシウムの増加を必要とするが、いったんカルシウムが増加した時にLTPとLTDのどちらが起こるかという弁別機構の詳細は不明であるので、それを調べることをめざした。

まず細胞内カルシウムストアからのカルシウム放出はLTDを促進させることがわかった。さらにLTPに関しては、海馬スライス標本では生後2-3週には大きなLTPが起こるのに対して生後1週ではおこらないことが分かった。この生後変化と同期して、活動電位に起因する細胞内カルシウム上昇が増加していくことがわかった。このカルシウムは電位依存性カルシウムチャンネルを介して細胞内に流入していることもわかった。これらより、活動電位起因性カルシウム流入がLTP誘発を規定していることが示唆される。これらの実験から、時間的空間的に異なったタイプのカルシウム増加がそれぞれ別のカルシウム依存性分子群を活性化して、LTPかLTDという異なった最終結果をもたらすという仮説が充分に支持されているといえる。(1)シナプス可塑性誘導の確認、(2)カルシウム増加の時間的空間的パターンの検出、(3)カルシウムにより上方または下方調節を受ける分子の同志という三種類の実験の複合的遂行という目標のうち、(1)(2)については結果が得られ、今後は細胞内カルシウム増加以降に神経細胞内に引き起こされる分子的事象を追跡する予定である。細胞内カルシウムは、シナプス伝達長期増強・抑圧(LTPとLTD)の両者に関与しているが、一旦細胞内カルシウムが上昇したときにLTPとLTDのどちらが弁別的に誘導されるかを決める機構の詳細は不明である。細胞内カルシウムストアからのカルシウム放出はLTPよりもむしろLTDを促進させることが前年度までの研究でわかっていた。従来カルシウム放出は細胞内での化学反応を介して調節されることが知られており、こうして起こるカルシウム放出は神経細胞の活動を反映する活動電位に比して極めて遅い時間経過をとる。したがって神経細胞の活動に追従できるほど充分に高速のカルシウム放出が起こるかどうかは自明ではないし、これまでは不明であった。われわれは、細胞内カルシウム上昇をフォトマルチプライアをもちいて計測することにより、新規のカルシウム放出機構の存在を明らかにし、この機構によるカルシウム放出が活動電位依存的に起こることを報告した。LTPに関しては、海馬スライス標本では生後2-3週には大きなLTPが起こるのに対して生後1週ではおこらず、この生後変化と同期して、活動電位に起因する細胞内カルシウム上昇が増加していくことが前年度にわかったが、今年度はこれをさらに検討し論文として報告できた。これらより、活動電位起因性のカルシウム流入がLTP誘発を、活動電位起因性のカルシウム放出がLTD誘発を規定していることが示唆される。これらの実験から、異なったタイプのソースから供給されるカルシウムがそれぞれ別のカルシウム依存性分子群を活性化して、LTPかLTDという異なった最終結果をもたらすという仮説が支持されているといえる。
高温設備における材料損傷の定量計測および常時監視システムの構築

本研究の目的は高温設備における材料損傷の定量計測を行い、さらに常時監視(ヘルスモニタリング)を1本の光ファイバで行うことである。光ファイバ振動センサおよび放電撃力を用いることにより、高温設備を停止することなく検査可能な診断技術の確立を目指した。その結果、作製したシステムにおける常時監視(ヘルスモニタリング)の可能性を見いだせた。本研究の目的は光ファイバ振動センサを用いた高温構造物の板厚、欠陥形状(特定部位)の定量計測を行い、同時に常時監視(ヘルスモニタリング)を1本の光ファイバで行うことである。本年度は数100μm単位の板厚計測の可能性を光ファイバ振動センサで計測される信号と有限要素法を用いた数値解析結果を比較することで調査した。またスリット欠陥を有する試験片を作製し、スリット深さ、スリット幅およびスリット長さが数100μm単位で計測可能かを調査した。その結果、500μmの板厚変化が計測可能であった。また数100μm単位で変化させた欠陥形状の異なる試験片で計測される弾性波と有限要素法を用いた数値解析結果に相関関係が認められた。よって板厚の定量計測および欠陥形状推定が可能であることが明らかになった。本結果の一部は、2008年12月9日-12日に開催された国際会議(The 19th International Acoustic Emission Symposium)にて講演発表を行った。これらの成果により、平成20年度の目標である『常温環境下で板厚、欠陥形状を定量計測する』ことはほぼ達成できた。今後、数100度の高温環境下で板厚、欠陥形状計測するシステムを製作し平成22年3月までに実験で計測される弾性波信号と数値解析により得られる弾性波信号を比較することで高温設備検査の可能性を評価する予定である。さらに高温設備の材料損傷計測のほかに、作製したシステムにおけるヘルスモニタリングの可能性を確認する予定である。これらの研究が完了すれば、高温設備を停止することなく危険部位の特定、保守作業の見積が可能になると考えられる。つまりタイムベースメンテナンス(定期検査)からコンディションベースメンテナンス(状態を常時監視)に置換わることが期待される。本年度は数100度の高温環境下で計測可能なシステムの製作を目指した。具体的には実験で計測される弾性波信号と数値解析により得られる弾性波信号を比較することで高温設備検査の可能性を評価した。高温環境下で材料損傷を定量計測するシステムを製作するために高温セラミクスプレート上で放電計測を行った。また光ファイバ振動センサを固着には数種類の接着剤で試み実用性の評価を行った。本結果の一部は、2010年1月28日-29日に開催された国内会議(第17回超音波による非破壊評価シンポジウム)にて講演発表を行った。これらの成果により、平成21年度の目標である『数100度の高温環境下で計測可能なシステムの製作』はほぼ達成できた。今後、平成22年3月までに実験で計測される弾性波信号と数値解析により得られる弾性波信号を比較することで高温設備検査の可能性を評価する予定である。高温設備を常時監視することが可能になればより安心で安全なプラントの操業が可能になるうえ、検査費用の低減も同時にはかることができる。本年度は光ファイバ振動センサおよび放電撃力を用いることにより、高温設備を停止することなく検査可能な診断技術の確立を目指した。具体的には1本の光ファイバ(1チャンネル)で多方向の音源特定可能なセンサ設計を行いセンサの評価を行った。そのさい各センサで計測された弾性波には全センサ信号が混在した状態で計測されるため、信号分離を行う必要があると考えセンサの形状、巻数を設計することにより周波数感度特性を変化させた。音源がセンサ外の場合の解析には振幅、立ち上り時間、持続時間等から位置標定(時間差計測)の可能性を評価した。本結果の一部は、中国四国学生会第41回学生員卒業研究発表講演会にて講演発表を行った。これらの成果により、平成22年度の目標である『作製したシステムにおける常時監視(ヘルスモニタリング)の可能性を確認する』はほぼ達成できた。今後、個別に確認した特性をシステムとして評価し性能・精度を向上させることが望まれる。
遺伝子発現におけるヒトの特異性に関する分子人類学的研究

ヒトに最も近縁なチンパンジーとヒトとの間には遺伝子発現系にどのような違いが存在するのか,すなわち,遺伝子発現におけるヒトの特異性とは何か,を明らかにすることを目的として,転写因子の機能に関して,ヒト上科に属する霊長類(ヒトを含む)の間の比較をおこなった。転写因子は遺伝子発現プロモーター領域に特異的に結合して下流遺伝子の発現をコントロールすると共に形態形成に係わる因子であることが近年明らかにされた機能分子である。本研究ではヒトとヒト以外の霊長類との間で著しい差異を示す脳,その中でも神経高次活動を担っている大脳新皮質で特異的な発現が観察されているclass III POU転写因子を分析した。チンパンジー・ゴリラ・オランウータンそれぞれからclass III POU転写因子のメンバーであるBrain-2遺伝子を得,それらの塩基配列を明らかにした。驚くべきことに,観察された塩基置換はすべてコドンの3番目における同義置換であり,ヒト・チンパンジー・ゴリラ・オランウータンの間でそのアミノ酸配列は完全に一致していた。Brain-2転写因子はその転写活性化ドメインに特異的なアミノ酸リピート構造が複数箇所存在するが,ヒトならびにこれら類人猿の間ではすべての箇所のアミノ酸リピートの反復回数も完全に一致していた。以上の結果から、整写因子の活性をモジュレートすると同時に転写因子の特異性誘導に不可欠を機能分子である転写仲介因子との結合を含めて,ヒト・チンパンジー・ゴリラ・オランウータンの間でBrain-2転写因子そのものの機能は完全に同じであることが示唆された。分類学上「科」のレベルで分けられているヒトとチンパンジーの差異の分子(遺伝)的背景とは何かを明らかにし,ヒトとチンパンジーの間の形態的特徴の差異を分子レベルで理解していくために,これまでの分子人類学的研究で取り扱ってきた「生物系統の指標としての分子配列情報」ではなく,「遺伝子発現における分子機能情報」の比較解析を進めた。具体的には,「ヒトとチンパンジーで遺伝子発現系にどのような違いが存在するのか」を明らかにすることを目的として,転写因子と転写仲介因子の機能に関して,ヒト・チンパンジー間の比較をおこなった。転写因子は遺伝子発現を調節する機能を有すると共に形態形成に係わる因子であることが近年明らかにされた機能分子であり,転写仲介因子は転写因子に結合してその活性をモジュレートすると同時に転写因子の特異性誘導に不可欠な機能分子である。本年度は,ヒトならびにチンパンジーそれぞれについて,遺伝子発現プロモーター領域に特異的に結合して下流遺伝子の発現をコントロールする転写因子の機能に関する分析をおこなった。そのために,ヒトとチンパンジーそれぞれの転写因子のクローニングを進めた。現在,これら転写因子遺伝子を組み込んだ発現ベクターを細胞内遺伝子導入法を用いて培養細胞に導入し,一緒に導入したレポーター遺伝子の発現量を指標として,ヒトとチンパンジーそれぞれの転写因子がもつ転写活性化能を定量化を進めている段階である。
多重化とPWM制御を併用した電流形および電圧形マルチレベルインバータの基礎的研究

本研究は,電流形GTOマルチレベル・インバータでは,サイリスタで構成した順変換部,順変換回路のサイリスタをPWM制御させるGTOとキャパシタから構成したエネルギーリバウンド回路およびPWM制御電流レベル2重化GTOインバータ部で構成されるインバータ装置を製作し,その制御方法を確立している。さらに,GTOインバータ部を3重化したインバータのシミュレーション実験を行い2重化GTOインバータの制御方式の原理が適用可能であることなどを明らかにした。次に,実用性・高性能化および小型軽量化などの観点から電圧形マルチレベル・インバータの研究を進め,電圧形順変換器と逆変換器を組み合わせる電圧5レベル順変換・逆変換装置のシステムを開発提案した。本システムを実現するため順変換器と逆変換器の中間にある3直流分圧点電位がそれぞれ原理的に不安定である課題を解決した。本装置は,5レベル順変換器と5レベル逆変換器を直流側で接続し,ヒステリシスコンパレータ(MHC)を用いたPWM制御手法を考案開発して入・出力電流の瞬時値制御を行うものである。さらに本装置の主回路を構成する各素子の電流責務を解析し,実用化が充分可能であることを明らかにできた。本研究に関する発表論文は国際会議の5件であり,他に1件の編著書も出版している。本研究の目的は,大容量高圧電動機の速度制御が可能で,出力変圧器を除去し小型高効率高性能化を目指した新しいタイプの多重化とPWM制御を併用する電流形GTOマルチレベル・インバータ(方式A)とパワーデバイスの組合わせ回路による電圧形マルチレベル・インバータ(方式B)の2種類の大容量インバータの開発を行うことである。方式Aでは,サイリスタで構成した順変換部,順変換回路のサイリスタをPWM制御させるGTOとキャパシタから構成したエネルギーリバウンド回路およびPWM制御電流レベル2重化GTOインバータ部で構成されるインバータ装置を製作し,その制御方法を確立した。方式Bに関しては,マルチレベル変換回路の主回路構成で,ダイオードクランプ形,フライイング・キャパシタ形,カスケード・インバータ形に分類できる。すべての方式について直流電圧レベルをいかに正確に維持調整できるかが残された課題の1つである。本研究ではIGBTを用いたイオード・クランプ形を採用して4種類の直流電圧レベルの新しい制御法を開発し,精度および応答速度などの制御性能を実機実験により確認した。以上の結果からほぼ所期の目的を達成することができたと考えられる。本研究に関する発表論文は国際会議の2件と電気学会部門大会に1件があり、他に1件の関連共著書も出版している。本研究の目的は、大容量高圧電動機を駆動する交流可変速駆動装置として、出力変圧器を除去し小型高効率高性能化を目指した新しいタイプの多重化とPWM制御を併用する電流形GTOマルチレベル・インバータ(方式A)とパワーデバイスの組合わせ回路による電圧形マルチレベル・インバータ(方式B)の2種類の大容量インバータの開発を行うことである。本年度は、実用性、高性能化および小型軽量化などの観点から方式Bを中心に研究を進め、電圧形順変換器と逆変換器を組み合わせる電圧5レベル順変換・逆変換装置のシステムに展開した。本システムを実現するには原理的に順変換器と逆変換器の中間にある3直流分圧点電位がそれぞれ不安定である課題を解決しなければならない。この問題を克服するために、マルチバンドヒステリシスコンパレータ(MHC)を用いたPWM制御手法を考案開発して実験装置を作製し、実機実験とシステムシミュレーションにより電動機駆動特性を確認して本制御法の妥当性を検証した。その結果、提案した新方式は制御精度および応答速度ならびに安定性に関し実用化が充分可能であることを明らかにできた。以上の結果からはほぼ所期の目的を達成することができたと考えられる。本研究に関する発表論文は,IEEE Transactionに1編,国際会議の2件と電気学会部門大会に1件があり,他に1件の関連共著書も出版している。本研究の目的は,当初大容量高圧電動機を駆動する交流可変速駆動装置として,出力変圧器を除去し小型高効率高性能化を目指した新しいタイプの多重化とPWM制御を併用する電流形GTOマルチレベル・インバータとパワーデバイスの組合わせ回路による電圧形マルチレベル・インバータの2種類の大容量インバータの開発を行うことであった。

本年度は,昨年度に引き続き,実用性高性能化および小型軽量化などの観点から後者を中心に研究を進め,電圧形順変換器と逆変換器を組み合わせる電圧5レベル順変換・逆変換装置のシステムに展開した。本システムを実現するため順変換器と逆変換器の中間にある3直流分圧点電位がそれぞれ原理的に不安定である課題を解決した。本装置は,5レベル順変換器と5レベル逆変換器を直流側で接続し,ヒステリシスコンパレータ(MHC)を用いたPWM制御手法を考案開発して入・出力電流の瞬時値制御を行うものである。実験装置を作製し,実機実験とシステムシミュレーションにより電動機駆動特性を確認して本制御法の妥当性を検証した。また,本装置を構成する各素子の電流責務を解析し,実用化が充分可能であることを明らかにできた。以上の結果からほぼ所期の目的を達成することができたと考えられる。
舌の高次感覚・運動障害に対する新しい評価・治療法の開発

舌の「物の形を認知する能力」即ち「立体認知能」を口腔内の6種類のテストピース(TP)の形状を判別するという方法で測定できることを明らかにし、この方法を用いて、口腔ケアが舌の立体認知能の維持・向上をもたらすことを示した。さらに、舌の立体認知能は脳卒中摂食・嚥下障害患者では口腔相(咀嚼によって形成された食塊をノドに送り込む時期)の機能を反映する可能性があることを示した。また、TPの形を判断しているときの前頭皮質領域の脳血流量を測定し、多くの人で血流が増加していることを示した。我々はこれまでテストピース(TP)を用いた舌の立体認知能の評価やその臨床応用について報告してきた。今年度の主な成果は以下の通りである。1.健常な高齢者を対象に3ヶ月間、月に2回健康教室を開催し、専門的口腔ケアに関する指導を行い、指導開始前と3ヶ月終了後の口腔機能(舌の立体認知能、反復唾液嚥下、咬合力、咀嚼力、唾液の性状)を比較した。舌の立体認知能検査は6種類のTPを用いて行った。被験者14名のうち6名は開始前、6種類全てを正答し、3ヵ月後もそれが維持されていた。開始前にいくつか誤って回答した被験者9名については、7名は正答率が上昇し、2名は低下していた。舌の立体認知能以外の機能には変化は見られなかった。2.脳卒中入院患者10名についてTPで評価した舌の立体認知能と嚥下造影検査で評価した嚥下能力の相関を調べたところ、有意な正の相関を認められた。特に口腔立体認知能は脳卒中摂食・嚥下障害患者の口腔相の機能を反映する可能性があることが示された。3.健常成人38名を対象にTPの形状弁別課題施行時の脳血流量を近赤外光イメージング装置(NIRStation OMM-3000,島津製作所製)で測定した。記録部位は前頭前野を含む前頭皮質領域で、45チャンネル(Ch)にて酸素化ヘモグロビン量(Oxy-Hb)の変化を分析した。38名中37名にて形状弁別課題遂行中に45Ch中のいずれかのChでOxy-Hbの増加が認められ、そのうち23名は50%(23個)以上のChで増加していた。一方、Oxy-Hbの増加を認めた37名のうち34名にてOxy-Hbの減少したChを認めた。5名では50%以上のChでOxy-Hbの減少がみられた。1.8名の脳血管障害患者を対象に、口腔ケア(口腔内の保湿、清掃、振動刺激、マッサージと摂食・嚥下リハビリ、及び必要によっては歯科治療)と食事指導(姿勢、一口量、リズム、しっかり噛む等)を毎週1回(基本的には4回/月)、3ヵ月間実施し、開始前後の口腔機能に関わる、食物残渣、舌苔、流涎、口臭、開口度、咀嚼運動、舌運動、口腔周囲筋、発声機能、言語明瞭度、唾液湿潤度、唾液性状、RSST、舌立体認知能、甘み認知能、咬合力、ブクブク体操を評価した。舌立体認知能については、8名中4名が事業開始前よりも認知能が向上し、2名は変わらなかった(2名は検査不能であった)。この結果については、口腔ケアは、高齢者や要介護者であっても、舌運動、舌立体識別能力としての皮質性感覚、そして脳の運動や認知機能等を維持・向上させるということを推測した。2.前年度健常成人38名を対象に近赤外光イメージング装置(NIRStation OMM-3000,島津製作所製)にて測定したTPの形状弁別課題施行時の脳血流量の変化をコントロールを変えて分析した。TPを舌に静置した状態をコントロールにしたときは(実験A)38名中37名にて形状弁別課題遂行中に45Ch中のいずれかのChでOxy-Hbの増加が認められたが、舌を左右に動かす状態(実験B)をコントロールとすると増加は28名であった。一方、50%以上のChでOxy-Hbの減少がみられたのは、実験Aで5名、実験Bで13名であった。

1. 20種類のTPによる検査は、高齢者や脳血管障害患者にとって負担が大きいので、舌の立体認知能の測定の簡便化のために、詳細な分析のために使った20種類のTPから選んだ6種類のTPで舌の立体認知能の測定が可能か検討した。青年期成人198名中188名(94.9%)、介護を必要としない高齢者60名中26名(43.3%)、要介護者18名中では1名だけ(5.5%)が形状の異なる6個のTPを正しく認識できた。介護を必要としない高齢者35名について20個と6個のTPを用いて検査したとき、20個と6個のTPに対する正答数には正の相関が認められた(p<0.001)。これらの結果は舌の立体認知能の測定は6個のTPで可能であること、そして今後、より多人数そして脳血管障害患者の検査やリハビリテーションへの応用の可能性を示す。2. 8名の脳血管障害患者を対象に、口腔ケア(口腔内の保湿、清掃、振動刺激、マッサージと摂食・嚥下リハビリ、及び必要によっては歯科治療)と食事指導(姿勢、一口量、リズム、しっかり噛む等)を毎週1回(基本的には4回/月)、3ヵ月間実施し、開始前後の口腔機能に関わる舌立体認知能など18項目について評価した。舌立体認知能については、8名中4名が事業開始前よりも認知能が向上し、2名は変わらなかった(2名は検査不能であった)。この結果から、口腔ケアは脳血管障害患者でも舌立体識別能力としての皮質性感覚を維持・向上させるということが推察された。3.脳卒中入院患者10名についてTPで評価した舌の立体認知能と嚥下造影検査で評価した嚥下能力の相関を調べたところ、有意な正の相関を認められた。特に口腔立体認知能は脳卒中摂食・嚥下障害患者の口腔相の機能を反映する可能性があることが示された。