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アトピー性疾患の遺伝的素因としての好酸球遊走・活性化因子受容体の遺伝子多型の同定

本研究では、血小板活性化因子受容体などの好酸球遊走・活性化因子受容体の発現や機能に変化をもたらすような遺伝子多型の検索を行ってきた。前年度に引き続き、血小板活性化因子受容体遺伝子のプロモーター領域の多型について検討したが、受容体の発現制御に変化をもたらすようなものは確認されなかった。一方、炎症に関わる新たな遊走・活性化因子を検索した結果、内在性カンナビノイドであることが近年明らかとなった2-アラキドノイルグリセロールが、前骨髄球性白血病細胞のHL-60細胞を遊走させる作用があることを新たに明らかにした。興味深いことに、2-アラキドノイルグリセロールは強力な遊走因子として知られている血小板活性化因子よりもHL-60細胞を遊走させる能力が高かった。さらに、2-アラキドノイルグリセロールはHL-60細胞からのIL-8やMCP-1などのケモカインの産生を促進することも明らかとなった。HL-60細胞を好酸球様に分化させることが知られている酪酸ナトリウムで処理した場合、このケモカイン産生促進作用は増強したが、好中球様に分化させるレチノイン酸で分化させた場合には2-アラキドノイルグリセロールによる促進作用自体が見られなくなった。このように、2-アラキドノイルグリセロールは好酸球の遊走因子である可能性がある。HL-60細胞で発現しているカンナビノイド受容体はCB2受容体であることから、今後、好酸球におけるCB2受容体の発現とその制御、多型の有無などを調べる必要がある。近年、アトピー性疾患の有病率は増加の一途を辿っており、本疾患のより効果的な予防法や治療法の確立が求められている。私はこれまでにアトピー性気管支喘息患者の好酸球において、血小板活性化因子(PAF)受容体の発現が遺伝子レベルで増加していることを明らかにしている。本研究では、このような好酸球遊走・活性化因子受容体の発現に差異をもたらす様な遺伝子多型が存在するのか、また、その受容体の機能に変化を与えるような遺伝子多型が存在するのか否かを明らかにすることを目的として種々の検討を行っている。今年度は、まず、より多数のアトピー性疾患患者の末梢血好酸球についてPAF受容体遺伝子の発現量を比較したところ、健常人のものと比べ有意にその発現量が増加していることを確認すると同時に、その内の1例で他の患者よりも顕著(約2倍、対健常人比で4倍)に増加している知見が得られた。現在、この患者の染色体DNA上のPAF受容体遺伝子のプロモーター領域中に多型が存在するか否かを解析中である。なお、これらの好酸球検体について、fMLP受容体、C5a受容体、CCR1、CCR3、CXCR1などの遺伝子の発現も比較しているが、CCR3の様に患者ではその発現が有意に減少しているものはあるものの、患者の間でその発現に大きな差が見られるものは現在のところ確認されていない。また、PAF受容体の翻訳領域中の多型についても、数例の患者について検討を行ったところ、サイレント変異は存在するものの、少なくともアミノ酸の置換を伴うものは今のところ確認されていない。今後、PAF受容体遺伝子について、例数を増やして引き続き多型の解析を行うとともに、ロイコトリエン受容体などについても同様の検討を加えていく予定である。
心身状態と認知情報処理を融合させたプラントオペレータモデルの開発と応用

プラント運転の異常対応時におけるヒューマンエラーを含むオペレータの行動を、認知情報処理モデルを用いたダイナミックシミュレーションによって理解し、適切な対策を考えるのに役立つ方法を開発することを目的とした本研究で、次の3つの成果を得た。1.心身状態を考慮した新しい認知情報処理モデル(オペレータモデル)をPC上に実装し、ボイラープラントのリアルタイムシミュレータと結合することによって、プラント運転やシミュレータトレーニングの現場で実際に観察されている状況を再現できるようにした。これによって、プラントの異常対応時に起こるヒューマンエラーの発生メカニズムを心身状態の変化を参考にしながら認知情報処理レベルで考察することが可能になった。2.認知情報処理モデルを仮想オペレータとして、プラント運転の基盤であるグラフィック画面の評価および改善に役立てる方法を提案した。これは画面設計者を支援する方法として使用できると共に、オペレータへの種々の支援を検討する際のツールとしても利用することができる。3.オペレータモデルを参考モデルとして、多くの自動車事故の原因となっているドライバの認知・判断エラーを考察するためのドライバモデルを提案した。このモデルを用いることによって、例えば、交差点進入行動を認知情報処理レベルで分解することできる。結果をチャートで表すことによって運転行動の違いを認知情報処理レベルで明らかにすることができ、教育や支援に役立てることができる。本研究は、プラント運転の異常時におけるヒューマンエラーを含むオペレータの行動を、認知情報処理モデル(オペレータモデル)を用いたダイナミックシミュレーションによって理解し、対策を考えるのに役立てる方法を開発することを目的としている。プラントの状態、オペレータの行動、オペレータの心理状態は互いに複雑に影響を及ぼし合う。これまでプラント運転現場で共有されているこれらの知見を計算機上のシミュレーションによって理解するため、先に開発した認知情報処理モデルにオペレータの心理状態および注視点と視野を追加して、心身状態を考慮した新しいオペレータモデルを開発した。このモデルでは、ヒューマンエラー発生のメカニズムを認知情報処理プロセスレベルで詳しく考察するため、各プロセッサおよび記憶のパフォーマンスに影響を及ぼすいくつかのパラメータを導入した。先と同様に作成したモデルをPC上に実装し、ボイラープラントシミュレータと結合して、代表的なヒューマンエラーについて、シミュレーションによって再現出来ることを確認した。特定の機能要素が直接エラーを引き起こす場合はもちろんのこと、いくつかの機能要素の挙動が複合してエラーが発生する場合について、シミュレーションを用いてそのメカニズムを詳細に解析できる可能性を示した。またこのようなシミュレーションを用いた検討によって、より的確なヒューマンエラー防止策を考えることができることを示唆した。本研究は、プラント運転の異常対応時におけるヒューマンエラーを含むオペレータの行動を、認知情報処理モデル(オペレータモデル)を用いたダイナミックシミュレーションによって理解し、より的確な対策を考えるのに役立てることを目的としている。プラントに異常が発生したとき、オペレータは過度に緊張したりミスをおかすことによって混乱状態に陥ると異常原因を判定できなかったり、異常原因を間違ったりすることが知られている。本年度は、昨年度開発した心身状態を考慮したオペレータモデルとプラントシミュレータを結合して、代表的なマルファンクションにおける異常対応行動のシミュレーションを行い、プラント状態およびオペレータの心理状態に影響をうけるオペレータの異常診断時の判断行動について詳しく考察した。監視画面表示の特徴、オペレータの心理状態、オペレータモデルを構成する各プロセッサのパフォーマンスの成否をきめる閾値パラメータによって、異常診断結果が違ってくること、これらの結果が実際のプラント運転やシミュレータトレーニングで観察されている知見をよく再現していることを確認した。これによって異常診断におけるヒューマンエラー発生のメカニズムを認知情報処理レベルで考察することが可能になった。次年度以降は、このモデルを用いて、より適切なエラー対策を考え、シミュレーションによってその効果を評価する。また、プラントオペレータモデルの応用として、カードライバーの認知・判断エラーを詳細に考察するため、ドライバーのどのような心身状態が事故の引き金になるかを調べるとともに、カードライバーの認知情報処理モデルを構築した。先行研究で得られた人間の心理状態を推定する研究成果をいかして、心理状態の影響を考慮した新しいヒューマンモデルを提案した。このモデルは、認知情報処理プロセスと心身状態を融合した新しい計算モデルであり、プラントオペレータの異常発生時の行動を考察するために開発したものである。実際にモデルをPC上に実装した上で、訓練用のボイラープラントシミュレータと結合して、プラント運転のリアルタイムシミュレーションを実現した。このシミュレーション環境を用いて、オペレータのトレーニング現場で観察されたヒユーマンエラーを再現することを通して、その発生メカニズムを考察した。この中で、プラントオペレータの持つ異常診断に関するメンタルモデルをマトリックスで表現して、エラーの発生を解釈する方法を提案した。

一方、異常時のプラントオペレータの行動を解析するために開発したヒューマンモデルを、自動車のドライバーに応用するための基礎実験を行った。特に、出会い頭事故に注目して、事故をおこしたときの心身状態について分析した結果、ある生理指標に特徴が現れることがあることを明らかにした。この知見をドライバーモデルのパラメータとして組み込む方法についても検討した。また、ドライバーに道路上の障害物の存在を知らせる支援システムに対する依存度を計測する方法についても提案した。これらの成果を採り入れて、ヒューマンエラーシミュレーションについての枠組みを提案した。本研究では、プラント運転の異常時におけるヒューマンエラーを含むオペレータの行動を認知情報処理モデル(オペレータモデル)を用いたダイナミックシミュレーションによって理解し、対策を考える際に役立てるための一連の方法を開発することを目的としてきた。最終年に当る本年度はこれまでに開発したプラントオペレータモデルを二つの分野に応用する研究を行った。まず一つ目は、ディスプレイ上の情報を取得して行っている現在のオペレーションの基盤であるプラント操作のためのグラフィック画面を評価するのに、標準的な対応行動をするオペレータとしてオペレータモデルを用いた。プラントの正常時の監視および異常が発生したときの緊急対応時において、必要な情報が適切に表示されるかどうかを、オペレータモデルを用いたシミュレーションによって評価するものである。これまでグラフィック画面の構成等は設計者に任せられてきたが、オペレータモデルを仮想オペレータとして用いる提案手法は、設計者を支援する一つの有力な方法と考えられる。二つ目は、出会い頭事故発生時におけるドライバーの認知・判断エラーを詳細に調べるため、オペレータモデルをベースにしてドライバーモデルを作成した。このモデルによってドライバーの行動を認知情報処理レベルで分解することができる。
インターロイキン1レセプター発現調節機構の解析

本研究の目的はインターロイキン1レセプター(IL-1R)の発現調節機構を明らかにすることである。そこで、本研究ではIL-1Rの発現変化をin vitro、及び、in vivoの両面から検討した。In vitroの実験では、ヒト線維芽細胞株TIG-1にチロシンキナーゼの阻害剤であるゲニステインで処理すると、^<125>IラベルしたIL-1の結合をゲニステインは用量依存的、また、経時的にも抑制した。スキャッチャードプロット解析の結果、ゲニステインはIL-1Rの親和性を変えることなく、細胞表面上のレセプター分子を減少させていた。また、ゲニステイン前処理により、細胞表面上のIL-1R分子を減少させておくと、IL-1誘導インターロイキン6(1L-6)の産生が抑制された。これらのことから、恒常的なIL-1Rの発現にはチロシンキナーゼが関与していることが、本研究で初めて明らかとなった。しかし、ゲニステインはIL-1R mRNAの発現を抑制しなっかったことから、ゲニステインは転写後の調節に働いていることが示唆された。更に、蛋白合成阻害剤であるサイクロヘキシミド存在下でもゲニステインの作用が認められたことから、ゲニステインは翻訳過程以後に作用していることが示唆された。In vivoの実験では、グラム陰性菌のエンドトキシンであるリポ多糖(LPS)投与マウスの肝臓でIL-1R mRNAの発現が上昇していることが、in situハイブリダイゼイション、及び、rverse-transcriptase chain reaction (RT-PCR)法により明らかとなった。LPSにより誘導されるサイトカイン類(IL-1,IL-6,TNF(腫瘍壊死因子))を投与して調べた結果、IL-1,IL-6,TNFいずれもIL-1R mRNAの発現が誘導されたことから、in vivoにおいてはこれらサイトカインのネットワークによりIL-1R mRNAの発現が調節されており、IL-1の反応性が上昇していることが示唆された。肝臓はLPSにより誘導されるサイトカインにより急性期蛋白を作ることが知られているが、IL-1Rの発現の上昇もこの作用に関与しているのかもしれない。更に詳しく単離した初代培養肝細胞を用いて検討した。LPSで誘導されるサイトカイン類(IL-1,IL-6)、及び、LPS投与マウスの血清でもIL-1R mRNAが誘導されたが、TNFでは誘導されなかった。しかし、in vivoではTNFはIL-1やIL-6を誘導することから、TNF投与による肝臓でのIL-1R mRNAの発現増強はこれらのサイトカインによるものかもしれない。
量子化学的方法による高温超伝導体の理論

主な研究成果を以下、個条書きに述べる。(1)ヘテロ原子及び三重結合を持つポリマ-の構造単位モデルとポリアセチレンのモデルであるtransーブタジエンとの比較を行った。構造単位モデルのHOMOー1とHOMOとの間の電子散乱過程に注目すると、ポリアセチレンのーNHー,ーOー置換体はポリtransーブチジエンよりも大きな振電相互作用が得られた。(2)ポリアセチレンのケイ素置換体の構造単位モデルとして、シレンとジシレンを選び、エチレンとの比較を行った。炭素をケイ素に置換すると酸化が容易になる傾向が見られた。さらに、シレンでは分子面内のσー型とπー型の軌道が接近し、これらの軌道間の電子散乱過程に大きな引力的相互作用が見いだされた。(3)近年BEDTーTTF機超伝導体で重水素置換による転移温度の上昇が報告されている。これに関して、TTF分子のHOMOー1とHOMOとの間の振電相互作用に関する同位体効果を検討したところ、重水素置換による基準振動座標の変形によって、振電相互作用が増大する振動モ-ドが見いだされた。(4)ヘテロ原子が置換したポリアセチレンのモデルである(AB)_N鎖における超伝導性振電相互作用をモデルハミルトニアンを用いて議論した。サイト間電子移動積分の振動座標微分に加えて、振動による原子分極効果の重要性を見いだした。これを、ド-プしたポリアセチレンの問題に適用したところ、関与する電子軌道と振動モ-ドとの間に顕著な選択則が見いだされ、その寄与はp型とn型ド-ピングとで異なることが見いだされた。(5)超伝導性振電相互作用は分子振動を介した電子の非断熱遷移過程によってもたらされるが、ド-プしたポリアセチレンの鎖間伝導の問題においても電子移動は非断熱遷移過程によってもたらされ、遷移エネルギ-、反応のポテンシャル障壁の高さ及びポテンシャル面の形状に依存することがわかった。
気道防御機構としての下咽頭・喉頭の機能解剖学的研究

ラットの喉頭および下咽頭において筋小胞体カルシウムATPase(SERCA)の発現を免疫組織化学法を用いて調べた。内喉頭筋では声門閉鎖に関わる甲状披裂筋と呼吸に関わる声門開大筋である後輪状披裂筋では発現パターンが異なる。甲状披裂筋では速筋型であるSERCA1が大半を占めたのに対して、後輪状披裂筋では遅筋に多いとされるSERCA2が約4割認めた。一方で嚥下に関わる筋群では甲状咽頭筋がSERCA1陽性筋線維で占められたのに対して、輪状咽頭筋では内側でSERCA2陽性筋線維が多く認められた。SERCAは発声、嚥下、呼吸において筋活動の持続性を決定する重要な要因であることが示唆された。ラット下咽頭収縮筋および内喉頭筋における筋小胞体Ca2+ATPase(SERCA)の発現を免疫組織化学法を用いて検証した。まず下咽頭収縮筋では甲状咽頭筋と輪状咽頭筋それぞれにおけるSERCA1とSERCA2の発現分布を調べると同時にMyosin Heavy Chain1, 2との共発現を調べることによりその詳細な分布を検討した。輪状咽頭筋に相当するSemicircular muscleにおけるSERCA2の発現は甲状咽頭筋と比較してとくに管腔側で高い発現を呈していたが、これらの筋線維の多くはII型筋線維であった。ヒトにおいては輪状咽頭筋の管腔側はI型筋線維が優位であると報告されており、今回の結果はラットに特徴的な所見であると考えられた。現在ヒトの下咽頭収縮筋における発現を検討している。内喉頭筋においては甲状披裂筋、外側輪状披裂筋、後輪状披裂筋、輪状甲状筋それぞれにおけるSERCAとMyosin Heavy Chainの発現を同様に調べた。甲状披裂筋においてはすべてがII型筋線維で全体にSERCA1陽性線維が大半であったが、内側では一部の線維にSERCA2の発現を認めた。これらはSERCA1, SERCA2を共発現するHybrid線維であった。外側輪状披裂筋、後輪状披裂筋ではSERCA2の比率が比較的高い結果であった。しかしいずれの筋においてもSERCA1, SERCA2共陽性の線維が一定の比率を占めることが他の骨格筋との違いとしてあげられた。一方で輪状甲状筋においてはこうしたHybrid線維は少数であった。当初の27年度の目標であった正常個体における発現分布について結果をまとめることが出来たことで、28年度以降に予定していた神経切断や加齢モデルの研究などにつなげることが可能となった。内喉頭筋における筋小胞体カルシウムATPaseの発現:免疫組織化学法にてそれぞれの内喉頭筋における筋小胞体カルシウムATPase, SERCA1およびSERCA2の発現の分布をもとめ、発現比率を比較した。その結果、声門閉鎖筋である甲状披裂筋、外側輪状披裂筋においてはいずれもSERCA1優位であったが、甲状披裂筋がよりSERCA1優位であることが示された。後輪状披裂筋ではSERCA2陽性筋線維が約30%に認められたが、その過半数はSERCA1を共発現するhybrid型の線維であった。またこれらSERCA2陽性筋線維の多くはMyosin heavy chain type2を発現しており、速筋であることが示された。輪状甲状筋は同様にSERCA2陽性線維が25%程度を占めたが、hybrid型の線維は少数であった。加齢に伴う筋組成の変化を検証したところ、後輪状披裂筋ではI型筋線維の比率の低下とSERCA2陽性筋線維の比率上昇を認めた。喉頭筋におけるSERCAはhybrid線維など骨格筋と異なる特徴を示し、声帯運動の微調整に寄与していると考えた。喉頭神経系におけるブラジキニン受容体の発現:延髄弧束核、迷走神経節状神経節におけるブラジキニン受容体B1, B2の発現の免疫組織化学法による検討を行っている。現在結果を解析中である。内喉頭筋、下咽頭収縮筋におけるSERCA発現について形態学的な発現調査は終了し、論文投稿の準備中である。喉頭上皮、神経系におけるブラジキニン受容体の発現については神経系における発現は現在結果を解析中であり、まだ論文投稿できる段階には至っていない。ラットの下咽頭収縮筋、内喉頭筋における筋小胞体カルシウムATPase(SERCA)の発現を免疫組織化学法を用いて調べた。下咽頭収縮筋における発現:下咽頭収縮筋は解剖学的に甲状咽頭筋と輪状咽頭筋に分かれており,甲状咽頭筋は食塊の駆出に関与し、輪状咽頭筋は上部食道括約筋(UES)としての機能を有している。甲状咽頭筋においてSERCA1が優位に発現しており、SERCA2はわずかな発現にとどまった。一方ヒトの輪状咽頭筋に相当するsemicircular muscleでは外側ではSERCA1が優位に発現していたが、内側ではSERCA2の発現が多く認められた。またこれらSERCA2陽性筋線維のうちI型ではなくII型筋線維が多くを占めており、ヒトの骨格筋とは異なる特徴を示した。これらの結果はsemicircular muscleがUESとしての機能をはたす上で、重要な意味合いを持っていることが示唆された。内喉頭筋における発現:内

喉頭筋の筋線維の構成は甲状披裂筋、外側輪状披裂筋において2型筋線維が多数を占め、後輪状披裂筋や輪状甲状筋では1型筋線維の比率が高いとされている。内喉頭筋では声門閉鎖筋である甲状披裂筋においてSERCA1陽性筋線維がほとんどを占めていた。しかし声帯筋において一部SERCA2陽性の筋線維を認めた。甲状披裂筋の外側部ではすべてがSERCA1陽性のII型筋線維であった。一方で声門開大筋である後輪状披裂筋ではSERCA2陽性筋線維の比率が高く、呼吸にともなう持続的な声門開大にはSERCA2の果たす役割が大きいと考えられた。現在これらの研究結果を2編の論文としてまとめており、投稿準備中である。ラットの喉頭および下咽頭において筋小胞体カルシウムATPase(SERCA)の発現を免疫組織化学法を用いて調べた。内喉頭筋では声門閉鎖に関わる甲状披裂筋と呼吸に関わる声門開大筋である後輪状披裂筋では発現パターンが異なる。甲状披裂筋では速筋型であるSERCA1が大半を占めたのに対して、後輪状披裂筋では遅筋に多いとされるSERCA2が約4割認めた。一方で嚥下に関わる筋群では甲状咽頭筋がSERCA1陽性筋線維で占められたのに対して、輪状咽頭筋では内側でSERCA2陽性筋線維が多く認められた。SERCAは発声、嚥下、呼吸において筋活動の持続性を決定する重要な要因であることが示唆された。現在24ヶ月の高齢ラットにおけるSERCA発現を下咽頭収縮筋、内喉頭筋ともに検討しており、結果を解析している。また迷走神経切断後のSERCA発現の変化を検討し、神経再支配後に回復するかどうかなども含めて検討していく予定である。現在内喉頭筋のSERCA発現に関する研究結果は、2017年5月17に日本耳鼻咽喉科学会で報告予定である。また現在英文誌に論文を投稿準備中である。acceptされた後に下咽頭収縮筋におけるSERCA発現に関する論文の投稿を予定している。ブラジキニン受容体に関する研究結果は現在解析中であり、その後に論文投稿を準備する。喉頭科学薬品購入の際に残金が生じたため年度末に他の臨床研究に従事する必要があり、残金の使用を行わず、次年度に持ち越す計画とした。次年度に消耗品などに使用する予定である薬品など消耗品の購入費に充てる予定である。
概エルミート多様体のリーマン幾何学的性質と位相的性質

1.コンパクト自己双対的(反自己双対的)複素2次元のエルミート多様体の分類問題に対して部分的な解答を与えることが出来た。以前の研究で正則断面曲率が点毎に一定である4次元概エルミート多様体は自己双対的であることがわかっている。(反)自己双対性は計量の共形変形で不変であるから、山辺の問題の解によって、(反)自己双対的リーマン多様体の分類問題はスカラー曲率が一定であるものの分類問題に帰着することがわかる。スカラー曲率が一定でありリーマン多様体の中で特に代表的なものにアインシュタイン多様体がある。自己双対的な4次元アインシュタイン概エルミート多様体は点毎に一定の正則断面曲率を持つことを以前に示した。本年度はアインシュタイン定数の符号が非正・正の2つの場合に分けて考え、コンパクト自己双対的アインシュタインエルミート曲面の完全な分類に成功した(これは新潟大学の関川浩永氏との共同研究による成果である)。(1)点毎に一定の正則断面曲率を持つコンパクトエルミート曲面Mのスカラー曲率が非正の定数ならば、Mはアインシュタインケーラー曲面、即ち平坦か、Bergman計量を持つ複素2次元単位円板のコンパクト商のいずれかであることを証明することが出来た。(2)また、点毎に一定の正則断面曲率を持つエルミート曲面Mがsemi-symmetric(即ちR(X,Y)・R=0が成立)であるとき、もし曲率作用素が各点で非特異ならばMは弱*-アインシュタイン多様体であることを証明することが出来た。この結果はすでに論文にまとめてあり現在投稿中である。2.変分学の観点から概エルミート構造の各タイプを特徴付ける問題について、almost Kahler構造を取り扱う時はそのシンプレクティック形式が代表するコホモロジー類の中での変分を考えるのが自然であり、その観点からの研究を現在進行中である。また*-リッチテンソルの諸性質と位相の関係についても研究を進めている。
溶存シリカ化学種による東京湾の海水環境とシリカの循環に関する研究

研究代表者は、これまでにFAB-MSを用いて海水などの天然水を対象として、そのシリカの溶存化学種を分析する方法を確立し、シリカ化学種の相対強度比と溶液の化学的性質との関連性を明らかにしてきた1.海水に対するシリカ化学種平成17年度から19年度にかけて、東京湾湾口部においては、シリカ濃度とシリカ化学種の相対強度比の鉛直分布と季節変化を測定した。珪藻の栄養源として珪藻の摂取に大きく関与している、シリカの2量体および直鎖状4量体と、珪藻の摂取には直接関与していないと考えられる環状4量体を比較すると、季節変動では、2量体および直鎖状4量体が珪藻の活動とともに、大きく変化していることが認められた。また、年変動として、シリカ化学種の深度に対する傾向の類似性を確認した。しかし、春季において、東京湾の海水は、年変動によっても上記のシリカ化学種の鉛直分布の再現性は認められたが、外洋である相模湾では、年によって珪藻の栄養源となるシリカの消費が異なるようである。これが、夏季の冷夏、猛暑の前兆であるのかどうかは今後の研究が必要である。2.シリカの循環多摩川のシリカの溶存状態を分析した。湧水を含む河川においては、シリカの濃度は海洋に比べはるかに高いにも関わらず、イオン性のシリカは海洋に比べて少ないことがわかった。またシリカ化学種の組み替えが河口域で起こり、シリカが海洋に流れ込む濃度は1/40程度であること、また1/50程度の海水でその組み替えが生じることもわかった。このシリカの溶存状態の変化は河口域で起きると考えられ、今後河口域におけるシリカの溶存状態について研究すべきであることがわかった。3.他の金属イオンの溶存状態ESI-MSを用いて、鉄、アルミニウム、マンガンなどの金属の極微量濃度における測定方法を検討し、その基礎的な溶存状態に対する考察の行った。研究代表者は、これまでにFAB-MSを用いて海水などの天然水を対象として、そのシリカの溶存化学種を分析する方法を確立し、シリカ化学種の相対強度比と溶液の化学的性質との関連性を明らかにしてきた。特に、溶液における塩析現象について、環状シリカと直鎖状シリカの相対存在度が共存陽イオン・陰イオンなど化学的環境を反映していることを明らかにした。また、塩析を起こす濃度である、塩化ナトリウム0.5mol dm^<-3>がちょうど海水の塩濃度にあたることから、海水の性質によりシリカの化学種の相対強度に大きな変化を与えることも分かってきた。平成17年度は、研究としては東京湾の海水を数カ所、毎月採水し、東京湾海水中の深度に対するシリカの溶存化学種の変化、またその季節変化を明らかにした。その結果、海水中のけい藻がシリカとして摂取できる化学種は、2量体と直鎖状4量体が主であり、ナトリウムイオンがイオン交換した1量体のシリカや環状4量体はその存在量が多い割に摂取されないことを明らかにした。また、海水中のシリカの相対強度比を用いて、海水塊の特質を明らかにした。すなわち、海水において、シリカの相対強度比から、海水の由来、挙動を明らかにできることがわかった。研究報告としては、これまでのシリカ化学種の存在度分布と溶液の化学的性質との関連性についての溶液化学の基礎的データをまとめ、論文に報告した。加えて、天然水として温泉水などのシリカの溶存化学種を測定し、温泉の沈殿物である魚卵状シリカの生成機構について検討した。

また、塩類化土壌における塩とシリカの移動の関係も報告した。さらに、研究として、ESI-MSを用いて、鉄、アルミニウム、マンガンなどの金属の極微量の濃度における測定方法を検討し、その基礎的な溶存状態に対する考察もはじめた。研究代表者は、平成18年度に以下の研究を行った。東京湾湾口部の観測点において、シリカ濃度のシリカ化学種の相対強度比の鉛直分布と季節変化を測定した。珪藻の栄養源として珪藻の摂取に大きく関与している、シリカの2量体および直鎖状4量体と、珪藻の摂取には直接関与していないと考えられる環状4量体を比較すると、季節変動では、2量体および直鎖状4量体が珪藻の活動とともに、大きく変化していることが認められた。この東京湾の季節変動に対する再現性の検討を行った。すなわち、年変動において、どの程度、シリカ化学種の強度比にどの程度、傾向の類似性があるかを明らかにした。その結果、海況において、成層がなされている10月のシリカの濃度やシリカ化学種の相対強度比の特性は類似していたが、相対強度比の数値の大きさには年による傾向があると推定された。また、海況において、混合などが起こっている季節においてはその混合などが進んでいると、相対強度比にばらつきが認められた。また、東京湾においては、珪藻によって摂取されるシリカ化学種は7月に欠乏するが、外洋における相模湾ではシリカの濃度が低いこともあり、4月から珪藻に摂取されるシリカ化学種の欠乏が始まっていることも観測され、今後、沿岸域と外洋域の海水のシリカ化学種の季節変動に対する比較も検討する必要が生じた。シリカ化学種は河川からの流入の影響に対してもトレーサーとして使用できる可能性も明らかにした。これら環境におけるシリカ化学種の変動を理論的に明らかにするためにシリカ化学種をトレーサーとして「塩析」の現象を明らかにし、報告した。さらに天然の濃度に対応するために、アルミニウムイオンの溶存状態に関する新しい測定方法の検討を行い、ESI-MSによってアルミニウムの溶存状態を測定できることを報告した。平成19年度に行った研究は下記のとおりである。1.東京湾における海水中のシリカ化学種の存在状態と季節変動についてシリカ化学種の「再現性」を確認するために、年変動と地域差について検討した。シリカ化学種の海水の深度に対するプロファイルが季節によって特徴を持っていることと、海水が層構造を保っている秋季においては特に年変動は少ない事を確認した。一方、春季において、東京湾の海水は、年変動によっても再現性は認められたが、外洋である相模湾では、年によって珪藻の栄養源となるシリカの消費が異なるようである。これが、夏季の冷夏、猛暑の前兆であるのかどうかは今後の研究が必要である。2.河川からのシリカの供給東京湾に注ぎ込む多摩川のシリカの溶存状態を分析した。湧水を含む河川においては、一般にイオン性のシリカではなく、ポリマーのシリカが存在しているといわれていた。本研究では、河川中のシリカの濃度を分析したところ、シリカの濃度は海洋に比べはるかに高いにも関わらず、イオン性のシリカは海洋に比べて少ないことがわかった。このことから河川でのシリカの存在状態と海洋におけるシリカの存在状態には大きな差があることがわかった。このシリカの溶存状態の変化は河口域で起きると考えられ、今後河口域におけるシリカの溶存状態について研究すべきであることがわかった。3.アルミニウム、カドミウム、ランタノイドなどの金属イオンの溶存状態の研究
改質フライアッシュコンクリートの単位水量低減およびひび割れ抑制に関する研究

改質フライアッシュがコンクリートの流動性に及ぼす影響を明らかにするために、JIS基準の2種に相当するが流動性改善効果に差がある2種類改質フライアッシュの各種物性およびSEM画像による形状の画像解析を実施した。その結果、同一基準でありながら、形状および粒度分布に大きな違いがあり、流動性改善効果の小さな灰にはいびつな形状の粒子が多く含まれていることを明らかにした。また、フライアッシュ混入コンクリートの鉄筋埋設型拘束による乾燥収縮ひび割れ試験を実施し、フライアッシュを20%混入することで乾燥収縮ひずみが減少し、ひび割れ発生が遅延することを明らかにした。フライアッシュは、コンクリート用混和材料として、フレッシュコンクリートの流動性の向上による単位水量の減少、コンクリートの長期強度の増進や組織の緻密化といったコンクリートの長寿命化が期待できる優れた特性を有するにも関わらず、品質のばらつきの問題で有効利用が進んでいない。その品質に大きく影響している要因は、フライアッシュに含まれる未燃炭素量であると考えられており、その未燃炭素を除去した改質フライアッシュの製造が可能となった。しかしながら、未燃炭素以外にもコンクリートの各種性状に影響を及ぼしていることが確認されてきている。本研究の目的は、改質フライアッシュの品質、特に粒子形状を詳細に分析し、それがコンクリートの単位水量低減効果およびひび割れ抑制効果に及ぼす影響を明らかにすることである。そこで、まず様々な銘柄の改質フライアッシュについて、密度、平均粒径、実積率、空隙率、フロー値比などの各種物性値を測定した。次に、ペーストの流動性試験を実施し、拘束水比および変形係数と各物性値との相関性について検討した結果、実積率試験によって得られた空隙率と拘束水比に相関性が確認された。また、4種類の銘柄の異なる改質フライアッシュをセメントの内割で30%まで置換したコンクリートの力学特性を検討した結果、セメントの内割15%の場合は銘柄の違いによる強度特性に明確な差は見られないが、内割30%の場合は1割程度の差が確認された。昨年度実施した改質フライアッシュペーストの流動性に関する実験に引き続き、モルタルの流動性試験を実施した。フライアッシュの置換率および細骨材容積比を変化させて各粉体の拘束水比および変形係数を求め各物性値との相関性について検討した結果、モルタルの拘束水比は置換率ごとに空隙率と比例関係にあること、モルタルの変形係数および拘束水比は細骨材容積比の増加とともに指数的に増加する相関性があることを確認し、モルタルの流動性は混合粉体の空隙率および細骨材容積比を用いて推定することが可能であることを明らかにした。また、フライアッシュ混入コンクリートのひび割れ抑制効果を検討するために、鉄筋埋設型拘束試験ならびに拘束率制御型試験機を用いた乾燥収縮ひび割れ試験を実施した。鉄筋埋設試験では、供試体の断面が100×100mmに対して溝きり加工を施したφ32mmの丸鋼を中心に配置し、長さ1100mmの拘束鉄筋の中央区間300mmにテラロンシートを巻きつけてコンクリートと無定着区間を設け、その区間に発生するひび割れを測定した。拘束率を一定に制御することが可能な拘束率制御型試験機では、自由収縮に対する拘束率を鉄筋埋設型拘束試験と同等の60%で一定とした。その結果、同一の単位水量および水結合材比で比較した場合、フライアッシュを20%混入することで乾燥収縮ひずみが減少し、両ひび割れ試験ともにひび割れ発生が遅延することが確認され、フライアッシュを混入することでひび割れ抑制効果があることを明らかにした。
競技力に反映される最適覚醒水準モデル構築に向けた精神生理学的研究

覚醒と情動行動中枢である大脳辺縁系由来の生理応答の中でも,心臓活動のドキドキする感覚は鮮明である.ストレス事態下での実力発揮には心身の微調整が必要不可欠である.本研究では,パフォーマンスと最適覚醒水準との関係を示す生理応答を、情動理論であるリバーサルセオリーに依拠して検討することを目的とした.得られた結果は次のとおりである.1不安特性の違いによって、心拍増加は不安という負の情動のみを反映しない可能性が示された.2技能よりもやや高い挑戦課題では心拍減少は興奮または不安を反映し,不安感情では脳の賦活が認められた.3課題への能動的・受動的対処が心臓活動性応答の違いに顕著に示された.本申請研究は、スポーツの競技ストレス事態下において選手がどのように「挑戦的でやる気をもって立ち向かえているか」という思考過程に着目し、この思考過程の状態を反映する種々の生理指標の振る舞いについて「覚醒」および「情動(快・不快)」の観点から説明することを試みることを目的としている。今年度は種々のスポーツ種目を対象とすることを計画し、スポーツ種目を超えて、最的覚醒水準モデル構築に向けた精神生理学的実験を行った。対象スポーツ種目に卓球、ダーツ、トライアスロンを加え、競技ストレスを操作することで精神生理学的に捉えることを試みた。生理指標には心電図、連続血圧、呼吸、脳内局所酸素動態、瞬目活動、眼球運動を測定し、ストレス事態下での生理指標の振る舞いについて、情動(快・不快)や覚醒、達成見込み、種々の気分状態、主観的運動強度などとの関係から考察した。申請時での24年度計画では、フィギュアスケート選手を対象とした演技プログラムに対する競技ストレスとパフォーマンスの関係について、非侵襲的手法による生理的データを収集して、生理応答に内在する心理要因の抽出する分析をすすめる予定であった。しかしながら、対象としていた選手の故障や進路変更により協力を得られないままになった。また、生理指標としてあげていたバイオマーカーについては測定値変動が大きいため信憑性が低く、生理指標から除いた。スポーツパフォーマンスの実行に際し、心身の最適な状態への微調整が重要である。このためには身体感覚に対する気づきを獲得することが有効である。本研究では、競技力に反映される肉眼で観察不可能なスポーツパフォーマンスを非侵襲的な生理指標の振る舞いから記述し、「覚醒」、「情動」、そして「認知」の側面から評価し、その心身相関を明らかにすることを試みた。生理指標は従来から採用している心電図、呼吸位相曲線、眼電図、血中酸素化ヘモグロビン動態に加えて、本研究助成によって連続動脈血圧の測定が可能となり、刻一刻と変化する大脳辺縁系由来の心臓血管系、呼吸器系の反応を記録し分析した。競技力に反映される気分評価や認知的評価には質問紙を、またパフォーマンス実行の同定には運動遂行の他、アイマークレコーダや反応時間も適宜採用して実験を行った。生理指標と心理指標の経時的測定および分析から、競技前における覚醒および快の感情価と、心拍数や収縮期血圧との正の相関関係がみられ、心臓側由来の能動的なストレス反応が観察された。一方、競技中には逆に心拍数との負の相関や拡張期血圧との正相関関係がみられ、末梢血管系が支配する受動的なストレス反応が認められた。さらに、競技中の快と覚醒の双方の上昇の結果である興奮状態では血圧上昇を、不快ー高覚醒状態によってもたらされる不安状態では前額局所酸素動態の酸素化ヘモグロビン増加が惹起された。ストレス状況を操作し、身体の状態を主として覚醒と情動の二次元および認知の観点からスポーツ場面の心身相関を示した。最終年度およびその前年度には国内・国際学会において研究成果を報告する貴重な機会を得た。覚醒と情動行動中枢である大脳辺縁系由来の生理応答の中でも,心臓活動のドキドキする感覚は鮮明である.ストレス事態下での実力発揮には心身の微調整が必要不可欠である.本研究では,パフォーマンスと最適覚醒水準との関係を示す生理応答を、情動理論であるリバーサルセオリーに依拠して検討することを目的とした.得られた結果は次のとおりである.1不安特性の違いによって、心拍増加は不安という負の情動のみを反映しない可能性が示された.2技能よりもやや高い挑戦課題では心拍減少は興奮または不安を反映し,不安感情では脳の賦活が認められた.3課題への能動的・受動的対処が心臓活動性応答の違いに顕著に示された.本申請研究は,スポーツの競技ストレス事態下で選手がどのように「挑戦的でやる気をもって課題に立ち向かえるか」という思考過程を,生理指標の振る舞いに反映される「覚醒」と「情動」の関係性から評価することを目的として進めている.生理指標は,ポリグラフによる電気生理学的手法およびストレス・バイオマーカーを用いた非侵襲の手法を用い,ストレス反応を自律神経系と内分泌系に求め包括的に分析する.そして,覚醒水準と「快ー不快」情動との関係に,パフォーマンスレベルを規定する手がかり機能を介在させてモデル化することで,運動遂行のための最適覚醒水準同定モデルの構築を試みる.情動行動中枢である大脳辺縁系由来の振る舞いは,視床下部を経由し自律神経系指標に投射されるが,なかでも心臓活動では「ドキドキ」する内的感覚を鮮明に抱くことがある.この覚醒上昇は,正もしくは負の情動のいずれを反映したものなのだろうか?

申請者は,これまでの研究結果から「胸の高鳴りはポジティヴな思考過程である自己効力感を導くポジティヴな情動の表れとして生理的覚醒を示す一指標になりうるのではないか」という観点に立つ.そして,Schandry (1981)による「内臓知覚への認知は情動経験の要因に付随して起こり,心臓活動性知覚の精度は不安の高まりを反映する負の情動の産物」という是非について検討していく.この問題解決には、自律神経系反応やストレス・バイオマーカー反応がこの説明変数として有効ではないかと考えられる.初年度は,まず関連文献のレビューをし、それとともに予備的な調査・実験を進めた.実際の競技ストレス場面において,フィギュアスケート選手の競技会に臨む情動・気分の変化とパフォーマンスの関係についてフィールド調査を行い,詳細に検討した。フィギュアスケート選手対象の結果を得られなかったこと。種々の実験を行うことで、大量の測定データを得られた。しかしながら、被験者を平均して捕らえるに留まっている。個々の選手に着目し、個人の情動・覚醒水準の変動について詳細に検討すべき貴重なデータである。これらのローデータを丁寧・詳細に分析することが今後の課題である。今年度は,技の正確性と表現力を競い、精神力が重要視される個人型スポーツのフィギュアスケートについて青年期前期女子を対象として国際大会経験者あるいは国際大会挑戦者の競技に向けた心理的・行動的ストレス反応を長期的に観察したる.選手の特性的心理的競技能力の測定にはDIPCA.3 ,競技中や競技前の心理状態の測定にはDIPS-D2, DIPS-B1(トーヨーフィジカル)を使用し,プログラム内容の挑戦課題への動機づけと関係から考察した.しかしながら、この調査において生理的反応の検討には至らなかった.この理由としては、内分泌系反応からストレスを定量化する比較的計測が簡便なストレス・バイオマーカーがこの説明変数として有効ではないかと考えたが,ポジティヴ情動の測度として適当な指標を選定できなかったことにある.この部分を補うものとして、実験室内でのメンタル運動課題(ダーツ課題)時の脳内局所血流動態から精神生理学的検討を行い,「ストレス・情動ーパフォーマンスー最適覚醒水準モデル」について,不安と脳賦活の関係を明らかにした.以上の結果は、奈良体育学会,日本体育学会(2本)で発表し,奈良体育学会誌および奈良女子大学スポーツ科学年報(印刷中)に掲載された.25年度は、競技種目にバレーボールおよびサッカーを加え、ストレス事態を得点の重みやチームプレーの社会的状況の点から操作した実験を重ね、最適覚醒水準モデルの資料とすることを計画している。また、これまでに測定収集してきた生体情報についても分析を重ね、丁寧にデータ処理を進めることを計画している。最終年度であることから、研究成果のアウトプットにも努めなければならない。国際学会、国内学会(日本体育学会)での発表を予定するとともに、学術雑誌への投稿を計画している。次年度の計画としては,前年度の挑戦課題と心理指標の関係から明らかとなった結果をもとに,「ストレス・情動ーパフォーマンスー最適覚醒水準モデル」に沿って,より詳細な実験を重ねる.すなわち,無意識にも課題への取り組みの態度を変容させる生理的覚醒水準の変動,および,それに伴う生理的ストレス反応の変化やパフォーマンスの変化について,種々のスポーツ種目および日常ストレス場面を想定した実験を実施し,データを正確に収集する.
アジア史上の成熟化に伴うグローバル企業の競争戦略変容に関する研究

本研究を行うにあたって、近年のグローバル競争の変容の理論的考察とグローバル競争における企業の競争戦略の変化の実態調査という2つの方向で行ってきた。前者の理論的考察は、グローバル競争の本質が、コスト、品質という個別製品に内在する競争要因に加え、製品の競争優位性を持続させる要因として、子会社活用、グループネットワーク経営、購買戦略、顧客対応型マーティングなどの複合要因を追究した。特に、アジア市場においては、先進国企業の立地特殊的要因と受注情報およびアウトソーシングのネットワーク構築が、アジアアジア通貨危機以降の経済回復のポイントになると考えられる。また、後者の実態調査では、対象を日系企業に絞りアンケート調査、ヒアリング調査を進めた。アンケート調査では、アジアに進出する企業の本社381社に対しグループ経営、子会社活用などのグローバル・ラーニングについてアンケートを実施した。その結果、日本企業の中にも、子会社の経営資源を有機的に取り入れている企業もあり、また、子会社間での経営資源の共有している企業もでており、一方向的な海外展開から、双方向的、多元的な展開への変化が見られた。また、東南アジアに存立する日系子会社480社に対しては、アジア市場の経済回復とアジア市場の飽和との関係についてのアンケートを行った。時期的なこともあり、明快な因果関係を証明することはできなかったが、子会社戦略においては、先進国にある子会社と在アジアの子会社を、従来の製品別な棲み分けは異なり、機能的に棲み分け、総合的なネットワーク形成と戦略策定を行う企業が登場してきたことがわかった。このことを踏まえ、さらにアジア市場における過当競争の可能性とその回避について検討する。前者の理論的考察は、グローバル競争の本質が、コスト、品質という個別製品に内在する競争要因に加え、製品の競争優位性を持続させる要因として、子会社活用、グループネットワーク経営、購買戦略などの複合要因を関係を理論化する方向でまとめている。特に、アジア市場においては、立地特殊的要因とアウトソーシングの関係についての理論的解明が必要となっている。また、後者の実態調査では、対象を日系企業に絞りアンケート調査、ヒアリング調査を進めている。また、東南アジアに存立する日系子会社680社に対しては、アジア市場の変化と各子会社の戦略転換についてアンケートを行い、また、特色のある企業についてヒアリング調査を行った。それらについての集計、分析は次年度行い、理論的な分析とともに体系化していく計画である。
有機半導体の結晶欠陥の精密評価によるデバイス特性の向上

有機半導体結晶の結晶成長を制御し、有機半導体結晶の結晶欠陥と有機薄膜トランジスタ中の伝導特性との関係を明らかにすることを目的とし、有機半導体薄膜の作製と構造及び特性の評価を行った。特に、2次元斜入射X線回折(2D-GIXD)を用いて、優半導体薄膜の成長過程のリアルタイム測定を行うことに成功した。代表的な有機半導体であるペンタセンでは、膜の成長に伴って構造が変化し、また大気に触れることによってその構造変化が加速することを明らかにした。また、TIPS-ペンタセンについては、溶液成長によって結晶性の高い膜を作製することができ、薄膜トランジスタを作製してホール移動度との相関を調べた。有機半導体結晶の結晶成長を制御し、有機半導体結晶の結晶欠陥と有機薄膜トランジスタ中の伝導特性との関係を明らかにすることにより、有機トランジスタの特性を向上させることを目的とし、有機半導体薄膜の作製と構造及び特性の評価を行った。有機電界効果トランジスタにおいて、電荷キャリアは絶縁膜近傍の有機半導体の数分子層を流れることから、核形成過程を含む薄膜形成初期過程を綿密に調査することは、有機半導体蒸着膜の特性を制御するために重要である。われわれは、有機半導体蒸着膜について、in-planeGIXDにより平均膜厚1ML以下の超薄膜の構造評価を行った。その中で、オリゴチオフェンの一種であるDH-DS2Tでは、1層目と2層目以降で分子間のパッキングが異なることを見いだした。また、ペンタセンでは、初期から3次元的にアイランド成長し、23MLの厚みを持つアイランドの構造はより厚い膜のものと同じであることを明らかにするとともに、膜厚の増加にともなう多形転移の詳細を観察した。また、2次元検出器を用いた2D-GIXD測定により、サブモノレーヤの3次元構造や、ペンタセンの多形転移の詳細を解明に取り組み、さらに、大気暴露することなく作製した試料を2D-GIXD測定できる真空セルを作製し、真空一貫で有機半導体サブモノレーヤ超薄膜の2D-GIXD測定をできることを確認した。その結果、初期膜で薄膜相として指数漬けすることが可能な回折パタンが観測され、膜厚20nmでは、バルク相特有の回折点が観察された。両者の回折点の間にリング状のつながりが見られることから、両者の間にエピタキシャルな方位関係がある可能性がある。さらに、オリゴチオフェン系の有機半導体材料の薄膜についても実験を行い、今回作製した真空セルで2D-GIXD測定が十分に機能することが確認された。有機半導体結晶の結晶成長を制御し、有機半導体結晶の結晶欠陥と有機薄膜トランジスタ中の伝導特性との関係を明らかにすることにより、有機トランジスタの特性を向上させることを目的とし、有機半導体薄の作製と構造及び特性の評価を行った。有機電界効果トランジスタにおいて、電荷キャリアは絶縁膜近傍の有機半導体の数分子層を流れるととから、核形成過程を含む薄膜形成初期過程を綿密に調査することは、有機半導鉢蒸着膜の特性を制御するために重要である。われわれは、有機半導体蒸着膜について、in-planeGIXDにより膜の成長過程のリアルタイム測定を行った。その中で、オリゴチオブェンの一種であるDH-DS2Tでは、1層目と2層目以降で分子間のパッキングが異なり、また大気に触れることによってその構造変化が加速することを明らかにした。また、ペンタセンでは、初期がら3次元的にアイランド成長し、23MLの厚みを持つアイランドの構造はより厚い膜のものと同じであることを明らかにするとともに、膜厚の増加にともなう多形転移の詳細を観察した。まだ、2次元検出器を用いた2D-GIXD測定により、サブモノレーヤの3次元構造や、ペンタセンの多形転移の詳細を解明に取り組み、さらに、大気暴露することなく作製しだ試料を2D-GIXD測定できる真空セルを作製し、真空一貫で有機半導体サブモノレーヤ超薄膜の2D-GIXD測定をできることを碓認した。われわれは、有機半導体蒸着膜について、2次元斜入射X線回折(2D-GIXD)により膜の成長過程のリアルタイム測定を行った。

その中で、代表的な有機半導体であるペンタセンでは、膜の成長に伴って構造が変化し、また大気に触れることによってその構造変化が加速することを明らかにした。またその構造変化は、不活性ガス分子の窒素またはアルゴンガスの選択的ガスの暴露では行らないことも見出した。極性有機半導体の薄膜を用いた有機トランジスタにおいて、下地基板表面の自己組織化単分子膜処理によって有機薄膜の高品質化を達成し、ホールキャリア移動度の二桁以上の増加を確認した。印刷方式での有機デバイス作製に期待されている可溶性有機半導体の膜成長の観察および強磁場によって発現するモーゼ効果を用いた成膜制御についても検討した。セル中のガス雰囲気を制御することで、TIPS-ペンタセンの結晶サイズを大型化できる可能性を見いだした。溶液成膜とトランジスタ形成の相関を調べるため、成膜中の2D-GIXD測定とトランジスタ動作を同時に行った。この結果、気/液界面で形成した結晶粒が溶媒の蒸発とともに基板に接触し、同時に電流が流れ始める一連の動作の観測が可能であることが分かった。
非線形信号処理の情報工学的同定法を用いた神経経路の動作解析

非線形な信号経路として動作する神経系を、情報工学的方法を用いていくつかの要素に分解して、その動作機構を明らかにした。まず、1)二つの線形フィルタで無記憶な非線形要素をはさんだサンドイッチ構造の各要素を、系の1次と2次のウィナー核からZ変換を用いて推定する方法の精度評価を行ない、神経経路の計測に必要な時間長を明らかにした。2)これを神経系の機能解剖の道具立てとして、昆虫の単眼系を定量的に解析し、神経回路の進化にも言及できた。3)気流感覚神経細胞のパルス密度偏重機構を解析し、ウィナー核が系の統計的な性質を抜き出すことを利用してパルス密度変調器内部のより小さなダイナミクスが見えることを示した。さらに、パルス密度変調が入力の瞬間値だけでなく変化率にも依存するのは、活動電位発生機構の不応期に起因することを示した。4)コオロギ気流感覚系の介在神経細胞への入力経路を調べ、活動電位を出す型と出さない型では異なることを示した。5)サンドイッチシステムの同定法として、新たにラゲ-ル関数を用いてウィナー核を展開する方法を開発し、Z変換を用いる方法の欠陥を克服した。6)介在神経に於けるシナプス入力から活動電位パルス列への信号変換特性を、樹上突起部に白色雑音電流を注入し、同じ電極で膜電位応答を記録する単一電極カリントクランプ法を用いて解析した。その結果、樹上突起部はロ-パスフィルタとして振舞うものの、活動電位発生部はバンドパスフィルタとして振舞うことが明らかとなった。7)ノイズが神経細胞の活動電位発生に及ぼす効果をモデル計算し、神経系においてはノイズは単なる邪魔者ではなく、むしろ信号伝達に積極的に利用されている可能性を示した。以上の成果はすべて、学会で報告し、一部は原著論文に一部は総説として公表した。詳細は原著論文として取りまとめ中である。神経系における非線形な信号経路を、白色雑音刺激を用いていくつかの要素に分解固定する方法を確立し、それを用いて(1)感覚細胞のパルス密度変調器としての仕組みの解明、(2)介在神経の非線形干渉におけるシナプス前抑制とパルス発射特性の役割、の定量的な把握とその部位の確定を行なった。実績:(1)コオロギ気流感覚神経細胞の非線形性は、すでに確立したエルミート多項式によって線形-非線形の従属接続モデルへ要素分解できる。ところが、感覚器に同一の刺激波形を繰り返し与えてアンサンブル平均から活動電位の発射確立を時間推移を実測したものと従属接続モデルの出力(時間平均)を比較すると、異なる部分がある。この違いの原因を究明した結果、感覚細胞のパルス密度変調は入力の振幅瞬時値のみではなくその変化率にも依存するヒステリシスを持つことが明かとなった。その特性を表現する2変数エルミート多項式を入出力の内積計算から入力位相面上に展開する方法を確立した。さらに、白色雑音の帯域幅を制限することによって、活動電位発生の不応期の存在がヒステリシスの原因であることを明らかにした。(2)線形-非線形従属接続の後ろにさらに線形要素が接続したサンドイッチ構造へ分解する手法の精度評価を行い、有効な分解に必要な観測時間を明らかにした。(3)線形-非線形従属接続分解法を用いたゴキブリ単眼系の解析結果を公表した。次年度:白色雑音電流の注入と電位記録を単一の電極で行なう実験方法と電極刺入部位確認のためのレーザー照明装置を確立したが、実際のデータ集積は次年度に見送った。左右から異なる白色雑音を与えてその干渉項からシナプス前抑制を推定する予備実験を完了したが、データ集積は次年度に繰り越した。