hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
半導体レーザー励起個体レーザードライバーに関する基礎的研究

平成56年度の研究成果の概要は下記の通りである。1.LD励起個体レーザードライバーの概念設計:波長0.35μmでの出力4MJ、繰り返し率12Hz,効率12%の半導体レーザー(LD)励起個体レーザードライバーの概念設計を行ない、7.9円/kWhの電気コストを実現可能であることを示した。2.概念設計の実験的検証:LD励起個体再生増幅器のエネルギー抽出効率とLD励起ディスク型個体増幅器のエネルギー抽出効率との実験値は、理論予測と良く一致した。このことは、概念設計を理論的に検証したことを示している。3.個体レーザー媒質の分光学的特性評価:Nd:ガラスとYb:ガラスの分光学的特性を比較し、Yb:ガラスは1.7msの長蛍光寿命を有し、そのLD励起波長は976nmであることを示した。Yb:ガラスレーザーのエネルギー蓄積効果評価用コヒーレント光源の開発:波長976nmで光励起して蛍光を測定するために、パルス幅6nsの976nmコヒーレント光をKTP光パラメトリック発振器で発生させ、エネルギー蓄積効果の評価を可能とした。5.熱複屈折の2次元分布測定:円偏光を用いた回転検光子法により熱複屈折の2次元分布測定を可能にした。測定できた熱複屈折に基づいて透過損失を評価し、LD励起ディスク型Nd:YAG増幅器のエネルギー抽出効率の理論値からの低下原因を明確にした。本年度の研究実績の概要は下記の通りである。1.固体レーザー媒質の分光学的特性の比較評論Nd:ガラスとYb:ガラスの分光学的特性を比較し、Yb:ガラスは1.7msの長蛍光寿命を有し、その励起LD波長は975nmであったことが明らかとなった。2.2次元半導体レーザーアレイによる高出力化評価波長808nm Al Ga Asレーザーアレイの出力光を9枚のレンズ系により3kw/cm^2まで集光した。また、冷却方式を改善し、複屈折の2次元分布を均一化することに成功した。3.再生増幅方式による抽出効率改善の評価再生増幅器内の損失を8%とし、小信号利得を3.2と高くして、世界最大のエネルギー抽出効率48%を達成した。そして、この抽出効率は理論値と良く一致することが明らかになった。4.半導体レーザー励起方式による励起効率改善の評価総合効率10%以上のドライバーを実現するために、熱複屈折に関する問題点を実験的に明らかにした。5.10MJ出力で10Hzの高繰り返し化の評価10MJ出力、効率10%、繰り返し10Hzのドライバー設計を行い、COE=7.9円/kWhが可能であることが明らかとなった。1.Yb:ガラス材料の分光学的評価Yb:ガラス材料にはErやTmが不純物として一般に混入していることが明らかになった。これらの不純物はYbレーザーの出力効率を低下させるので、高純度Yb:ガラスの製作が不可欠であることを示した。2.Yb:ガラスレーザーのエネルギー蓄積効果評価用コヒーレント光源の開発波長976nmで光励起して蛍光を測定するために、パルス幅6nsの976nmコヒーレント光をKTP光パラメトリック発振器で発生させ、エネルギー蓄積効果の評価を可能とした。3.熱複屈折の2次元分布測定円偏光を用いた回転検光子法により熱複屈折の2次元分布測定を可能にした。測定出来た熱複屈折に基づいて透過損失を評価し、半導体レーザー励起Nd:YAGディスク型増幅器のエネルギー抽出効率の低下原因を明確にした。4.半導体レーザー励起固体レーザードライバー概念設計の実験的検証半導体レーザー励起の再生増幅器のエネルギー抽出効率とディスク型増幅器のエネルギー抽出効率との実験値は、理論と良く一致することが明らかとなった。以上の成果を報告書にまとめた。
イネの生産性を規定する分げつ成長の窒素代謝を介した分子統御機構の解明

イネの分げつ数は、コメの収量を規定する一因である。本研究では、腋芽の伸長抑制により分げつ数が減少する、サイトゾル型グルタミン合成酵素1;2欠損変異体(gs1;2)を用いて、分げつ発達と窒素代謝の関連性及びその分子統御機構の解明を目指した。まず、トランスオミクス解析により、gs1;2幼植物地上部基部での転写・代謝産物及び植物ホルモンの変動を網羅的に解析した。その結果、GS1;2欠損が、代謝を大きく変化させることが明らかになった。平成30年度は、gs1;2地上部基部のアスパラギン量の減少に着目して解析を行った。アスパラギンは、グルタミンと同様に、主要な窒素の転流形態である。アスパラギンは、グルタミンを基質として、主にアスパラギン合成酵素(AS)によって生合成される。gs1;2地上部基部では、AS1の発現量が顕著に減少した。グルタミン供給に応答してAS1の発現量が増加したことから、gs1;2地上部基部では、グルタミン量の減少を介して、AS1の発現低下とアスパラギン量の減少が起きていることが示唆された。しかし、AS1欠損変異体イネでは、分げつ数は野生型と同程度であった。このことより、地上部基部でのAsn合成よりもGln合成が、分げつ伸長への重要性が高いことが示唆された。この成果は、RICE誌で公表した。さらに、gs1;2地上部基部のスクロース量の減少にも着目して解析した。スクロースは、光合成産物かつ炭素の主要な輸送形態である。gs1;2地上部基部では、スクロース合成の律速酵素の遺伝子であるサイトゾル型フルクトース1, 6ビスホスファターゼ2 (cFBP2)の発現量が減少した。cFBP2変異体では、基部のスクロース量および分げつ数が減少した。このことより、cFBP2が分げつ生長において重要な役割を担う可能性が示唆された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。イネの分げつ数はコメの収量を規定する一因である。本研究では、腋芽の伸長抑制により分げつ数が減少する、サイトゾル型グルタミン合成酵素1;2欠損変異体(gs1;2)を用いた逆遺伝学的解析により、分げつ発達と窒素代謝の関連性及びその分子統御機構の解明を目指している。今年度は、gs1;2地上部基部のサイトカイニン前駆体量の減少にとくに着目して解析した。adenosine phosphate-isopentenyltransferase (IPT)は、サイトカイニン新規合成系の初発反応を担う。gs1;2地上部基部では、グルタミン量が顕著に減少し、かつ、腋芽への代謝産物の転流に寄与する節網維管束の篩部伴細胞で、グルタミン応答性であるIPT4の発現量が減少した。さらに、gs1;2の腋芽分裂組織では、活性型サイトカイニン誘導性type-A response regulator遺伝子の発現が顕著に減少し、活性型サイトカイニン量の減少が示唆された。また、各種サイトカイニン添加が、gs1;2の腋芽伸長を部分的に回復させた。以上より、GS1;2欠損によるグルタミン量またはその代謝産物量の減少を介したサイトカインの新規合成低下が、腋芽の伸長抑制の一因であることを明らかにし、この成果をPlant and Cell Physiology誌で公表した。本研究では、腋芽の伸長抑制により分げつ数が減少する変異体イネ(サイトゾル型グルタミン合成酵素1;2欠損変異体)を用いた逆遺伝学的解析により、イネの分げつ発達を制御する2つの内的要因(植物ホルモンと代謝産物の利用効率)に対する窒素代謝の関連性と分子統御機構の解明を目指している。そこで、申請時点において、1.トランスオミクス解析(メタボローム及びホルモノーム)を行い、GS1;2欠損変異体イネの腋芽または分げつの成長抑制において、直接的に影響を及ぼす代謝産物の特定と植物ホルモンが関わる可能性の検討、及び、2.サイトカイニンが関与する可能性の検討をし、イネにおける窒素代謝の統御する分げつ成長の分子機構をモデル化することを計画していた。当初の計画通り、トランスオミクス解析をし、サイトカイニンに関する解析を行うなど、今年度は着実に研究を進めることができた。さらに、GS1;2欠損変異体イネの腋芽伸長抑制へのサイトカイニンの関与を研究仮説として立てていたが、その仮説を実証することができ、この成果を国際学術誌Plant and Cell Physiologyで公表できた。以上のことから、本年度は、当初の計画以上に研究を進展させることができたと考える。昨年度までの研究により、GS1;2欠損によるグルタミン量またはその代謝産物量の減少を介したサイトカインの新規合成低下が、腋芽の伸長抑制の一因であることを明らかにした。この成果は、Plant and Cell Physiology誌で公表した。今年度は、gs1;2地上部基部のアスパラギン量の減少にとくに着目して解析した。

アスパラギンは、グルタミンと同様に、主要な窒素の転流形態である。アスパラギンは、グルタミンを基質として、主にアスパラギン合成酵素(AS)によって生合成される。gs1;2地上部基部では、腋芽への代謝産物の転流に寄与する節網維管束の篩部伴細胞におけるAS1の発現量が顕著に減少した。グルタミン供給に応答してAS1の発現量が増加したことから、gs1;2地上部基部では、グルタミン量の減少を介して、AS1の発現低下とアスパラギン量の減少が起きていることが示唆された。今後は、AS1欠損変異体を用いて、AS1およびアスパラギンの分げつ発達への関与を解析していく。本研究では、腋芽の伸長抑制により分げつ数が減少する変異体イネ(サイトゾル型グルタミン合成酵素1;2欠損変異体)を用いた逆遺伝学的解析により、イネの分げつ発達を制御する2つの内的要因(植物ホルモンと代謝産物の利用効率)に対する窒素代謝の関連性と分子統御機構の解明を目指している。昨年度までの研究により、申請時に立てた研究仮説「GS1;2欠損変異体イネの腋芽伸長抑制へのサイトカイニンの関与」を実証することができた。そして、今年度、この成果は国際学術誌Plant and Cell Physiologyで出版された。さらに今年度は、イネの分げつ発達を制御する内的要因である代謝産物の利用効率の側面から新たに解析を始めた。以上のことから、本年度は、当初の計画以上に研究を進展させることができたと考える。イネの分げつ数は、コメの収量を規定する一因である。本研究では、腋芽の伸長抑制により分げつ数が減少する、サイトゾル型グルタミン合成酵素1;2欠損変異体(gs1;2)を用いて、分げつ発達と窒素代謝の関連性及びその分子統御機構の解明を目指した。まず、トランスオミクス解析により、gs1;2幼植物地上部基部での転写・代謝産物及び植物ホルモンの変動を網羅的に解析した。その結果、GS1;2欠損が、代謝を大きく変化させることが明らかになった。平成30年度は、gs1;2地上部基部のアスパラギン量の減少に着目して解析を行った。gs1;2地上部基部では、AS1の発現量が顕著に減少した。しかし、AS1欠損変異体イネでは、分げつ数は野生型と同程度であった。このことより、地上部基部でのAsn合成よりもGln合成が、分げつ伸長への重要性が高いことが示唆された。この成果は、RICE誌で公表した。さらに、gs1;2地上部基部のスクロース量の減少にも着目して解析した。スクロースは、光合成産物かつ炭素の主要な輸送形態である。gs1;2地上部基部では、スクロース合成の律速酵素の遺伝子であるサイトゾル型フルクトース1, 6ビスホスファターゼ2 (cFBP2)の発現量が減少した。cFBP2変異体では、基部のスクロース量および分げつ数が減少した。このことより、cFBP2が分げつ生長において重要な役割を担う可能性が示唆された。
宗教都市の比較研究

本研究は、国内の「宗教都市」を対象として、都市的世界における宗教教団の社会的機能を比較杜会学的に明らかにすることを目的としている。ここで「宗教都市」とは、全国規模の教団の本部が所在し、そこが宗教的色彩の濃い都市であると広く認識されている都市のことである。本研究では、とくに宗教の統合・葛藤機能を重視する立場から、宗教教団が、かかる「宗教都市」の社会構造と市民の生活構造とに果たしている社会的役割を解明しようとしている。奈良県天理市と天理教、大阪府富田林市とPL教団、京都府綾部市と大本、岐阜県高山市と崇教真光、岡山県金光町と金光教、静岡県修善寺町と世界真光文明教団などを幅広く調査し、行政と教団で聞き取りと資料収集を行いながら、焦点化の方向を模索してきた結果、どの教団にも大なり小なり社会的活動、社会的貢献の努力は見られるものの、とりわけ奈良県天理市における天理教と、大阪府富田林市におけるPL教団の活動には、いろいろな意味で重要な知見が含まれていた。具体的には、市会議員を通した政治過程への参入、市行政とのかかわり、地域貢献にかんする教団の指導理念と信者の実践、教団の福祉活動、および教団関連企業の杜会的貢献などについて両教団から得られた知見は、きわめて貴重な研究成果であった。本研究は、国内の「宗教都市」を対象として、都市的世界における宗教集団の社会的機能を比較社会学的に明らかにすることを目的としている。とくに宗教の統合・葛藤機能を重視する立場から、地域に影響力の強い宗教集団が、当該都市の社会構造と市民の生活構造との関連において果たしている社会的役割を解明しようとしている。そこで本年度は、奈良県天理市=天理教、大阪府富田林市=PL教団、京都府綾部市=大本、岐阜県高山市=崇教真光、岡山県金光町=金光教、静岡県修善寺町=世界真光文明教団等を幅広く調査し、行政と教団で聞き取りと資料収集を行いながら、焦点化の方向を模索した。その結果、多くの教団において、信者個人としても、また教団組織としても、さまざまな社会的活動、社会的貢献を行っていることがわかった。次年度は、上記の教団の他、未調査の教団も視野に入れて、幾つかの都市=教団を選択し、よりインテンシブな調査を行う計画である。本研究は{国内の「宗教都市」を対象として、都市的世界における宗教教団の社会的機能を比較社会学的に明らかにすることを目的としている。奈良県天理市と天理教、大阪府富田林市とPL教団、京都府綾部市と大本、岐阜県高山市と崇教真光、岡山県金光町と金光教、静岡県修善寺町と世界真光文明教団などを幅広く調査し、行政と教団で聞き取りと資料収集を行いながら、焦点化の方向を模索してきた結果、どの教団にも大なり小なり社会的活動、社会的貢献の努力は見られるものの、とりわけ奈良東天理市における天理教と、大阪府富田林市におけるPL教団の活動には、いろいろな意味で重要な知見が含まれていた。
シアン架橋展開による金属集合系錯体の合理的合成と秩序磁性の発現

本年度は磁気的性質の向上を目指して、集積構造内の金属イオンの組み合わせをFe^<III>-Ni^<II>からM^<III>-Mn^<II>及びM^<III>-Co^<II>(M^<III>=Fe,Mh,Cr,Co)に代えて、同様にシアン橋架け金属集積型錯体の合成を検討した。新たに以下の3系統の集積体が得られたので、構造と磁性を評価した。1. 3次元MnCr集積型錯体[Mn(en)]_3[Cr(CN)_6]_2・4H_2OMnCl_2・4H_2Oとethyenediamineの混合溶液にK_4[Cr(CN)_6]を加えて静置すると、[Mn(en)]_3[Cr(CN)_6]_2・4H_2Oが淡緑色結晶として得られた。X線結晶構造解析結果は、[Cr(CN)_6]_4の6つのシアノ基は全て[Mn(en)]^<2+>の4つの空きサイトに配位して、不完全キュバン構造を基本骨格とする3次元ネットワークを形成している事を示した。これはPrussian Blue類縁体の構造に相当しており、重要な構造的知見である。磁性面では、Mn(II)とCr(III)間の反強磁性的相互作用を基としたフェリ磁性的挙動を確認した。詳細な磁気測定より、この化合物の磁気相転移温度を69Kと決定した。この温度は、構造決定された分子磁性体の中で最高値である。本年度は以下の3点について研究を推進した。1.シアン橋架け3次元集積型錯体の構築と秩序磁性の発現2.新規集積型錯体の合成3.シアン橋架け2次元シート型集合系錯体のシート間構造の制御本年度は磁気的性質の向上を目指して、集積構造内の金属イオンの組み合わせをFe^<III>-Ni^<II>からM^<III>-Mn^<II>及びM^<III>-Co^<II>(M^<III>=Fe,Mh,Cr,Co)に代えて、同様にシアン橋架け金属集積型錯体の合成を検討した。
食品由来の神経分化促進因子の探索

本研究では、神経栄養因子であるNGFの作用を代替・増強する食品成分の探索とその作用機構の分子レベルでの解明を目的として研究を行ってきた。神経分化のモデル細胞であるPC12細胞を用いたスクリーニングの結果、アブラナ科野菜の中でも特にワサビ抽出物に強い活性を見出した。さらにその活性成分について各種クロマトグラフィーを用いて単離・精製を行い、NGF増強活性を有する成分として6-メチルスルフィニルヘキシルイソチオシアネート(6-HITC)を同定した。さらにその作用機構について詳細な解析を行った結果、6-HITCはNGF受容体を負に制御する脱リン酸化酵素PTP1Bの活性を低下させることによりその活性を発現することが示唆された。さらにそのPTP1Bの不活性化には、6-HITCによる細胞内酸化ストレスの亢進が関与している可能性が考えられた。近年、神経変性疾患や老年性認知症は大きな社会問題になっており、その予防や治療に関する研究が進められている。特に神経成長因子(NGF)などの神経栄養因子の作用を代替・増強する化合物の探索が行われている。本研究課題では、NGFの作用を増強する化合物を特に食品に含まれている成分から見出し、その機能性化合物の作用機構を分子レベルで明らかにすることを目的としている。平成19年度は、ラット副腎髄質褐色細胞腫PC12細胞を用いたNGF増強作用を評価するアッセイ系の構築を行った。この系を用いて、様々な野菜や茶類、果実類について評価を行ったところ、アブラナ科に属する野菜類に強い活性を見出した。なかでも沢ワサビに強い活性が認められた。そこで、ワサビの酢酸エチル抽出物について、シリカゲルカラムクロマトグラフィーによる粗精製ののち、高速液体クロマトグラフィーによる精製、そしてNMRによる化学構造解析を行ったところ、6-メチルスルフィニルヘキシルイソチオシアネート(6-HITC)がその活性本体であることを突き止めた。実際6-HITCをPC12細胞に投与するとNGFの作用を濃度依存的に増強することが確認された。今後、6-HITCの細胞内における作用メカニズムの解明を推進する予定である。本研究は神経成長因子(NGF)の作用を代替・増強する食品成分の探索とその作用機構の解明を目的としている。平成19年度において、神経細胞の分化を促進する食品成分として、ワサビに含まれるイソチオシアネートである6-メチルスルフィニルヘキシルイソチオシアネート(6-HITC)を同定した。本年度は、この6-HITCの作用機構に関する検討を中心に行った。6-HITCはラット副腎髄質褐色細胞腫PC12細胞に対して、NGFの作用を増強することから、NGFの受容体であるTrkAに対する影響について検討を行った。その結果、TrkAのチロシンリン酸化を持続・増強することが明らかとなった。このことから、6-HITCはTrkAの脱リン酸化酵素に作用している可能性が考えられたので、次にTrkAの脱リン酸化酵素の探索を行った。いくつかのプロテインチロシンホスファターゼ(PTP)の遺伝子を細胞に導入しその影響を検討したところ、細胞質型PTPであるPTP1BがTrkAの脱リン酸化に関与している可能性が示唆された。実際、PTP1B特異的な阻害剤やsiRNAによりTrkAのリン酸化が亢進すること、substrate-trapping法によりPTP1BがTrkAと相互作用することが確認された。また、6-HITCにより細胞内酸化ストレスが亢進し、その結果PTP1Bの活性が低下する可能性が示唆された。
マイクロサテライトＤＮＡマーカーを用いたシオミズツボワムシの遺伝的モニタリング

海産魚の種苗生産において初期餌料として用いられているシオミズツボワムシ(S型ワムシ)の個体数増減と遺伝的多様性についての関連を、マイクロサテライトDNAマーカーを用いたクローン解析により検討した。まず、クローン解析に必要なマイクロサテライトDNAマーカーの選定を行ったところ、4つのマイクロサテライトDNAマーカーを用いてクローン判別をすることで解析集団の全てのクローン型が特定でき、ミトコンドリアDNAのCOIハプロタイプとも一致することが分かった。次に、S型ワムシを1ヶ月間培養し、増殖良好時と培養不調時のワムシについて、ミトコンドリアDNA COI領域によるハプロタイプ解析とマイクロサテライトDNAマーカーによるクローン型解析を行った。ミトコンドリアDNA COI領域による株型判別の結果、全てのワムシはBrachionus plicatilis sp. “Cayman"と判別された。また、培養良好時には23種類のハプロタイプが混在していたが、培養不調時には1種類のハプロタイプのみが確認された。マイクロサテライトDNAによるクローン型解析を行ったところ、80個ものクローン型が識別された。また、培養良好時のワムシのクローン多様度は培養不調時と比べて高い傾向が見られた。以上の結果から、ワムシの培養が良好な時はワムシの遺伝的多様度が高いことが明らかとなり、ワムシの個体数増減に遺伝的要因が関与する可能性が示唆された。しかしながら、飼育環境が良好であることで隠蔽種も良好な増殖をし、その結果として遺伝的多様度が高まった可能性も否定できない。そのため、今後は本研究で見られた主要なクローン型を用い、単一クローンでの培養、ならびに複数クローンでの混合培養を行い、個体数の増減と遺伝的多様性の関係について実験的に解析していく必要がある。
おとり遺伝子を用いた血管新生抑制による新規の癌遺伝子治療法の開発と応用

血管新生抑制を介した癌の増殖制御を目的とし,おとり遺伝子治療法の効果についての基礎的研究を行った。強力な血管新生因子であるVEGFはTNFαにより転写因子Splを介して発現が誘導される。そこでTNFαで活性化するSplをおとり遺伝子治療法の標的とし以下の検討を行った。【おとり遺伝子の合成】おとり遺伝子,すなわちSplが認識する塩基配列(7塩基)と,その上下流のダミー配列8-10塩基により設計した二本鎖合成オリゴヌクレオチドを調製した。【HVJ-リポソームによる導入法の確立】おとり遺伝子導入にはHVJ-リポソーム法を用いた。すなわち,リン脂質とコレステロールによりおとり遺伝子を封入した陰イオン帯電リポソームを調製しHVJと融合させ、おとり遺伝子含有HVJ-リポソームの調製法を確立した。さらに、培養癌細胞への様々な導入条件を検討し,常時90%以上の導入効率を示す導入条件を決定した。【おとり遺伝子導入の効果】おとり遺伝子をHVJ-リポソームにより培養癌細胞に導入すると,TNFαによるVEGFのmRNAおよび蛋白発現とも約40%-50%まで抑制した。さらに,TGFβやTissue factorなどの血管新生に関与する因子も同様に抑制された。また,おとり遺伝子の導入はこれらの血管新生因子の発現のみでなく、培養癌紳胞の浸潤能や増殖能の抑制効果も認められた。以上の結果よりSplを標的とした、おとり遺伝子治療法は複数の血管新生因子発現を同時に抑制するのみでなく,癌細胞の浸潤・増殖も制御することが証明され,新規の癌遺伝子治療法として応用できる可能性が示唆された。現在まで,癌細胞の低酸素培養やTNFα刺激が,転写因子AP-1やSP-1の核内移行を介して,VEGF産生を亢進することをゲルシフトアッセイにより確認した.そこで,制御する目的転写因子をAP-1およびSp-1とし,おとり遺伝子,すなわちAP-1あるいはSP-1が認識する塩基配列(7塩基)と,その上下流のダミー配列8-10塩基により設計したオリゴヌクレオチドと,それと相補的なオリゴヌクレオチドを合成した.さらにアニールし,HPLC精製により二本鎖合成オリゴヌクレオチドを調製した(以下wild typeと呼ぶ).また,対照としてwildypeから数カ所の配列だけを変異させたmutantypeを調製した.また,HVJ-リポソーム法はウイルスベクターとしてセンダイウイルス(HVJ)を使用した.ニワトリ受精卵にHVJを注射し増殖させるHVJ培養系を確立し,採取した漿尿液からHVJを精製し,凝血活性による力価測定法を樹立した.さらに,数種類のリン脂質とコレステロールによるリポソームの調製に成功し,HVJ-リポソームの調製法を確立し,90%以上の導入効率を示す導入系を決定した.そこで,各種培養癌細胞にwild typeあるいはmutant typeのおとり遺伝子を導入し,それぞれ低酸素環境での培養,あるいはTNFαで刺激した細胞のVEGF mRNA発現を検討した.Mutant type導入細胞,Empty HVJ-リポソーム処理細胞は低酸素環境での培養や,TNFα刺激でVEGF mRNAの産生に影響しなかったが,wild type導入細胞は約40%にまで抑制された.また,培養上清中のVEGF量をELISA法で比較検討すると,各おとり遺伝子やEmpty HVJ-リポソームがVEGF mRNA産生に与えた効果と同様の結果を得た.血管新生抑制を介した癌の増殖制御を目的とし,おとり遺伝子治療法の効果についての基礎的研究を行った。
含フッ素複合系メディエーターの開発と有機フッ素化合物の高選択的合成への応用

本研究はフッ素を含む新しい複合系メディエーターを創製し、安全かつ効率的な選択的直接フッ素化法と分子変換法を開発しようとするものであり所期の目的を完全に達成した。1.超原子価クロロフルオロヨードベンゼン誘導体の電解合成とこれをメディエーターとする陽極脱硫ジフッ素化単純なヨードベンゼンやp-ヨードトルエンはフッ化物イオン存在下、直接電解酸化しても超原子価ジフルオロ体を与えない。そこで塩化物イオンをメディエーターに用い、フッ化イオン存在下間接電解酸化したところ、I-F、I-CI結合をもつ三元系の新規超原子価ヨ-素化合物が得られることを見出した。さらにこれがジチオアセタールの酸化的脱硫フッ素化のメディエーターとして利用できることを明らかにした。2.フッ化物イオンメディエーターによる有機硫黄化合物の陽極メトキシ化とこれをキ-ステップとする有用フッ素化合物の合成当研究グループで見出されたフッ化物イオンメディエーターを利用し、不斉炭素上に水酸基を有する含CF_3スルフィドの位置選択的陽極メトキシ化に成功するとともにこれををキ-ステップとする光学活性フッ素化合物の新しい合成経路を開発した。
ハブ毒牙ナノ構造形成機構の解明と進化

毒動物は、毒を効率的に注入する毒牙など毒器官をもつ。本研究では、毒牙バイオミネラリゼーション機構解明のため、ハブ毒牙形成に関わるマトリックスタンパク質の構造と特性を明らかにすることを目的とした。ハブ毒牙を50%蟻酸により脱灰し、8M尿素により抽出した。プロテオーム解析から等電点45、分子量2555kDaの20種以上のタンパク質スポットを同定した。このうち主要成分としてI型コラーゲン様タンパク質の構造を明らかにした。さらにトランスクリプトーム解析から硬組織化関連タンパク質として,osteomodulin, IMPG2, dentin matrix protein 1などが見いだされた。毒動物は,毒を生産する毒腺などのほかに毒を獲物に効率的に注入するための毒牙や毒針,刺胞など毒器官をもつ。本研究は,ハブ(Protobothrops flavoviridis)毒牙の形成に関わるマトリックスタンパク質の構造と機能を明らかにすることを目的としている。これまで,ハブ毒牙を50%蟻酸により脱灰し,8M Ureaにより抽出した。アセトン-トリクロロ酢酸沈殿により濃縮(脱塩)し,2次元電気泳動によるプロテオーム解析からpI4-5,分子量25kDa-55kDaの20種類以上のタンパク質スポットを同定した。分子量はほぼ同様のpIが異なるスポットが存在し,リン酸化の状態による違いが示唆された。このうち主要なタンパク質としては,I型コラーゲン様タンパク質の構造をTof-MS/MSおよびハブ毒牙形成組織の次世代シーケンサーによる予備的なトランスクリプトーム解析(RNA-seq)から明らかにした。このほかにトランスクリプトーム解析から1200の転写産物の配列を解析したが,このうち硬組織化(歯,骨)関連タンパク質あるいはマトリックスタンパク質として相同性が見られたタンパク質としては,osteomodulin, interleukin-1 family, interphotoreceptor matrix proteoglycan 2 (IMPG2),dentin matrix protein 1などが見いだされた。毒動物は、毒を生産する毒腺、毒嚢の他に毒を相手側に効率的に注入するための毒牙や毒針、刺胞など毒器官をもつ。本研究は、ハブ毒牙の細い形状にも関わらず高い力学強度を示す物理特性と消化液に抵抗性を示す生化学的特性に着目し、ハブ毒牙の機械特性と毒牙形成に関わるマトリックスタンパク質の構造と機能、遺伝子の構造および発現様式について明らかにする。毒牙がどのように機能進化したのか、その進化メカニズムを解明するとともに、対酵素消化耐性や強度な力学的特性を有する毒牙形成のメカニズムを解明し、酸や酵素に高い耐久性をもつような新規ナノ材料の開発につながる知見を得ることを目的とする。本年度は、ハブ毒牙および毒牙芽細胞をそれぞれ採取し、毒牙を酸(蟻酸,酢酸,塩酸など),EDTAによる脱灰条件を検討した。50%蟻酸で室温,3日間による処理で脱灰し、不溶性マトリックスタンパク質を得た。マトリックスタンパク質を2次元電気泳動およびMALDITofMS/MSによるプロテオーム解析により、酸性領域特にpI4-5に,分子量25kDaから55kDaの20種類のタンパク質スポットを同定した。このうち1つは、トリ、赤腹イモリのコラーゲン様配列と相同性があることが判明した。しかし、ハブゲノムあるいは毒牙形成組織のトランスクリプトームよる配列データベースが不十分なため、そのほかに相同性のある配列は得ることができなかった。一方、毒牙芽細胞からRNAを抽出し、リボソーマルRNAを除去あるいはpoly(A)RNAに精製したのちcDNAライブラリを構築した。RNA-seq解析をすすめている。ハブ毒牙を酸(蟻酸,酢酸,塩酸など)およびEDTAによる脱灰、および不溶性マトリックスタンパク質の抽出条件を確立した。さらに毒牙マトリックスタンパク質の2次元電気泳動およびMALDITofMS/MSによるプロテオーム解析をおこない、酸性タンパク質のスポットを同定し、コラーゲン様配列と相同性があることを明らかにした。ハブゲノムあるいは毒牙形成組織のトランスクリプトームよる配列データベースを充実させるため、毒牙芽細胞のトランスクリプトームRNA-seq解析のほか、ゲノム解析についても進めていく。毒牙芽細胞のトランスクリプトームRNA-seq解析にかかる試薬類のほか、次世代シーケンサ使用料(東北大学研究基盤センター)に充てる。
GTP駆動性小胞輸送タンパク質(Sar1p)のX線結晶解析

本研究の標的タンパク質は、分子量21kDaのGTP結合タンパク質(以下Sarlpと称する)である。Sarlpは、真核細胞の特有の分泌経路(小胞体→ゴルジ体→分泌小胞→細胞膜)を有し、この小胞輸送という過程に関与し、主に小胞体に局在している。生合成されたタンパク質を小胞体からゴルジ体へ輸送過程で、輸送小胞の形成に必須である。また、Sarlpが輸送小胞からハズレて小胞体に戻る過程でSarlpによるGTP加水分解は重要である。本申請の到達目標は、SarlpのX線解析であるが、結晶化条件を予知する方法の開発でもある。この結晶化検索に、本質的な要因を選択するために、まず第一に、ネイティブ等電点を活用する。第二に、結晶化条件を迅速に見出すために統計学的な手法による最適化法の構築である。標的Sarlpタンパク質およびGTPアナログ結合複合体の結晶化の可能性の高い水準領域を、系統的に検索する。即ち、検索範囲を点から二次元に拡張して結晶化実験の高能率化を計る。その手順は、ステップ(1)「不完備要因配置」実験計画法の立案。ステップ(2)そのプロトコールに従って、結晶化条件を検索する実験を実施。ステップ(3)その実験結果を評価するために、動的光散乱法から得られる粒径分布等の流体力学的パラメータやX線小角散乱法よる慣性半径の利用。ステップ(4)得られたデータで、回帰・分散分析、また応答曲面解析、さらに統計的なニューラルネットワークによる最適モデルの獲得。現在、生化学的な実験施設を保有していない状況であるので、本年度は、等電点電気泳動システムといった生化学実験系の整備、ステップ(3)の動的光散乱計といった結晶化検索の前実験測定系の整備、ステップ(4)の統計学的な手法(ソフトウェアTrial runとNeural Connection)の導入により、結晶化前実験方法の確立を追及している。
代数トポロジー、高次元代数と書き換え計算系

以下の成果を挙げた。(1)フェルミオン型量子計算のための図式言語(fermionic ZW calculus)を導入し、この言語においてフェルミオン型量子計算の主要な物理ゲートを表現できることを示すとともに、この言語の等式理論の完全な公理化を与えた。この結果を論文にまとめ国際会議FSCD2018にて発表した。(2)圏論的量子力学における図式言語について、これまで未解決であった純粋状態量子ビットに関する等式理論の完全な公理化を与えることに成功した。この結果を論文にまとめ国際会議LICS2018にて発表した。(3)高次元圏論の中心的な課題のひとつである厳格化(strictification)について、表現可能なある種のポリ双圏(merge bicategories)の半厳格化定理を証明した。この結果を論文にまとめ専門誌に投稿し、採録が決まった。(4)高次元圏の新しい組み合わせ的な表現である球状半順序集合(globular posets)の概念を導入し、論文にまとめた。期待された成果が順調に得られている。またその成果を論文にまとめ投稿し、すでにそのいくつかは査読を経て出版済み・採録決定済みである。さらに、積極的に結果の発信に努めており、他の研究者たちからも高評価を得ている。1月にはパリに招聘され、高次元圏論に関する最新の成果について講演し、専門家らからの注目を集めた。高次元圏の厳格化(strictification)の問題について、これまでに得た結果のさらなる拡張を目指す。具体的には、(1)非代数的な弱い高次元圏のモデルとしての表現可能な正規ポリグラフの研究、(2)厳格なω圏より一般的な、代数的な高次元圏のモデルである「チャート付きω圏」の研究、および(3)表現可能な正規ポリグラフがチャート付きω圏に厳格化可能であることの証明、に取り組む。最終目標は、チャート付きω圏が以下のような強い意味での「ホモトピー仮説」を満たすことを示すことである:任意のホモトピー型はあるチャート付きω圏の幾何学的実現と弱同値であり、そのホモトピー群チャート付きω圏の合成演算から代数的に計算できる。これらの結果を論文にまとめ、国際会議・学術誌等で発表していく。以下の成果を得た。(1)フェルミオン型量子計算のための図式言語(fermionic ZW calculus)を導入し、この言語においてフェルミオン型量子計算の主要な物理ゲートを表現できることを示すとともに、この言語の等式理論の完全な公理化を与えた(国際会議FSCD018に採録決定済)。(2)圏論的量子力学における図式言語について、これまで未解決であった純粋状態量子ビットに関する等式理論の完全な公理化を与えることに成功した(国際会議LICS2018に採録決定済)。Hermidaによる表現可能なマルチ圏(multicategories)に基づくモノイダル圏の厳格化を拡張し、正則なポリ圏(polycategories)に基づく双圏(bicategories)の厳格化を与えた。ここで問題となるのは積の(弱い)単位元の扱いであるが、単位元の存在が適切な分割可能性(divisibility)を満たす1セルの存在と同値であることを示し、このことから単位元に関する適切な条件を満たす双圏の(単位元を除いた)厳格化を与えた。この結果はより高次元でも成立することが期待できる(論文投稿中)。またその成果を論文にまとめ投稿し、すでにそのいくつかは査読を経て採録決定済みである。さらに、研究集会等で積極的に結果の発信に努めており、他の研究者たちからも高評価を得ている。以下の成果を挙げた。引き続き高次元圏論および圏論的量子論に関する研究を遂行する。加えて、数理論理学および書き換え計算系との関係について調べていく。具体的には、(1)非代数的な弱い高次元圏のモデルとしての表現可能な正規ポリグラフの研究、(2)厳格なω

圏より一般的な、代数的な高次元圏のモデルである「チャート付きω圏」の研究、および(3)表現可能な正規ポリグラフがチャート付きω圏に厳格化可能であることの証明、に取り組む。最終目標は、チャート付きω圏が以下のような強い意味での「ホモトピー仮説」を満たすことを示すことである:任意のホモトピー型はあるチャート付きω圏の幾何学的実現と弱同値であり、そのホモトピー群チャート付きω圏の合成演算から代数的に計算できる。これらの結果を論文にまとめ、国際会議・学術誌等で発表していく。
F1-ATPaseによる生体分子モーターの化学－力学エネルギー変換機構の解明

生体分子モーターは基質となるヌクレオチドの加水分解エネルギーを利用して働いている。その仕掛けを探りたい。ATP駆動型の分子モーターでは、活性部位でのATP、ADP・Pi、ADP、Pi、emptyといったそれぞれの化学状態に応じた力を化学サイクルに沿って発生することで一方向に動くと考えられている。力発生の設計図とでも言うべきポテンシャルエネルギーをすべてのヌクレオチド化学状態について決定することで、分子モーターの化学ー力学エネルギー変換の本質的理解に迫りたい。具体的には、回転分子モーターF1-ATPaseを用いて、活性部位3箇所の化学状態を同定しながら発生するトルクを1分子測定し、最終的に化学状態ごとのポテンシャルエネルギーを回転角度の関数として決定することを試みた。ガラス表面に固定したF1の回転軸に磁気ビーズを取り付け、磁気ピンセットで作る外部磁場によってATP加水分解または合成の方向に一定速度で回転させながら、F1の出すトルク(回転力)を測定した。磁気ビーズの、磁場の向きからのズレがF1の出すトルクであり、ATP待ちの角度を基準として0から360度の回転角度の関数として求めた。同時に、蛍光性ヌクレオチドを用いてどの活性部位に結合しているのかを偏光・デフォーカス蛍光イメージングによって1分子観察した。結合ヌクレオチド無しの状態とADP1個を結合した状態の測定に成功している。また、ヌクレオチドの結合定数を用いた別のポテンシャル決定法からも同様の結果となることが確認できている。
体育教師の運動観察力の養成

本研究の目的は体育の教育学的意味から教師の観察力を明らかにするものである。体育の教育学的意味を再考すれば、身体意識の問題が浮き彫りとなり、体育教師は身体知を観察する必要に迫られる。全くの原初的直観は認識にとっての始原であり、それはキネステーゼ能力によって見いだされるものである。だから体育教師は内在知覚から超越論的知覚へと現象学的還元をしなければならないのである。すべての「認識されたもの」はいわゆる「内部知覚」を構成するもととなり得るとともに、「熟考された」価値を肯定、否定する等の対象となり得る。「それ」を分析するのが体育教師の観察能力である。一般に観察は「ものごとの状態や変化をありのままに見ること」と理解されるが、運動指導現場における観察は、観察結果から運動修正に向けての具体的な指示を出すことになる。観察結果が外部視点からの形式的な問題点の指摘と同じレベルでは、映像機器による分析結果の方が正確である。人間の指導者が運動を観察するという態度は、運動者の「自己運動」を観察することを意味し、相手の運動感覚(キネステーゼ)の問題点を見つけ解決することである。優秀な指導者は、本人の受動世界にある運動感覚問題をも見いだし解決するが、その観察力は能力性に支えられている。だから指導者の運動観察能力はどのように養成できるかが重要となってくる。学習者は指導者の指示を聞きながら動感問題の解決に向かうが、そこに両者の動感志向性の交信の場が築かれる。指導者は自ら伝えるべき運動感覚を言語に乗せ学習者に伝え、学習者はその指示語を自らの動感志向性で捉えることになる。科学的思考に慣らされている我々は、一般に指導者の指示語が学習者に聞こえ、その情報を理解して運動問題の解決に向かうと誤解してしまう。志向性とは「自らの或ものへの意識」であり、伝える側も聞く側も、つまりお互いの動感志向性が対峙するとき、超越論的な間身体性へと向かう。それは動感交信の中で借問により、それぞれの動感志向性が超越論的な意味で間身体性が成立して運動問題が解決されることになる。この本質原理に至ったことで、今年度は観察者と観察される側の関係が明らかになった。この研究成果の一部は「動感発生に遡る様相化分析」として発表済みである。指導者が学習者の運動を観察するとき、第一に「動き方」の物理時空間での運動図形変化に関心が向く。「理想的な動き方とどこに違いがあるのか」という視点で、その違いを見いだそうと指導者は観察を行う。その結果から、「上手な人とこの動き方が違う」という結論に至り、その動き方の違いはスポーツ科学により要素に分解され、自然科学的な精密分析が行われる。指導者自らが自分の目で観察した「動き方の違い」は、スポーツ科学により実証されると、「自分の目は間違っていなかった」と考える。このような手続きは日常生活においても行われ、ものの大きさや角度などでも「目視」によって確認されたことの信憑性は、測定によって実証される。常に「感覚的な判断はきわめて曖昧であり、客観的に測定してこそそれが真実であることが実証される」という科学的思考が我々を覆い尽くしている。しかし、運動問題を解決する本人にとっては、自分の運動問題を知識として知ったところで、実際に動くための知恵とはならない。実際に運動を行うものは、自分の「動きかた」の違いに「気づく」ことが「知る」ことである。その動感を「知る」ことにより、「どう動くか」という知恵が「身体知」となる。科学的思考で「知る」ことによって授けられる「知恵」とはここで截然と区別される。だから指導者が運動発生に関わるために観察することは、「見る」のではなく「見抜く」と呼ばれる。この動感問題を見抜く観察力こそが指導者の技能であり、優秀な指導者は動きの外形的な変化を超えて「本人の動感を捉える」のである。その観察力の養成は「能力性」を背景に持つから、エピステーメとしての知識をいくら有しても養成されない。エピステーメは伝えられても動感能力を伝承することはきわめて難しいが、この方法論の構築は急がなければならない。研究成果の一部は「動感観察する身体能力」として発表済みである。運動を観察するには外部視点から運動を観察することと、自己運動として運動を観察するという二つの態度をもつことになる。前者は自然科学的な運動研究で分析され、物質身体にその原因を求める。一方後者の自己運動としての運動観察は、自ら動くという運動者の企図に切り込みそこに本質法則を求めることになる。「何かができる」という運動発生は、自らがそうしたという動感問題と切り離すことができない。

しかし、そこには受動的発生という先反省的な営みが見え隠れし、それはいままで問題視されていなかった。相手の運動感覚(動感世界)に立ち入ることを外部視点から捉えれば、単なる想像であり思い込みと一蹴されてしまう。ところが、コーチの一言で運動問題が解決できたという現場の事実は枚挙にいとまがない。単なる記号としての言葉を伝えたから運動が発生したというなら、その指示語を誰がいつ使っても運動が発生するはずである。そうでないから運動問題を解決する動感指示語はいつどこで使うべきか検討を要するし、相手がそれを理解できる状態にあるかどうかも見分ける必要に迫られる。他者同士の動感について共通世界を有することは実践場面では絶体事実性として呈示される。素人では見分けがつかない運動問題を見抜いたり、時には映像世界で捉えることができない動感問題を見抜き、適切な指示を出す指導者がいる。そこには、運動観察者の持つ身体知が大きく関わることになる。指導者の身体知を起点として運動を観察するから、「今いっても分からない」とか「今言わないと大きな問題となる」と捉えることになる。伝える側と承ける側との関係が崩れるだけで、いくら動感観察ができても問題の解決には至らないから、動感交信力は一つの技能と捉えることができる。次年度に向けてそのような観察力の基礎をなす交信力を養成する方法を探ることになる。今年度は、指導者と学習者の創発身体知と促発身体知の関係に、間動感志向性という本質原理が存在していることを解明した。特に指導者の指示を聞く学習者の動感志向性が鍵であり、指導者の指示語を聞くという態度は、学習者の動感志向性によるものである。それにより、何度も同じ指示を出しているなかで「分かった」と「気づく」現象が解明されたことになる。これにより具体的な運動観察力養成方法の構築の基礎ができたと考えられる。この基本原理の解明により、本研究は概ね順調に進んでいると考えられる。運動観察力の養成をテーマに研究を進めているが、今年度は単に動感問題が捉えられただけでは運動発生に至らないことが明確化した。指導者は動感運動を発生させるために観察をするのであり、動感問題を単に指摘するだけでは外部視点からの指摘と変わりない。つまり、交信力という「伝え手」と「承け手」の関係系を構築する動感交信力がないと外部視点からの運動問題の指摘と何ら変わりないのである。この考え方を基礎におき、次年度以降、動感観察力の養成方法の構築へと向かうことになる。基本原理を取り巻く問題として動感交信力が浮き彫りになったことで問題が整理され、おおむね順調に進んでいると考えられる。今年度は、「体育教師の運動観察力の養成」という研究をまとめる最終年度となり、昨年度の結果を踏まえ、具体的な運動観察力の養成方法を検討することになる。本質原理の解明から方法論への道に向かうまとめにおいては、本学で展開されている「運動観察方法及び実習」の授業で、学生に運動観察力養成法を教授して具体化していくことになる。運動の一回性の原理から再現映像を具体的な資料として運動観察授業を展開することになるが、携帯電話等の手軽なメディアを使い、授業時間以外でも有効な観察力の訓練ができる方法を検討したいと考えている。学生の携帯電話の機能に提供できる映像を作成し検証するためのモバイル機器を購入することになる。24年度は、動感観察力の有無を見極める方法について研究を進めることになる。
高感度磁気センサーを用いた漏洩磁束探傷法による欠陥形状の定量的評価

1.漏洩磁束探傷法による複雑形状欠陥および磁気的非均質の定量的評価法の開発材料中に存在するき裂や切り欠きなどの欠損部やき裂発生以前の疲労・劣化部、製造時に生じた材質の非均一などの各種欠陥は、磁気的には材料中の透磁率の非均一な分布として捉えることができる。このような磁気的な非均質を定量的に評価可能な新たな漏洩磁束探傷法として、静磁場解析と遺伝的アルゴリズムを併用した材料中の透磁率分布の逆解析手法を提案し、基礎的開発および検討を行った。その結果、本手法により、一様磁場中に保持された板材試験片の2値的な透磁率分布(欠損部形状)を高精度に評価することが可能であることが2次元のシミュレーションで確認された。今後は、透磁率が段階的な値をとるように改良し、より一般的な磁気的非均質の評価(溶接部の健全性評価を含む)を行っていく。2.アレイ型センサを用いた高効率・高精度漏洩磁束探傷システムの開発前年度開発した漏洩磁束探傷法による欠陥の3次元形状評価法、および今年度開発した1の手法を実際に適用する際、短時間に広範囲な測定を行えるアレイ型センサシステムが有効であると考えられる。しかし、アレイ型センサによる測定の分解能は一般的には高性能な単一センサには劣る。そこで、単一センサを用いて測定した高い空間分解能をアレイ型センサで再現するために、デコンボリューション処理による空間分解能の向上を提案した。現在、実際の装置の感度分布関数を求めるための測定を進めている。上記のように、漏洩磁束測定によって高速かつ高精度で材料中の欠陥形状および材質の非均一を定量的に評価するための基礎技術を提案・開発することができた。今後は個々の手法を改良、統合することで、欠陥探傷・劣化診断・疲労評価・品質検査等に広く応用可能な高精度非破壊評価技術となることが期待される。1.複雑形状欠陥に対する漏洩磁束検量線法の知識工学に基づいた拡張漏洩磁束分布から適切な特徴量を抽出する新たな信号処理法として回帰分析法を提唱し,同手法により抽出された特徴量からニューラルネットワークを用いて欠陥形状を推定する手法を開発した.2次元問題として取り扱える溝状欠陥および傾斜欠陥に本手法を適用し,欠陥の存在面(表面欠陥か背面欠陥か)と欠陥断面形状(欠陥幅,深さ,傾斜角度)を高精度に評価可能であることを確認した.2.回転磁場を用いた3次元的な欠陥形状の評価本年度は2次元磁化装置の開発には至らなかったが,1で開発した2次元的な欠陥断面形状の評価結果を結合することで欠陥形状の3次元的評価を行う手法を開発した.本手法は,信号処理が簡便であり,評価のために蓄積するデータ量を従来の評価法に比べて大幅に削減することができるといったメリットをもっている.本手法をSS400鋼試験片中に人工的に設けた溝状欠陥に適用し,欠陥の存在面と欠陥形状を3次元的に,かつ,高精度に評価可能であることを確認した.3.磁気的非均質に起因する漏洩磁束の解析本年度は高感度な磁気センサを用い,溶接部,SCC,疲労き裂を持つSUS304およびSUS316試験片について漏洩磁束探傷法を適用し,基礎的なデータを収集した.その結果,ノッチやスリットといった形状変化や,溶接部,疲労き裂およびSCC近傍のマルテンサイト相析出等に起因する漏洩磁束が検出可能であり,それぞれの漏洩磁束分布パターンの違いからその識別が可能なことが分かった.SUS304鋼中の疲労き裂については,き裂近傍の大変形部に生成したマルテンサイト変態部のき裂面に対する磁気異方性を確認することができた.これらの各結果は,オーステナイト系ステンレス鋼における磁気的非破壊評価法の確立のための重要な知見である.1.漏洩磁束探傷法による複雑形状欠陥および磁気的非均質の定量的評価法の開発材料中に存在するき裂や切り欠きなどの欠損部やき裂発生以前の疲労・劣化部、製造時に生じた材質の非均一などの各種欠陥は、磁気的には材料中の透磁率の非均一な分布として捉えることができる。

今後は個々の手法を改良、統合することで、欠陥探傷・劣化診断・疲労評価・品質検査等に広く応用可能な高精度非破壊評価技術となることが期待される。
ノイズ前庭電気刺激が前庭脊髄路の興奮性ならびに動的バランスに与える影響

近年、ノイズ前庭電気刺激は健常者の静的立位バランスを改善させることで注目されつつある。しかしこの機序については未だ明らかではなく、また、歩行能力と密接に関連する動的バランスに与える効果についても十分な報告はない。本研究では、ノイズ前庭電気刺激によって前庭脊髄路の興奮性が変化するかについて検証することとした。健常若年者9名を対象とし、ヒラメ筋の筋腹に電極間距離5cmで電極を貼付して前庭誘発筋電図を記録した。立位中に、前庭矩形波刺激のみ、ノイズ前庭電気刺激+前庭矩形波刺激の2条件において、強度の異なる前庭矩形波(1mA、2mA、4mAで500ミリ秒幅)を用いて25秒おきのランダム間隔で32回刺激した。得られたヒラメ筋の誘発筋電図を加算平均し、反応振幅を記録した。ノイズ前庭電気刺激の条件は通電感覚閾値の70%の刺激強度をもつホワイトノイズとした。これら6条件(刺激強度3条件、ノイズ有無)をランダム順に実施した。ヒラメ筋から得られた誘発電位のうち、短潜時の成分については1mAの電流強度では波形が明らかではなかったが、2mA、4mAの電流強度では強度が強いほど大きい振幅を認めた。さらに、ノイズ前庭電気刺激を加えることにより振幅が大きくなった。中潜時の成分についても電流強度が大きくなるほど積分値が大きくなる傾向がみられた。しかし、ノイズ前庭電気刺激の有無による積分値の差については明らかではなかった。ヒラメ筋から得られる前庭誘発電位は、中潜時波形は大脳の下降性投射の影響を強く受けているとされており姿勢動揺に関与することが示唆されている。一方、短潜時波形についてはその役割は明らかではないものの、その潜時から前庭神経核から直接の投射である可能性が考えられる。ノイズ前庭電気刺激の影響が短潜時波形のみに認められたことは、この直接下降路の興奮性が高くなったことが示唆された。本研究は当初計画よりもやや遅れている。計画では脳卒中患者19名程度を対象として実施予定であったが、測定対象の被験者数を十分に確保できなかった。現在は研究協力施設において被験者の確保のめどは立っており、本年度の計画案も計画通り実施できる見込みである。健常者では期待通りの結果が得られていることから、これを脳卒中患者に応用するとともに、さらに健常者でも基礎データの収集を継続しながら研究方法の精度を高めるよう工夫していく。本年度においては、脳卒中患者を対象としてデータ収集を進めるとともに、本年度計画の研究も実施する。数週間の介入による効果検証であるため、合併症や途中脱落など一定の被験者数を確保することが困難であることも予測される。この対処法として、介入期間の短縮、脱落例を含めた検討などの工夫を行うことを検討している。

数週間の介入による効果検証であるため、合併症や途中脱落など一定の被験者数を確保することが困難であることも予測される。この対処法として、介入期間の短縮、脱落例を含めた検討などの工夫を行うことを検討している。当該年度の研究では、被験者の確保が計画通りに実施できず、データ計測にかかる人件費や謝金を十分に使用できなかった。また同様に、計測にかかる交通費や成果発表にかかる旅費などを計画通りに使用できなかったため、当初の使用予定額との相違が生じた。当該年度の研究遂行に必要な物品などについて、当初予定以上の使用額が生じている。次年度の研究計画を遂行するために必要な物品は当初予定よりも高額となる見積もりであり、当該年度に生じた金額を充てる予定である。また、成果発表などにかかる旅費も発生するため、計画的に使用できると考える。