hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
戦後フランスの現代音楽創作・受容から検証する、音楽における冷戦の射程

すでに前年度の報告で述べたとおり、パリ解放(44年)から約10年に亘るフランス音楽創作は、早い周期で入れ替わった方向付けや「前衛」音楽の有り様、あるいは創作家と聴衆のの関係性などに下支えされ、非常に複雑な様相を呈しているが、その中で、「前衛」の探求と「音楽の象牙の塔化」の否定の間で大きく揺れ動くこととなった、親ソ(=反米)アーティストの立ち位置もまた非常に複雑かつ多様な動機に支えられている。その実態のドキュメントとしての、雑誌・新聞記事、音楽祭、レクチャーなどもまた、時に個人個人の政治的信条と、新たな音楽創作技法の追求との間で、時に矛盾を呈する発言をすることとなるアーティストの姿を如実に顕すことが明らかになった。とりわけ、興味深いのはルネ・レイボヴィッツの例だが、彼の一次資料は、国立図書館(音楽学部)に所蔵されている数点を除き、未だカタログ化されておらず、この面においては予期していたほど調査が進まなかったことは残念だった。平成28年度は、前年度からの取りこぼしの処理として、2回に分けて資料調査を行った。3月から4月にかけてはパリの国立図書館(フランソワ・ミッテラン本館)にて、Les Lettre Francaise, Le Temps Moderne, Carrefeurなどの定期出版物に掲載されたフランス進歩音楽家協会L'Associationfrancaisedes musiciensprogressistesおよび人民音楽連盟La Federation musicale populaireによる、あるいはそれらに関連する記事を収集したほか、マーラー音楽資料館にて、戦後数年間、フランスの「左翼」音楽家の先峰的立ち位置を占めたシャルル・ケクラン関係の資料(プログラム・ノート、レクチャー用原稿、私信など)の調査を行った。また9月には、シカゴ大学附属レーゲンステイン図書館が所蔵する、52年および54年に「文化的自由のための会議」が実施した音楽祭(パリおよびローマ)関連の資料を調査した。この所蔵コレクションは「会議」関連ではもっとも包括的なもので、これまで調査した資料を補完する意味で、非常な有用性を持つことがわかった。これらの調査の結果は、2017年3月に行われた第20回国際音楽学会にて発表した。今年度は、2017年3月に、研究代表者の所属する東京芸術大学が主催となった行われた第20回国際音楽学会の準備に、予想を遥かに上回る時間を取られてしまい、当初2017年に予定していた補助的な資料調査を実施することができなかった。これは次年度に延期することなっている。本研究は当初、平成28年度で終了する予定であったが、平成29年3月に、所属する東京芸術大学を主催のひとつとする「第20回国際音楽学会」が開催され、本研究者は実行委員として実質的にほぼすべての企画・運営に中心的に関わり、その準備のため28年度の研究計画が思ったより進捗しなかった。よって一年の延長となった。平成29年度は夏季に在メリーランドの米国国立公文書館にて、春季にスイス・バーゼルおよびパリ国立公文書館、ニューヨーク市立図書館にて資料調査を行い、またそれまでの研究成果一部は、12月に台湾国立大学での招聘講義にて発表した。
想定を超える極大地震動作用時の橋の大規模崩壊現象の解明とその制御法の提案

1.平成28,29年度にすでに実施したCFT橋脚で支持された高架橋模型の加振による崩壊実験ならびにトラス橋の死荷重下の下弦材破断による崩壊実験に基づき,鋼材の材料構成則や解析モデルのキャリブレーションをすることで,崩壊挙動を再現できる高精度FEモデルを整備した.鋼材ではとくに延性き裂発生に至るまでの大きなひずみ領域での構成則を同定した.さらに,高架橋やトラス橋の崩壊までの時刻歴応答解析を実施することで,崩壊挙動特性の詳細を把握するとともに構造系のパラメータを変化させたパラメトリックスタディにより,各パラメータが崩壊挙動特性に与える影響を調べた.そして,これらの結果をもとに,崩壊制御設計での利用を視野に入れて,構造系が崩壊状態にあるか否かを判定する方法,崩壊モードの同定法を検討した.2.構造物の崩壊に対する抵抗性向上策について,高架橋とトラス橋を対象に1.で検討した高精度のFEモデルを用いた解析により検討を行った.これは,耐震設計に抵触しないように構造系の耐震設計での終局限界以降のエネルギ吸収能を高めることで崩壊に対する抵抗性(耐崩壊性能)を向上させるものである.具体的には,a)各構成部材の終局限界以降のエネルギ吸収能を向上させる方法,b)部材破壊後に複数の荷重再配分経路を構造系内に確保して構造系としてのエネルギ吸収能を向上させる方法の2段階の対応法について検討した.1.高架橋とトラス橋の崩壊挙動解析モデルの高精度化:平成28,29年に実施したCFT橋脚で支持された高架橋模型の加振による崩壊実験ならびに,死荷重下のトラス橋模型の下弦材破断による崩壊実験に基づき鋼材の構成則や構造解析モデルのキャリブレーションを行うことで,崩壊挙動が再現できる高精度FEモデルを整備した.2.崩壊挙動特性の把握と崩壊判定法の検討:まず,高架橋やトラス橋を対象に高精度FEモデルによる動的解析を実施し,崩壊挙動の特性をパラメトリックに把握した.つぎに,構造系が崩壊状態に到達したことを判定する厳密な方法と実用的な方法を検討した.厳密な方法としては,構造系の応答を精緻なFEモデルで追跡し,崩壊挙動を示しているか否かを直接判定する方法を検討した.実用的な方法としてはエネルギに基づく判定法を検討した.すなわち,部材破壊時における構造系の運動エネルギK1を実用的な耐震解析で算定する一方,部材の破壊から構造系全体の崩壊に至るまでの,部材破断で生じる運動エネルギK2と構造系が吸収するエネルギEは静的なModal Pushover解析で評価する.そして,全運動エネルギ(K1+K2)が吸収エネルギEを上回るときに崩壊と判定する.本判定法の妥当性をトラス橋について検証した.3.まず,構成部材の終局限界以降のエネルギ吸収能向上による耐崩壊性能向上策を検討した.具体的な耐崩壊性能向上策として,鋼部材のCFT化と耐力抑制を施す耐崩壊性能向上策について数値解析で検討し,所定の効果を検証した.つぎに,部材破壊後に構造系の荷重再配分によるエネルギ吸収能向上の特性を調べるために,鋼製橋脚単体と橋脚間の荷重再分配作用のある連続高架橋での崩壊挙動を高精度FEモデルで詳細に解析した.その結果,荷重再分配により,橋脚のピーク以降のエネルギ吸収能が向上し耐崩壊性能が向上するメカニズムを確認した.平成30年度までの成果を踏まえ,耐崩壊性能向上策として崩壊防止構造の検討を行う.さらに,本年は最終年度であることから,これまでの研究成果を取りまとめ,崩壊制御設計法を構築する.1.重要構造物の崩壊防止に用いる崩壊防止構造の検討:重要な構造物の崩壊を確実に防止するために,応答が崩壊限界を越えた場合に機能して崩壊を防止する下記の2種類の構造を提案し,その効果を検証するとともに設計法を検討する.a)崩壊防止ケーブル:ケーブルは初期状態においては弛ませておき,構造物の応答が耐震設計の崩壊限界を越えた時に機能させ崩壊を防止する.b)崩壊防止橋脚:高架橋を対象に既存橋脚の中間に設置する橋脚である.この橋脚はレベル2地震時までは機能せず,既存橋脚の崩壊時に上部構造の自重を支持することを目的とする.2.構造物の応答が終局限界を超える場合に対処する崩壊制御設計の構築:崩壊制御設計の方策として,以下を実施する.a)崩壊挙動予測のためのFE解析の整備:連続高架橋やトラス橋の崩壊実験でキャリブレーションを行った高精度FEモデルを汎用化し,実用化するための検討を行う.b)崩壊照査法の提示:高精度のFEモデルを用いた時刻歴応答解析をもとに崩壊状態にあることを逐次照査する精緻な手法の他に,実用的な方法として,通常の耐震解析と静的なModal Pushover解析に基づくエネルギ法による崩壊照査法の適用性と精度をより広い範囲で検討し,実務での崩壊照査法を整備する.c)耐崩壊性向上策および崩壊防止構造の導入法の提示:崩壊に対する抵抗性の向上法として,部材の変形能とエネルギ吸収能向上法や荷重伝達機構の冗長化による方法の具体的な導入概念を整理する.また,崩壊防止構造の設計概念も提示する.1.終局限界を超える地震に対する橋の崩壊挙動解析と制御の方針の検討:連続高架橋を支持する鋼製橋脚および上路式トラス橋を対象に終局限界後に機能する崩壊防止ケーブルを用いた崩壊制御方法の特性について数値解析による検討を行った.トラス橋については崩壊実験を行い特性と妥当性を検証した.2.橋の構成要素の載荷実験による破壊挙動

同定:トラス格点の破壊実験を行い,破壊挙動を同定した.天然ゴム支承を対象にせん断による破断試験を実施しその挙動を同定した.負反力と橋脚天端の回転等による曲げの影響を考慮した実験も実施し,これらが支承のせん断破壊に与える影響を検討した.3.橋の構成要素の崩壊モデルの開発:鋼製橋脚,CFT橋脚では崩壊時に極端な大ひずみが生じるために,鋼材の引張り特性は通常の引張試験で直接同定ができない.そのため,引張試験片の変形の局所化を考慮できるFEモデルを構築して逆解析により同定する方法を開発した.また,ゴム支承の構成則には超弾性,塑性を導入してモデル化し,支承単体の載荷実験での挙動に基づき,キャリブレーションを行い破断近傍までのモデルを同定した.4.橋全体系の崩壊までの挙動を一貫して扱うペタスケールの高度FEモデルの構築:橋脚,格点,支承に関する崩壊モデルを作成し橋脚モデルに組み込んだ.5.連続高架橋模型の設計・製作と崩壊実験計画:振動台実験による崩壊実験を行う2径間連続高架橋模型(縮尺比1/6.7)の設計・製作を行った.高架橋模型は(1)すべてがT型橋脚の場合,(2)中央橋脚が逆L橋脚の場合の2種類とした.(2)逆L橋脚を持つ高架橋では,「橋脚の耐力到達先行型」と「支承の破断先行型」の2通りの崩壊状態を想定して支承形状を調整した2タイプの模型を用意した.なお,当初の計画では曲線高架橋模型を製作する予定であったがコストの観点から逆L橋脚を持つ高架橋に変更した.1.終局限界を越える地震に対する崩壊制御方針の検討,2.橋の構成要素の載荷実験による破壊挙動の同定,3.橋の構成要素の崩壊モデルの開発の研究項目はほぼ予定通りに実施することができた.さらに,本研究で最もコアとなる連続高架橋の加振による崩壊実験に係る5.連続高架橋模型の設計・製作と崩壊実験計画については,平成28年度に実験の詳細計画の立案およに供試体の設計,製作とを実施するとともに,東アジアで唯一実績のある最大級もマルチ振動台を保有している中国同済大学との実験実施に関する契約を締結することで予定通り平成29年度に実施できる運びとなった.ただ,経費の観点から実験供試体を曲線高架橋から,支承に対してほぼ同等の厳し載荷条件となる中央に逆L橋脚を持つ直線高架橋に変更した.さらに,上路式トラス橋の崩壊実験とケーブルによる崩壊防止実験についても,振動台を用いた加振でFCMを破断させる方法とFCMを人工的に直接切断する方法を数値シミュレーションで検討した結果,両者の差が小さくいことが判明した.これより,より確実に,かつ低コストで実験が可能となる後者の実験手法を採用するとともに,実験を本年度に繰り上げて実施した.したがって,5.については予想以上に研究が進展している.しかし,4.橋全体系の崩壊までの挙動を一貫して扱うペタスケールの高度FEモデルの構築については,ゴム系支承の破壊近傍までの挙動を示す構成則の提示と実験によるキャリブレーションを行うことはできたが,破断条件の提示と破壊挙動のモデル化は若干遅れが生じている.その結果,橋全体系の崩壊までの挙動を一貫して扱うペタスケールの高度FEモデルの完成で若干遅れが生じている.なお,ペタスケールモデルの「京」での高並列化については,ほぼ目標通りの成果が得られた.以上,控えめに見ても,全体としての研究進捗はおおむね当初の予定通りであるといえる.1.連続高架橋大型模型の水平2方向同時加振による崩壊挙動
想定外事象における運転員の支援を目的とした生態的インタフェースの拡張

想定/想定外事象時に操作員を支援するインタフェースの理論的枠組みとして提案されている生態的インタフェース設計法の有効性と問題を明確にすること,及びその改善を試みることを目的として,「人間中心の自動化」が提唱している「対象システム及び自動制御系の状態把握支援」について検討した.並行して理論的基盤を整備するために,人間機械系の適切なタスク配分に関する検討も行った.[対象システムの状態把握支援]当該設計論では,人間は対象を機能階層モデル(目的手段モデル)として把握しており,これに適した情報を提供すべきとしている.想定外事象時も含めた状態でのこの妥当性を検討すべく,「正常/異常」,「機能の状態」,「機能の想定状態」の各条件下おける情報の十分性を評価した.この結果,既存の機能を想定(表示)していないがため,あるいはシステムの物理的変化等により生成した機能を想定していないがため,有用な機能を利用できないという,これまで検討されていない新たな状況の存在を明らかにした.このような機能群の把握は重大状況における対応方法の策定において重要であり,これまでの設計法の不備を改善できたと考える.[自動制御系の状態把握支援]厳しい時間制約下では自動制御系の複雑な挙動の把握は非常に困難であることから,モードエラー(把握失敗)が生じている.そこで自動制御系の意図(制御目的と手段)に関する情報を,対象システムの目的手段モデルに基づき整理・同定する方法を新たに考案した.この情報を表示したインタフェースを利用することで,制約時間に適した抽象度表現を用いた状態把握が可能となること,全体の目標と自動系及び自身の目標との関係に対する理解が可能となること,自動系の利用手段を理解することにより自ら用いる手段との干渉を回避できることが期待できる.被験者を用いた認知実験により,これらの有効性を確認することができた.想定/想定外事象時に操作員を支援するインタフェースの理論的枠組みとして,生態的インタフェース設計法の有効性と問題を提示情報の適切さの観点から明確にすること,及びその改善を試みることが本研究の目的である.「人間中心の自動化」が提唱している「対象システムの状態把握支援」,「自動制御系の状態把握支援」がインタフェース設計の本質要件であると考え,当該設計法における情報同定法の問題点と解決法について検討を行った.以降に主たる結果について述べるが,これと並行して認知実験のための環境の整備を実施している.1.対象システムの状態把握に必要な情報の検討:当該設計論では,人間は対象を機能階層モデル(目的手段モデル)として把握しており,この把握に適した情報を提示すべきとしている.本研究では想定外事象時も含めた全ての状態での妥当性を検討すべく,「正常時/異常時」,「機能の状態」,「機能の想定状態」の全組み合わせにおける情報の十分性を評価した.この結果から,既存の機能を想定していないがため,あるいは新たに生成した機能を把握できないがために当該機能を利用できないという,これまで検討されていない新たな状況の存在を明らかにした.当該機能群の把握は,重大状況における対応方法の策定において,特に重要な意味を持ち得る.この支援方法の1つとして機能モデリングに基づく方法を現在検討している.2.自動制御系の状態把握に必要な情報の検討:時間制約下では自動制御系の複雑な機構の把握は非常に困難であることから,モード把握の失敗等の問題が生じている.本研究では,自動制御系の意思(制御の目的とそのために利用する手段)に関する情報を,対象システムの目的手段モデルに基づき整理・同定する方法を新たに考案した.この有効性を評価するために,この情報を含んだインタフェースによる認知実験を予定している.想定/想定外事象時に操作員を支援するインタフェースの理論的枠組みとして提案されている生態的インタフェース設計法の有効性と問題を明確にすること,及びその改善を試みることを目的として,「人間中心の自動化」が提唱している「対象システム及び自動制御系の状態把握支援」について検討した.並行して理論的基盤を整備するために,人間機械系の適切なタスク配分に関する検討も行った.[対象システムの状態把握支援]当該設計論では,人間は対象を機能階層モデル(目的手段モデル)として把握しており,これに適した情報を提供すべきとしている.想定外事象時も含めた状態でのこの妥当性を検討すべく,「正常/異常」,「機能の状態」,「機能の想定状態」の各条件下おける情報の十分性を評価した.この結果,既存の機能を想定(表示)していないがため,あるいはシステムの物理的変化等により生成した機能を想定していないがため,有用な機能を利用できないという,これまで検討されていない新たな状況の存在を明らかにした.このような機能群の把握は重大状況における対応方法の策定において重要であり,これまでの設計法の不備を改善できたと考える.[自動制御系の状態把握支援]厳しい時間制約下では自動制御系の複雑な挙動の把握は非常に困難であることから,モードエラー(把握失敗)が生じている.そこで自動制御系の意図(制御目的と手段)に関する情報を,対象システムの目的手段モデルに基づき整理・同定する方法を新たに考案した.この情報を表示したインタフェースを利用することで,制約時間に適した抽象度表現を用いた状態把握が可能となること,全体の目標と自動系及び自身の目標との関係に対する理解が可能となること,自動系の利用手段を理解することにより自ら用いる手段との干渉を回避できることが期待できる.被験者を用いた認知実験により,これらの有効性を確認することができた.
認知機能低下抑制を実現する至適身体活動パターンの解明

加齢に伴う認知機能の低下など種々な機能低下は日常生活動作能力や生活の質の低下、ひいては寝たきりの重大な原因であり、超高齢化社会において医療費を削減するためにも、これらを予防するための運動処方ガイドラインの確立が急がれている。本研究の結果より、1日適切な身体活動(特に中強度活動)を維持することは、高齢者の記憶過程において脳を効率よく活動させて、記憶パフォーマンスを向上させることが示唆された。また、高齢者における身体機能(特に歩行速度)は認知機能及びフレイルや将来の要介護認定を予測する重要な因子であることが明らかとなった。本研究の目的は、軽度認知症(MCDを有する高齢期の身体活動と健康との関係を種々様々な観点から検討し、活動パターンと認知機能および脳活性との関連性を検討することであった。平成24年から、65歳以上の全住民約5,000名(寝たきりや認知症は除く)を対象に、総合的な健康診査や体力測定、アンケートなどから成る疫学調査を行った。これには、介入研究のためのベースラインデータの収集、加速度センサー付き体動計による身体活動観察研究のための縦断データの収集、歩行解析、認知機能評価、fNIR(遠赤外線分光法)を用いたタスク実施時の外側前頭前野脳活動の解析の測定、酸化ストレスマーカーなどの測定を縦断的に行っている。健康診査には、検診順に、認知機能評価、胸部X線撮影、尿検査、身体(身長、体重)計測、踵骨測定、身体組成(部位別の脂肪量、除脂肪量、推定筋量など)測定などが含まれた。すべての対象者には、本研究の趣旨を十分に説明し、参加に対する同意を得た。横断的解析では、軽度認知症(MCI)を有する高齢者の日常身体活動の量(歩数)と質(中強度活動時間)は睡眠の質と有意な関連があり、その傾向は特に女性のほうが大きかった。更に、この関係は中強度活動と歩数の相互関連性があるほど良好な睡眠状態であることが示され、単純に歩数・中強度活動時間のみではなく、適切な活動の量と質の組み合わせが重要であると考えられる。また、外出を伴う日常活動の実施頻度は言語流暢性課題中の前頭前盛の脳活性と有意な関連性があることを確認した。本研究により、MCIにおける認知機能と日常身体活動と不眠症との関連性を検討した研究結果から、これまでほとんど重視されることのなかった活動のパターンと睡眠障害について研究および理解が進むことを期待したい。ただし、その結果は横断的研究結果であるため、現在実施中の縦断研究により相互関連性を検証することが重要であると考えられる。近年、認知症や認知機能の低下の予防方法の1つとして、身体活動を活性化させることの有用性が注目されている。本研究の主な目的は、軽度認知障害(MCI)を対象に、できる限り多くの者が実行・継続でき、高齢者に最適な日常身体活動パターンに関する新しい指針を作成することであった。本研究では、大規模クリニング調査および、多面的活動促進の介入効果によって、身体活動・機能と認知機能との関連性を調べた。特に日常の身体活動のパターンおよび認知機能を客観的かつ正確に評価するため、アルゴリズムを工夫した3軸の加速度センサーを用いて身体活動測定を行い、独自に開発したタッチパネル式タブレット端末を用いて認知機能評価を行った。活動促進効果検討の多面的運動介入の結果、認知機能は改善し、介入前後の認知調査反応に対する前頭前野の活性領域の変化を明確に観察でき、特に、左半球野(left hemisphere areas)及び下前頭回(inferior frontal gyrus)での活性化に有効であることが示された。また、MCI高齢者の身体活動の量と質は睡眠状態と関連があり、男女ともより良好な睡眠状態に関連する身体活動水準は,歩数>7,000-8,000歩/日かつ/または中強度活動時間>20分/日であった。この結果はWHO,CDCの高齢者の身体活動の指針(週150分(21分/日)の結果と同程度であった。更に、この関係は中強度活動と歩数の相互関連性があるほど良好な睡眠状態であることが示され、単純に歩数・中強度活動時間のみではなく、適切な活動の量と質の組み合わせが重要であると考えられた。今後、介入効果による、これらの関連性を検討する。認知症を予防するためには、その前段階とされる軽度認知機能障害(MCI)の時期で認知機能低下を抑制する方法が現時点では最も効果的であると考えられており、その初期予防法の1つとして、身体活動を活性化させることの有用性が注目されている。本研究の主な目的は、地域在住のMCIを有する対象に、できる限り多くの者が実行・継続でき、高齢者に最適な日常身体活動習慣化に関する新しい方策を作成することであった。本研究では、大規模なスクリニング調査および、多面的活動促進の介入効果によって、身体活動・機能と認知機能との関連性を調べた。

特に日常の身体活動のパターンおよび認知機能を客観的かつ正確に評価するため、アルゴリズムを工夫した3軸の加速度センサーを用いて日常身体活動測定を行い、独自に開発したタッチパネル式タブレット端末を用いて多面的な認知機能評価を行った。日常身体活動習慣化に関する予防効果を検証するための多面的運動介入の結果、介入対象者の認知機能は改善・維持させる効果を確認した。また、身体活動習慣(量)を維持する高齢者は認知調査反応に対する前頭前野の活性領域の変化があることを観察でき、特に、左半球野及び下前頭回での活性化に有効であることが示された。しかしこのような関係は、中強度活動の活動を適切に維持するものではあるが、低強度活動群では有意な効果は見られなかった。MCI高齢者の身体活動の量と質は睡眠状態と関連があり、男女ともより良好な睡眠状態に関連する身体活動水準は,歩数>7,000歩/日かつ/または中強度活動時間>20分/日であった。この結果はWHOの高齢者の身体活動の指針(週150分(21分/日)の結果と同程度であった。更に、この関係は中強度活動と歩数の相互関連性があるほど良好な睡眠状態であることが示され、単純に歩数・中強度活動時間のみではなく、適切な中強度身体活動の量と質の組み合わせが重要であると考えられた。26年度が最終年度であるため、記入しない。応用健康科学26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は大希望の研究であり、チームの協力体制や研究員が必要である。現在、当センターおよび研究協力者との体制により、横断研究・介入研究・身体活動パターンの解析は当初の計画以上に進展している。しかし、参加高齢者の安全・リスク管理を含めた調査計画およびそのための多くの必要研究スタープの必要のため、脳画像および脳活性に関する測定および解析はやや遅れている。現在全体の計画はおおむね順調に進展している。しかし、脳画像測定装置の一時的不良のため、脳機能画像の測定及び解析・評価が少し遅れているため、効果検証のための介入の実施期間が当初の計画より遅れた。現在、当センターでは装置に対する全システムンテナンス体制を構築しており、現在は研究体制及び調査の改善が確保されている。25年度は本研究計画によって、横断データ解析結果から得た結果の検証を行う必要がある、そのため、研究計画による縦断解析でそれらを行う。また、研究課題一部の解析時期の遅延に伴う調査を計画的に進めていく。24年7月から総合的な大規模健診を行い、心身の機能評価によるスクリーニング調査で参加対象者を選定し、24年度末から現在までに多面的運動介入及び教育プログラムを実施し、認知機能低下抑制のための客案的な方法による身体活動のパターンを解明するために効果検証のための研究を行っている。介入完了後、生化学的・生理学的・医学的・体力学的・栄養学的・心理学的・社会学的な因子を考慮した分析により、認知機能低下抑制のために、できる限り多くのMCIを有する高齢者が実行・継続でき、高齢者に最適な日常身体活動パターンに関する指針を提案する。調査及び解析データ処理に伴う人件費・謝金に年度末残金を含め使用する。
歯科用可視光線照射器の歯髄に対する影響の是非をめぐるエビデンスの探究

歯科用レジン青色光は歯のレジン充填や漂白処置による歯の処置に用いられるようになってきている。しかし,歯髄や口腔粘膜に対する効果についてはこれまでほとんど考慮されてきていない。したがって,我々は,歯科用レジン重合用青色光が歯髄,とくに血管に対し影響を与えるかどうか検討を行った。我々は,青色光照射が,摘出ラット大動脈に脂質過酸化のレベルを増加させることを見出した。さらに,それは時間依存的に細胞活性を減少させ,ヒト血管平滑筋細胞のアポトーシスを誘導した。これらは,青色光照射により活性酸素種である,過酸化水素やヒドロキシルラジカルが細胞内に発生し,酸化ストレスを伴う脂質過酸化やアポトーシスなど細胞傷害性を増大させることを示唆した。加えて,代表的な抗酸化剤であるN-acetyl-L-cysteineがこれら細胞傷害性から細胞を防御した。これまで,チェアサイドで頻用されている歯科用可視光線照射器は,歯質や歯髄に与える影響についての検討を行ったものはない。とくに,歯髄には、様々な刺激を脳へ伝達する神経と共に,無数の毛細血管が存在し,歯に栄養と酸素を供給する重要な役割を担っている。したがって,歯科用可視光線照射器による光照射が歯髄に与える変化や影響について検討する目的で以下の実験を行った。【実験1】光照射器により生成される活性酸素種(ROS)の解析Krebs-Ringer溶液中にハロゲン光源による光照射を行ったところ,電子スピン共鳴法による測定ではROSの検出は認められなかった。【実験2】光照射による歯髄循環量変化測定歯髄循環量の変化をレーザードップラー法により測定し,歯髄循環に対する光照射の影響を検討した結果,照射器の中心波長である470nmがレーザードップラー検出において干渉が認められ,レーザードップラー法による歯髄循環量の測定が困難であった。したがって,歯髄循環への影響を検討するため,摘出血管(ラット大動脈)を用い,以下の表面潅流法により光照射による血管反応の測定を行った。表面潅流法により,歯科用可視光照射器(ハロゲン光源)を用いた光照射は摘出血管を収縮させた。また,光照射による血管収縮は非特異的ROSの抗酸化剤であるアスコルビン酸および一重項酸素(1^O_2)の消去剤(L-histidine),ヒドロキシルラジカル(HO^・)の消去剤(dimethyl sulfoxide),スーパーオキシド(O_2^<・->)の抗酸化酵素(superoxide dismutase)により抑制された。加えて,収縮反応がノルアドレナリン依存性反応か検討する目的で,α-受容体拮抗薬であるPhentolamineを実験系に添加したところ収縮反応の抑制が認められた。以上の結果より,歯科用可視光照射器による光照射は歯髄血管を収縮させ,この収縮はノルアドレナリン依存性であり,また収縮反応および自律神経終末からのノルアドレナリン遊離促進には1^O_2,HO^・,O_2^<・->の各ROSの関与が示唆された。平成22年度の結果に基づき,摘出血管に対するレジン青色光照射器(ハロゲン光)を用いて,光照射により発生する活性酸素の影響を検討するため以下の実験を行った。【実験1】光照射による血管平滑筋へのストレス解明1)摘出血管に対する光照射の影響;ラット摘出大動脈をKrebs-Ringer溶液に浸漬し,青色光を照射した後試料を回収し,活性酸素による酸化ストレスマーカーであるマロンジアルデヒド(MDA)を測定した結果,光照射時間依存的にMDA濃度の増加が認められた。2)血管平滑筋細胞に対する酸化ストレスの検討;正常ヒト血管平滑筋細胞(ACBRI716)を培養し青色光照射後,細胞を回収,その細胞活性およびアポトーシスを測定した。その結果,青色光照射により細胞活性は非照射群と比較し有意に低下した。また,光照射によりアポトーシスの指標であるカスパーゼ3/7活性は有意に増加した。【実験2】光照射による歯髄酸化ストレスの防御法の検討1)抗酸化剤による防御法;上記の光照射に対する影響に対し,細胞内グルタチオンの供給源であり,それ自体が抗酸化剤としての作用を有するN-acetyl-L-cysteine(NAC)をプレインキュベートし,光照射を行った結果,カスパーゼ3/7活性は有意にコントロールレベルまで回復した。これら以上の結果から,歯科臨床で頻用されるレジン光照射器による青色光照射は,照射時間依存的に歯髄血管細胞に酸化ストレスを惹起し,歯髄の加齢を促進させる可能性を示唆した。

しかし,この影響に対し,抗酸化剤であるNACの投与は光照射に対する加齢の抑制を誘導する可能性が認められた為,今後の歯科臨床に於いて新たな防御法の確立に繋がることが示唆された。
MPTPによるドーパミンニューロン細胞死の機序に関する研究;最初期遺伝子の役割

選択的ドーパミン神経毒であるMPTPやMPP^+、あるいは6-OHDAをそれぞれマウス、黒質線条体培養細胞、ラットに投与してドーパミン(DA)ニューロンの変性過程を調べ、(i)障害を受けたDAニューロンに転写因子の1つであるc-Junが長期発現すること、(ii)c-junアンチセンスオリゴヌクレオチドによってドーパミンニューロンの変性脱落が抑制されることから、c-Junの発現を押さえることが細胞保護につながることを示唆する結果を得ている。(iii)また、この細胞死はTUNEL、蛋白合成阻害剤やカスパーゼ阻害剤投与の結果から、その多くはアポトーシスとも異なると考えている。(iv)さらに培養細胞の長期観察から、残存DAニューロンの終末が強い再生能力があることを見出している。CDNAマイクロアレイの結果は、数回試みたが、一定の傾向を見出すことはまだできていない。今後の継続課題と考えている。さらにイムノフィリンリガンドであるFK506を黒質線条体培養細胞に投与したところ、低濃度でMPP^+によるDAニューロンの脱落を強く抑制することがわかった。黒質DAニューロンのc-Junの発現も同物質の投与で抑制された。同物質は免疫抑制剤としてすでに使用されており、その細胞保護作用の機構の詳細は不明だが、現在他の転写因子の動態も解析中である。また実験的振戦のモデルとして知られているハルマリンを投与して、脳のどの細胞が活性化しているのかを調べる目的で、c-Fosによる組織化学をおこない、この物質が下オリーブ核を最も強く、興奮させていることを見出した。・長期初代培養の確立;先ず長期間細胞が生存できるように、条件を整えた。胎生16日と14日のウィスターラットの胎児からそれぞれ線条体と腹側中脳を取り出し、分散した後、9:1の比で、予めポリエチレンイミンでコートしてフロロカーボンプラスチックを敷いた培養皿に撒いた。細胞密度は2.4x10^5/cm^2とした。この中脳と線条体細胞の同時培養は、中脳単独の培養よりも神経突起の発達が格段に良く、またドーパミンニューロンの密度を自由に調節できるという利点がある。培地は最初の日は牛胎児血清を含み、2日目からSF21による無血清培地とした。ドーパミンニューロンは培養を開始後2030日間、細胞体と終末の発達が認められ、60日間培養が可能であった。この培養系はきわめて長期間安定であるばかりか、形態的にも大型の成熟したニューロンを維持することが可能で、インビトロの培養系として種々の研究目的に適うと考えられる。・ドーパミンニューロン終末の再生;培養を開始して1週間後にMPP^+を10μM投与し、24h後に洗い、その後35日間、形態的変化を調べた。MPP^+投与後のドーパミンニューロン数は40%以下に減少し、残存ニューロンの終末も高度に変性脱落したが、14日後から残存ドーパミンニューロンの終末の延長がみられ、2030日後には一層著明になった。この結果、ドーパミンニューロンの残存終末は強い再生能を有することがわかった。・C-junアンチセンスオリゴヌクレオチド(AON)投与の効果;C-jun AONを種々の濃度で、単独であるいはペネトラチンとカップルしたものを培養細胞に投与して、MPP^+投与後のドーパミンニューロン数の減少を抑制する効果を検討したが、低濃度ではやや残存ニューロンが多くなる傾向があるが、統計的な有為差は得られなかった。また、濃度をあげるとAON自体が細胞にとって毒性が生ずるようで、この点は今後改良の余地がある。MPTPをマウス、ラット、初代培養黒質DAニューロンに投与してDAニューロンの変性過程を調べた。

これらの神経毒投与後に共通してみられるのは比較的急激におこる終末の変化と、少し時間をおいてみられるc-Junの発現である。このc-Junの長期発現は、細胞障害の後におこる一連の細胞反応の1つと考えられているが、細胞を死に導くシグナルなのか、再生に関連したシグナルなのかは不明な点が多く、両方に関与しているという考えも有力である。胎生ラットの黒質と線条体をミックスした初代培養DAニューロンで、低濃度のc-junアンチセンスオリゴヌクレオチドをペネトラチンとカップルして投与したところ、c-Junの発現の抑制とともにMPP^+投与後によるDAニューロンの変性脱落が抑制された。この結果は、c-Junの発現を押さえることがrescue効果につながることを示唆する。なお、この細胞死はIn situエンドラベリング(TUNEL)やAnnexin Vによる検索でも陰性で、蛋白合成阻害剤やcaspase阻害剤に対しても有意な影響を受けなかったので、apoptosisとは異なるカスケードが考えられる。現在、神経毒を投与した際の黒質と線条体における遺伝子発現を、核酸アレイ法により解析をしている。これまでの研究で選択的ドーパミン神経毒であるMPTPやMPP^+、あるいは6-OHDAをそれぞれマウス黒質線条体培養細胞、ラットに投与してドーパミンニューロンの変性過程を調べ、(i)障害を受けたドーパミンニューロンに転写因子の1つであるc-Junが長期発現すること、(ii)c-junアンチセンスオリゴヌクレオチドによってドーパミンニューロンの変性脱落が抑制されることから、c-Junの発現を押さえることが細胞保護につながることを示唆する結果を得ている。(iii)また、この細胞死はIn situエンドラペリング、蛋白合成阻害剤やカスパーゼ阻害剤投与の結果から、その多くはアポトーシスとも異なると考えている。(iv)さらに培養細胞の長期観察から、残存ドーパミンニューロンの終末が強い再生能力があることを見出している。DNAマイクロアレイの結果は、数回試みたが、一定の傾向を見出すことはまだできていない。今後の継続課題と考えている。本年度はイムノフィリンリガンドの1つであるFK506を黒質線条体培養細胞に投与したところ、低濃度でMPP^+によるDAニューロンの脱落を強く抑制し、ラットでも線条体に6-OHDAを投与することで生ずる慢性のパーキンソニズムに対して、同物質が黒質のDAニューロン脱落を抑制することがわかった。黒質ドーパミンニューロンのc-Junの発現も同物質の投与で抑制された。同物質は免疫抑制剤としてすでに使用されており、その細胞保護作用の機構の詳細は不明だが、現在他の転写因子の動態も解析中である。またパーキンソン病の症状の1つに振戦があるが、動物に実験的振戦のモデルとして知られているハルマリンを投与して、脳のどの細胞が活性化しているのかを調べる目的で、c-Fosによる組織化学をおこない、この物質が下オリーブ核を最も強く、興奮させていることを見出した。
筋神経系の再構築過程における細胞内シグナル伝達分子の役割に関する研究

骨格筋が損傷されると種々の成長因子やサイトカインが損傷筋細胞、筋衛星細胞および損傷領域に侵入する炎症細胞から合成・分泌され、これらが筋再生を効果的に進める因子として機能することが明らかになってきた。しかし、筋再生過程において活性化されるシグナリング分子は明らかになっていない。そこで本研究の目的は、leukemia inhibitory factor(LIF)の下流で作動するシグナリング分子の一つであるsignal transducer and activator of transcription 3(STAT3)が筋再生過程で活性化されるかどうか、およびその機能を明らかにすることである。正常筋線維には検出されなかった活性化STAT3は、筋挫傷3時間後から残存筋線維の筋核およびc-Met陽性筋衛星細胞核に発現が認められた。増殖筋芽細胞にSTAT3の活性化が誘導されているかどうかを検討したところ、STAT3はPCNA陽性-MyoD陽性の増殖筋芽細胞にその活性化を維持していることが明らかになった。筋再生過程において筋芽細胞は損傷に抗して破壊されていない基底膜内で環状に配列する。次に増殖停止筋芽細胞におけるSTAT3の活性化を検討したところ、これらにはSTAT3の活性化の消失を認め、さらにMyoD陽性の中心核を持つ筋管細胞にもSTAT3の活性化は検出されなかった。このようにSTAT3の活性化が認められた時期と細胞タイプは、LIF/gp130/LIFR mRNAの発現時期および発現細胞と一致しており、活性化筋衛星細胞と増殖筋芽細胞に認められたSTAT3の活性化にはHF/gp130/LIFRを介したシグナル伝達が強く影響を及ぼしていることが示唆され、さらに活性化STAT3は筋芽細胞の増殖に機能すると考えられた。骨格筋構造の再構築に中心的な役割を演じているのはサテライト細胞である。筋が損傷されるとサテライト細胞は活性化して筋芽細胞となり増殖した後に分化して筋管細胞を形成する。サテライト細胞の活性化、増殖、分化、生存維持、アポトーシスは増殖因子やサイトカイン刺激により制御されているが、これらの刺激によりサテライト細胞で活性化されるシグナル伝達分子は明らかではない。私達は現在確認されているシグナリング分子の中で、特にSTAT3とAktの筋再生に対する役割の解明に焦点を当てた。その理由は、1)in vitroにおいて2つの分子の活性化は筋芽細胞に誘導されること、2)in vivoにおいて2つの分子の活性化を誘導する上流因子とその受容体が再生筋線維と筋芽細胞に認められること、3)2つの分子は細胞の生存維持や成長の促進に機能していることである。正常筋線維には認められないリン酸化STAT3(P-STAT3)とリン酸化Akt(P-Akt)の発現は、筋再生初期において壊死していない残存筋線維の筋核と残存筋線維に密着しているサテライト細胞核に認められた。さらにMyoDとPCNA陽性を示す増殖筋芽細胞の核にもSTAT3とAktの活性化が認められた。しかし、分化した筋芽細胞(p21,AchR, Myogenin陽性)や筋管細胞にはSTAT3とAktの活性化は消失した。本年度の研究成果をまとめると活性化から増殖状態にある筋芽細胞にはSTAT3とAktの活性化が誘導されるが、筋芽細胞が分化するとSTAT3とAktの活性化は消失することが明らかとなった。次年度は神経系でのシグナリング分子の発現変化とNon-IRシステムによるin situ hybridization法による分析を組み入れて本研究課題をまとめる予定である申請者らの先行研究では、LIF/gp130/LIFRの下流で活性化される細胞内シグナリング分子の一つ、STAT3が筋再生過程の一時期に活性化される可能性を生み出した。そこで本研究では、筋挫傷した損傷筋線維と脊髄運動ニューロンにおけるSTAT3の活性化状況を明らかにすることを主な目的として取り組んだ。活性化STAT3は、筋挫傷早期の筋核に認められ、STAT

3陽性核を持つ筋線維は生存筋線維であることがわかった。次にサテライト細胞にSTAT3の活性化が誘導されているかどうかを検討した結果、STAT3はc-Met陽性サテライト細胞核に発現することを確認した。増殖筋芽細胞にSTAT3の活性化が誘導されているかどうかを検討したところ、STAT3はPCNA陽性-MyoD陽性筋芽細胞核、すなわち増殖筋芽細胞にもその活性化を維持していることが明らかになった。増殖停止筋芽細胞にはSTAT3の活性化の消失が示され、さらにMyoD陽性の中心核を持つ筋管細胞にもSTAT3の活性化は認められなかった。従って活性化サテライト細胞と増殖筋芽細胞に認められたSTAT3の活性化には、LIF/gp130/LIFRが強く影響を及ぼしていると考えられた。筋挫傷は運動・感覚ニューロンにも再生反応を誘導する。運動ニューロンにおけるSTAT3の活性化状態を検討したところ、正常状態では僅かであった活性化STAT3の陽性反応は、運動ニューロンでのLIFRや筋内神経シュワン細胞でのLIFの発現増強と一致してその活性化の増加が認められた。このようなリガンド、受容体、細胞内シグナリング分子の活性化を明らかにした本研究実績から、損傷筋線維やシュワン細胞で産出されるLIFは筋線維と運動ニューロンの両方を刺激して、筋神経系の再構築に作用するサイトカインとして重要な役割を演じていると考えられた。
InP系HBTでのコレクタ層内バリステック電子走行による超高速動作に関する研究

本研究では、以下に示す様な結果を得た。モンテカルロシミュレータにより、コレクタ中電子の電子速度見積もりを行った。コレクタ厚100nmのヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT)では、始めの40nmでは5x10^7cm/sと高速に走行するが、最後の20nm程度は2x10^7cm/s以下に速度が落ちてしまうことが明らかになった。ベース層厚25nmの時、見積もられた遮断周波数は630GHz程度であった。そこで、デバイス全域でバリステック走行が期待できる真性半導体を走行層とするホットエレクトロントランジスタ(HET)において、HBTと同じ注入構造であり高駆動能力を持つ熱放出ヘテロランチャによるエミッタを導入し、さらに絶縁ゲートを介して駆動しうることを明らかにした。コレクタ全域を7x107cm/s以上で走行し、動作電流密度を1000kA/cm^2以上に取った場合は、1THz以上の遮断周波数が推測された。幅0.1ミクロンの金属細線を埋め込んだHBTにおいてコレクタ総容量0.6fFという世界最小の容量を得た。この値が理論値である0.47fFと近いが、金属細線側面からの容量によりさらなる改善が望めないことも明らかになった。そこで、新たにベース電極下にSiO2細線を埋め込んだ構造を提案した。厚さ200nmの埋込SiO_2細線をもったHBT構造を作成し、平坦に埋め込められることを確認した。さらに、埋込SiO_2細線を持ったHBTを実際に作成し、埋込SiO_2細線を持った領域と持たない領域の直流特性の比較を行い、殆ど遜色の無い結果を得られることを確認した。さらに、デバイス全域でバリステック走行が期待できる真性半導体を走行層とするHETにおいて、コレクタアップ構造により熱放出ヘテロランチャと絶縁ゲートを持った素子を作成し、絶縁ゲートによるコレクタ電流駆動を実証した。平成16年度の研究について、理論面と実験面の二つの面から示す。理論的アプローチとしては、本研究で用いる微細構造エミッタではコレクタ中走行電子の横方向の広がりが無視できないことから、2次元デバイスシミュレータにより横方向の広がりを考慮に入れた電子の走行状態および電荷分布を明らかにすることとした。まず一般的なドリフト拡散モデルに飽和速度のみを入れた時に、ベースからの正孔広がりが微小であっても走行時間に効き、その効果はベース電極下の横方向広がりがエミッタ直下の面積に較べて無視できない微細エミッタでは重要であることを示した。その結果として、細いエミッタでも従来考えられたよりも速い速度が得られることを明らかにした。また電子の走行状態をより正確に表すフルバンドのモンテカルロ法による2次元デバイスシミュレータでの計算も行い、電子の平均速度等を得た。今後走行時間などの解析に移る。実験的なアプローチとして、微細コレクタ容量を持つHBTの研究を行った。タングステン細線の埋め込みによりコレクタ容量を縮小したHBTにおいては、幅0.1ミクロンの金属細線を埋め込んだ構造でコレクタ容量0.6fFという世界最小の容量を得た。この値がこの構造の理論値である0.47fFと近い。アンダーカットエッチングによりコレクタ容量を縮小したHBTでは、ベース層材料として、当初GaInAsでの作製を試みたが、ベース層ドーパントの活性化とエミッタ低抵抗化を両立させることが難しいことから、GaAsSbに切り替えた。現在プロセスをほぼ確立し、デバイス試作を今後行う予定である。

素子の微細化については、電子ビーム露光法を駆使して、HBTと同じ作製方法で幅25nmのエミッタを持つホットエレクトロントランジスタが動作させうることを示し、従来の100nmより小さい領域でも作製が可能であることを示した。平成17年度の研究においては、以下のことを明らかにした。まずカーク効果観側などに必要な高い電流量を取るためのエミッタ構造についてである。このようなエミッタ構造の設計は、従来デバイスシミュレータにより行われていたが、電流量について電子の透過率を1にした簡単な解析モデルで、ヘテロ接合バイポーラトランジスタにおける最大電流を簡単に見積もられる様になった。2層エミッタ構造で得られる高い電流密度が、おもに非線形性による効果であることも理論的に明らかにした。さらに昨年HBTと同じ作製方法で動作を確認した幅25nmのエミッタを持つホットエレクトロントランジスタにおいて、エミッタ側面からの酸化により、得られた電流密度が非常に低かったことから、アルミニウムを含む層の膜厚を縮小することで側面からの酸化を抑制し、25nm幅エミッタにおいても100kA/cm^2の電流密度が得られることを確認した。また従来行ってきたタングステン細線の埋め込みによりコレクタ容量を縮小したHBTでは、コレクタ抵抗を小さくするために埋込金属線を厚くすると側面からの容量が大きくなり、特に最学会で主流となりつつある狭いベース幅では改善が望めないことを有限要素法の計算から明らかにし、新たにベース電極下にSiO2細線を埋め込んだ構造を提案し、その高速性を理論的に明らかにした。さらに、そのような構造を形成するための電子線リソグラフィで作製した細線間隔100nm,200nm幅SiO2細線埋込成長条件を明らかにして、デバイス構造の形成を可能にした。現在配線回りの細かい修正を行っており、その修正後にデバイス動作が得られる予定である。平成18年度の研究においては、以下のことを明らかにした。昨年度提案した、ベース電極下にSiO_2細線を埋め込んだヘテロ接合バイポーラトランジスタでは、昨年度実現した厚さ60nmの埋込SiO_2細線では、明瞭な特性向上が確認できないことから、厚さ200nmの埋込SiO_2細線をもったヘテロ接合バイポーラトランジスタ構造を作成し、平坦に埋め込められることを確認した。さらに、埋込SiO_2細線を持ったヘテロ接合バイポーラトランジスタを実際に作成し、埋込SiO_2細線を持った領域と持たない領域のDC特性の比較を行い、殆ど遜色の無い結果を得られることを確認した。さらに、電子ビーム露光によるヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいて、ベース電極とエミッタの位置合わせ技術に関して検討を行い、60nm以下の間隔で両者の作製が行えることを明らかにした。デバイス全域でバリステック走行が期待できる真性半導体を走行層とするホットエレクトロントランジスタにおいて、ヘテロ接合バイポーラトランジスタと同じ注入構造である熱放出ヘテロランチャによるエミッタを導入し、さらに絶縁ゲートを介して駆動しうることを明らかにした。幅25nmのホットエレクトロントランジスタにおいて、その速度をモンテカルロシミュレータにより明らかにした。動作電流密度を1000kA/cm^2以上に取った場合は、1THz以上の遮断周波数が準静的シミュレーションより推測された。また、コレクタアップ構造により熱放出ヘテロランチャと絶縁ゲートを持ったホットエレクトロントランジスタを作成した。
マイクロマシンの摩擦・潤滑機構に関する研究

マイクロマシンにおいては、スケール効果により重力、慣性力に比べて物体の表面間に働く分子間力などの影響が大きくなり、従来の摩擦法則が成り立たなくなることが知られている。そこで、微小荷重条件下での摩擦力に対する表面力の影響を調べるため、球面と平面の間に働く凝着力、摩擦力の測定素の設計、製作を行った。平面試料には、マイクロマシン材料として多用される単結晶シリコンを用い、球面には先端半径が、2,10,100μmのダイヤモンド触針を用いた。微小な凝着力、摩擦力の検出は、平行板ばねのたわみを静電容量型変位センサで測定することにより行った。平行板ばねの厚さを変えることにより0.1μNから2000μNまでの力を測定できるようにした。摩擦駆動にはピエゾアクチュエータと弾性ステージを用いて、バックラッシュのないなめらかな運動を実現した。また床の振動や気流の影響を防ぐため、実験装置を除振台の上に設置し、装置全体をアクリルの容器で覆った。また、環境湿度の影響を調べるため、湿度発生装置により容器内の湿度を20%80%まで任意に設定できるようにした。製作した実験装置を用いて摩擦力・凝着力の測定を行い、以下の結果を得た。1先端半径が100μmのダイヤモンド触針に働く凝着力は、湿度によらずほぼ10μNであった。理論と実験の比較から、凝着力の主な要因はファンデルワールス力であると考えられる。2荷重が100μN以上では摩擦係数はほぼ0.07で一定であり、この領域では表面力の影響は小さいと考えられる。3荷重が100μN以下になると摩擦係数は増大する傾向にあり、表面力の影響が大きくなることが確かめられた。
難治性うつ病の治療法に関する検討

希死念慮を伴う重症うつ病や薬物抵抗性うつ病に対して、古典的な治療法である電気けいれん療法は著効を示すことが多いが、その作用メカニズムについては不明である。今までにわれわれは、電気けいれん療法の反復処置をラットに行ない、以下のような結果を得た。1)電気けいれん療法の反復処置は脳内セロトニンとセロトニン代謝産物の濃度を増加させる。2)電気けいれん療法の反復処置は海馬のセロトニン1A受容体数と前大脳皮質のセロトニン2受容体数を増加させ、セロトニン1A受容体関連行動とセロトニン2受容体関連行動も増強する。今回、電気けいれん療法のセロトニン取り込み部位に及ぼす影響を検討した。【方法と結果】100V、60Hz、1秒間の電撃を1日1回、抗うつ薬であるイミプラミン(10mg/kg,i.p.)を1日1回14日間処置し、24時間後に断頭して前大脳皮質と海馬を得た。電気けいれん療法については1回処置の影響も検討した。実験には[^3H]paroxetineを用いて、セロトニン取り込み部位を測定した。電気けいれん療法の反復処置は前大脳皮質において、セロトニン取り込み部位を増加させたが、海馬では変化がみられなかった。電気けいれん療法の1回処置においても前大脳皮質において、セロトニン取り込み部位が増加していた。一方、抗うつ薬の反復処置では2つの部位において変化がみられなかった。【まとめ】以上の結果から、電気けいれん療法は1回の処置で前大脳皮質のセロトニン取り込み部位を増加させ、この急性効果が持続することが明らかになった。こういった変化が電気けいれん療法の薬物抵抗性うつ病に対する効果と関係しているものと考えられた。
粉粒体が示す緩慢な運動と流動化現象

我々は、表面に定常的な流れが存在する状態での粉体積層を実験的に研究した。表面流の下では、深層部の粒子でさえゆっくりと流れており、このゆっくりとした運動はどんな深さでも観測することが出来る。この運動の平均速度は深さに対して指数関数で減衰し、減衰の特徴的サイズは粒子サイズのオーダーである。なお、この特徴サイズは表面流の流量によらない。我々は、この遅い運動における粒子の拡散過程を、粒子の平均速度によって定まる繰り込んだ時間スケールを用いて解析した。さらに、高速度カメラを用いて表面流を観測することで、表面流の速度プロファイルを得ることが出来た。我々はまた、数種の土壌からの水の蒸発速度を、制御環境下で行なった。土壌の厚みが充分に薄い場合には、蒸発効率が平均水分含有率によってうまく記述されることが分かった。その関数形は、数種の土壌に共通で、たったひとつのパラメタでパラメタライズ出来る。そのパラメタの値は土壌種に依存して決まり、風速にも依存する。後者の風速への依存性は、水面からの蒸発抵抗の関数として、頑強に記述することが出来る。これらの結果は、土壌が粉粒体の集合体とみなせるような場合に、共通に見られると期待され、系統的に任意厚みの土壌からの蒸発効率を計算する基礎となると期待される。本研究は,粉粒体が示す様々な現象のうちでも最も普遍的であると同時に最も粉体らしい側面が現れていると考えられる粉粒体の流動現象に焦点を絞り,物理的観点からの詳細な実験と理論解析を行うことで,固体・液体・気体という従来の物理学の概念では捉えることができない粉粒体の振る舞いを理解するための新たな概念の形成を目指した基礎的・基盤的研究を行った.特に,申請者らが最近発見した緩慢な流動(クリープ)運動に焦点を絞り,個々の粒子の運動の統計的振る舞いの詳細を実験により明らかにし,粉粒体の流動化を理解するための新たな物理的枠組みを構築するための基盤的知識の獲得を目的としたものである.本年度は,準2次元的な粉体傾斜面に対し上流より粉粒体を連続供給することで定常的な表層流を起こしたときに粉体内部に生じる緩慢な運動(クリープ)に焦点を当てた実験い,その結果以下のことが明らかとなった.1.一般に動いていないと信じられている表面から十分に深い層(素朴には固体層だと思われる)の粒子も実はゆっくりと動いている.2.そのゆっくりした運動の速度プロファイルは深さの指数関数で表される.3.その指数関数の特徴的長さは,粒子サイズでスケールされ,ほぼ粒子サイズのオーダーである.4.粒子形状は,球形のみならず,他の粒子形状(細長い種や砂粒)でも指数関数的な速度が観測される.5.クリープ運動が起きている層の粒子の運動の詳細(粒子の速度分布、速度(空間)相関、層間の粒子の移動等)を深さ毎に調べた結果,各深さに於ける運動は,時間スケールが深さの指数関数的に伸びている以外には,ほとんど等価で,著しい変化は見られなかった.これは,クリープ層が深い部分に於いて減衰していないことを意味し,奇麗な性質を持ったクリープ層が巨視的な厚みで存在していることを示唆している.クリープ層上部の表層流との境界での転移は今後詳しく調べる予定である.我々は、砂山などの粉体積層の表層が崩壊するナダレ現象といった粉体系に特徴的な現象における普遍的な現象を探究する目的で定常ナダレ系の実験系を作り観測を行なった。実験系は、2枚の平行平板間に作られる準2次元積層の表層に定常的に粒子が流れる状態を維持することが出来る。この系の特徴的時間は、表層においては通常のビデオフレームレートでは観測出来ないくらい短いが、積層深部に至ると数時間以上という長いものになる。我々は、(H13年度中に購入した)高速度カメラを用いることで、表層流中の速い粒子の運動を観測し、各粒子の運動を追跡することが出来るようになった。この結果、表層流のプロファイルを得た。