hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ALMA偏波観測で明らかにする低光度活動銀河核のブラックホール降着流

最短で1ヶ月の変動があることから、放射源のサイズは1光月(0.026pc=約1000Rs)以下と制限される。また、すべてのエポックにおいて、偏波が検出されなかった。偏波率の上限値は0.1%で、強い制限を与えることができた。【議論】偏波が未検出の理由として、質量降着流の非一様性に伴うファラデー消偏波が考えられ、期待されるRMは百万rad/m/m以上と見積もられる。この値から期待される質量降着率は年間0.0001-0.00001太陽質量で、これはBondi降着率よりも数倍以上高い。すなわち、Cen AのBondi半径(約25pc)よりも内側において、放射非効率移流優勢円盤から期待される降着率よりも高い降着率が実現されていることを示唆する。Cen Aは、ジェットの視線角が大きい(エッジオンで見込む)ことを考慮すると、赤道面で核周物質の密度が高い領域が存在するという描像で、観測結果を説明できる可能性がある。【成果の準備、発表状況】以上の結果をまとめた論文を、投稿準備中である。【遅れの原因】本研究に用いる主たる観測データ(アルマ・サイクル2とサイクル3のデータ)が、28年度4月までに配布されると見込んて研究計画を立てていたが、実際に配布されるまでに3か月程度の遅れがあった。さらに、観測所からデータが配布された後にも、データに問題があることを発見した。アルマは、XとYの2直線偏波を同時に受信することで、偏波観測を行う仕組みになっているが、観測所が行った解析では、XとYの利得差(ゲインミスマッチ)を正しく較正できていないことがわかった。この問題をアルマ観測所に報告し、観測所による再解析を経て、28年9月から10月にかけて研究に必要なデータが揃った。【その後の状況】観測所が実施する標準的なデータ解析に加え、追加の解析・イメージングを行い、データ解析は完了している。また、本科研費を使って、共同研究者が在籍する台湾の研究所を訪問し、約2週間にわたって、データ解析の結果を考察・議論する機会を設けた。そこでの議論をまとめ、現在、論文を投稿準備中である。【背景】本研究は、近傍の低光度AGNにおける質量降着流の性質を調べるべく、アルマ望遠鏡によるサブミリ波偏波観測によって、ファラデー回転の測定ならびにブラックホール質量降着率の推定を行う。理論的に予想される質量降着流モデルとの比較を行い、その実態に迫る。【前年度までの成果】アルマ望遠鏡を用いて、全4エポックにわたって、近傍低光度AGNの代表であるCentaurus Aの観測を行った。予想に反して、偏波が検出されなかったものの、偏波率の上限値が0.1%という非常に強い制限を得ることができた。偏波率が非常に低いことの理由が、質量降着流に起因したファラデー消偏波だとすると、従来考えられてきた放射非効率な移流優勢円盤モデルの予測よりも高い降着率が実現されていることが示唆される。その一つの可能性として、移流優勢円盤と標準降着円盤の2種類の降着流が共存していることが考えられる。【2017年度の成果】前年度に取得したアルマデータは、その後、観測時に発生していた技術的問題によって、慎重なデータ解析が追加で必要であることがわかった。
RFQ収束電場中でのイオン引き出し法による大電流重イオンビーム加速に関する研究

大電流重イオンビーム加速を実現するため、レーザープラズマからのビーム引き出しを加速器空洞内の加速電極先端部で行う方法について研究を行った。加速器空洞内にイオン源のプラズマ電極を設置することによる加速器空洞特性に与える影響は無視できるほど小さいことを明らかにした。ビーム引き出し計算により従来方式に比べて加速器へのビーム入射が高効率となることを明らかにした。ビーム加速実験を行い、従来方式よりも高強度のビーム加速を実証することで本方法の有効性を確認した。本年度は、RFQ線形加速器中の入射部分に置かれたイオン源のビーム引き出し電極が、加速器の性能に影響を与えるか否かを明らかにするために、既存のビーム引き出し電極を用いて予備実験を実施し、その結果を考慮して、加速器内部ビーム引き出し用ビーム引き出し電極の設計検討を行った。1.予備実験:空洞の高周波特性の測定及び、加速電極のビーム加速方向の電場分布測定を行った。高周波特性の測定では、既存のビーム引き出し円筒電極を加速器空洞内部に挿入し、ネットワークアナライザーを用いて、low powerで高周波特性の計測を行った。ビーム引き出し電極挿入距離を変化させたところ、挿入距離に応じて空洞の共振周波数が減少したが、その変化は設計共振周波数100MHz、Q値4000の空洞に対して7kHz程度であった。従ってその周波数変化は0.01%程度であり、空洞の共振周波数にはほとんど影響を与えないことが明らかになった。電場分布の測定については、誘電体を用いた摂動法により行った。加速電極上に誘電体を設置し、その加速軸方向位置を変化させ空洞の共振周波数の変化を測定することにより電場分布を求めた。その結果、加速器中のビーム引き出し電極は電場分布にほとんど影響を与えないことが明らかになった。2.引き出し電極の設計検討:ビーム引き出し電極の加速器空洞特性への影響がほとんど無いことが明らかになったため、本研究課題用ビーム引き出し電極は、高周波特性に対する影響は考慮せず、ビーム引き出し計算を行って設計検討を行った。従来の直接プラズマ入射法では加速器直前のビーム収束電揚の弱い領域でビームを引き出していたために、高強度のイオンビームは空間電荷効果によるビームの広がりを抑制することができず、イオンビームの大部分が加速電極に衝突し失われているため、本研究においては、加速器内部の収束電場領域においてビーム引き出しを行うことにより、レーザーイオン源からの高強度のビームが空間電荷効果で発散する前に、強力な収束力をもつ高周波四重極電場中にそのビームを直接捕捉させる。本年度はレーザープラズマからのビーム引き出し計算の計算を行いビーム引き出し電極の詳細設計・製作を行った。この電極ほレーザープラズマを加速器内部までプラズマのまま導くよう、細長いチューブ型をしており、高電圧のイオン源内部にその片端を固定し、もう片端を加速器内部まで挿入することによってイオン源と同電位の領域を卸速器内部にまで形成する。この電極を用いた場合において、引き出されたビームのRFQ線形加速器への入射軌道を計算した結果、従来のRFQ線形加速器空洞外で引き出された時に比べ、ビーム発散が抑えられ、高動率で加速器に入射することを確認した。また、ビーム計測装置については、蛍光体によるビーム形状の計測装置の設計・製作を行った。昨年度得られた結果について、第4回日本加速器学会年会および、第12回イオン源国際会議において発表を行った。また、本研究のアイデアである、加速器内部に挿入して大強度ビームを加速する方法について、特許出願を行った。今年度は加速器に入射するビームと加速器のマッチングのシミュレーション、レーザーイオン源で発生するプラズマ測定及びビーム加速実験を行った。レーザープラズマからのビーム引き出し及び軌道計算を行い、レーザーイオン源から出射したビームとRFQ線形加速器のアクセプタンスのマッチングについて従来型直接プラズマ入射法と加速器内引き出し法について比較を行った。ビーム引き出し電極先端の位置が加速器空洞端の場合(従来型の直接プラズマ入射法)は、イオンが引き出された後加速電極に到達するまでに拡散し、時間変化する入射ビームのうち特に高いビーム電流領域においては加速器のアクセプタンスから大きく外れた入射ビームエミッタンス楕円となっていた。加速電極内に挿入(5mm)した場合においてはイオンが引き出されてから加速電極までの距離が短くなったため、加速電極に入射するビームの広がりが小さくなり、アクセプタンスとのマッチングが向上した。ビーム引き出し電極先端位置を加速電極開始位置に一致させた(10mm挿入)場合にはビームが引き出された直後に加速電極に到達するためビームが広がる前に入射し、加速器のアクセプタンスとのマッチングがさらに向上することを確認し、本方法の有効性を確認した。この結果を第5回加速器学会年会において発表した。

ブルックヘブン国立研究所においてレーザーイオン源よって生成された炭素プラズマの測定を行いNd:YAGレーザーにより炭素6価を高効率で生成することを実証した。炭素6価イオンビームを用いた加速実験を行い、本方法によって10数mA級の大電流フルストリップ炭素イオンビーム加速を確認した。
昭和期知識人における自律的知性の研究-アジア・民衆意識との関係を中心として-

今年度は、自律的知性の構築を目指した昭和期知識人の中から、特に竹内好と保田與重郎を取り上げ、両者の思想的関係性を明らかにするために、彼らの絶対的存在への意識をめぐる発想の分析を進めた。それを通してこれまで不明であった竹内好と保田與重郎の思想の内的連関、継承関係の解明への道筋を明らかにした。そうした研究成果は平成17年6月25日に関西大学にて開催された比較思想学会第32回大会において、「竹内好と保田與重郎-絶対的なるものへの意識をめぐって-」として発表し、同論文は平成18年3月付けで刊行予定の『比較思想研究』第32号に掲載が決定している。そこでは竹内好と保田與重郎が共に自律的知性を成立させる根拠として、絶対者の措定をおこなっていたことを明らかにした。竹内好の場合、それは神学者北森嘉蔵らの著作の読みを通して、絶対者への信仰を持つ宗教者の論理構造の中から引き出されていた。他方保田與重郎の場合は、記紀の「自然」の中に見出した「神皇未分」の原初的混沌を絶対的なるものとし、それを絶えざる回帰の対象としていた。こうした両者の絶対者の措定は、絶対者の問題が曖昧な日本近代の思想的状況の中にあって、知性と文学の自律性を追求する方法であったことを指摘した。また平成17年11月26日には愛知大学国際中国学研究センター主催の「中国学と現代中国学構築研究会」において、「竹内好研究の方法-日本近代思想史の立場から-」として研究発表をおこなった。そこでは魯迅論から毛沢東論に至る竹内好の中国研究において、魯迅や毛沢東がアジアの近代における自律的人間像として描き出されていることを指摘し、竹内好が日本近代の中にあって、中国を中心としたアジアとの関係の中から自律的思想の形成を試みていたことを明らかにした。本年度の研究は、西欧近代から最先端の文化思潮を移入する近代日本の知性のあり方に対して、真に創造的な知性を実現するために、知識人自身の内面と民衆意識に深く根ざした知性の獲得の仕方を思想史的に追求する研究の一環こ位置づけられる。具体的には、昭和期の知識人の中から、竹内好、保田與重郎の研究を進め、歴史人類学会における口頭発表(2003年10月25日。於中央大学駿河台記念館)、論文「竹内好の『民族』概念と保田與重郎-戦後における規範形成の基礎づけ-」(『史境』第48号、2004年3月掲載予定)の執筆を行なった。この研究においては、第一に、戦後1950年代における竹内好の「民族」を主題とした言論が、西欧近代の理論や規範に依拠してきた明治以来の日本文化の非自律的な態度を克服し、理論的認識から疎外されてきた民衆の主体的契機を拾い上げようとするものであったことを明らかにした。第二に、前述の竹内の言論が、1930年代に保田與重郎が『日本浪曼派』を結成する過程で提示した、日本近代文学に対する問題意識を継承するものであることを明らかにした。その根拠として、ドイツの詩人・ヘルダーリン論をはじめとする保田の初期論文を分析し、保田の目指す文学的リアリズムが、理論の成立する以前の場所を掴むことによって、既存の範疇から排除された意識を認識する可能性を開くものであることを示した。第三に、保田與重郎の問題意識を継承した竹内好の1950年代の、「民族」への言及が、戦後日本において、民衆の中から出てくる自発的モラルの要求を組み入れ、主体的な規範形成を準備する具体的実践であったことを明らかにした。第四に、日本近代思想史の中で竹内好の問題意識に繋がる「思想的系譜」を明らかにするために、保田與重郎の研究が必要であるとする、今後の研究の方向性を示した。今年度は、昨年度に引き続き、昭和期知識人の中から、竹内好や保田與重郎に注目して、研究を進めた。特に、日本近代における西欧思想に依拠した「他律的」な思想から彼らの思想を区別する「自律性」について、彼らの思想におけるアジアとの関係のあり方を視野に入れて、分析を進めた。そうした研究の一端は、2004年9月7日から10日まで、ドイツ・ハイデルベルクにて、ハイデルベルク大学とドイツ日本研究所(東京)との共催で開かれた国際シンポジウム、"TAKEUCHI Yoshimi - Thinker of a Different Modernity in East Asia?"(於Internationales Wissenschaftsforum Heidelberg)において、「竹内好の文学精神」として発表した。そこでは、日中戦争及び太平洋戦争の戦時下における竹内好の思想形成に焦点を当て、自律的な思想としての特質がどのように表れているかついて論じた。そして昭和10年代に形成された竹内の思想が、西欧から移入された思想に寄りかかることなく自律性を発揮しえた背景として、第一に同時代における中国と日本の「生きた」関係性の認識とそれに向き合う苦悩の中で思想形成が図られていたこと、第二に魯迅をはじめとする中国知識人の知性のあり様、すなわち民衆的地盤の心情をすくい上げてそれに支えられるという思想の存立形態や、政治との関係における文学の認識が学び取られていたことを指摘した。更に、思想形成期に表れた、そうした自律的思想の特質が、戦後における竹内の中国論、日本近代批判論等の思想的営為においても貫徹するものであることを明らかにした。

今年度は、自律的知性の構築を目指した昭和期知識人の中から、特に竹内好と保田與重郎を取り上げ、両者の思想的関係性を明らかにするために、彼らの絶対的存在への意識をめぐる発想の分析を進めた。それを通してこれまで不明であった竹内好と保田與重郎の思想の内的連関、継承関係の解明への道筋を明らかにした。そうした研究成果は平成17年6月25日に関西大学にて開催された比較思想学会第32回大会において、「竹内好と保田與重郎-絶対的なるものへの意識をめぐって-」として発表し、同論文は平成18年3月付けで刊行予定の『比較思想研究』第32号に掲載が決定している。そこでは竹内好と保田與重郎が共に自律的知性を成立させる根拠として、絶対者の措定をおこなっていたことを明らかにした。竹内好の場合、それは神学者北森嘉蔵らの著作の読みを通して、絶対者への信仰を持つ宗教者の論理構造の中から引き出されていた。他方保田與重郎の場合は、記紀の「自然」の中に見出した「神皇未分」の原初的混沌を絶対的なるものとし、それを絶えざる回帰の対象としていた。こうした両者の絶対者の措定は、絶対者の問題が曖昧な日本近代の思想的状況の中にあって、知性と文学の自律性を追求する方法であったことを指摘した。また平成17年11月26日には愛知大学国際中国学研究センター主催の「中国学と現代中国学構築研究会」において、「竹内好研究の方法-日本近代思想史の立場から-」として研究発表をおこなった。そこでは魯迅論から毛沢東論に至る竹内好の中国研究において、魯迅や毛沢東がアジアの近代における自律的人間像として描き出されていることを指摘し、竹内好が日本近代の中にあって、中国を中心としたアジアとの関係の中から自律的思想の形成を試みていたことを明らかにした。
X線回折法と計算機シミュレーションによるシリカクラスレート鉱物の相転移の研究

1.メラノフロジャイトの正方晶系低温型の結晶構造解析にMt.Hamilton(Califomia)産試料を用いて初めて成功した.X線単結晶法により空間群,構造決定を行い,さらに4軸型自動回折計による精密構造解析を行った.本鉱物は高温型の超構造であり,これによりメラノフロジャイトの高温型-低温型構造転移は1次の(2次に近い)転移であることが明らかになった.2.低温型から高温型にかけて構造変化をX線回折法により調べた.格子定数の温度変化により転移点が70°Cにあることを明らかにした.原子の平均位置(時間・空間)について求めたSi-O結合距離は低温型範囲では負の膨張を示すが高温型ではほぼ一定である.Si-O距離とSi-O-Si1角度の間には明瞭な負の相関が認められる.3.酸素原子のうちいくつかは低温においても著しい原子平均二乗変位を示し,無秩序分布の可能性を示している.4.最大エントロピー法によって,高温型の精密電子密度分布の解析を行なった.その結果,5角12面体はほぼ完全にメタン分子によって占められ,それらの優先される方位と無秩序配置について明らかにした.5.1000°Cまでの加熱によりゲスト分子が開放される事が明らかになった.またこうして得られたゲスト分子を含まない系についてX線単結晶回折実験を行い,この場合には室温においても分子を含む場合の高温型と同じ空間群が維持され,相変化が生じない事が明らかになった.これは既に国外研究グループによって発表されているNMR研究による推定を否定する結果である.6.ゲスト分子を天然メラノフロジャイトと同様に含む(12面体空隙の全てをメタン分子が占め,14面体の約半分をN_2とCO_2分子が占める)系のMDでは,立方基本構造-正方超構造(2x2x1)の構造転移が実現され,実験事実を再現している.これらの事はシリカ包摂化合物の構造変化にとってゲスト分子が重要な働きをしている事を示すものである.1.メラノフロジャイトの正方晶系低温型の結晶構造解析にMt.Hamilton(Califomia)産試料を用いて初めて成功した.X線単結晶法により空間群,構造決定を行い,さらに4軸型自動回折計による精密構造解析を行った.本鉱物は高温型の超構造であり,これによりメラノフロジャイトの高温型-低温型構造転移は1次の(2次に近い)転移であることが明らかになった.2.低温型から高温型にかけて構造変化をX線回折法により調べた.格子定数の温度変化により転移点が70°Cにあることを明らかにした.原子の平均位置(時間・空間)について求めたSi-O結合距離は低温型範囲では負の膨張を示すが高温型ではほぼ一定である.Si-O距離とSi-O-Si1角度の間には明瞭な負の相関が認められる.3.酸素原子のうちいくつかは低温においても著しい原子平均二乗変位を示し,無秩序分布の可能性を示している.4.最大エントロピー法によって,高温型の精密電子密度分布の解析を行なった.その結果,5角12面体はほぼ完全にメタン分子によって占められ,それらの優先される方位と無秩序配置について明らかにした.5.1000°Cまでの加熱によりゲスト分子が開放される事が明らかになった.またこうして得られたゲスト分子を含まない系についてX線単結晶回折実験を行い,この場合には室温においても分子を含む場合の高温型と同じ空間群が維持され,相変化が生じない事が明らかになった.これは既に国外研究グループによって発表されているNMR研究による推定を否定する結果である.6.ゲスト分子を天然メラノフロジャイトと同様に含む(12面体空隙の全てをメタン分子が占め,14面体の約半分をN_2とCO_2分子が占める)系のMDでは,立方基本構造-正方超構造(2x2x1)の構造転移が実現され,実験事実を再現している.これらの事はシリカ包摂化合物の構造変化にとってゲスト分子が重要な働きをしている事を示すものである.1.メラノフロジャイトの正方晶系低温型の結晶構造解析に成功した.Mt.Hamilton(California)産試料から単結晶を発見し,X線単結晶法により空間群,構造決定を行い,さらに4軸型自動回折計による精密構造解析を行った.本鉱物は高温型の超構造であり,今まで結晶構造未決定で残されていたものである.これによりメラノフロジャイトの高温型-低温型構造転移は1次の(2次に近い)変位型の転移であることが明らかになった.引き続いて,低温型から高温型にかけて構造変化をX線回折法により調べている(継続中).特に格子定数の温度変化により転移点が70°Cにあることを明らかにした.石英等と異なり,Si-O結合は温度上昇により,僅かな増加傾向を示す.さらに低温型領域における10点の温度で精密構造解析のための回折強度の測定を完了した.2.高温型を中心とする高温域における構造解析を7点の温度で行った.格子定数の変化は高温型では殆どなく,熱膨張率はほぼ0である.

3.ガス分子に関する,より精密なポテンシャルモデルを扱うために計算機プログラムを改良し,分子動力学法による計算機シミュレーションを行っている(継続中).メラノフロジャイトの高温型-低温型構造転移はゾーン境界モードの転移であり,大規模系(3万粒子程度)の計算が必要になるので,高速大容量の小型計算機EWSの記憶容量を1GBに増強している.原子平均二乗変位などの構造解析で得られる結晶の時間平均に関する量だけではなく,構造解析では求められない原子結合距離等を計算するためのプログラムを含む計算結果の解析や表示のためのソフトウエアの開発も行っている(継続中).1.Mt.Hamilton(California)産試料からの単結晶を用い,メラノフロジャイトの正方晶系低温型から高温型にかけて,4軸型自動回折計によるX線単結晶精密構造解析を行った.これによりメラノフロジャイトの高温型-低温型構造転移は1次の(2次に近い)変位型の転移であることが明らかになった.今年は特にゲスト分子の挙動に注目し,最大エントロピー法によって,高温型の精密電子密度分布の解析を行なった.その結果,5角12面体はほぼ完全にメタン分子によって占められ,それらの優先される方位と無秩序配置について明らかにした.2.1000°Cまでの加熱によりゲスト分子が開放される事が明らかになった.またこうして得られたゲスト分子を含まない系についてX線単結晶回折実験を行い,この場合には室温においても分子を含む場合の高温型と同じ空間群が維持され,相変化が生じない事が明らかになった.これは既に国外研究グループによって発表されているNMR研究による推定を否定する結果である.3.ガス分子に関する,より精密なポテンシャルモデルを扱うために計算機プログラムを改良し,分子動力学法(MD)による計算機シミュレーションを行った.原子平均二乗変位などの構造解析で得られる結晶の時間平均に関する量だけではなく,構造解析では求められない原子結合距離等を計算するためのプログラムを含む計算結果の解析や表示のためのソフトウエアの開発も行った.4.ゲスト分子を全く含まない系のMDでは構造転移が生じない事が明らかになり,上述3の我々の実験事実を再確認するものである.5.ゲスト分子を天然メラノフロジャイトと同様に含む(12面体空隙の全てをメタン分子が占め,14面体の約半分をN_2とC0_2分子が占める)系のMDでは,立方基本構造-正方超構造(2x2x1)の相変化が実現され,実験事実を再現している.これらの事から,シリカ包摂化合物の構造変化にとってゲスト分子が重要な働きをしている事が明らかになった.
科学的思考力の深化、拡張を支える「たとえ」表現の実際的効果

1.研究の目的物事を「たとえ」を使って表現することは,その物事の本質,しくみをしっかり理解しているということである。また,私たちは,新しい概念を獲得したり,目に見えない現象を概念として獲得したりする時,「たとえ」を用いて表現することが少なくない。つまり,「たとえ」は人の理解を促す効果があると言える。よって,科学概念を「たとえ」を交えながら,他者の合意を得られるように説明しようとすることは,思考を深化させたり,拡張させたりする可能姓をもっていると仮定し,その効果を検証することを本研究の目的とした。2.研究の方法「電気」「宇宙」等,主として,目に見えない科学現象を含む単元で「たとえ」表現をとりいれる場を設定した。また,それ以外の素材を題材としている単元についても,「たとえ」表現を積極的に用い,自分なりの考えをまとめたり,他者の合意を得ることができるような説明をしたりし,科学概念の構築をはかっていくようにした。そして,「たとえ」表現を用いた子どもの様相から,その実際的効果を検証した。3.研究成果(1)意図的に「たとえ」表現を用いていくように支援していくことの必要性「電気」に関する基礎的研究(2011,06)において,3学年では,「カミナリ⇔ビリビリする,稲妻」「花火⇔明るい」など,これまでの経験から表面的に受け止めている傾向がみられた。しかし,6学年では,「魔法使い→量を変えられる」をはじめとし,量の変化,2極性,電流,抵抗といった性質に迫っていく傾向がみられた。これらより,生活経験,既有知識の量が,表現に関係するとともに,学習経験が大きく寄与するとも言える。よって,意図的に「たとえ」表現を用いていくように支援していくことの必要性は明確であると結論づけた。(2)単元終末段階への「たとえ」表現導入の有効性前回調査(2011,06)と比較し,第2回調査(2011,10)では,全体の語彙数,電気の概念をとらえた表現が増加し,単元内での学びに基づきながら表現されているものであった。また,「電気」の生み出され方について,単元の終末時に,電気の利点や特徴等の概念を総合的にとらえた表現が見られ,総合的な概念形成にも有効にはたらくことが示された。これらのことより,単元終末段階への「たとえ」表現の導入は,学習支援として一定の効果があると結論づけた。(3)科学的思考力の深化,拡張を支える「たとえ」表現の効果第6学年を対象とした「宇宙」に関する調査(2011,10)において,月の満ち欠けの周期やその原理について,「機械」「数列」「ボタン」等にたとえ,順序や規則性があることや,継続して変化することを表現し,概念の獲得へ向かっていることが確認できた。また,「太陽」「月」「地球」の位置関係について,「家族」「メリーゴーランド」「シーソー」等にたとえ,互いに関連し合うような生活事象や,距離がありながらも互いに影響し合っている状態を表現し,空間認識の獲得へ向かっていることも確認できた。さらには,宇宙の壮大さ,美しさを「魔法」「宝物」「美術」にたとえた表現もみられた。これらの様相より,「たとえ」表現は,子どもの自然観をゆさぶり,科学的思考の深化,拡張を支えるものとして,有益に機能していくものであると結論づけた。

また,「電気」の生み出され方について,単元の終末時に,電気の利点や特徴等の概念を総合的にとらえた表現が見られ,総合的な概念形成にも有効にはたらくことが示された。これらのことより,単元終末段階への「たとえ」表現の導入は,学習支援として一定の効果があると結論づけた。(3)科学的思考力の深化,拡張を支える「たとえ」表現の効果第6学年を対象とした「宇宙」に関する調査(2011,10)において,月の満ち欠けの周期やその原理について,「機械」「数列」「ボタン」等にたとえ,順序や規則性があることや,継続して変化することを表現し,概念の獲得へ向かっていることが確認できた。また,「太陽」「月」「地球」の位置関係について,「家族」「メリーゴーランド」「シーソー」等にたとえ,互いに関連し合うような生活事象や,距離がありながらも互いに影響し合っている状態を表現し,空間認識の獲得へ向かっていることも確認できた。さらには,宇宙の壮大さ,美しさを「魔法」「宝物」「美術」にたとえた表現もみられた。これらの様相より,「たとえ」表現は,子どもの自然観をゆさぶり,科学的思考の深化,拡張を支えるものとして,有益に機能していくものであると結論づけた。
超安定パルス磁場を用いた強磁場NMRとラマン分光

本研究の目標は、1.『NMR測定手法をパルス磁場下で整備すること』、2.『ラマン測定系を、パルス磁場下測定に向け改良すること』3.『パルス磁場下での比熱および非接触電気抵抗測定手法を用い、強磁場下で新奇現象を発見すること』である。2018年度はこれらの目標をいずれも遂行し、想像以上の成果を挙げた。たとえば目標の一つであった、『NMR測定手法をパルス磁場下で整備すること』については、準定常パルス磁場技術を応用することで、NMRスペクトルを45Tを超える強磁場まで観測することに成功した。さらにスピン格子緩和時間についても、パルス磁場下NMRで世界で初めて観測できた。これらの開発により、日本のパルス磁場下NMR技術は大きく進歩したと考えられ、世界的にもトップレベルに達したのは間違いない。日本の強磁場物理の歴史においても快挙であり、将来的に大きな研究プラットフォームを拓いたといえる。2つ目の目標の『ラマン測定系の改良』も順調である。ラマンはそもそも測定に時間がかかる手法でありパルス磁場との相性は良くない。このため、抜本的なシステムの変更などが必須であった。幾つかのテストを済ませており、順調といえる。最後の目標の『比熱および非接触電気抵抗測定手法を用い、強磁場下での新奇現象の発見』は目に見える成果が上がっている。特にパルス磁場下比熱測定は、ここ最近完成した手法であったが、多くの成果を挙げることができた。例えば重い電子化合物を対象にした研究では、PRLを含む3つの論文が出ている。また類似の熱測定技術によっても成果を出ており、これらの成果はどちらもPRL誌で発表された。非接触電気抵抗測定はトポロジカル絶縁体の研究などに用いられた。伝導測定は、他にも鉄系超伝導体などにも適応されNaturePhysics誌などに発表されている。高いインパクトを集める成果を多く発表できたといえる。2018年度は、パルス磁場下でのNMR測定に成功した。非常に困難と思われていた課題であり、2018年度で完了するとは考えていなかったため、計画以上に進展したといえる。これは大変大きな成果であり、新たな研究領域の開拓に成功したといえる。ラマン測定については測定系の改良が進んだ。例えば、パルスマグネットでラマン散乱を測定する際には、1.細長い光学系が必要であり、2.リジットな光学系であることが望まれ、3.光学系からの反射光を逃がすセットアップが必要となる。これらの3つの課題を克服するために、光ファイバー・バンドルとGRINレンズを用いた新奇な光学系を試作した。このセットアップについても、動作確認は完了しており、初年度の段階において十分な成果といえる。開発が完了しているパルス磁場下での比熱測定技術については、多くの成果が得られた。例えばPRL誌を含む3報の論文を発表できており、今後も定常的な成果が期待できる。類似の技術である磁気熱量効果などの測定も進めることが出来ており、これについても2報のPRL誌が発表され、計画以上に進展している。また、非接触電気抵抗測定を中心としたトランスポート測定も成果を挙げている。トポロジカル絶縁体の量子振動測定などで成果が上がっており、Nature Physics誌などの高いインパクトを持つ論文が得られている。最終的に2018年度は、代表の小濱と分担の井原、黒江、神原、橘により関連する17報の論文が発表された。(Nature Physics誌1報、Phys. Rev. Lett.誌3報、Phys.Rev.B誌8報など)他にも16回の学会発表も行われた。総じて期待以上の成果といえ、本申請は当初の計画以上に進展しているといえる。2019年度は『1.NMRおよびラマン分光測定手法のパルス磁場下での確立』を更に進めつつ、『2.パルス磁場下での比熱および非接触電気抵抗測定手法を用いた、強磁場下での新奇現象の発見』を推進していく。NMRについては、2018年度は45テスラまでのNMRスペクトル測定が可能になった。これを2019年度は、分担者の井原と良く協力することで、60テスラまで測定可能とすることを目標とする。また、NMR法によるスピン格子緩和時間(T1)の測定については、長時間磁場が発生できるロングパルス磁石の整備による改良が望ましく、これは2019年度の後期から進めていく。ラマン分光測定手法については、さらなる測定精度の改良がパルス磁場への応用の為には必須となる。2019年度は分担者の黒江と共同してこれを強力に進めていく。熱測定、非接触電気抵抗測定についての測定技術は既に確立したといってよい。これらについては物理的にトピックスとなっている系で研究を進め、磁場誘起新奇相の発見を狙っていく。比熱測定の対象となる物質は、重い電子系化合物から超伝導体、そして磁性体と幅広い。例えば、Sr2Cu(BO3)2などのスピンギャップ系化合物、CeRhIn5のような重い電子化合物は良い候補と言える。一方、電気抵抗測定については比熱測定でカバーしずらい半金属なども研究対象となる。これらの測定手法を相補的に組み合わせることで、多くの研究領域をカバーでき、多彩な磁場誘起相についての知見が得られると期待している。

最終的には、NMRおよびラマン分光測定の開発の進展具合によるが、『NMR、ラマン、比熱、電気抵抗という4つの強磁場測定手法を組み合わせ、新たな磁場誘起相の発見』を目指す。本研究の目標は、1.『NMR測定手法をパルス磁場下で整備すること』、2.『ラマン測定系を、パルス磁場下測定に向け改良すること』3.『パルス磁場下での比熱および非接触電気抵抗測定手法を用い、強磁場下で新奇現象を発見すること』である。2018年度はこれらの目標をいずれも遂行し、想像以上の成果を挙げた。たとえば目標の一つであった、『NMR測定手法をパルス磁場下で整備すること』については、準定常パルス磁場技術を応用することで、NMRスペクトルを45Tを超える強磁場まで観測することに成功した。さらにスピン格子緩和時間についても、パルス磁場下NMRで世界で初めて観測できた。これらの開発により、日本のパルス磁場下NMR技術は大きく進歩したと考えられ、世界的にもトップレベルに達したのは間違いない。日本の強磁場物理の歴史においても快挙であり、将来的に大きな研究プラットフォームを拓いたといえる。2つ目の目標の『ラマン測定系の改良』も順調である。ラマンはそもそも測定に時間がかかる手法でありパルス磁場との相性は良くない。このため、抜本的なシステムの変更などが必須であった。幾つかのテストを済ませており、順調といえる。最後の目標の『比熱および非接触電気抵抗測定手法を用い、強磁場下での新奇現象の発見』は目に見える成果が上がっている。特にパルス磁場下比熱測定は、ここ最近完成した手法であったが、多くの成果を挙げることができた。例えば重い電子化合物を対象にした研究では、PRLを含む3つの論文が出ている。また類似の熱測定技術によっても成果を出ており、これらの成果はどちらもPRL誌で発表された。非接触電気抵抗測定はトポロジカル絶縁体の研究などに用いられた。伝導測定は、他にも鉄系超伝導体などにも適応されNaturePhysics誌などに発表されている。高いインパクトを集める成果を多く発表できたといえる。2018年度は、パルス磁場下でのNMR測定に成功した。非常に困難と思われていた課題であり、2018年度で完了するとは考えていなかったため、計画以上に進展したといえる。これは大変大きな成果であり、新たな研究領域の開拓に成功したといえる。ラマン測定については測定系の改良が進んだ。例えば、パルスマグネットでラマン散乱を測定する際には、1.細長い光学系が必要であり、2.リジットな光学系であることが望まれ、3.光学系からの反射光を逃がすセットアップが必要となる。これらの3つの課題を克服するために、光ファイバー・バンドルとGRINレンズを用いた新奇な光学系を試作した。このセットアップについても、動作確認は完了しており、初年度の段階において十分な成果といえる。開発が完了しているパルス磁場下での比熱測定技術については、多くの成果が得られた。例えばPRL誌を含む3報の論文を発表できており、今後も定常的な成果が期待できる。類似の技術である磁気熱量効果などの測定も進めることが出来ており、これについても2報のPRL誌が発表され、計画以上に進展している。また、非接触電気抵抗測定を中心としたトランスポート測定も成果を挙げている。
画像復元問題における悪条件方程式の直接解法と最適正則化

画像復元問題における悪条件な線形方程式は通常行列の特異値分解を用いて解かれる.しかし,特異値分解は行列の固有値問題として求めなければならないため計算量が多いと言う欠点がある.それゆえ大規模な問題に対しての適用は困難が伴った.これに対して我々は特異値分解よりも計算量が少ない直接法であるQR分解を用いて悪条件線形方程式を解く方法を提案した.本方法は数値的に安定であり,なおかつ精度面においても従来の方法と同程度であり,高速に解が求められることが確認された.従来の特異値分解を用いた方法では最適な正則化基準の導入が本質的な問題となる.その代表的な最適化基準としてGCV基準がよく用いられている.我々はそのGCV基準が本方法においても適用可能であることを示した.そして,データ欠損を伴う画像復元問題に対して実際に適用することによりその有効性が確認されたデータ欠損を伴う画像復元問題における悪条件線形方程式に対し次のような研究を行った.1.悪条件線形方程式は通常特異値分解を用いて解かれるが,この手法は計算量が多いという欠点がある.これに対して我々は直接法であるQR分解を2回行う解法を提案し,この方法により特異値分解法と同程度の精度の解が得られることを数値実験より確認した.2.特異値分解によるTikhonov-Phillips正則化法を用いるとき,GCV情報量規準関数を用いて最適正則化パラメータを推定することができる.同様に我々の提案する方法においてもGCV情報量規準関数は適用可能であることを示した.また,数値実験よりこの規準関数の有効性も検証した.3.QR分解を用いた正則化法を提案し,この方法においても同様にGCV規準関数が適用可能であり,高速に高精度の解が得られることを確認した.4.以上のことより,従来の手法に比べ高速になおかつ高品質な解が得られることがわかった.大規模な悪条件線形方程式に対する数値解法として威力が発揮されると期待される.画像復元問題における悪条件な線形方程式は通常行列の特異値分解を用いて解かれる.しかし,特異値分解は行列の固有値問題として求めなければならないため計算量が多いと言う欠点がある.それゆえ大規模な問題に対しての適用は困難が伴った.これに対して我々は特異値分解よりも計算量が少ない直接法であるQR分解を用いて悪条件線形方程式を解く方法を提案した.本方法は数値的に安定であり,なおかつ精度面においても従来の方法と同程度であり,高速に解が求められることが確認された.従来の特異値分解を用いた方法では最適な正則化基準の導入が本質的な問題となる.その代表的な最適化基準としてGCV基準がよく用いられている.我々はそのGCV基準が本方法においても適用可能であることを示した.そして,データ欠損を伴う画像復元問題に対して実際に適用することによりその有効性が確認された
大学教員給与の制度理念と実態に関する研究

わが国の大学教員給与制度の実態を明らかにし,そのあり方を考察するため,文献調査・訪問調査・質問紙調査を行った.私立大学については,昇給・賞与と職務に応じた諸手当を取り上げて,機関レベルの実態を明らかにした.国立大学については,部局レベルの昇給・勤勉手当の決定過程を明らかにした.わが国の大学教員給与制度の実態を明らかにし,そのあり方を考察するため,文献調査・訪問調査・質問紙調査を行った.私立大学については,昇給・賞与と職務に応じた諸手当を取り上げて,機関レベルの実態を明らかにした.国立大学については,部局レベルの昇給・勤勉手当の決定過程を明らかにした.わが国の国公私立大学における教員給与は,教員の活動をどのように反映したものとなっているのかという観点から,各大学の教員給与制度を明らかにするため以下の研究を行った.1.資料・文献調査国内の大学教員給与に関する先行研究を収集してその到達点を確認したほか,国家公務員の給与制度を扱った行政学および民間企業の給与制度を扱った経営学等の資料・文献を収集して,領域横断的な知見を得た.また,大学教員給与に関する国際比較研究などの国外における研究動向を確認した.2.訪問調査国内の国立3大学,公立大学を設置する3県庁,公私立7大学の給与担当部課を訪問し,給与制度についてインタビューを行った.全国の(四年制)大学を対象とする質問紙調査の設計に向け,資料・文献で得た知見を給与担当者に確認するとともに,それらで公表されていない制度の詳細を把握した.国立大学において進む勤務成績の反映や,国家公務員準拠型がある一方で独自の給与制度理念・伝統もみられる私立大学の多様性,そして地方公務員の給与制度に拘束される一方で法人化がインパクトを与える余地をもつ公立大学といった,設置形態によって異なる動向がうかがえた.3.全国私立大学を対象とした質問紙調査上記の調査から,大学を対象とする機関質問紙調査には設置形態によって異なる調査票を設計することが有益と判断し,まずは平成23年12月に全国592私立大学を対象とした質問紙調査を実施した.回収率は37.5%と決して高くはなかったが,設置年や学部数を指標とした機関類型の構成比は全私立大学のそれを概ね反映していたことから,私立大学全体の傾向を読み取れる貴重なデータを得たと考える.回答結果は現在分析中であり,次年度より成果発表を行うこととしている.(1)私立大学を対象とした質問紙調査の分析と事後調査私立大学を対象に実施した機関質問紙調査を分析し,また,これを踏まえた事後調査を実地訪問(7大学)および電話(14大学)により実施した.これらの結果,以下のことが指摘できた.1昇給と賞与支給に対して教員の活動や業績が影響を及ぼさない給与制度をとっている私立大学が多数派であり,歴史のある大学については特にそうであった.こうした給与制度の特徴は,教員が給与への直接的な影響を気にすることなく,裁量が任された時間を内発的動機づけによって教育・研究等の諸活動に費やすことを許すものといえるだろう.2一方で,少数派であるが一部大学で業績等の評価を給与に反映させていた.これは,大学が教員に望む働きぶりと教員の自律的活動との間の調整を図るためという側面があると思われ,その反映には「教育活動」や「管理運営」が,「研究活動」と同等以上に影響をもつ傾向がうかがえた.(2)国立大学部局長等を対象とした質問紙調査の実施と分析国立大学の学部/研究科長および学科/専攻長を対象とする質問紙調査を行った.その結果,以下のことが指摘できた.1昇給幅や勤勉手当支給率の決定に際しては,「研究業績」「教育業績」「組織運営への貢献」が重視され,「年功・年次」はそれほど重視されない.2昇給幅や勤勉手当支給率の決定への影響度については,「部局長の判断」が最も影響がある一方,「学科等長による推薦や判断」の影響度は低く,選考会議等の合議体の影響度も低かった.3業績や勤務成績等の評価に関する問題として,「短期評価は困難」「意欲低下が危惧される」が比較的強く認められる一方,「部局長による教員評価は大学の文化に馴染まない」とはあまり認識されていなかった.(1)国立大学を対象とした訪問調査過年度に引き続き,2つの国立大学の人事担当部署等を実地に訪問し,教員給与制度についてインタビュー調査を行った.昇給幅と人員分布率,あるいは勤勉手当成績率と人員分布率等が概ね国家公務員に準じて給与規則に定められている現状を確認するとともに,勤務成績評定のプロセスなどの規則上は必ずしも明記されていない内容を聞き取ることで,国立大学部局長等を対象とした質問紙調査の分析とあわせて,実態解明に寄与する成果を得た.(2)外国研究比較の視点を導入することで分析枠組をより豊かなものにすることを意図して,アメリカを中心とした外国の大学教員給与について資料・文献研究を行った.また,資料・文献の理解を深めるため,一事例としてハワイ大学事務局を実地に訪問し,本部人事責任者および各キャンパスの人事担当者たちにインタビュー調査を行った.その結果,以下の知見を得た.1業績給部分の決定に際しては学科長や学科委員会が関与し,同僚性・専門家自治の尊重がみられた.2特定の専門分野では,優秀な人材確保のため,労働市場の価値を反映させて他分野に比べて給与水準を高く設定していた.昇給に際しても,業績のみではなく,市場価値の反映が考慮される余地があった.

3キャンパスによって大学のミッションが異なることを反映して,教員の給与水準がキャンパスごとに異なっていた.以上の特徴は日本にはみられないものであり,大学教員給与のあり方を考察する視野を広げることにつながる成果であった.本研究の大きな柱となる国立大学を対象とした質問紙調査を実施したため.24年度が最終年度であるため、記入しない。比較の視点を導入することで分析枠組をより豊かなものにすることを意図して,アメリカを中心とした外国の大学教員給与について資料・文献研究を行う.また,資料・文献の理解を深めるため,アメリカ大学給与担当部署を実地に訪問し,インタビューを行う.また,論文による公表に向けて,これまでの研究成果を取りまとめる.24年度が最終年度であるため、記入しない。
側頭葉てんかん二次性全般化における周嗅領皮質の神経生理学的変化-キンドリングラット周嗅領皮質スライスを用いた実験的研究-

周嗅領皮質は側頭葉てんかんの二次性全般化のモデルであるキンドリング形成に重要な促進的役割を持っていることが示唆されており、また元来興奮性の高い部位でもある。本研究ではキンドリングラットの周嗅領皮質スライスを用い、その興奮性の変化について検討した。SD系雄性ラットを用い、左扁桃核に慢性深部電極を植え込み、週5回のキンドリング刺激(60Hz,1sec)を行なった。キンドリング完成後、最終刺激から24時間ないし72日後に断頭を行ないキンドリング刺激反対側の周嗅領皮質を含む冠状断スライスを作成した。34°Cの通常人工脳脊髄液還流下でスライス上の周嗅領皮質で細胞外記録を行ない、自発電位の発生の有無、単発刺激・テタヌス刺激に対する応答、高K^+人工脳脊髄液還流下でのてんかん性活動の状況について観察し、キンドリングをしていないラットからとられた対照スライスと比較検討した。(1)自発電位の発生するスライスの数ははキンドリング群で有意に多かった。(2)単発刺激に対する細胞外応答では両群の波形に差はなかったが、キンドリング様テタヌス刺激ではキンドリング群で数十秒の明瞭な強直間代性の後発射を呈するものが見られたのに対し、対照群では短い(2-3秒)後発射を示したのみであった。(3)高K^+人工脳脊髄液に対する応答では、キンドリング群で自発性の発作活動を示したのに対し、対照群ではより弱い自発活動を示したに過ぎなかった。以上から、キンドリングラットの周嗅領皮質スライスでは、通常のシナプス伝達には著明な変化は生じないが、けいれん誘発性の操作に対して有意に強い応答を呈することが示され、キンドリング形成に重要と考えられている同部位のキンドリングに関連したけいれん準備状態を反映していると考えられた。
Helicobacter pylori胃炎の重篤化因子を標的とした代替療法の検討

Helicobacter pylori(H.pylori)感染では抗生物質による除菌療法が一般的だが、1015%の除菌失敗例が存在することが知られている。これに対し、食品由来の病原菌特異的な抗体による予防・治療効果が数多く報告されている。我々は、胃内の酸性条件でも十分な機能を発揮することが期待される免疫乳について、抗H.pylori活性を検討した。免疫乳は、Erasmus大学、E.J.Kuipers教授より提供されたwhy protein concentration(WPC80)を用いた。WPC80は、粘膜免疫を施したウシから得られる母乳のグロブリン分画を濃縮したもので、H.pylori特異的な分泌型IgAを豊富に含んでいる。まず、フローサイトメトリー解析によってin vitroにおけるWPC80のH.pyloriの接着阻害効果を調べた。Immune WPC80処理後のピークはplacebo WPC80に比べてわずかに左へシフトしたものの、顕著な阻害効果は確認されなかった。次に、in vivoにおけるWPC80の接着阻害効果を調べた。本実験では、全てのグループにおいてスナネズミの胃からH.pyloriが検出された。しかし、immune WPC80を投与したグループのH.pyloriは、placebo WPC80やPBSを投与したグループのH.Pyloriに比べて有意に減少しなかった。このように明確な阻害効果は確認されなかったものの、今回の実験で用いたWPC80はH.pyloriに対する高い抗体価を持つことが証明されている。したがって、WPCから精製された純度の高い免疫グロブリンを用いたさらなる解析が必要と考えられる。Helicobacter pylori(H.pylori)の発見以来、胃・十二指腸疾患との関係が明らかにされてきた。本邦でも、2000年11月より抗生物質によるH.pylori除菌療法が保険適用となったが、副作用として消化管フローラのバランスの破綻、逆流性食道炎の発症などが挙げられるほか、近年、耐性菌が飛躍的に増加してきている。消化管の感染症に対する予防・治療法として、病原菌特異的な抗体を用いた経口受動免疫の効果が数多く報告されている。この受動免疫には食品由来の抗体が用いられることが多く、継続的な投与が可能となる。我々は既に、H.pylori ureaseに特異的な鶏卵抗体を感染動物に投与することによって、胃粘膜炎症反応が有意に低下したことを報告した。しかし、鶏卵抗体の効果を保持するためには酸分泌抑制剤を同時投与しなければならないことも示され、胃酸による抗体の機能低下が問題となった。さらにH.pylori urease特異的鶏卵抗体によって、胃粘液ムチンや胃粘膜細胞に対するH.pylori接着が阻害される事がin vitroの試験でも確認されたが、やはり抗体を酸で前処理することによって、接着阻害効果は著しく低下した。鶏卵抗体の大部分を占めているIgYは哺乳類のIgGクラスにあたるが、哺乳類のIgGとは物理化学的な性質が異なり、酸によって容易に活性を失ってしまうことが報告されている。したがって、胃内の酸性条件で十分な機能を発揮するかどうかは疑問である。これに対して、より耐酸性の高い分泌型IgAを含む免疫乳に注目し、現在、Erasmus大学(オランダ、ロッテルダム)のE.J.Kuipers教授と共同で、経鼻粘膜免疫法を応用したH.pylori特異的な分泌型IgAを含む免疫乳の調製・開発を開始している。
低脳温による虚血再灌流慢性期の進行性ニューロン脱落の防禦とその機構

脳低温法は,少なくとも動物実験(一過性前脳虚血モデル)においては,虚血ニューロンの保護には最も効果的であることが確実である。虚血後に開始する脳低温法のニューロン保護効果は,虚血侵襲の程度,低温の開始時期,持続時間,低温の程度の4因子で決定されると考えられ,この点についてスナネズミ-過性前脳虚血モデルを用い分析した。虚血再灌流1時間後より32°Cの低脳温処置を開始し12時間後まで持続すると,有意なニューロン保護効果が観察され始め,24時間後まで延長すると顕著なニューロン保護効果が認められた。低温処置開始時期を次第に送らせ,虚血再灌流24時間後まで同様の低脳温処置を施すと,6時間後からの低脳温処置の開始では,もはやニューロン保護効果が観察されなかった。しかし,虚血再灌流6時間後から低脳温処置を開始しても,その持続時間を24時間,48時間と更に延長させると,明らかに残存ニューロン数が増加した。低温の程度としては,わずか12°Cの低温処置でも約50%のニューロンが生存し,35°C以下では顕著なニューロン保護効果が観察された。この低脳温法の脳保護作用機序として,ミクログリアの増生とニューロン障害性の高いアメーバ型への形態変化が低温処置により顕著に抑制されること,短時間の脳低温処置動物ではその抑制効果が弱いことなどの所見を得た。また,一過性のニューロン保護効果しか認められない短時間の脳低温処置とミクログリアの増殖抑制作用のあるプロペントフィリン(PPF)の併用投与により,慢性期の海馬CAlニューロンの脱落が抑止できた。さらに,ラット1時間の中大脳動脈閉塞モデルでも,虚血再灌流2,4,6時間後から33°C,24時間の脳低温処置により24時間後の大脳皮質梗塞体積が有意に減少し,脳低温処置のニューロン保護効果が確認された。スナネズミ一過性前脳虚血モデルで,虚血後から開始する脳低温法のニューロン蘇生効果について詳細に分析した。虚血処置として,1%ハロセン維持麻酔下に脳温および直腸温を37°Cに維持し,5分間の両側総頸動脈の血流遮断を行った。線条体内に刺入固定したトランスミッターによるテレメトリーシステムを用い脳温を測定し,体表面への水散布と環境温度の自動制御により目的の低脳温を維持した。虚血7,30日後に,残存する海馬CA1錐体細胞数を計測し,単純虚血群を対照としニューロン蘇生効果を評価した。虚血1時間後より32°Cの低脳温を開始し12時間後まで維持すると,有意なニューロン蘇生効果が認められ始め,24時間後まで延長すると90%以上のニューロンが残存した。5時間の短時間の低脳温では,虚血7日後に観察される有意なニューロン蘇生効果が一時的で,慢性期にニューロン死発生を認めた。低温開始時期を次第に送らせ,虚血24時間後まで32°Cの低脳温処置を施すと,6時間後からの低脳温開始では,もはやニューロン蘇生効果が観察されなかった。しかし,6時間後から低脳温を開始しても,持続時間を24,48時間と延長させると残存ニューロン数が明らかに増加した。48時間の持続時間では,低温開始を9時間後まで遅らせても50%程度のニューロンが残存した。低温の程度としては,わずか12°Cの低温でも約30%のニューロンが生存し,35°C以下では顕著なニューロン蘇生効果が観察された。

虚血後の海馬ミクログリアの増殖活性化をレクチン染色で経時的に観察すると,単純虚血群では6時間後よりミクログリアの増殖が始まり,次第に増強し,4日後がピークであった。虚血1時間後より32°C,24時間の長時間低脳温処置群では,ミクログリアの増殖活性化が1日後より観察されるが,それ以降ほとんど増殖しなかった。一方,虚血1時間後より32°C,5時間の短時間低脳温処置群では,7日後にはミクログリアの甚だしい増殖活性化を認めた。スナネズミ脳虚血モデルでは、ニューロン死発生の過程で可逆的な細胞内事象が少なくとも虚血再灌流5時間後まで続いており,低脳温のニューロン蘇生作用機序の一つとしてミクログリアの増殖活性化の抑制作用の可能性が示唆された。スナネズミ一過性前脳虚血後の脳低温処置モデルで,海馬CA1ニューロン保護効果とミクログリアの増殖・活性化の経時変化を分析した。無処置群では,6時間後から海馬CA1放線状層にramified型ミクログリアの増殖が始まり,ニューロンがまだ正常な形態を示す2日後にはCA1領域全体に広がった。増殖のピークは4日後で,rod型,amoeboid型への形態変化と錐体細胞層内への移行が観察された。短時間脳低温処置群(虚血16時間,32°C)では,無処置群より増殖のピークが数日遅れる経時変化を示し,虚血7日後に残存した大部分のニューロンが虚血30日後には脱落した。長時間脳低温処置群(虚血124時間,32°C)では,一過性のわずかなミクログリアの増殖にとどまり,ニューロン死が抑止された。このことより,慢性期の低温のニューロン保護機序としてミクログリアの増殖・活性化の抑制が関与している可能性が示唆された。次に,一過性のニューロン保護効果しか認められない短時間脳低温処置とミクログリアの増殖抑制作用のあるプロぺントフィリン(PPF)の併用により,慢性期の海馬CA1ニューロンの脱落が抑止できるかどうか検討した。無処置群,短時間脳低温処置群,PPF単独投与群(1日1回10mg/kg腹腔内投与,14日連続),短時間脳低温処置・PPF併用投与群(PPFの初回投与は虚血1日後)の各群の虚血30日後の海馬CA1残存ニューロン数の割合は,それぞれ約6%,4%,15%,60%で,短時間脳低温処置・PPF併用投与群で有意なニューロン保護効果が認められた。また,ラット1時間の中大脳動脈閉塞モデルでも,虚血再灌流2,4,6時間後から33°C,24時間の脳低温処置により24時間後の大脳皮質梗塞体積が有意に減少し,脳低温処置のニューロン保護効果が確認された。