hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
適応的な子の性比調節に関する雌親・雄親の影響の解明

もし,雄が子の性比を調節しているなら,相対的な魅力が異なっていても同一雄の子の性比には差がないと予測されるが,雌が子の性比を操作している場合,配偶雄の相対的な魅力に応じて,子の性比には差異が生じると考えられる。検証の結果,子の性比は配偶雄の相対的魅力に応じて,派手な役割の場合は雄偏り,地味な役割の場合は雌偏りとなり,子の性比調節は雌が行っていることが明らかになった。この結果をまとめた論文はEthology誌に受理された(Sato & Karino, 2010, in press)。2.グッピーにおける子の性比調節の適応性を検証するため,子の性比と,その後成長した子の体サイズや性的魅力との関連について調査した。その結果,子の性比が雄偏りであった場合,息子の体サイズは大きくなり,性淘汰形質も派手になったのに比べ,子の性比が雌偏りであった場合は,息子は小さく地味であった。しかし,雌の繁殖効率の指標となる娘の体サイズに関しては,子の性比と関連が見られなかった。したがって,子の性比が雄偏りの場合は息子の適応度が高くなり,子の性比が雌偏りの場合は息子よりも娘の方が繁殖成功が高いと考えられ,グッピーにおける子の性比調節は適応的であることが判明した。この結果は論文としてまとめ,学術誌に投稿中である。
ラット扁桃核キンドリングてんかんモデルにおける小脳と淡蒼球の痙攣抑制機構の研究

1.小脳刺激の痙攣抑制効果に関する研究扁挑核キンドリングラットに対して、小脳半球あるいは外側小脳核に1日1回計40回の電気刺激を与え、後発射閾値(ADT)、後発射持続時間(ADD)およびけいれん閾値(SD)を測定した。40回の小脳刺激終了後、小脳半球刺激群、外側小脳核刺激群ともに偽刺激群に比し、ADT、STは有意(P<0.02)に上昇した。AD、SDに有意差はなかった。外側小脳核刺激群と小脳半球刺激群間に有意差は認められなかった。経時的変化では8週間の刺激期間を通してほぼ安定した抗てんかん作用が認められた。40回の小脳刺激終了1週後の、小脳半球および外側小脳核刺激群のADTおよびSTは、偽刺激群との間に有意差がなかった。1日1回の間歇的刺激では、抗てんかん作用は一過性であり、恒久的な抗てんかん作用を得られなかった。2.ラット淡蒼球内節(GPi)刺激の痙攣抑制効果に関する研究GPi電気刺激のてんかん重積状態への影響を検討した.成熟SDラットに、カイニン酸(KA)15mg/kgを腹腔内投与した後、GPiに固定された電極より電気刺激を行った.KA投与後、全例にstage5の痙攣発作重積状態が生じた.GPi持続刺激により、1/3で重積状態が間歇的に頓挫し、1/3はstage5の発作がstage2に軽減した.刺激中痙攣が完全に抑制されたものが1/3あった.非痙攣性重積状態に対して、2/3で抑制効果がみられた.刺激強度を痙攣閾値以上にすると、これらの抑制効果はなく痙攣が誘発された.GPi刺激は、痙攣閾値以下の刺激では、視床-皮質投射系の抑制を促通させる可能性が示唆された.本研究により、小脳の抗てんかん作用は一過性であるが、淡蒼球の発作抑制作用には持続性がありてんかん発作の病態解明や治療法開発の可能性を示唆する結果となった.1.小脳刺激の痙攣抑制効果に関する研究扁挑核キンドリングラットに対して、小脳半球あるいは外側小脳核に1日1回計40回の電気刺激を与え、後発射閾値(ADT)、後発射持続時間(ADD)およびけいれん閾値(SD)を測定した。2.ラット淡蒼球内節(GPi)刺激の痙攣抑制効果に関する研究GPi電気刺激のてんかん重積状態への影響を検討した.成熟SDラットに、カイニン酸(KA)15mg/kgを腹腔内投与した後、GPiに固定された電極より電気刺激を行った.KA投与後、全例にstage5の痙攣発作重積状態が生じた.GPi持続刺激により、1/3で重積状態が間歇的に頓挫し、1/3はstage5の発作がstage2に軽減した.刺激中痙攣が完全に抑制されたものが1/3あった.非痙攣性重積状態に対して、2/3で抑制効果がみられた.刺激強度を痙攣閾値以上にすると、これらの抑制効果はなく痙攣が誘発された.GPi刺激は、痙攣閾値以下の刺激では、視床-皮質投射系の抑制を促通させる可能性が示唆された.本研究により、小脳の抗てんかん作用は一過性であるが、淡蒼球の発作抑制作用には持続性がありてんかん発作の病態解明や治療法開発の可能性を示唆する結果となった.平成12年度は、小脳刺激のてんかんへの効果について検討した。扁挑核キンドリングラットに対して、小脳半球あるいは外側小脳核に1日1回計40回の電気刺激を与え、後発射閾値(ADT)、後発射持続時間(ADD)およびけいれん閾値(SD)を測定した。40回の小脳刺激終了後、小脳半球刺激群、外側小脳核刺激群ともに偽刺激群に比し、ADT、STは有意(p<0.02)に上昇した。

このように、小脳刺激の抗てんかん作用は確認されたが、今後は、刺激強度、回数、持続時間などの刺激条件による抗てんかん作用の変化に関する検討を要する.平成13年度は、小脳のみならず、淡蒼球内接刺激の抗てんかん作用についての研究を行う.痙攣閾値以下の強度による、淡蒼球内節の連続電気刺激により、痙攣重積状態の軽減あるいは頓挫を得られることは、すでに1999年日本脳波筋電図学会にてその研究成果を報告している.平成13年度の研究では、パーキンソン病で行われているdeep brain stimulationと同様の概念で、慢性刺激電極による抗てんかん作用の研究を行う.本研究のオリジナリティーはきわめて高く、また、臨床応用への可能性も高いと考えられる.計画の概要は以下の如くである.キンドリングの完成した各刺激群ラットに対して、扁桃核へ刺激を与えた後、淡蒼球内節に電気刺激を与え、てんかん症状の変化を脳波と共に記録する.実際の臨床応用を考え、パーキンソン病での使用法に準じ、刺激を持続して与え、このラットに対して扁桃核刺激を行いてんかん症状への効果を観察、記録する.実験の進行状況によっては、カイニン酸などを用いた、他のてんかんモデルを用いた淡蒼球内接刺激の抗てんかん作用についても検討する予定である.平成12年度および13年度の、ラット扁桃核キンドリングてんかんモデルにおける小脳と淡蒼球の痙攣抑制機構の研究課題の中で、平成12年度は、小脳刺激のてんかんへの効果について検討した。平成13年度は、淡蒼球内節刺激の抗てんかん作用についての研究を行った.ラット脳に淡蒼球内節および扁挑核に刺激電極を挿入固定した.術後5日以上経過した後、扁挑核刺激によるキンドリングてんかんモデルの作成を行なった.キンドリングの完成したラットを淡蒼球内節刺激群と非刺激群とに分け、各群のラットに痙攣を生じさせ、淡蒼球内節の抗痙攣作用を以下の2つの実験により検討した.実験1:扁桃核へ電気刺激を与えた後、淡蒼球内節に電気刺激を与え、てんかん症状の変化を脳波と共に記録した.この結果、淡蒼球内節を刺激することにより、扁挑核刺激の痙攣発作潜時は延長し、痙攣発作が誘発されないこともあった.さらに、実験2:実際の臨床応用を考え、淡蒼球刺激を持続して与え、このラットに対して扁桃核刺激およびカイニン酸投与により生じた痙攣発作に対する効果を検討した.その結果、淡蒼球内節の連続刺激により、痙攣の重症度は軽減し、発作持続時間も短縮した.さらに、半数以上のラットで痙攣発作自体が抑制された.これらの作用は痙攣重積状態では顕著で、カイニン酸でほとんど間断なく生じている痙攣発作が、1/51/10の発作頻度に減少した.カイニン酸投与での痙攣重積状態は致命的なこともあるが、淡蒼球内節の電気刺激の群では致命率は50%以下に減少した.以上の結果は、痙攣重積状態や難治性てんかんの治療に応用できる可能性があり、極めて重要な研究成果と考えられる.計画した実験は終了したが、現在、得られた膨大な脳波の解析とビデオ録画した臨床症状の解析中である.
分子識別に優れた新しいホストの設計とその活用

種々の新しいホスト化合物(1__6__)の開発に成功した。1__はゲスト分子を6個取り込む優れたホストであり,分子認識能にも優れている。2__は、種々のアルカノールやフェノール類の形状を認識して選択的に包接結晶を作るので各種の異性体の分離を能率良く行なえることが判明した。各種の第4級アンモニウム塩(3__,4__)がフェノール類を取り込んで結晶性包接錯体を形成することを初めて見出した。3__,4__も高い分子識別能を有しており各種のフェノール誘導体の分離に威力を発揮する。最も興味深いことは,光学活性な第4級アンモニウム塩(5__)が高い不斉選択性を示し,各種のビス-β-ナフトール誘導体の光学分割に利用できることを発見したことである。更に,3__や4__のN原子をP原子に置き換えたホスホニウム塩ホスト(6__)を設計し,これらのホストが高い包接能や高い分子認識能を有することが判った。今後,更に,スルホニウム塩ホストやセレニウム塩ホストへ展開して行く予定である。光学活性プロパルギルアルコールと各種の芳香族ジハライドとの反応により2個のプロパルギルアルコールユニットの間にスペーサーとして芳香環を導入した光学活性ジオールホストを設計・開発した。スペーサーの種類により特徴的な包接挙動を示し、又、高い不斉識別能力を有することも判った。たとえば、ベンゼン環のP位に2個の光学活性プロパルギルアルコールが置換したホストを用いると、プロスタグランジン合成における鍵化合物である4-ヒドロキシシクロペンテノンの光学分割が極めて能率良く行なえる。又、天然不斉源である酒石酸から誘導されるジオールホストは、各種の二級アルコール、シアノヒドリン、アセタール誘導体の光学分割に都合が良いことも判った。光学活性ホストに包接させて分子配列を規制した各種のエノンの分子内及び分子間不斉光環化反応を研究した。たとえば、アセチレンジオールホストに取り込ませたシクロヘキセノンの固相光反応では、4個の可能な光二量体のうち光学活性なanti-head-to-heod二量体のみが選択的に得られた。更にクマリンの光二量化反応では、4種類の可能な二量体のうち3種類をホストを適当に選ぶことにより選択的に作り分けることができることも見出した。アクリルアニリドからジヒドロキノリノンへの不斉光環化反応制御にも成功し、両方のエナンチオマーを99%以上の光学純度で製造できることも判った。溶液中に於ても光学的活性ホストとゲストが互いにその不斉を識別し、NMRのキラルシフト試剤として利用できることも見出した。又ある種のアルキルアンモニウム塩が種々のフェノール類を取り込んで結晶性錯体を作ることも見出しているが、次年度に重点的に研究を行なう予定である。種々の新しいホスト化合物(110)を設計・合成し,それの結晶中及び溶液中でのホスト-ゲスト相互作用および分子認識を研究した。例えば,新しいホスト化合物(4)は,1分子あたり6個のゲスト分子を包接でき,しかも高い分子識別能を有している。5は,種々のアルコールやフェノール類をその分子形状を見分けて選択的に包接する。コレステロール(6)が種々のフェノール類やカルボン酸を包接する現象も申請者が初めて見出した。各種のアンモニウム塩(7,8)が各種のフェノールを選択的に包接すること,更に,光学活性アンモニウム塩(9)がビス-β-ナフトールと不斉選択的に包接結晶を作ることも明らかにした。又,ホスホニウム塩(10)の包接現象を初めて見出した。
空間固有モードを活用した通信、センサー用デバイスの研究

高度情報社会の基盤の一翼を担う無線通信・マイクロ波センサーでは、多様なシステムが伝送速度・情報密度を増大させるため帯域の確保を目指しているので、使用できる周波数が逼迫しており、周波数利用効率の向上が急務となっている。本研究では、電磁波が周波数のみではなく自由空間における空間分布によっても直交化されることに着目し、異なる空間分布の電磁波を活用することで、超多重通信並びに高情報密度センサーの実現を図る。用いる直交モードに関しては、まず磁気量子数が単一のOAM波の適用を図り、次に空間自由度すべてを包含する過去例のない磁気量子数・軌道角運動量量子数とも単一のモードに展開する。
対称空間上の等質直線束上の調和解析

半単純対称空間,U(p,q)/U(1)×U(p-1,q)の直線束上の調和解析について,不変微分作用素のスペクトル分解定理を得た.点スペクトルのパラメータ,連続スペクトルの測度を具体的に決定した.またこの対称空間の境界の直線束上に実現される退化主系列表現と対称空間の直線束上の不変微分作用素の固有函数の空間に実現される表現の間の関係を調べた.二つの表現が同型になるためのパラメータの条件を具体的に決定し,同型でない場合についてもその組成列の間の対応を調べた.以上の研究について得られた結果は日本数学会で報告し,論文を発表した.一般の半単純対称空間の直線束上の調和解析についてはまだ研究途上でまとまった結果は得ておらず,今後の課題である.半単純対称空間と双対の関係にあるエルミート対称空間の直線束上の固有函数で特に退化主系列表現に対応するものが満たす微分方程式を具体的に決定する研究を行った.Shilov境界の直線束上に実現される表現について結果を得て,これを日本数学会で報告し,得られた結果の一部をまとめた原著論文は学術雑誌に掲載予定である.Shilov境界以外の場合についてもある種の境界については結果を得ており,微分方程式系は小行列式で表される.得られた結果を実函数論,函数解析学合同シンポジュウム,表現論シンポジュウムで発表した.これについての原著論文は現在準備中である.関連する問題としてGがGL(n,C)の実形である場合に,退化系列表現と同型なRiemann対称空間G/Kのベクトル束上の表現を特徴づける微分方程式を決定する問題について大島利雄氏と共同研究を行っている.半単純対称空間,U(p,q)/U(1)×U(p-1,q)の直線束上の調和解析について,不変微分作用素のスペクトル分解定理を得た.点スペクトルのパラメータ,連続スペクトルの測度を具体的に決定した.またこの対称空間の境界の直線束上に実現される退化主系列表現と対称空間の直線束上の不変微分作用素の固有函数の空間に実現される表現の間の関係を調べた.二つの表現が同型になるためのパラメータの条件を具体的に決定し,同型でない場合についてもその組成列の間の対応を調べた.以上の研究について得られた結果は日本数学会で報告し,論文を発表した.一般の半単純対称空間の直線束上の調和解析についてはまだ研究途上でまとまった結果は得ておらず,今後の課題である.半単純対称空間と双対の関係にあるエルミート対称空間の直線束上の固有函数で特に退化主系列表現に対応するものが満たす微分方程式を具体的に決定する研究を行った.Shilov境界の直線束上に実現される表現について結果を得て,これを日本数学会で報告し,得られた結果の一部をまとめた原著論文は学術雑誌に掲載予定である.Shilov境界以外の場合についてもある種の境界については結果を得ており,微分方程式系は小行列式で表される.得られた結果を実函数論,函数解析学合同シンポジュウム,表現論シンポジュウムで発表した.これについての原著論文は現在準備中である.関連する問題としてGがGL(n,C)の実形である場合に,退化系列表現と同型なRiemann対称空間G/Kのベクトル束上の表現を特徴づける微分方程式を決定する問題について大島利雄氏と共同研究を行っている.
学習・教育支援機能を有する初学者向けビジュアルプログラミング環境の開発

本研究課題の研究期間開始前に開発していたプロトタイプシステムを用いた授業実践を実施し,ユーザからの評価を含むデータの収集を行った.ここで収集したデータに基づいて基本的な機能を備えるシステムを開発し,さらにこのシステムを授業実践において運用し,改善を行った.改善後のシステムについても,授業実践において運用を行い,改善前後の比較評価を行った.その結果,プロトタイプシステムに比べて,操作性などの面で学習者から高い評価を得ることができた.これらの授業実践については,情報系および非情報系の複数の高等教育機関において実施した.本研究課題では,平成27年度年度の研究計画として,(1)プロトタイプシステムを用いたデータ収集・分析,(2)プロトタイプシステムに基づくシステム開発,(3)プログラミング初級教育に関する情報交換と協力者の募集,の3点を挙げていた.(1)については,計画の通り4クラス全ての授業実践において,プロトタイプシステムを活用し,学習者がプログラムを作成あるいは読解した解答データを収集することができた.また,これらのデータに関して,教材の内容の問題点や,習得の困難な概念・操作などについての分析を行った.さらに,一部のクラスについては,システムの改善のためのアンケート調査等を実施し,後述するシステム開発に活用した.(2)については,(1)に述べたアンケート調査や授業実践を行った教員からの意見を基にするとともに,本研究課題で目指している初・中等教育や情報系以外の大学への展開をも見据えて,プログラムエディタのユーザインターフェースの改善を中心として,システム開発を行った.その結果,プロトタイプシステムが備える機能を満たしつつ,インターフェースや不満のあった機能について改善されたシステムがおおむね完成した.(3)については,教員1名の協力を新たに得られることとなり,1校での実践を実施した.この実践については,工学系(情報系ではない)の高等教育機関で実施している.この実践についてのデータ分析については,今後実施する予定である.また,プログラミング教育について専攻して研究を行っている研究者やプログラミング教育を実施している教育者とともに,プログラミング教育に関する意見交換・情報収集を行った.【研究実績の概要】欄に記したとおり,プロトタイプシステムを用いたデータ収集・分析,プロトタイプシステムに基づくシステム開発については,当初予定していた通りに進行している.一方,プログラミング初級教育に関する情報交換と協力者の募集については,情報系以外の高等教育における協力を得られることになったが,初・中等教育については未だ協力者を得られていない.これについては,次年度以降も継続的に協力を求める.本研究課題では平成28年度の研究計画として,前年度後半に得られたデータを分析した上でシステムの問題点の検討を行い,これを反映したシステム開発を行い,(1)基本的な機能についての開発を完了することとしていた.また,問題と解答データの分析に基づいて分析方法を確立し,支援システムで自動化が可能な範囲の分析については,(2)これを実現する機能の開発を行う.さらに,他教育機関への展開についても,引き続き情報交換とシステムデモの提供を中心に実施し,平成28年度末までに(3)授業実践の協力を得られる教育機関との連携を行う.(1)については,平成27年度に開発したシステムを教育現場において実践運用を行い,学習者に対するアンケート調査と教授者に対するインタビュー調査を実施した.これらの調査結果に基づいてシステムの開発を行った.この開発によって,システムの基本的な機能の開発が完了した.(2)については,解答分析の基本的な方法を確立することができた.また,この方法に則り解答の評価を行う機能の一部について開発を行った.(3)については,学会等での成果報告を行うとともに,連携する教育機関を募ったが,初等・中等教育機関については,連携に至らなかった.しかし,小学生を対象とするワークショップ形式で本システムを使用することができた.また,高等教育機関については,3大学の授業において実践的に使用されており,データの蓄積が進んだ.【研究実績の概要】欄に記したとおり,システム開発,解答の分析については当初の計画の通り,研究を遂行できている.一方,他教育機関での授業実践の協力については,高等教育機関では計画の通り実施できているが,初等・中等教育については協力を得られていない.研究代表者,研究分担者で協力して,今後も連携可能な教育機関を募っていく.本研究課題では,プログラミング初学者を対象とする教育支援システムを開発した.また,開発したシステムは,情報系学科以外の大学や初・中等教育を含む幅広い教育現場へも適用可能なものとなった.本システムは初学者にとってプログラムを記述しやすいビジュアルプログラミング(VP)環境を有するとともに,従来,同等のシステムを授業で利用する際に不足していた学習・教育支援機能を備える.学習支援機能では,プログラム作成時の問題の分解・整理や作成したプログラムの振る舞いの理解を支援し,教育支援機能では課題の体系的管理や成果物の評価,課題や成果物の分析などを実現し,授業運営を支援することが可能である.開発したVP環境では初学者を対象にするため,プログラムを作成するために必要となる概念を極力少なくすることを要件とした.この要件を満たすために,初学者向けの題材として与えられることが多い探索・整列などの基本的なアルゴリズムを表現するために最低限必要な,単純な対象世界を実現した.この対象世界では,データ構造として数値を値として持つ変数と配列が用意され,構造化プログラミング(逐次・分岐・反復)を実現するif-elseタイプの分岐とwhileおよびforタイプの反復構造を備える.また,演算については2項の算術・論理演算を備え,変数への値の入力と出力も可能である.作成したプログラムの自動実行を行う際に,任意の箇所で実行を一時的に停止するステップ実行機能を有し,プログラムの振る舞いの理解を支援する.

また,分解・整理の過程を支援するために複数のブロックのまとまりについて意図を記述する機能を導入する.この機能により大まかな内容・意図だけを表示した状態と,具体的な処理を表示した状態を切り替えることができ,粒度の大きい処理内容の整理のみに着目しつつ,自動実行可能なプログラムを作成することができる.本研究課題の研究期間開始前に開発していたプロトタイプシステムを用いた授業実践を実施し,ユーザからの評価を含むデータの収集を行った.ここで収集したデータに基づいて基本的な機能を備えるシステムを開発し,さらにこのシステムを授業実践において運用し,改善を行った.改善後のシステムについても,授業実践において運用を行い,改善前後の比較評価を行った.その結果,プロトタイプシステムに比べて,操作性などの面で学習者から高い評価を得ることができた.これらの授業実践については,情報系および非情報系の複数の高等教育機関において実施した.当初計画の通り,今後は以下のように研究を推進する.(1)平成27年度後半の授業実践によって得られたデータの分析を進め,平成27年度に開発したシステムのさらなる改善を行う.これによって,システムの基本的な開発を平成28年度中に完了する.(2)データの分析結果に基づいて,分析手法の確立を行うとともに,この手法のうち自動化の可能なものについては,システムにおいて分析を自動化する機能の開発を行う.(3)平成27年度に引き続き,情報交換とシステムのデモを実施し,協力者を募る.(4)平成27年度に開発したシステムを,当初計画(平成29年度を予定)より前倒して,授業実践において運用し,データの収集を継続する.研究課題の最終年度となる平成29年度には,当初の計画の通り以下のことを実施する.(1)これまでに開発したシステムを引き続き授業実践にて使用し,システムの改善を行う.(2) (1)の授業実践を通じて得られたデータについて,分析を行うとともに,その結果に基づいて分析手法についての改善を行う.(3)多数の教育機関における授業実践を実施するために,システムの認証機能についての開発を行う.教授・学習支援工学当初計画していた研究に必要な消耗品について,計画より安価に購入することができたため,若干の余剰金が生じた.余剰金については,研究課題実施の最終年度となる2017年度の請求額と合わせて,研究遂行のために必要な消耗品費・旅費・論文投稿費などの一部として使用する.
皮膚悪性腫瘍におけるケラチンmRNA発現の検討(in situ hybridization法による)

本研究を開始するにあたり、まず、標本の収集並びに皮膚悪性腫瘍におけるケラチン蛋白の発現をより深く検討することから始めた。さらに収集されたAMeX標本についても免疫組織化学的検討により、そのケラチン蛋白に構成について検討しその成果については現在投稿中である。収集された症例はBCC18例SCC10例を始め、各種皮膚上皮性悪性腫瘍に及び、総計約50例となった。平行して、ケラチンmRNAの検索をすべくinsitu hybridizationの準備にとりかかった。つまり、K1,K10,K8,K18,K19のmRNAに対する特異的なプローブの製作とそのビオチン化を行った。これらのプローブを用いて現在通常の方法に従い、mRNAの検索を正常皮膚において行っているところである。しかしながら非放射性標識プローブはその感度が放射性標識プローブに比べ著しく劣っていることや、AMeX標本におけるケラチンmRNAの保存の状態が全く不明であるため、その条件の決定に著しい困難をともなっている。現在はそのため、AMeX標本よりのmRNAの抽出によるdot blot hybridizationやNorthern blot hybridizationの施行が必要と考え、その準備にとりかかっている。又同時にin situ hybridization(組織切片上の)についても更にその条件を検討し検討を深めているところである。
原子間力顕微鏡による素電荷の単原子観察条件の研究

1)新しい静電気力の高分解能測定法の提案力を検出するてこ(シリコン製の導電性てこ)に電圧を印加すること事により、非接触モード超高真空原子間力顕微鏡(UHV-AFM)を静電気力顕微鏡(EFM)としても動作させることができる。本研究では、表面凸凹と静電気力を同時に高分解能測定する方法を新たに考案した。具体的には、表面凸凹は、探針と表面との間の接触電位差を打ち消すように、導電性の探針にバイアス電圧を印加し、静電気力の影響を最小限に減らして測定する。他方、静電気力は、凸凹測定時のバイアス電圧とは異なる電圧を探針と表面間に印加し、その結果生じる力の変化分を捉えて測定する。2)GaAs(110)表面での原子分解能静電気力測定の実現1)の方法を用いて、Siをドープしたn型のGaAs(110)表面の凸凹を静電気力を同時測定した。その結果、表面の凸凹像には、表面の格子だけでなく、点欠陥も明瞭に示されていた。他方、表面の静電気力像には、点欠陥の位置で暗いコントラストの欠陥(A)と明るいコントラストの欠陥(B)があることが分かった。探針に印加する電圧の極生を反転させると、Bの欠陥だけが明暗反転することが判明した。この結果は、GaAs(110)表面には帯電している欠陥と帯電していない中性の欠陥の2種類あることを示している。また、静電気力像の断面図より空間分解能を見積もると0.4nmとなり、静電気力測定で原子レベルの空間分解能を実現できたことが判明した。1.絶縁体表面近傍に存在する電荷による静電気力を表面凹凸と分離して超高分解能で測定出来る回路の開発試料表面との相互作用によるAFM(原子間力顕微鏡)テコの機械的共振周波数の変化を、高精度に測定できる周波数変調(FM)回路を開発した。その結果、試料の表面凹凸を原子分解能で非接触観察可能となった。この回路を用いて化合物半導体(110)へき開面上の点欠陥やSi(111)7×7やSi(100)2×1再構成の観察に成功し、原子分解能観察の条件を調べた。次に、この回路にAFMテコと試料の間に電気的変調をかけられる回路を付加し、更に、FM測定にキャパシタンスを通じて混入する電気的変調効果を除去する回路を付加する事により、絶縁体表面近傍に存在する電荷による静電気力を凹凸と分離して超高分解能で測定出来る回路を開発した。2.電荷による静電気力を高分解能で測定するための観察条件の検討と超高分解能観察の実現開発した回路でシリコン酸化膜中の電荷を持つトラップサイトを超高分解能観察するための観察条件を調べて、従来の静電気力の測定感度10pNを0.1pNに、従来の静電気力の空間分解能30nmを1.5nmに改善する事に成功し、静電気力の超高分解能観察を実現した。3.電荷を活性化させる為の光照射系の付加帯電した電荷を活性化させる為の光照射系として、可視領域の波長可変レーザーを導入した。4.空気中と真空中でのシリコン酸化膜への接触帯電と電荷の散逸機構の研究比較のため、シリコン酸化膜への接触帯電と電荷の散逸機構の研究を従来の方法で行った。1)新しい静電気力の高分解能測定法の提案力を検出するてこ(シリコン製の導電性てこ)に電圧を印加すること事により、非接触モード超高真空原子力間顕微鏡(UHV-AFM)を静電気力顕微鏡(EFM)としても動作させることができる。本研究では、表面凹凸と静電気力を同時に高分解能測定する方法を新たに考案した。具体的には、表面凹凸は、探針と表面との間の接触電位差を打ち消すように、導電性の探針にバイアス電圧を印加し、静電気力の影響を最小限に減らして測定する。

他方、静電気力は、凹凸測定時のバイアス電圧とは異なる電圧を探針と表面間に印加し、その結果生じる力の変化分を捉えて測定する。2)GaAs(110)表面での原子分解能静電気力測定の実現1)の方法を用いて、Siをドープしたn型のGaAs(110)表面の凹凸と静電気力を同時測定した。その結果、表面の凹凸像には、表面の格子だけでなく、点欠陥も明瞭に示されていた。他方、表面の静電気力像には、点欠陥の位置で暗いコントラストの欠陥(A)と明るいコントラストの欠陥(B)があることが分かった。探針に印加する電圧の極生を反転させると、Bの欠陥だけが明暗反転することが判明した。この結果は、GaAs(110)表面には帯電している欠陥と帯電していない中性の欠陥の2種類あることを示している。また、静電気力像の断面図より空間分解能を見積もると約0.4nmとなり、静電気力測定で原子レベルの空間分解能を実現できたことが判明した。
第二次日韓協約反対運動と皇帝高宗の対応

本研究は、第二次日韓協約と通称される、大韓帝国(1897-1910)が外交権を日本に委譲した条約(Convention、1905年11月17日締結)を取り上げた研究である。これまで韓国では、この条約が日本によって強制されたものであるので、国際法上無効であると主張してきた。これに対して、報告者はこれまでの研究において、皇帝高宗が当時の大韓帝国の政府閣僚に命じてこの条約の締結を進めさせた事実を明らかにした。本研究では、さらに次のことを明らかにした。1)第二次日韓協約の締結を自ら進めた皇帝高宗が、条約の締結後は一転してこの条約に反対する運動を扇動したこと。2)他方においてこの条約に反対する運動が求める政府閣僚の罷免要求を退け、条約の締結を推進したこと。3)この結果、皇帝高宗とこの条約反対派との間に対立が生じたこと。これらの研究成果によって、大韓帝国においては第二次日韓協約に対して皇帝と国民が一致して反対したというこれまでの韓国における通説が否定された本研究は、第二次日韓協約と通称される、大韓帝国(1897-1910)が外交権を日本に委譲した条約(Convention、1905年11月17日締結)を取り上げた研究である。これらの研究成果によって、大韓帝国においては第二次日韓協約に対して皇帝と国民が一致して反対したというこれまでの韓国における通説が否定された本研究は1905年11月に大日本帝国と大韓帝国との間で第二次日韓協約が締結された際、大韓帝国の皇帝高宗は外交権を日本に委譲するこの条約に、一方では拒否の姿勢を示しつつ、他方では大韓帝国の皇室の安寧が保証されるならばこの条約の締結を推進しようとした。こうした皇帝高宗のダブルスタンダードな対応は国内の反対派から強い批判を招いた。皇帝の国家私物化の動きには強い批判が浴びせられ、皇帝の反対運動抑圧に対しては抗議の自決者が出た。この条約反対運動を通じて皇帝高宗と人民との間の国家観の分裂が顕在化し、人民は国民国家の形成を模索し始め、一九一〇年の日韓併合までの期間にいわゆる愛国啓蒙運動として展開された。本年度の研究では、条約締結反対運動の展開にもかかわらず皇帝高宗が条約締結を進め、皇帝高宗と条約反対派との間が先鋭化してゆく過程を明らかにした。口頭報告1)「第二次日韓協約反対運動と皇帝高宗」(平成18年10月8日、朝鮮学会第57回大会、天理大学)2)「第二次日韓協約締結をめぐる大韓帝国内における政治動向」(平成18年11月25日、比較史・比較歴史教育研究会、東京大学・駒場)本年度は、研究課題「第二次日韓協約反対運動と皇帝高宗の対応」に関し、(1)この条約の締結時における韓国政府外部大臣の印章の所在はどうなっていたのか、(2)第二次目韓協約が締結された当時の韓国のメディアはこの条約締結をどのように伝えたか、の2点を検討した。(1)は、この条約の無効を主張する、日本による条約強制説(いわゆる勒約説)の有力な根拠の一つにあげられてきた。その主張は、条約締結に際して、捺印された韓国政府の外部大臣の印章は、交渉に先立って事前に日本によって強奪され、条約の調印まで日本の管理下に置かれていたとするものであった。しかし検討した結果、韓国政府の外部大臣の印章は条約調印の直前まで韓国政府外部(外務省)において管理されそいて、調印に際して韓国政府外部大臣の指示により条約調印の会場まで外部職員によって運ばれたことが判明し、これまでの勒約説が完全に否定された。この研究成果については、平成19年度九州史学会大会(2007.12.9、九州大学)において「第二次日韓協約の調印における大韓帝国外部大臣印の所在について」と題して報告した。(2)は、第二次日韓協約反対運動の展開において新聞が大きな役割を果たしたことに注目し、その新聞報道において第二次日韓協約を巡る政治過程がどのように報道されたかを検討した。その結果、官民一致による条約反対や日本による条約強制の強調など、新聞報道が事実とは異なる形で肥大化していったことが判明するとともに、こうした新聞報道がその後の韓国の反日ナショナリズムに大きな影響を与えたことが明らかになった。この研究成果については、平19年度広島史研究会大会(2007.10.28、広島大学)において、「第二次日韓協約の締結を大韓帝国のメディアはどう伝えたか?」と題して報告した。
社会・経済変容と土地利用・農業の動態-タイ国東北部を対象として-

本年度は、1980年代後半すなわち急激な経済成長が始まった頃のデータを役割分担に従って収集・整備した。衛星画像として主に利用するランドサットTM画像は、研究対象領域であるタイ国東北部およびこれに隣接するラオス南部の一部地域について、別途資金で手当できることになったため、本補助金で予定していた支出は、収集したデータの整理や後述するデータ構築の謝金に充てている。村落データベースを主データとして代表者が開発している東北タイ村落情報システム(NETVIS)については、別途資金による現地調査の結果に従い、村落位置の情報など基礎的なデータの充実を行った。また、公共林データベースや各種農業統計なども収集し、これらを活用して私有地における土地利用変化の推計や作物分布図の作成などを行い、発表してきた。特に土地利用変化の推計では、一部地域で見られる畑作地の耕作放棄がここ数年の全般的な傾向であり、なおかつ今後加速されることを示唆している。タイ国ではGIS基礎データの整備はまだ我々の要求するレベルにまで至っておらず、タイ国東北部の一県であるヤソトン県を重点にGIS基礎データの構築も行ってきた。次年度以降に利用可能となるよう整備されつつある。なお、本研究課題は単年度で採択されたが、引き続き採択されれば、1990年代中頃すなわち現在進行中の変容に関するデータを収集し、約10年間の変容と動態について分析していく計画である。
ブロッホ状態間トンネリングにおける横方向波数保存則の検証

角度分解型トンネル分光(ARTS)の基本原理である横方向波数保存則を検証し,ARTSを現実の系について実証していくことを目的として研究を行った。今年度は層状構造物質であるTiSe_2のCDW状態についてARTS測定を行なった。遷移金属ダイカルコゲナイドの一つであるTiSe_2は,約200Kで2×2構造をもったCDW状態へ転移する。このCDW相の電子状態はCDWに伴うエネルギーギャップ構造をもつことが知られているが,TiSe_2ではそのギャップ構造がc軸に垂直な面内で強い異方性をもつことが,これまでに角度分解型光電子分光により観測されている。我々はこのような異方的な電子状態をARTS測定により観測した。平行に対向させた二つのTiSe_2単結晶へきかい面の面内結晶軸の相対角0°におけるトンネルスペクトルはギャップ幅が約1eVで,ギャップ端にピーク構造を伴ったCDWエネルギーギャップを示した。これは我々が過去にAl/Al_2O_3/TiSe_2構造で行った通常のトンネル分光で得られたトンネルスペクトルに対して,トンネル電流に対する通常の表式から求めたスペクトルによってよく再現できる。相対角が増すにしたがってギャップ幅は増大し,ギャップ端のピーク構造がブロードになる傾向が観測されたが,相対角60°では,再び0°のスペクトルとほぼ同様なスペクトルが観測された。このようなスペクトルの変化はc軸に対して6回対称性をもつ2次元的なバンドモデルと,横方向波数保存則が成り立つと仮定したモデル計算から得られたトンネルスペクトルにより定性的に説明することができた。このことにより,横方向波数保存則の妥当性と,ARTSが異方的電子状態の研究手段として有用性であることが示された。
「困難校」生徒の動機づけと自立学習のためのEFL教材開発

本研究では,困難校の高校生の動機づけと自立学習を促すような高校用教科書補助教材の開発を試みた。筆者のこれまでの研究成果,持に平成8年度から行なっていた「クラス内学力格差に対応する中学教科書補助教材の開発ストラテジー」(平成8年度科学研究費補助金の研究課題)を応用したものである。まず,文献・資料の収集とその整理を行った。その結果把握できたことは,動機づけや自立学習を促進する教材で底学力者向けに作成されているものは,極めて少ないということである。検定教科書ですら,難易度の点で現場の実態にそぐわないとされるものが多かった。こうした場合は,現場の教師が各自の現場の実態に適合するプリントなどの補助教材を,それぞれの工夫で作成する必要性が発生するが,これに伴う教師の負担は莫大なものであるということが再認識された。次に,市販の高校生用の基礎問題集,高校教科書付属ワークブック,教師自作のプリントのそれぞれに対する個々の生徒の難易度判定と学習意欲の変化を調べた。結果,大方のものについて,生徒の7割以上が各自の学力レべルと当該教材のレベルの間に大きな格差を感じ,学習意欲喪失の一因となっていることが明らかになった。こうした問題を改善すべく,現場との行き来を通じて試作タスクを作成した。そして,作成されたタスクに対する個々の生徒の難易度判定と学習意欲の変化を調べた。結果は概ね期待されていたものであった。最終的に,現場教師から試作タスクに対するフィードバック(使い易さ,生徒の反応,要望etc.)を受けつつ,一冊の教材を完成させた。今後これを複数の現場に配布したり,流通させるべく展開する計画である。本研究では、筆者のこれまでの研究成果,特に平成8年度から行なっていた「クラス内学力格差に対応する中学教科書補助教材の開発ストラテジー」(平成8年度科学研究費補助金の研究課題)を応用し,困難校の高校生の動機づけと自立学習を促すような高校用教科書補助教材開発を試みている。(平成11年度まで与えられた研究期間のうち平成10年度は、実質3ヵ月という期間しか費やすことができなかったため(本研究課題は追加採択であったので),実績としては多くを産出していないという実情である。)以下の14が今年度実績の概要である。1.実験協力者への協力依頼。文献・資料の収集とその整理。2.市販の高校1年生用の基礎問題集,高校1年生教科書付属ワークブック,教師自作のプリントのそれぞれに対する個々の生徒の難易度判定と,学習意欲の変化を調べるための調査用紙作成。3.試作タスクに対する個々の生徒の難易度判定と,学習意欲の変化を調べるための調査準備。4.市販の高1用の基礎問題集,高1教科書付属ワークブック,教師自作のプリント,当該研究により試作されたタスク,それぞれに対する個々の生徒の難易度判定と学習意欲の変化を,サンプル問題シートとアンケート用紙にて調査。現場教師から試作タスクに対するフィードバックを受ける(使い易さ,生徒の反応、要望etc.)。今後,問題シートの採点,難易度と学習意欲に関するデータの集計・分析,現場教師からのフィードバックのまとめを行い,平成11年度2月を目処に試作タスクを完成させる。
ドパミン受容体サブタイプの選択的リガンドを応用した新しい全身麻酔法の開発

鎮静下あるいは全身麻酔下で侵害刺激を加えたときの脳内ドパミン神経の変化について検討した.マウスをペントバルビタールで鎮静あるいは全身麻酔状態にして侵害刺激を加えると,鎮静下の側坐核においてのみドパミン遊離量は有意に増加したが,線条体や全身麻酔下では侵害刺激の有無にかかわらずペントバルビタールはドパミン遊離量を減少させた.ドパミン再取り込み阻害薬は有意に側坐核のドパミン量を増加させ,ペントバルビタールの鎮静を浅くした.逆に,ドパミン枯渇薬のレセルピンは側坐核のドパミン量を減少させ全身麻酔作用を増強した.本研究により,ドパミン神経の刺激は覚醒と,その抑制は麻酔作用の増強と関係することが示唆された.マイクロダイアリシス法により実験動物(ラット)末梢組織への各種侵害刺激によって、ドパミン神経経路の神経終末からドパミン遊離が増加することをin vivoで確認した。末梢組織への侵害刺激はラットの尾根部を動脈クレンメで挟む痛み刺激、電気刺激に3つの周波数を用いることで、感覚神経における伝導系の特性により3つの異なる神経線維(Aβ線維、Aδ線維、C線維)を選択的に評価した。各ドパミン神経系の神経終末(線条体、側坐核、前頭前野、視床)からのドパミン遊離の増加を調べた。これによって、侵害刺激の種類による、ドパミン遊離の増加の実態を部位別に確認をした。次に各種侵害刺激によって引き起こされるドパミン遊離促進効果がカプサイシン投与による一次知覚神経(C線維)の破壊により影響を受けるか、マイクロダイアリシス法を用いて現在検討している。実験動物はラットを用い、出生12日後に高用量のカプサイシンを1回皮下注射することで、ラットC線維をほぼ完全に破壊した動物を実験に使用している。なお、破壊の程度は、角膜損傷やサブスタンスP濃度の低下で確認した。このC繊維を破壊したラットにガイドカニューレ及び透析プローブを挿入し、マイクロダイアリシス実験を行っている。C線維の破壊が侵害刺激によって起こるドパミン遊離促進効果は現時点の結果では、抑制される結果となっており、侵害刺激によって生じるドパミン遊離促進は感覚神経のうちC線維を介して起きている可能性があることがこれまでの実験結果では示唆される結果となっている。末梢組織への侵害刺激はラットの尾根部を動脈クレンメで挟むか、電気刺激に3つの周波数を用いることで、感覚神経における伝導系の特性により3つの異なる神経線維(Aβ線維、Aδ線維、C線維)を選択的に評価した。実験動物はラットを用い、出生12日後に高用量のカプサイシンを1回皮下注射することで、ほぼ完全にC線維を破壊、角膜損傷やサブスタンスP濃度の低下で、C線維の破壊の程度を評価した後、実験を行っている。C繊維を破壊したラットにガイドカニューレ及び透析プローブを挿入し、数日後にマイクロダイアリシス実験を行っている。C線維の破壊が侵害刺激によって起こるドパミン遊離促進効果はある程度、抑制される結果となっており、侵害刺激によって生じるドパミン遊離促進は感覚神経のうちC線維を介して起きている可能性があることが、平成24年度の時点では示唆される結果となっている。大脳辺縁系の一部である側坐核は,扁桃体,海馬,腹側被蓋野の神経細胞から入力を受け,ドパミン神経系の働きにより情動の制御に重要な役割を果たしており情動に関連した覚醒との関係性が示唆されている.

一方,黒質線条体系ドパミン神経細胞の変性・脱落はパーキンソン病を惹起することから,この系は身体の運動制御にも関係していると考えられる.本研究ではマウスにペントバルビタールを全身投与し,麻酔作用のうち特に鎮静,筋弛緩,正向反射消失について評価後,鎮静および正向反射消失状態下で侵害刺激を加えたときに側坐核や線条体でのドパミン量を変化させるか,また,薬物により脳内ドパミン量を増減させたときにこれらの麻酔作用に影響を与えるか,行動薬理学的手法およびマイクロダイアリシス法によりin vivoで検討した.ペントバルビタールは用量依存性に正向反射を抑制し,握力試験では握力が低下しており,他の麻酔要素である筋弛緩を認めた.マイクロダイアリシスによるドパミン量の測定では,ペントバルビタールは用量依存性に側坐核と線条体の両部位においてドパミン量を減少させたが侵害刺激を加えたときの体動は抑制出来なかった.ドパミン再取り込み阻害薬は側坐核のドパミン量を増加させ,ペントバルビタール投与後の正向反射を惹起させ,またドパミン枯渇薬は側坐核のドパミンを有意に減少させ,ペントバルビタールの正向反射消失作用を増強した.以上の結果から,ペントバルビタールは用量依存性に線条体と側坐核のドパミン量を減少させ,このドパミン神経の抑制は正向反射消失作用を修飾することが明らかとなった.また,ペントバルビタール麻酔下での侵害刺激は軽度正向反射障害(鎮静)下では,中脳辺縁系のドパミン神経を賦活し情動系を介して覚醒へと向かわせるが,正向反射消失下では侵害刺激を加えても情動系が働かないため,覚醒へ向かうことはないことが解明された.歯科麻酔学マイクロダイアリシス実験により、1.末梢組織への侵害刺激による脳内のどのドパミン神経系の活性化。2.圧刺激や電気刺激など侵害刺激の違いによって引き起こされるドパミン神経系の活性化。3.C線維の破壊によって引き起こされるドパミン遊離の抑制。について、本研究により末梢レベルでの侵害刺激が黒質線条体、中脳辺縁系でのドパミン遊離を引き起こす現象を確認している。今後に予定している特異的神経毒(6-OHDA)の脳内選択的神経破壊モデルラットで行う、麻酔薬の意識消失及び不動化の行動薬理実験。脳内部位選択的なドパミン受容体サブタイプリガンドと麻酔薬を併用した際の意識消失及び不動化の行動薬理実験はマイクロダイアリス実験で得られた結果をin vivoで確認することを目的としており、これまでの研究は概ね順調に進展している。マイクロダイアリシス法による動物実験は、現有システムを使用しており、実験は予定どおりに進捗している。侵害刺激による、ドパミン遊離促進効果については、ドパミン遊離が促進されることは確認出来ているが、詳細な傾向は確認出来ておらず、さらなる研究の継続が必要である。C繊維破壊ラットに対する研究においても、C繊維破壊によりドパミン遊離抑制はパイロットスタディでは確認されているが、安定した傾向は得られていないため、平成25年度の研究課題であると考察する。今後は全身麻酔薬による意識消失や不動化が6-OHDAによるドパミン神経の破壊により影響を受けるか行動薬理学的手法を用いて検討する。脳内特定のドパミン神経部位の破壊が全身麻酔薬による意識消失や不動化を変化させれば、これらの麻酔要素の発現は、少なくとも部分的には、このドパミン神経部位を介して生じている可能性を示唆できる。実験動物としてラットを用いる。シナプス前ドパミン神経の破壊は神経毒である6-OHDAを使用して行う。特定のドパミン神経終末部位に6-OHDAを脳内投与することにより、この部位を選択的に破壊することが可能である。意識消失の評価は、正向反射の消失を行い検討する。正向反射はラットを仰向けにひっくり返したときすぐに正位に戻ろうとする反射のことで、30秒以上戻らない場合を正向反射消失とする。不動化の評価は、最小肺胞内(麻酔薬)濃度(MAC)の定量測定を行う。加速度センサーにより、自律運動の消失を確認した動物の尾根部を動脈クレンメで挟み侵害刺激を加え、50%の動物が体動を起こさなくなるのに必要な最小麻酔薬濃度を測定する。
超音波CTによる生体内温度計測に関する基礎的研究

X線CT法と同じように超音波CT(Computed Tomography)法は主にコンピュータトモグラフィによって生体の断層像を得るための方法であるが、超音波はX線のように放射線障害がないので簡単な装置で測定できる利点がある。この研究の目的は物体の様々な方向からとった音速の投影データから物質中の内部の温度分布を非接触的に測定する方法を見いだすことである。最終的にはこの方法が生体の温度分布測定に利用できればと考えている。この研究では最初に必要な投影の数を最小にするため三つの再構成アルゴリズムの比較を行った。次に超音波を用いて水中の音速が温度によってどのように変化するかを調べる実験を行った。そして水中の温度と音速の関係式を求めた。さらに水中の温度分布を超音波CTと熱電対によって測定し比較した。最後に寒天で作った生体ファントム内の温度分布測定の実験を行った。その結果、一様なファントム中であれば約0.1°C程度の精度で温度分布を測定できることがわかった。実際の生体組織への適用にはまだ突破しなければならないいくつかの壁がある。その一つは生体が非均一系である点である。しかし、血液とか筋肉などの高含水率組織内の音速と、音速の温度係数は殆ど同じと考えられるので、温度変化前後の音速分布画像を差し引くことによって、複雑な生体組織の影響を受けにくい温度差計測が出来るのではないかと考えている。しかし、問題は音速が倍近く大きい骨の存在である。その境界で音波の反射、回析が起こるため、温度変化による微小な音速変化のみを観測することが難しくなる。そこで現在考えている方法は、音波の位相情報から直線パスを通過した音波のみを取り出す技術を何とか確立できないかと考えているところである。1.生体の90%は水分である。そこで水中の音速の温度による変化を明らかにするため恒温槽を作成し、熱電対による温度の測定と超音波による音速の測定の比較を行った。熱電対の電圧測定は高精度ディジタルマルチメ-タを用いた。音速測定にはパルス反射法を用い、時間間隔の測定はユニバ-サルカウンタを用いて行った。反射面として高精度ディジタルマイクロメ-タの測定端子を用いることにより距離の測定は0.1μmの精度で行った。このようにして測定した温度と音速から水中の音速の温度による変化を求めた。その結果、温度範囲2050°Cの範囲で音速は0.24m/sの精度で測定できた。これは温度の測定では0.05°Cに相当するが、この誤差のほとんどは測定槽内の温度不均一によるもので側定方法自体の誤差はもっと小さいことが分かった。2.超音波CTによる温度場測定と熱電対による温度場測定を比較するため、水中で非一様温度場が得られる実験容器を作成した。熱電対による温度測定と同時に、超音波による温度場測定のため、一対の超音波発信器と受信器とを平行な直線上に対向させ、それを平行に走査さらパルス到達時間を記録し、さらに走査する直線の傾きを0からπまで変化させて記録を繰り返すことのできる実験装置を完成した。その走査のため今年度の予算で購入したX軸および回転パルスステ-ジを用いた。また熱電対、発信器の走査、及び計測デ-タ取り込みのための計測制御システムを完成した。非一様温度場の測定前に容器内を撹拌機で一様な温度に保ち熱電対と超音波による温度測定の検定を行ったところ、熱電対で0.03°C、超音波で0.02°Cの精度で温度が測定できることが分かった。しかし定常的な非一様温度場を作ることができず、また現有のカウンタでは計測に時間がかかるため、熱電対と超音波による非一様温度場の温度分布測定の比較はまだできていない。1.生体の90%と水分である。

そこでまず水中の非一様温度場の、超音波CTと熱電対による温度分布測定の比較実験を行った。超音波による温度場測定は一対の超音波発信器と受信器を温度場を挟んで平行な直線線上で走査させ超音波パルスの到達時間を記録し、さらに操作する直線の傾きを変化させて記録を繰り返す。振動子移動のためx軸および回転パルスステージは昨年購入した。計測は多数のパルス到達時間を処理しなければならないが、今年度購入したユニバーサル・カウンタで音速測定精度を0,03m/sにすることができたため、温度変化に直すと0.01°Cまで測定可能になった。またx軸方向の走査は、1mmおきに33点、回転方向は5°Cおきに36点、計1188点の測定を約30分で行うことができた。熱電対による温度測定には0.1mm直径の銅・コンスタンタン熱電対を用いた。2.このようにして得られた各方向の音速投影データをCTの再構成アルゴリズムであるフーリエ変換法、フィルター補正逆投影法、逐次近似法を用いて音速分布像を復元し、あらかじめ検定していた音速・温度の関係式より温度分布像に変換する。そして熱電対の測定から得られた温度分布像と比較した。その結果、相対的には類似の分布が得られたが、細部では異なっていた。その原因は水中では対流が生じるため温度変動が存在するが、熱電対の測定では熱電対の容量のため平均的な値が測定される。それに対して、超音波の測定では瞬間値が測定されるためと思われる。二つの温度分布の標準誤差は逐次近似法で0.14°C、フーリエ変換法で0.17°C、フィルター補正逆影投法で0.36°Cで、逐次近似法が最も良かったが、計算時間は一番長かった。これまでの実験で超音波による温度分布測定の可能性は確かめられたが、水中では対流による温度変動のため、精度的にはこれが限界と思われる。来年度からは固体内の温度分布測定を行うもりである。1.昨年度、生体の90%を占めている水の温度分布測定の実験を行った結果、超音波CTによる温度分布測定の実証はできた。しかし水中の温度分布は対流のため変動しており厳密には定常状態ではなかった。そこで本年度は対流の生じない固体(生体ファントム)中の温度分布測定の実験を行った。2.実験に先立ち、なるべく少ない実験点数で、つまり短時間の計測で、計算時間が短く、しかも復元精度の良いCTアルゴリズムを検討するため、分布が既知である原画像に対して計算で投影像を求め、そのデータを基に垂直方向の走査間隔と回転方向の走査間隔を変えて、逐次近似法、フーリエ変換法、フィルター補正逆投影法で画像再構成を行い、原画像との類似度を求めて復元画像の精度を比較した。その結果逐次近似法とフーリエ変換法は良好な類似度を与えたが、計算時間はフーリエ変換法が最も短かった。そこで本研究ではフーリエ変換法を用いることにした。実験槽に水を入れ、寒天で作ったファントムを入れる。ファントム内には棒状のヒータを埋め込む。発信子と受信子間の距離は96mm、ヒータの直径は10mmである。走査数はx方向は1.5mmおきに64点、回転走査は10°おきに18回の測定を行った。全測定点数は1152点であり、全測定に約20分かかった。
腸内細菌により産生される短鎖脂肪酸の骨代謝調節作用と作用機序の解明

骨と炎症・免疫系は多くの制御たんぱく質を共有し密接に関係していることから、骨粗鬆症の予防においても炎症・免疫系を介した骨代謝調節は重要である。難消化性でんぷんは、腸内細菌により代謝され、短鎖脂肪酸を産生する。近年、短鎖脂肪酸による局所および全身炎症・免疫系における調節作用が報告されている。そこで、本研究では骨粗鬆症予防における、腸内細菌により産生される短鎖脂肪酸の骨代謝への作用を明らかにするとともに、骨代謝に関連する炎症・免疫系調節における短鎖脂肪酸の新規作用メカニズムを検討することを目的とする。具体的には、骨芽細胞および破骨細胞、並びに閉経後骨粗鬆症モデル動物を用いてそれらを検討する。