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一貫した支援を実現するための幼稚園と小学校との連携内容・方法に関する実証的研究

特別な支援を必要とする子どもやその保護者に対して、早期からの一貫した支援の実現が求められている。現在、就学にあたって支援が連続したものになるよう様々な取組が試みられている。本研究では、特別な支援を要する子どもの就学に関して、就学支援シート等の内容や幼稚園から小学校への引き継ぎの方法、子どもの姿について幼稚園と保護者とが共通理解を深める方法等について明らかにし、教育現場で活用できる資料を作成、提供した。特別な支援を必要とする子どもやその保護者に対して、早期からの一貫した支援の実現が求められており、様々な取組が行われている。しかし、こうした取組は市町村や各幼稚園・小学校によって大きく異なる現状があり、それらを全国的に調査した研究や、幼稚園と小学校との連携内容・方法や幼稚園と保護者との連携内容・方法を具体的に調査した研究は見られない。そこで本研究では、特別な支援を要する子どもの就学に関して、就学支援シート等の内容や活用方法、就学に向けてのケース会議や体験入学等の実施状況、子どもの状態に関して幼稚園と保護者とが共通理解を深める方法等について、調査研究や事例研究を通じて明らかにし、教育現場で活用できる資料を提供することを目的とする。本年度は、以下の2つの研究を実施した。「特別な支援を要する子どもについて、幼稚園と保護者とが共通理解を深める方法に関する調査研究(平成2527年度)」では、幼稚園教諭が子どもの姿や教育的ニーズについて保護者と共通理解を深めるためにどのような工夫をしているかを明らかにするため、聞き取りやグループディスカッションによる調査を実施した。調査対象は幼稚園5園(公立3園、私立2園)の教諭48名(公立25名、私立23名)であった。調査結果から「保護者とのかかわりにおける課題」、「保護者とつながるために心がけていること」、「保護者とつながるための具体的な方法」の3点について整理した。「一貫した支援を実現するための取組を利用した子どもに関する事例研究(平成2527年度)」では、今年度は、事例研究を3年間実施する幼稚園と小学校を決定するため特別支援教育に積極的に取り組んでいる幼稚園や小学校を訪問し事例検討を行った。その結果、幼稚園2園(公立1園、私立1園)と小学校1校を研究協力機関に委嘱し、事例研究を依頼できる子どもと保護者について検討を開始した。特に就学に際し支援が連続したものになるよう様々な取組が行われている。しかし、幼稚園と小学校との連携や幼稚園と保護者との連携を具体的に検討した研究は見られない。そこで、本研究では、就学支援シート等の内容や活用方法、就学に向けてのケース会議や体験入学等の実施状況、子どもの状態に関して幼稚園と保護者とが共通理解を深める方法等について、調査研究や事例研究を通じて明らかにし、教育現場で活用できる資料を提供することを目的とする。上記目的の達成のため、本研究は3年間で以下の研究1から研究4を実施する計画である。【研究1】:特別な支援を要する子どもについて、幼稚園と保護者とが共通理解を深める方法に関する調査研究。【研究2】:就学に際し幼稚園が小学校に提出する文書や引き継ぎ方法等に関する調査研究。【研究3】:特別な支援を要する子どもの支援を継続するための取組に関する調査研究。【研究4】:一貫した支援を実現するための取組を利用した子どもに関する事例研究。平成26年度は研究1、研究2及び研究4を実施した。研究1(2年目)では、平成25年度に幼稚園5園(公立3、私立2)の教諭48名(公立25名、私立23名)を対象に実施した調査について、データを整理、考察した。その成果について日本保育学会第67回大会で発表した。研究3(1年目)については、研究1で調査研究を実施した幼稚園のうち3園に事例研究を依頼し、平成27年度に継続する予定である。このうち1園については試行的に過去の事例を整理し単行本の1部として公表した。研究4(2年目)では、就学期において連携を重視している幼稚園、保育所、小学校、市幼児教育センター1か所、市特別支援教育推進センターを訪問し、連携内容や方法について資料収集した。特に、特別な支援を要する子どもの就学にあたって支援が連続したものになるよう様々な取組が行われている。しかし、こうした取組は市町村や各幼稚園・小学校によって大きく異なる現状があり、幼稚園と小学校との連携や幼稚園と保護者との連携を具体的に調査した研究は見られない。そこで本研究では、特別な支援を要する子どもの就学に関して、就学支援シート等の内容や活用、就学に向けてのケース会議や体験入学等の実施状況、子どもの状態に関して幼稚園と保護者とが共通理解を深める方法等について、調査研究や事例研究を通じて明らかにし、教育現場で活用できる資料を提供することを目的とする。以下の4研究を実施する。研究1では、幼稚園7園、保育所2園において、日常的な保護者とのやりとりの中で、どのように子どもの姿を共通理解するか等について、幼稚園教諭や保育士、園長から情報収集した。研究2では、幼稚園2園と保育所1園に対して訪問調査を行い、実際に幼保から小学校に引き継いでいる文書の様式や引き継ぎの実際等について情報収集した。

研究3では、4市町における幼保小連携協議会等に参加し、支援を継続するための方法等について資料収集した。研究4では、1幼稚園において事例研究を入園から就学までの支援の内容・方法や保護者の心理状況、幼稚園と保護者との連携等について整理した。本年度の研究で、本研究に必要な資料は概ね収集できたが、それらを研究成果報告書等に取りまとめることに時間がかかっている。平成28年度の上半期には研究成果報告書を作成、公表する予定である。本研究では、特別な支援を要する子どもの就学に関して、就学支援シート等の内容や活用方法、就学に向けてのケース会議や体験入学等の実施状況、子どもの状態に関して幼稚園と保護者とが共通理解を深める方法等について、調査研究や事例研究を通じて明らかにし、教育現場で活用できる資料を提供することを目的とした。この目的のため以下の4研究、即ち、研究1:特別な支援を要する子どもについて、幼稚園と保護者とが共通理解を深める方法に関する調査研究、研究2:就学に際し幼稚園が小学校に提出する文書や引き継ぎ方法等に関する調査研究、研究3:特別な支援を要する子どもの支援を継続するための取組に関する調査研究、研究4:一貫した支援を実現するための取組を利用した子どもに関する事例研究を実施した。当初は3年計画で開始し、研究1から3については平成27年度までにほぼ終了したが、研究のとりまとめに当たり、学会発表し意見を聴取する必要があったことや、研究4において、事例対象の子どもの就学後の実態や支援内容・方法まで情報収集する必要があったことから、研究期間を1年間(平成28年度)延長申請し、これからのことに取り組んだ。幼稚園の4歳児学級の頃から小学校3年生まで追跡した事例について、エピソード記述を基に考察を行った。その概要は以下の通りである。幼児期の保護者は子どもの姿を理解することが難しく、時間もかかった。しかし、幼稚園が繰り返し保護者と面談をし、幼稚園が行った支援について理解を促したところ少しずつ保護者は子どもの姿や支援の必要性を理解しはじめ、就学支援シートの作成も承諾した。この過程を経て通常の学級に入学したが、3年生になって、幼稚園が実施したものと同様の手厚い支援を求めて、通級による指導を受けることを選択した。幼児期の粘り強い説明と合意形成が学齢期の適切な支援に結びつくものと考えられた。特別な支援を必要とする子どもやその保護者に対して、早期からの一貫した支援の実現が求められている。現在、就学にあたって支援が連続したものになるよう様々な取組が試みられている。本研究では、特別な支援を要する子どもの就学に関して、就学支援シート等の内容や幼稚園から小学校への引き継ぎの方法、子どもの姿について幼稚園と保護者とが共通理解を深める方法等について明らかにし、教育現場で活用できる資料を作成、提供した。研究2年目にあたり調査研究と事例研究を継続した。
宇宙論的観測で迫る暗黒物質の素粒子的性質の解明

私は現在の宇宙で通常の物質の5倍以上存在し、未知の素粒子である可能性が高いと考えられている暗黒物質の持ちうる性質の1つである崩壊現象に注目した。そして暗黒物質を構成する親の素粒子が、有限の質量と質量0の二種類の素粒子(娘粒子)に崩壊する現象を考えた。まず私はこの崩壊過程を表すボルツマン方程式を求めた。続いて各粒子の分布関数の線形摂動を考え、一様等方成分とそれ以外の摂動成分に分け、各々を数値的に解いた。私は、暗黒物質の寿命や質量比の値を動かすと宇宙膨張の時間発展が変化することに注目し、WMAP衛星によるCMB温度揺らぎ観測データから、寿命と質量比との間の関係に制限を与えた。次に、親粒子や娘粒子の密度ゆらぎなどの摂動量の時間発展を、光子やバリオン(通常の元素)と同時に数値計算し、CMB温度ゆらぎや物質ゆらぎの強度のスケール依存性、すなわちパワースペクトラムを求めた。その結果、寿命が宇宙年齢を越える場合でも、わずかな暗黒物質の崩壊によって物質ゆらぎのパワースペクトラムが減衰すること、この減衰による重力赤方偏移効果によって、CMB温度ゆらぎが新たに生成されることを示した。また宇宙膨張の時間発展の変化によって、CMB温度揺らぎの見かけの典型的サイズが変わることも確認した。私は、これらの効果が、質量比が小さければ小さいほど、また寿命が短ければ短いほど強く表れることを示した。また娘粒子の質量が0になる極限では、寿命は2000億年以上でなければならないことを示した。このように本論文では、私は、暗黒物質が有限質量の娘粒子に崩壊する場合に関して、観測量にどのような影響が及ぶのかを定量的に示し、崩壊に関係するパラメターに対して制限を与えた。26年度が最終年度であるため、記入しない。宇宙には、エネルギー密度に換算して、電磁相互作用する普通の物質の5倍以上の未知の重力源である暗黒物質が存在する。この暗黒物質は未知の素粒子である可能性が高く、自発的に他の粒子に変化する崩壊という性質が存在する可能性がある。崩壊現象は暗黒物質粒子の感じる相互作用により引き起こされるから、崩壊現象の研究により、未だにほとんど解っていない暗黒物質粒子の性質を知ることが出来ると期待されている。私は宇宙の晴れ上がりより充分後の時期に暗黒物質粒子が2つの異なる粒子に崩壊する崩壊現象を考えた。崩壊前の粒子を親粒子、崩壊後の粒子を娘粒子1,2とする。この模型におけるパラメータは親粒子の質量m_Mと2つの娘粒子の質量m_<D1>,m_<D2>と親粒子の寿命の計4つである。私は各粒子の運動量分布関数の線形摂動を考え、各運動量分布関数のゆらぎの時間発展を数値的に求めた。そして各粒子の密度ゆらぎの時間発展を求め、そこから暗黒物質の崩壊現象がCMBの温度ゆらぎのパワースペクトルC_lや物質ゆらぎのパワースペクトルP(k)にどのような影響を与えるのかを求めた。先行研究においては、m<D1>=m_<D2>=0やm_<D1>^〓m_M,m_<D2>=0という限られたパラメータ領域に限られていたが、本研究では、mD2=0かつ娘粒子1の質量が任意の場合で研究を行った。その結果、暗黒物質が宇宙の晴れ上がりより充分後に崩壊する場合、暗黒物質のつくる重力ポテンシャルが浅くなるため、CMBの温度ゆらぎに関しては大スケールの温度ゆらぎが増幅されることがわかった。その増幅の度合いは質量差が大きいほど、また寿命が短いほど大きくなることがわかった。またP(k)に関しては小規模スケールのゆらぎが消滅すること、P(k)のグラフの形状が温かい暗黒物質の場合のそれとは異なることを求めた。P(k)から一意に求められる物質密度のゆらぎの平均振とその観測的制限との比較により、0.3m_M<m_<D1><0.9m_Mの領域では暗黒物質の寿命は親粒子と娘粒子1の質量比に依らず、2000億年以上であるという制限を与えた。第1研究課題として、私は崩壊する暗黒物質の研究を行った。昨年3月、宇宙マイクロ波背景放射(CMB)の温度ゆらぎの詳細な観測結果が公表され、CMBの温度ゆらぎからΛCDM模型に従って成長した場合の現在の密度ゆらぎの振幅の標準偏差σ8 (CMB)を示した。一方でPlanck衛星は銀河団の数を数え、それから推定されるσ8 (sz)も公表し、σ8 (sz)がσ8 (CMB)より2σ信頼水準で小さいことを示した。この結果の1つの解釈として宇宙には一般相対性理論の記述する重力不安定性によって生成された大規模構造を破壊するなんらかの構造が存在するということである。私は2011年度から研究を続けている暗黒物質粒子が宇宙寿命かそれより長いオーダーで2つの有限質量の粒子に崩壊する暗黒物質模型を考え、この暗黒物質がつくる物質の密度ゆらぎのパワースペクトルと現在のσ8を計算した。そして、私は暗黒物質の崩壊現象によりσ8 (SZ)とσ8 (CMB)の差が説明できることを示した。第2研究課題として、私は重力波のうち0.01Hzから1Hzの領域の振幅の制限を行った。

重力波の観測は超巨大ブラックホールの形成過程の解明、強重力場中での重力理論の検証のためにできるだけ広い振動数領域をできるだけ精密に測定することが求められる。しかし、この振動数領域は地上の干渉計での観測では地面振動の卓越によって、人工衛星を用いたドップラートラッキング法による観測電子回路のノイズが卓越して重力波の振幅上限は下げるのが難しかった。私はカーナビゲーションの基本となっている全地球測位システム(GPS)はナビゲーションの精度を保つために発信する電波の振動数安定性は10^<-15>の精度が維持され、その電波は地上まで10^<-12>の振動数安定性で伝送されている。重力波にはその進行方向と垂直に振興する電磁波の振動数を変える性質があり、大きな振幅hcの重力波が存在するとGPSの電波は地上に高精度では伝送できない。地上まで10^<-12>の振動数安定性で伝送できることからhc<4.8×10^<-12>という制限を与えた。この成果は査読専門誌Physical Review Dに掲載されたが、この制限は論文を投稿した段階でこの振動数領域における世界最高の制限となっていた。私は現在の宇宙で通常の物質の5倍以上存在し、未知の素粒子である可能性が高いと考えられている暗黒物質の持ちうる性質の1つである崩壊現象に注目した。そして暗黒物質を構成する親の素粒子が、有限の質量と質量0の二種類の素粒子(娘粒子)に崩壊する現象を考えた。まず私はこの崩壊過程を表すボルツマン方程式を求めた。続いて各粒子の分布関数の線形摂動を考え、一様等方成分とそれ以外の摂動成分に分け、各々を数値的に解いた。私は、暗黒物質の寿命や質量比の値を動かすと宇宙膨張の時間発展が変化することに注目し、WMAP衛星によるCMB温度揺らぎ観測データから、寿命と質量比との間の関係に制限を与えた。次に、親粒子や娘粒子の密度ゆらぎなどの摂動量の時間発展を、光子やバリオン(通常の元素)と同時に数値計算し、CMB温度ゆらぎや物質ゆらぎの強度のスケール依存性、すなわちパワースペクトラムを求めた。その結果、寿命が宇宙年齢を越える場合でも、わずかな暗黒物質の崩壊によって物質ゆらぎのパワースペクトラムが減衰すること、この減衰による重力赤方偏移効果によって、CMB温度ゆらぎが新たに生成されることを示した。また宇宙膨張の時間発展の変化によって、CMB温度揺らぎの見かけの典型的サイズが変わることも確認した。私は、これらの効果が、質量比が小さければ小さいほど、また寿命が短ければ短いほど強く表れることを示した。また娘粒子の質量が0になる極限では、寿命は2000億年以上でなければならないことを示した。このように本論文では、私は、暗黒物質が有限質量の娘粒子に崩壊する場合に関して、観測量にどのような影響が及ぶのかを定量的に示し、崩壊に関係するパラメターに対して制限を与えた。26年度が最終年度であるため、記入しない。娘粒子1の質量を任意に取った場合、運動量分布関数の時間発展は格子状に区切った位相空間の各点に関して解く必要がある。これには前例がなく、膨大なメモリーを要する計算コードを開発する必要があったことから、コード開発には予想以上に時間がかかった。また、コード完成後も時間発展の計算において、既存の計算機では計算速度が足りず、暗黒物質の寿命の制限に関しては想定を大幅に越える日数を要した。しかし、私の科研費で購入した高性能計算機は既存の計算機の実効的に64倍の計算速度を持つため、2013年1月以降は研究は進展しつつあり、来年度は順調な進展ができると考えている。
ネパール国タライ地域における家畜-作物複合生産システムの栄養素循環に関する研究

本年度は、平成20年度にネパール国で得たデータの取りまとめを行った。データは同国の酪農-耕作複合農業における栄養素フロー量の把握と、家畜への給与飼料に含まれる主要栄養素合量およびミネラル含量の把握に用いた。栄養素フロー量では今年度は窒素について取りまとめが終了し、その結果、同地域の酪農-耕作複合農業では人為的に投入される窒素量が少なく、多くの投入窒素が天然に由来することが示唆された。本研究は交付申請書に記載した研究IIの「栄養素フローの把握」および研究IIIの「循環型家畜生産システムの検討」に該当しており、その内容は国際学会にて公表した。一方で、家畜への給与飼料中栄養素とミネラル含量の検討では1年間の毎月の成分値を示すとともに、その含量が家畜への給与量を充足するか否かを検討を行った。その結果、同地域の飼料中に含まれる主要栄養素とミネラルの含有率が季節により変動することが明らかになり、さらにナトリウムの含量が周年にかけて要求量より少ないことが明らかになった。この研究の成果は、国際と国内の学会発表および論文として公表した。残りの課題である他の元素フロー量の検討は現在遂行中であり、検討終了後に順次公表を予定している。また本年度は理論研究も行い、農業システム内の循環性を表す循環指標の特性を検討した。検討の結果、循環指標はフローに天然供給を加えるか否かにより影響を受け、さらに検討に用いた事例では同じフロー経路であれば部門数の影響は受けないことが示唆された。本研究の成果は学会発表と論文で公表を行った。本年度は、ネパール国タライ地域における酪農家15戸を対象として、それらの農家における資源循環の調査を行った。2006年11月にチトワン県ランプール周辺の4農村において合計37戸の農家で聞き取り調査を行い農家の営農概況を把握した。そのうち調査協力が得られた3農村の15戸の農家において調査を開始し、2007年4月より2008年3月まで1年間の家畜への餌給与量、産乳量、堆肥投入量、作物生産量を定量的に把握した。調査においては現地カウンターパートによる毎月の餌量と乳量の記録のほか、研究員自身が春夏秋冬の4回にわたり現地に渡航し(どの調査も1ヶ月以内の滞在)データ収集を行った。さらに、本年度では、特別研究員採用以前に行っていた研究成果の発表を行った。具体的には、調査事例として、京都大学大学院付属牧場における窒素、リン、カリウムフロー量の把握とその不確実性分析、さらには熊本県における飼料イネ生産を伴う肉用牛繁殖経営農家における窒素、リン、カリウムフローの調査。また、解析法の研究として循環指標やエンバイロン解析などの適用を行った。これらの研究は、学会および論文発表を順次行っている。
リニア分子モーターを設計・合成する

ロタキサン分子を基盤とする新しい機能性分子設計と戦略的な合成法によるリニア分子モーターの基本動作系の構築と、新しい研究領域・分野をつくることを目的に、新規なロタキサン分子の合成とそれらの特性評価を行った。その結果、(1)クラウンエーテル-アンモニウム塩型ロタキサンの2級アンモニウム塩部位を3級アンモニウム塩へ変換する手法の開発や、(2)その3級アンモニウム塩型ロタキサンの中和反応を通して、ロタキサンコンポーネント間の運動性や相互作用の制御が可能となった。また(3)修飾シクロデキストリン型ポリロタキサンの不均一反応系を利用した戦略的合成法の開発によって、構造明確な修飾ポリロタキサンが簡便に得られるようになったため、これを利用して(4)グラフトポリロタキサンと総称した新概念の高分子を合成し、グラフト鎖と主鎖間の特異な回転特性を評価した。以上の結果から、輪成分の並進あるいは回転運動を制御できるようになり、分子モーターの基本動作系として利用できることが明らかとなった。(1)クラウンエーテルーアンモニウム塩型[1]ロタキサンの合成輪成分から伸びた軸成分が自己包接した[1]ロタキサンの軸末端から軸成分を伸長し、長い軸成分に輪成分が1つ導入され、片末端に強い相互作用部位であるアンモニウム塩をもつ[1]ロタキサンを設計した。本年度は高分子末端となる[1]ロタキサンの合成法を確立した。[1]ロタキサンは自己包接と分子間包接の平衡系である。そのため選択的に自己包接する軸成分の長さや構造および包接反応条件を精査し、包接された軸末端に末端封鎖基を導入して固定することで[1]ロタキサンの選択的合成を達成した。(2)保護・脱保護反応を利用した輪成分の能動輸送軸成分上に2カ所のアンモニウム塩とかさ高いネオペンチル基を有するクラウンエーテルーアンモニウム塩型[2]ロタキサンをモデル基質として合成した。輪成分はアンモニウム塩部位と強く相互作用しており、アシル化すると、片方のアンモニウム塩のままで輪成分と相互作用するが他方のアンモニウム塩はアシル化された(保護)。次に反応性の異なるアシル基を用いて輪成分と錯形成しているアシモニウム塩もアシル化すると、輪成分は軸成分上を動いて速度論的に安定な方向へと移動した。先に導入したアシル基を選択的に脱保護してアンモニウム塩に変換すると輪成分は初めとは異なるアンモニウム塩部位と相互作用して固定され、輪成分の一方向への能動輸送が達成された。このモデル系を適度にかさ高い置換基とポリアンモニウム塩が交互に配置されたポリマー軸や(1)のロタキサンに拡張して、輪成分の長距離能動輸送を検討中である。ロタキサン分子を基盤とする新しい機能性分子設計と戦略的な合成法によるリニア分子モーターの基本動作系の構築を目的とし、また新しい研究領域・分野をつくることを目的に、新規なロタキサン分子並びにそれらの特性評価を行った。その結果、(1)従来まで不可能であったクラウンエーテルーアンモニウム塩型ロタキサンの中和法を確立し、2級アミン型ロタキサンを初めて合成した。また(2)輪成分のサイズの変更や(3)2級アミン部位を3級アミンへ変更する手法の開発によって、分子の運動性やコンポーネント間の相互作用に大きな変化が現れることを明らかにした。さらに(4)安定ニトリルオキシドを用いた末端封鎖反応を基盤とするpH応答型分子スイッチを開発した。これらの方法によって、輪成分の並進あるいは回転運動を制御でき、分子モーターの基本動作系として利用できることが明らかとなった。並びにこれらの基本動作系を利用した(5)ネットワークポリマー(ポリロタキサンネットワーク)の構築法についても検討し、ナノスケールの分子運動をマクロな動的挙動へと伝搬するための新たな知見を得た。
トキソプラズマ感染における中枢神経系障害の発症メカニズムの解明

トキソプラズマは細胞内寄生性原虫であり、トキソプラズマ感染時における中枢神経系障害の発症の詳細なメカニズムについてはほとんど知られていない。そこで本研究では、トキソプラズマ感染における神経系障害の発症機序について、遺伝子・細胞レベルで明らかにすることを目的とした。トキソプラズマ感染時の脳内の遺伝子発現の変化を網羅的に解析したところ、免疫反応や抗原提示に関わる遺伝子発現が増加し、神経系に関わる遺伝子発現が低下することが示された。また、神経系細胞の初代培養系を確立し、トキソプラズマに感染したミクログリアから神経系機能に影響を及ぼすサイトカインや神経障害を促す物質が高産生されることが明らかとなった。トキソプラズマ(Toxoplasma gondii)は細胞内寄生性原虫であり、トキソプラズマ感染症はヒトを含めた多くの哺乳類を中間宿主とする人獣共通感染症の一つである。ヒトにおいて免疫抑制状態にあると、脳内に寄生していたトキソプラズマが活性化して、トキソプラズマ脳炎を発症する場合がある。しかしながら、トキソプラズマ感染時における中枢神経系障害の発症の詳細なメカニズムについてはほとんど知られていない。本研究では、トキソプラズマ感染における脳神経系細胞の細胞死を誘導するトキソプラズマ由来制御因子の探索・同定を行い、トキソプラズマ感染における神経系障害の発症機序を明らかにすることを目的とする。本年度では、まず、トキソプラズマ感染時の脳内の遺伝子発現の変化を網羅的に解析した。方法は、BALB/cマウスにトキソプラズマ(Type 2:PLK株)を感染させ、感染32日後に脳組織のサンプリングを行い、RNA-seq法によるトランスクリプトーム解析を行った。その結果、トキソプラズマを感染させたマウスの脳において、感染で2倍以上発現が増加した遺伝子は、ケモカインやMHC分子などであり、免疫反応や抗原提示に関わることが示された。一方で、脳内の虫体数が増加すると、神経系に関わる遺伝子発現が低下することが示された。また、上記実験で得られた遺伝子発現変化について、細胞生物学的に解析をするために、マウス胎児より脳細胞を単離し、分化培地にてニューロン、ミクログリア、アストロサイトを分化誘導させる初代培養系を確立した。分化誘導させたニューロン、ミクログリア、アストロサイトに対して、トキソプラズマ(PLK株)を感染させたところ、ミクログリアにおいて神経系機能に影響を及ぼすサイトカインや神経障害を促す物質が高産生されることが明らかとなった。本年度は、マウス胎児より脳細胞を単離し、分化培地にてニューロン、ミクログリア、アストロサイトを分化誘導させる初代培養系を確立した。分化誘導させたニューロン、ミクログリア、アストロサイトに対して、トキソプラズマ(PLK株)あるいは遺伝子ノックアウト原虫を感染させたところ、各種神経系細胞の機能に大きな変化は見られなかった。そのため、宿主の遺伝子に着目し、種々のノックアウトマウスの胎児から神経系細胞を単離・分化させ、PLK株を感染させたときの機能変化について検討を行った。その結果、ある種の遺伝子ノックアウトマウスにおいては、ミクログリアやアストロサイトからのサイトカイン産生が低下し、抗トキソプラズマ作用が低下することが示された。さらに、この遺伝子ノックアウトマウスにPLKを感染させた場合、野生型マウスに比べて症状が著しく悪化し、脳内の虫体数が有意に多いことが示された。本年度では、トキソプラズマ感染時の脳内の遺伝子発現の変化について、網羅的な解析をすでに完了している。また、マウス神経系細胞の初代培養系を確立しており、トキソプラズマ感染における脳神経系細胞の細胞死を誘導するトキソプラズマ由来制御因子の探索・同定に向けてin vitroでの検証を行っているため、おおむね順調に進展していると思われる。25年度が最終年度であるため、記入しない。次年度においては、ミクログリアに対して神経細胞死促進因子を産生誘導したり、神経細胞に対して細胞死を誘導する原虫由来制御因子の同定を行う。制御因子の同定方法としては、各種カラムで分画された原虫可溶性タンパク質画分から神経細胞死を誘導する遺伝子、または炎症性サイトカインの遺伝子発現を指標にスクリーニングし、質量分析法による同定を行う。

次に、同定された制御因子の遺伝子をノックアウトさせた原虫を作出し、in vitroの実験系で原虫由来の制御因子の機能解析と、炎症あるいは細胞死に関わるシグナル伝達経路を明らかにする。神経系障害を引き起こすトキソプラズマ由来タンパク質の遺伝子が虫体の生存に必須であった場合、ノックアウト原虫を作出できない可能性がある。この場合、原因タンパク質の過剰発現原虫の作出や薬剤による発現調節(Conditional knockout)を行い、虫体が死滅しない条件で実験に供する。また、ノックアウト原虫を感染させたマウスの感染実験においては、感染後のマウスの体重と感染による臨床症状(虚脱、毛の逆立ちなど)を呈するかを観察し、慢性感染が成立する感染1か月後にマウス脳組織のサンプリングを行う。病理学的な解析により、脳組織におけるシスト形成数、炎症などの病変の有無について野生型原虫とノックアウト原虫で比較することで、生体内での原虫由来制御因子の役割を明らかにし、最終的には、トキソプラズマ由来因子によって引き起こされる中枢神経系障害の発症機序の解明を目指す。25年度が最終年度であるため、記入しない。
税制が組織構造に及ぼす影響に関する研究

2005年の会社法や有限責任事業組合契約に関する法律の制定、および2006年の信託法の改正によって、現在、わが国において事業体として採用できる法的組織形態には、個人事業のほか、組合形態をとるものとして民法上の任意組合、投資事業有限責任組合、有限責任事業組合、商法上の匿名組合が、会社形態をとるものとして持分会社である合名会社、合資会社および合同会社のほか、株式会社、特定目的会社および投資法人が、信託形態をとるものとして受益者課税信託、集団投資信託等および法人課税信託がある。これらの多種多様の法的組織形態のうちどの形態が税引後キャッシュフローを最大にするかは、各形態の税コストと税以外のコストに依存する。税コストは、事業体段階での課税の有無および構成員段階での課税時期と所得の種類に依存する。税以外のコストとしては、法人格の有無による取引コストや構成員の責任の限度などが影響する。本研究では、上記の各法的組織形態の特徴を明らかにし、とくに税コストの側面から、各種形態を、所得発生時発生時構成員課税形態、分配利益損金算入形態、分配時構成員課税形態および法人課税形態に分類し、法的組織形態選択モデルを適用して、各形態の税務上の有利性を比較した。分析の結果、現行の税率体系の下では、2段階課税が生じない構成員課税形態が必ずしも税務上有利とはいえないことが明らかになった。具体的には、配当利回りが1%のとき投資期間が30年を超えると法人課税形態の方が構成員課税形態よりも有利になる。また、分配利益が事業体で損金算入される形態では、必ずしも利益の全額分配が有利とはいえず、たとえば配当利回りが1%のとき投資期間が5年を超えると、分配利益損金算入形態が構成員課税形態および法人課税形態よりも有利であることがわかった。本研究の目的は、企業の法的組織構造とくに資本構成と法的組織形態の選択の選択に対する税制の影響を解明することにあり、とくに本年度はわが国の各種事業体に対する会社法制と課税制度の特徴を明らかにすることを目的とし、(1)わが国の各種事業体の法的組織形態の特徴を明らかにし、(2)事業体課税に関する資料を収集し、(3)諸外国における事業体課税制度に関する資料を収集・分析するという実施計画に従って計画を進めた。わが国の各種事業体の法的組織形態および事業体課税については、とくに昨年から導入された有限責任事業組合(日本版LLP)および本年から施行される会社法において新たに創設された合同会社(日本版LLC)に焦点を合わせて、その法的組織形態と課税上の特徴を分析するとともに、これらの組織形態の活用方法についても調査した。その結果、リスクが制限されかつパススルー課税の行われる有限責任事業組合は、研究開発や投資事業体等として有効活用の可能性があることがわかった。また、パススルー課税の行われない合同会社も有限責任事業組合よりも取引コストを低くでき、かつ利益分配方法を工夫することによって重複課税の不利性を回避できる可能性があることもわかった。ただし、この重複課税の不利性回避の可能性は、同族会社の留保金課税制度の運用の影響を大きく受けるため、今後の同制度の整備が重要である。さらに、法的組織形態選択にとって非常に重要な要因となる会社の資本および剰余金分配の会計と税務に関する会社法の新規定の特徴と問題、そして税務上の影響についても調査した。この結果、会社法下で資本の計数と剰余金の分配が柔軟になったことから、会社形態の個人事業形態に対する有利性が益々上昇する反面、租税回避の可能性も拡大したことから、この側面に対する税制の整備が今後重要になることも明らかにした。平成18年度における研究実績は以下の通りである。

1新たに平成18年において会社法の施行に伴って創設された合同会社(日本版LLC)制度および信託法等の改正に伴う新たな信託形態等の制度的特徴とこれらの事業体に対する税制の内容を調査した。2 1の調査結果を受けて、これらのほかに既にわが国において導入済みの有限責任組合(日本版LLP)を含む各種事業体における出資者の責任、取引コストおよび税コストを比較した。3 2と並行して、アメリカおよびオーストラリアにおける事業体課税制度を調査した。以上の経過から得られた現段階における暫定的知見としては、わが国における事業体の多様性はアメリカやオーストラリアにおける同様の制度に接近しつつあり、わが国産業の国際競争力強化という観点からは評価できること、合同会社には有限責任組合や特定目的会社に比べて特に有意なベネフィットがみられないこと、同族会社の留保金課税負担の軽減と株式譲渡所得課税負担の軽減は、有限責任組合や特定目的会社のようなパス・スルー事業体の株式会社に対する税務上の有利性を低下させること、新たな信託制度には課税上の不明点が多いため税制上の整備が必要であること、等が挙げられる。なお、これらの知見のまとめを論文として現在、執筆中である。本年度は、わが国において各種法律によって現在認められている事業体の法的組織形態の特徴を検討し、各形態の税効果を比較した。従来の民法上の組合、匿名組合、会社および信託に加えて、平成17年に新たに認められた合同会社や有限責任事業組合が認められたり、平成18年の信託制度の改正によって、わが国では多様な事業体が認められるようになった。これらの事業体は、課税面では、パス・スルー課税(民法上の組合、匿名組合、投資事業有限責任組合、有限責任事業組合、本文信託、集団投資信託)、法人課税(合同会社を含む会社、法人課税信託)およびペイ・スルー課税(特定目的会社、投資法人)という異なる属性を有していることから、これらの形態の使い分けによる租税回避の可能である。法的組織形態の税務属性の相違を利用した税負担軽減を税裁定と呼ぶ。税規制の歴史は税裁定を通じた租税回避の抑制の歴史といえる。ただし、各形態の採用に伴う税以外のコストは、無制限な税裁定を抑止する。そこで税規制は、税裁定の機会と税以外のコストの差を補うだけで十分となる。ところが、パス・スルー課税やペイ・スルー課税をもたらす形態は、法人格の付与等による取引コストの節約に加えて、柔軟な内部組織の採用や監視機関設置が不要であるなど、税以外のコストも低下する傾向がある。この結果、法的組織形態の税務属性を活用した租税回避を抑制するためには、大幅な税規制が必要になる。この観点から、近年の事業体課税をめぐる税制改正も、法的組織形態の税務属性を利用した租税回避の抑制を意図したものであることを示した。
空気中に浮揚させた液滴のin situ構造解析法の開発とエアロゾル反応への展開

エアロゾル液滴中で進行する化学過程を分子レベルで解明するために、超音波浮揚装置と液滴発生装置を組み合わせて、空気中に浮揚させた20100ミクロンサイズの液滴のラマン散乱とX線散乱をin situで測定できる複合装置を開発する。ラマンスペクトルから液滴中の化学種の組成と濃度を定量し、温度を計測する。X線散乱データを基に二体ポテンシャルを改良したEPSR計算を行い、液滴のミクロ構造を決定し3次元的に可視化する。液滴のミクロ構造を室温から凍結温度まで決定することにより、過冷却微小水滴の凍結メカニズムや過飽和状態における氷晶の形成機構、雲粒形成・成長過程などのエアロゾル反応を解明する。
歯科材料による細胞毒性発現の作用機序

歯科材料・歯科消毒薬などの細胞毒性発現機序の解明を目的として腎由来のJTC-12細胞,MDCK細胞と歯根膜由来のPL細胞を用いて根管消毒薬の主成分であるフォルムアルデヒド(FA)について各種生化学的手法を用いて検討した。細胞毒性試験法である乳酸脱水素酵素(LDH)法、MTT法及びニュートラルレッド(NR)法とをFAの毒性について用いた場合の妥当性について検討したところMTT法とNR法が有用であった。FAでは障害の程度はMTT法ではPL細胞>JTC-12細胞>MDCK細胞の順に大きくなり、NR法ではPL細胞≧MDCK細胞>JTC-12細胞の順に大きくなった。腎由来の細胞でもFAによる細胞毒性発現の作用機序は異なり、毒物や歯科材料の毒性評価には細胞毒性試験に使用する細胞を選択する必要があると考えられる。JTC-12細胞ではFAによる細胞毒性の作用機序は一義的にはFAがまず形質膜に作用し、その作用部位は主にイオン輸送を担う膜酵素に作用すると共に細胞外から細胞内へカルシウムイオンが流入し、細胞内外の各種イオン濃度のバランスが崩れて細胞障害を惹起すると考えられるが、その毒性発現には少なくとも過酸化脂質やスーパーオキシドアニオンラジカル(SOAR)などの関与は少ない。一方、MDCK細胞ではJTC-12細胞と同様に形質膜に作用し、その作用部位はイオン輸送を担う膜酵素やperipheralな酵素を抑制すること、並びに形質膜の過酸化脂質量が増加することで形質膜の膜脂質で膜のperturbationを惹起して、膜の構築性を破壊し、更に細胞質に流入したFAもしくはその刺激でSOARが生成され、細胞障害を惹起すると考えられる。この生成されたSOARが細胞内膜系に作用し、(H^++K^+)-ATPaseが存在すると考えられる小胞体膜が破壊され(H^++K^+)-ATPaseが活性化されると(H^++K^+)-ATPase由来のプロトンが生成され、その近傍にあるSOARと反応して、毒性の強いヒドロペルオキシラジカルが生成され細胞障害が惹起される可能性も考えられる。近年,歯科材料・歯科消毒薬などの歯科領域における生物学的安全性の重要性が指摘されているが、それらの生物学的安全性試験法は主に細胞の殺作用・増殖抑制作用など毒作用の結果のみを検出しているにすぎない。従って、歯科材料・歯科消毒薬などの細胞毒性発現機序の解明を主目的として腎由来の細胞(JTCー12、MDCK)を用いて検討したところ下記のような結果が得られた。歯科消毒薬として繁用されている根管消毒薬の主成分であるフォルムアルデヒドは用量及び処理時間に依存してこれらの腎細胞に細胞質の萎縮に続いて球状化した細胞や細胞質の膨張した変性細胞が認められるなどの障害を誘発し、アルカリフォスファタ-ゼ活性を抑制したが、乳酸デヒドロゲナ-ゼ、γーグルタミルトランスペプチダ-ゼ活性は殆ど抑制されなかった。ス-パ-オキシドアニオンラジカル産生は増加されずむしろ減少傾向を示した。一方、過酸化脂質量はJTCー12細胞では若干増加傾向を示したがMDCK細胞では1mMフォルムアルデヒドまで顕著に増加し、3mMフォルムアルデヒドでは逆に減少した。JTCー12細胞では(Na^++K^+)ーATPase、(H^++K^+)ーATPase活性はほとんど抑制されなかった。

ところが、MDCK細胞では(Na^++K^+)ーATPaseは用量依存的に抑制されたが、一方、(H^++K^+)ーATPase活性は1mMフォルムアルデヒドまで増強され、更に高濃度の3mMフォルムアルデヒドでは完全に抑制された。遊離細胞を用いた細胞内カルシウムイオン濃度はフォルムアルデヒドにより用量依存的に一過性に増加した。以上の結果より、フォルムアルデヒドによる細胞障害の一次的な標的部位は形質膜であり、形質膜の障害が二次的に細胞内pHの低下などの細胞内変化をきたすことによって細胞死を惹起するものと思われる。歯科領域における歯科材料の生物学的安全性が指摘され、各種試験法がその生物学的安全性に適用されている。実験用動物代替の観点からこれらの試験法では培養細胞を用いる試験法に主眼が置かれているが、これらの試験法は主に細胞の殺作用、増殖抑制用のみを調べているにすぎないので、歯科材料・歯科消毒薬等の細胞毒性発現機序の解明を目的として腎由来の細胞(JTC-12,MDCK)と骨由来の細胞(MC3T3)を用いて歯科消毒薬の成分であるフォルムアルデヒド(FA)について生化学的に検討した。細胞障害の指標である乳酸脱水素酵素(LDH)はいずれの細胞でもFAにより用量(0.03-3mM)・処理時間(2-24時間)に依存して、培地中のLDH活性は高くなり、一方細胞中のLDH活性は低下した。同様に、中性赤試験法の結果もFAにより用量・処理時間依存的に抑制され、3mMではほぼ完全に抑制された。これらの試験法による細胞障害性は比較的短時間曝露で惹起されることが明らかとなった。スーパーオキシドアニオン産生は比較的短時間曝露で用量依存的に増加したが、24時間曝露ではむしろ抑制的に作用した。更に過酸化脂質量はJTC-12では殆ど変化は認められなかったが、MDCKではむしろ増加し、1mMで最大になった。(Na^十十K^十)-ATPaseはJTC-12、MDCKいずれも抑制されたが、(H^十十K^十)-ATPaseはJTC-12では抑制的に、MDCKでは活性増加後、抑制された。また、歯科金属材料でも、ほぼ同様な結果が得られた。遊離細胞では細胞内カルシウムイオン濃度はFAにより、用量依存的に増加し、その作用は外液カルシウムを除去すると有意に抑制された。これらの結果から、同じ腎由来の細胞でも毒性発現の作用機序が異なり、毒物の評価には用いる細胞を選択する必要があると考えられる。特に、短時間曝露で障害を惹起する歯科材料の毒性発現の標的部位は細胞膜にあると考えられるので、細胞膜の動的変化などを指標とした試験法を開発する必要性があると考えられる。
Einstein-Finslerベクトル束の準安定性の研究

複素多様体上の正則ベクトル束Eの射影化束をP(E)で表すとき,P(E)は自然にKahler射の構造をもつ.その相対接束は,その擬Kahler計量から一意的に決まる複素Bott接続と呼ばれる部分接続Dを許容する.また,その擬Kahler計量は,正値の関数倍を除いて一意的に強擬凸な複素Finsler構造をEに決める.Dの平均曲率がEinstein条件を満たすとき,(E,F)はEinstein-Finslerベクトル束という.この研究では,コンパクトなKahler多様体M上のEinstein-Finslerベクトル束(E,F)のMumfordおよびMumford-Takemotoの意味での安定性について研究した.主に次の3項目について研究した.(1)Bochner型の消滅定理とその応用(3)射影的(または共形的)不変量とその応用,特に,射影的平坦なFinsler構造の研究Einstein-Finsler束の安定性については,ある特殊な条件の下では肯定的結果を得た.得られた結果の中で,特に正則ベクトル束の安定性に関しては,次の結果を得た.(1)Einstein-Finslerベクトル束が複素Minkowski空間にモデルをもつならば,EはMumford-Takemotoの意味での安定である.(2)コンパクトなリーマン面上の正則ベクトル束Eが安定であるための必要十分ん条件はEが射影的平坦な複素Finsler構造を許容する,または,射影束P(E)→Mが平坦なKahler射となることである.複素多様体上の正則ベクトル束Eの射影化束をP(E)で表すとき,P(E)は自然にKahler射の構造をもつ.その相対接束は,その擬Kahler計量から一意的に決まる複素Bott接続と呼ばれる部分接続Dを許容する.また,その擬Kahler計量は,正値の関数倍を除いて一意的に強擬凸な複素Finsler構造をEに決める.Dの平均曲率がEinstein条件を満たすとき,(E,F)はEinstein-Finslerベクトル束という.この研究では,コンパクトなKahler多様体M上のEinstein-Finslerベクトル束(E,F)のMumfordおよびMumford-Takemotoの意味での安定性について研究した.主に次の3項目について研究した.(1)Bochner型の消滅定理とその応用(3)射影的(または共形的)不変量とその応用,特に,射影的平坦なFinsler構造の研究Einstein-Finsler束の安定性については,ある特殊な条件の下では肯定的結果を得た.得られた結果の中で,特に正則ベクトル束の安定性に関しては,次の結果を得た.(1)Einstein-Finslerベクトル束が複素Minkowski空間にモデルをもつならば,EはMumford-Takemotoの意味での安定である.(2)コンパクトなリーマン面上の正則ベクトル束Eが安定であるための必要十分ん条件はEが射影的平坦な複素Finsler構造を許容する,または,射影束P(E)→Mが平坦なKahler射となることである.複素フィンスラー幾何学で最近になって,Einstein-Finsler構造が小林昭七氏により導入され,代数幾何学の意味でそれが準安定かという問題が提出された.研究代表者はこの問題に関して"Einstein-Finsler vector bundles,Publ.Math.Debrecen,51(1997)"において,そのフィンスラー構造が複素ミンコフスキー空間にモデルをもつという仮定のもとでは肯定的な結論を得たが,一般の場合には未解決である.代表者はこの後もこの問題について研究を続けており,その後のいくつかの結果については平成10年8月,"International Conference on Finsler and Lagrange Geometry and its Applications(Alberta州立大学)"において報告した。その講演内容については出版予定である.上記研究成果をふまえて第45回幾何学シンポジウム(筑波大学)で,Einstein-Finsler構造の準安定性について報告した.複素フィンスラー幾何学で用いられる接続は葉層構造の微分幾何学でよく用いられる複素Bott接続に他ならない.この接続を応用して消滅定理等が得られ,"A partial connection on complex Finsler bundles and its applications,Illinois J.Math,42(1998)"に発表した。もっと一般の正則ファイバー束のrelativeな接束に対して定義される複素Bott接続については興味ある応用が考えられている.例えば,Einstein-Kahler多様体のuniversal familyのパラメーター空間に定義されるWeil-Petersson計量はKahler計量であることはよく知られているが,この事実も複素Bott接続を用いて証明することができる.さらなる応用については,現在研究中である.
甲状腺濾胞癌の発症におけるリン脂質代謝酵素の機能解析

イノシトールリン脂質は生体膜を構成する重要な脂質の一つであり、全8種類存在する。その存在量は少ないがシグナル分子として機能し、各々の分子種の生成と分解の破綻は重篤な疾患等を引き起こすため、鋭意研究が進められている。本研究では、このイノシトールリン脂質のうちの一つの分子種に対してその分解酵素を欠損するマウスを作製することにより、その生理的意義について検討を行った。その結果、甲状腺癌の発症におけるリン脂質代謝酵素の役割について新たな知見を得た。イノシトールリン脂質(PIPs)はイノシトール環の3, 4, 5位水酸基が可逆的なリン酸化を受ける結果、生体膜に生ずる8種類のリン脂質群の総称である。多様な細胞外シグナル分子による細胞生理応答惹起を仲介する細胞内シグナル分子として、PIPsは重要な役割を果たす。前年度までに申請者は新たながん抑制遺伝子候補である、ホスファチジルイノシトール3,4-二リン酸代謝酵素、INPP4Bのノックアウトマウスを作製し、このマウスは、予想に反して、癌の発症など明らかな異常は見られず、その生存曲線も野生型と変わらないものであったが、他の遺伝子の欠損マウスと掛け合わせるなど詳細な解析を行った結果、新たな甲状腺癌発症モデルの作出に成功したことを報告した。本年度はこのマウスを用いて、免疫染色やウエスタンブロットによるシグナル伝達の検討など様々な解析を行った結果、甲状腺癌の発症に際してINPP4Bが担う新しい抑制機構の存在を示唆する結果を得た。近年、INPP4Bは悪性度の高い乳癌や卵巣癌において高頻度に欠損すること、また、前立腺癌を発症した患者においてINPP4Bの発現量の低下が予後に影響を与えることが報告された。これらのことから考えると、本研究において明らかとなったINPP4Bが担う新しい癌発症の抑制機構の存在は今後の癌研究に重要な意味を持ち、癌治療の観点からも新しい創薬ターゲットの一つとして注目を浴びることが期待される。その代謝異常は様々な疾患を引き起こし、その中にはp53と並び、がん抑制遺伝子としてよく知られた代謝酵素としてホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸を代謝するPTENが挙げられる。近年、新たながん抑制遺伝子候補としてホスファチジルイノシトール3,4-二リン酸を代謝する酵素であるINPP4Bが注目されつつある。INPP4Bの生理的役割を調べるために、ノックアウトマウスを作製しその解析を行った。その結果、予想に反して、このマウスは正常に発育し、がんの発症は見られず、その生存曲線も野生型と変わらないものであった。INPP4BとPTENが代謝するそれぞれのリン脂質はともに、癌原遺伝子として知られるAktの活性化を引き起こす。そこで、両者に関係があるのではないかと考え、INPP4BとPTENの二重欠損マウスを作製したところ、甲状腺において有意にがんの発症が促進されることが明らかとなった。さらに、この甲状腺癌は肺への転移を高頻度で引き起こすことを見出した。この発症の原因を調べるために、シグナル伝達の検討を行ったところ、二重欠損マウス由来の甲状腺においてPI3K-Aktシグナル経路の明らかな亢進を認めた。交付申請書に記載した、甲状腺濾胞癌病変部位におけるタンパク質レベルでの変化の検討については、研究実績の概要で述べたように、二重欠損マウス由来の甲状腺においてPI3K-Aktシグナル経路の明らかな亢進を見出すことに成功しており、甲状腺癌培養細胞を用いた検討については、検討のための準備が整いつつある。また、組織特異的な遺伝子欠損マウスの作製では、次年度のための解析の準備が進んでおり、研究の目的を果たすための研究計画通りに進んでいるため。今後は、交付申請書に記載した計画に従い、前年度に作製準備を行った組織特異的な遺伝子欠損マウスを用いて、甲状腺以外の臓器における検討を行う。また、癌細胞の移植実験により、細胞自律的もしくは非自律的な影響を探る。さらには、現在掛けあわせているPTEN以外の癌抑制因子の欠損マウスとの掛け合わせにより、PI3K経路以外を制御する因子との二重欠損マウスにおいて癌の発症の有無を検討する。計画を実行するために必要なマウス作製のための試薬や、学会発表、及び研究の打ち合わせなどに対して使用する。
意識下ラットにおける瞬間的血圧変動に対する交感神経活動の応答

本研究は瞬間的血圧変動を起こすために必要なオンライン・リアルタイム制御装置を開発し、これを用いて実際に交感神経活動の応答を調べる計画である。1.制御システムいずれの方法により瞬間的血圧変動を誘発させる場合にも、その制御には時間分解能にすぐれ、時間遅れがほとんど生じない制御を行なう必要がある。この目的を達成するためには、当大学の複数講座で共同利用しているリアルタイム制御可能なコンピュータ(コンカレント(Real Time Unix))が適当であるが、利用形態から独占した利用が出来ない。そこで昨年度、本研究補助金により購入したコンピュータにおいてUNIX likeで完全にフリーなOSであるLinuxを利用し、また本補助金で購入したアナログ・ディジタル変換器をリアルタイムに制御する目的のためにVictor Yodaiken (New Mexico Institute of Mining and Technology)らによって開発されたReal-Time Linuxを追加し、本変換器のコントロールに必要な部分は独自に開発した。これにより最高100マイクロ秒単位で最大8チャンネルのアナログ値を取り込む、更にその値を基に判断した結果を数百マイクロ秒の遅れで出力することが制御可能になった。2.瞬間的血圧変動の誘発この瞬間的な血圧変動を誘発させる目的は、これまでの研究結果から考えた仮説である“beat to beat baroreflex"を検証することにある。そこで誘発を開始するするタイミングが極めて重要であり、その時点における交感神経活動の放電パターンを判断した上で心周期の任意の位相にて刺激を開始する必要がある。このためには、これまでオフラインで行なってきた交感神経活動の放電様式の評価を1.のシステムを用いてオンラインで処理できる制御プログラムを作成することが出来た。これにより神経活動は完全なディジタル処理により積分を行ない、その結果から群発放電が出現していない部分の積分値よりノイズレベルも自動的に決定することが可能となった。よって、群発放電に相当する積分値のピークの検出も自動化することができ、より客観的な評価が期待できる。このピークの出現状況は24時間オンラインでモニター出来るので、特定のパターン様式を判断させて任意の刺激を行なうようにしている。この時、同時にリアルタイムに心電図QRS complexの波形を認識させ、また心拍毎の収縮期、拡張期および平均血圧も算出することが出来るようにした。本研究は本年度に瞬間的血圧変動を起こすために必要なオンライン・リアルタイム制御装置を開発して、来年度にこれを用いて実際に交感神経活動の応答を調べる計画である。そこでこれと同等以上の能力を有し本研究で占有出来る安価なコンピュータシステムを調査したところ、完全なリアルタイム・マルチタクス処理でアナログデータを入力しながら機器を制御出来るものは存在しなかった。よって、安価なパーソナルコンピュータ上でリアルタイム制御を可能にするオペレーティングシステム(OS)を動作させ、またアナログ・ディジタル変換器とディジタル入出力装置をこのコンピュータに内蔵させることにより制御装置として利用することとした。現在、UNIX likeで完全にフリーなOSとして近年その利用が急増しているLinuxを本研究補助金により購入したコンピュータ上で動作させ、また本補助金で購入したアナログ・ディジタル変換器はこのOS上にて動作させることを可能に出来た。このためには、これまでオフラインで行なってきた交感神経活動の放電様式の評価を1.のシステムを用いてオンラインで処理できるプログラムを作成する必要がある。このとき、同時にリアルタイムに心電図QRS complexの波形を認識させるようにする。これは意識下動物から記録する心電図は体動による変化が大きく、また時に筋電図などが混入しやすいので、血圧波形も同時に評価しながら心拍ごとの血圧計測と正確なR波の位置を同定するための補助的な情報として用いる。現在、この制御プログラムを作成中である。

そこで誘発を開始するするタイミングが極めて重要であり、その時点における交感神経活動の放電パターンを判断した上で心周期の任意の位相にて刺激を開始する必要がある。このためには、これまでオフラインで行なってきた交感神経活動の放電様式の評価を1.のシステムを用いてオンラインで処理できる制御プログラムを作成することが出来た。これにより神経活動は完全なディジタル処理により積分を行ない、その結果から群発放電が出現していない部分の積分値よりノイズレベルも自動的に決定することが可能となった。よって、群発放電に相当する積分値のピークの検出も自動化することができ、より客観的な評価が期待できる。このピークの出現状況は24時間オンラインでモニター出来るので、特定のパターン様式を判断させて任意の刺激を行なうようにしている。この時、同時にリアルタイムに心電図QRS complexの波形を認識させ、また心拍毎の収縮期、拡張期および平均血圧も算出することが出来るようにした。