hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非等量配合高エントロピー合金における結晶粒超微細化と変形挙動の解明

平成30年度は、fcc系ハイエントロピー合金のさらなる組織の微細化を達成するため、最適組成、最適加工熱処理条件の探索を行った。その過程で、AlxCoCrFeNi系とCoCrFeNiMn系の両者の特徴を併せ持つAlxCoCr1+yFeNi1-yMn合金の結晶粒微細化について、特に調査を実施した。その結果、AlxCoCr1+yFeNi1-yMn合金では、NiAl相とシグマ相が両方析出することが確認され、AlxCoCrFeNi、CoCrFeNiMn両合金の特徴を併せ持つことが確認された。さらに、NiAl相、シグマ相いずれも結晶粒界を優先核生成サイトとして析出するとともに、特に、加工熱処理時には高速で析出し、効果的に粒成長を抑制することで、これまで以上の結晶粒微細化が達成された。さらに、粒径が1マイクロメートル以下の結晶粒微細化に伴って高強度化も達成されたが、想定よりも析出物の体積率が過剰であったため、室温伸びは減少した。特に、析出物の体積率が過剰な場合は、冷間圧延すら不可能であった。なお、析出物の体積率および形態は、化学組成(x,y)に強く依存した。したがって、今後は化学組成のさらなる最適化による体積率の制御が重要となる。さらに、変形機構については、変形双晶等が観察され、積層欠陥エネルギーの低い合金の特徴を有していることが分かった。また、室温における降伏応力はホール・ペッチ則に従っていたが、析出物の体積率が高い場合、ホール・ペッチ係数が増加した。特に、シグマ相が析出する場合に、ホール・ペッチ係数の増加が確認されている。当初計画していたAlxCoCrFeNi系、CoCrFeNiMn系のみならず、両者の複合した合金系であるAlCoCrFeNiMn系でも結晶粒微細化を達成できることを確認したため。今後は、積層欠陥エネルギーの低いハイエントロピー合金特有の双晶誘起塑性に注目し、その温度依存性、歪量依存性、粒径依存性等を明らかにするとともに、同現象を有効活用することで、高強度を維持しつつ、高延性化を達成する。AlxCoCrFeNi合金およびCoCr1+yFeNi1-yMn合金において、x≧0.3, y≧0.25で第二相の析出を確認した。とりわけ、Al0.3CoCrFeNi合金およびCoCr1.25FeNi0.75Mn合金では、1000°C以下において、それぞれNiAl相およびシグマ相が粒界より優先的に析出することを確認した。その恒温変態曲線を作成したところ、いずれの合金においてもノーズ温度は800°C-900°C程度で、析出までに要する時間は10秒程度と極めて短いことが判明した。しかしながら、双晶粒界等の低エネルギー粒界からは析出は生じないことから、エネルギー的に有利な高エネルギー粒界にて高速析出が生じることがわかった。さらに、圧延再結晶時には、せん断帯から微細なNiAl相およびシグマ相が高速析出することで、結晶粒が著しく微細化することが確認された。例えば、800°C1hの再結晶処理後の平均結晶粒径は、Al0.3CoCrFeNi合金では0.7μm、CoCr1.25FeNi0.75Mn合金では、1.4μmであった。さらに、平均結晶粒径と析出物のサイズ、体積率との関係は、修正Zener-Smithモデルとよい一致を示したことから、NiAl,シグマ相といった析出物による粒界ピン止め効果が結晶粒微細化に繋がっていることが明らかとなった。さらに興味深い点として、これら析出物は粒界には安定に存在するが、粒成長時に粒界から外れた析出物はfcc粒内に再固溶することを確認した。このことは、粒界でのみハイエントロピー状態が崩壊し、第二相の析出が有利になっていることを示唆する。なお、x=0.4, 0.5, y=0.35でも、NiAl,シグマ相の析出に伴い、著しい結晶粒微細化が達成されることを確認している。当初計画どおり、ハイエントロピー合金特有の粒界での第二相の高速析出挙動について明らかにすると共に、析出物のピン止め効果に由来する結晶粒の微細化機構を明らかにしている。

なお、析出物の体積率および形態は、化学組成(x,y)に強く依存した。したがって、今後は化学組成のさらなる最適化による体積率の制御が重要となる。さらに、変形機構については、変形双晶等が観察され、積層欠陥エネルギーの低い合金の特徴を有していることが分かった。また、室温における降伏応力はホール・ペッチ則に従っていたが、析出物の体積率が高い場合、ホール・ペッチ係数が増加した。特に、シグマ相が析出する場合に、ホール・ペッチ係数の増加が確認されている。当初計画していたAlxCoCrFeNi系、CoCrFeNiMn系のみならず、両者の複合した合金系であるAlCoCrFeNiMn系でも結晶粒微細化を達成できることを確認したため。平成30年度は、平成29年度に得られた知見を活かして、加工熱処理条件や化学組成(x, y)を最適化することで、非等量配合ハイエントロピー合金の更なる結晶粒微細化を達成する。さらに、それら合金の変形挙動を変形後の組織の静的観察のみならず、TEM, SEM-EBSDを用いたサイズスケールの異なるその場観察法を駆使して解明する。今後は、積層欠陥エネルギーの低いハイエントロピー合金特有の双晶誘起塑性に注目し、その温度依存性、歪量依存性、粒径依存性等を明らかにするとともに、同現象を有効活用することで、高強度を維持しつつ、高延性化を達成する。
日韓の韓国語専攻・日本語専攻の学生が架け橋となるためのキャリア支援に関する研究

本研究は、日本で韓国語や韓国文化を学ぶ人材、韓国で日本語や日本文化を学ぶ人材がその専門性を活かして社会で活躍できることを目指した体系的な進路支援を、カリキュラムの面から進めようとするものである。本研究では日韓で外国語専門教育に従事する研究者らが、学生の進路の実情を調査した上で、モデルとなるカリキュラムとビデオ教材を開発する。さらに開発したこれらは誰にでも活用可能な形で公開し、日韓における人材活用の新しい幅を提供するとともに、日本および韓国に対する社会文化的理解にも寄与することを目的とする。
ウニ生殖巣における栄養細胞の生理機能解析

北海道において経済的価値の高いウニは養殖事業の最適種の一つであり、ウニの種苗生産技術は、ほぼ確立さているものの、食品的価値の高いサイズまで効率的に飼育する中間育成技術の確立には至っていない。本研究では、ウニ類の新たな養殖技術に応用するための第一歩として、ウニ類の生殖生理学の基礎的知見の集積を目的としている。本年度では、エゾバフンウニをモデル生物とし、生殖巣の発達に関与するタンパク質の同定と遺伝子配列の決定を行った。多くの卵生動物では、卵黄中に個体発生に必要な栄養源として卵黄タンパク質を蓄積している。ウニ類においても卵黄タンパク質は存在するが、それらの機能などは詳細にされていない。ウニ類において興味深いのは、魚類では主要な卵黄タンパク質は雌特異的に存在するが、ウニ類においては雌雄生殖巣内に共通に存在することが知られている。本研究では、雌特異タンパク質として分子量約33kDaのタンパク質(YP33kDa)を免疫生化学手法により同定し、粗精製を行った後にN末端アミノ酸配列を解読した。解読したアミノ酸配列をもとにプライマーを作製し、RACE-PCR法によりcDNAのクローニングを行い、アミノ酸348残基をコードする全長1044bpのcDNAを得た。アミノ酸配列の解析の結果、脊椎動物の神経細胞に発現している細胞接着機能を有する。Fasciclinタンパク質と相同性を持っていた。これらのことから、YP33kDaは受精時の精子との細胞接着に関与している可能性が示唆された。次に、YP33kDaの遺伝子の発現解析を行った。YP33kDaについては、雌生殖巣のみで発現が認められた。これらの結果から、今回同定されたタンパク質はエゾバフンウニ生殖巣の発達機構解明のための分子マーカーとして有用であると示された。本研究では、雌雄生殖巣に共通して存在する主要卵黄タンパク質(MYP)および雌生殖巣のみに存在するタンパク質を同定し、それらのcDNAをクローニングし遺伝子配列を決定し、これらの発現解析を行った。MYPについては、アミノ酸1347残基をコードする全長4044bpのcDNAを得た。アミノ酸配列の解析の結果、MYPは鉄結合機能を有していることが示唆された。また、雌特異タンパク質として分子量約33kDaのタンパク質(YP33kDa)を免疫生化学手法により同定し、粗精製を行った後にN末端アミノ酸配列を解読した。アミノ酸配列の解析の結果、脊椎動物の神経細胞に発現している細胞接着機能を有するFasciclinタンパク質と相同性を持っていた。これらのことから、MYPは配偶子形成に必要な鉄分子を運搬している可能性が、YP33kDaは受精時の精子との細胞接着に関与している可能性が示唆された。次に、MYPならびにYP33kDaの遺伝子の発現解析を行った。MYPについては、雌雄の生殖巣、消化器官に発現が認められた。YP33kDaにっいては、雌生殖巣のみで発現が認められた。これらの結果から、これらのタンパク質はエゾバフンウニ生殖巣の発達機構解明のための分子マーカーとして有用であると示された。

これらのことから、YP33kDaは受精時の精子との細胞接着に関与している可能性が示唆された。次に、YP33kDaの遺伝子の発現解析を行った。YP33kDaについては、雌生殖巣のみで発現が認められた。これらの結果から、今回同定されたタンパク質はエゾバフンウニ生殖巣の発達機構解明のための分子マーカーとして有用であると示された。
透明導電性膜を必要としないスパイラル形状を有する色素増感型太陽電池の開

Tiワイヤを基材として作製したN719/TiO2/Tiを作用極、Ptワイヤを対極に用いることで、透明導電性基板を必要としないワイヤ型色素増感太陽電池(w-DSC)を構築することに成功した。ディップコート法により作製した多孔質TiO2/Ti電極を用いた場合、膜厚が28 μmのときに2.2 %の変換効率を示した。さらに、多孔質TiO2/Ti電極(膜厚:18 μm)にAgナノ粒子とN719色素を共担持すると、Agナノ粒子を担持しない場合に1.6 %であった変換効率が1.9 %にわずかであるが向上した。次に、陽極酸化法を用いてTiワイヤ表面にμmオーダーの細孔構造を有するTiO2層(A-TiO2/Ti)を作製し、w-DSCに適用した。TiO2層の厚みが16 μmのときに、2.0 %の変換効率を示した。さらには、w-DSCの対極であるPtワイヤの代替として、KNO3溶融塩で処理したグラファイト棒にPtを担持した電極(Pt/KNO3-C)を作製した。このPt/KNO3-Cを対極、N719/A-TiO2/Tiを作用極にして作製したw-DSCは、Ptワイヤを用いたw-DSCとほぼ同等の太陽電池特性を示した。一般的な色素増感太陽電池(DSC)には、ITOやFTOなどの透明導電性基板が用いられており、材料コストの約30%を占める。この透明導電性基板の代わりに、金属ワイヤを基板に用いるワイヤ型DSCが報告されていが、光電変換効率のさらなる向上が課題となっている。本研究では、ワイヤ型DSCの変換効率向上を目的として、TiO2/Ti電極表面にAgナノ粒子とRu色素を近接した状態で担持し、Agナノ粒子の局在表面プラズモン共鳴効果による光電流値の増大を検討した。Tiワイヤ(0.25mmφ)にTiO2ペーストをディップコート、500°Cで焼成することで、TiO2/Ti電極を作製した。この電極に0.5mMのAgNO3溶液を滴下、UV光を照射することで、Ag粒子を担持した。さらに、TiCl4処理を施した後、N719色素を吸着させ、N719/Ag/TiO2/Ti電極を作製した。この光電極とPtワイヤ(0.25mmφ)を、5mmφのガラス管、または、1.3mmφのキャピラリー管に挿入した後、電解液(LiI;0.5M、I2;0.05 M、4-TBP;0.5M、溶媒;アセトニトリル)を注入し、DSCセルを構築した。作製したDSCセルの電流-電圧特性は、擬似太陽光(AM1.5、100mW/cm2)の照射下で評価した。TiO2膜厚が増加するにつれて、開放電圧は減少したが、短絡電流は増加した。TiO2膜厚が28μmのとき、変換効率2.2%が得られた。膜厚の増加にともなう変換効率の向上は、N719の吸着量が増加したこととよい相関性を示した。次に、Agナノ粒子とN719色素を供担持した光電極を用いると変換効率はわずかであるが向上した。主因として、短絡電流が向上したことに関連していることから、N719色素の近傍に存在するAgナノ粒子の局在表面プラズモン共鳴によってN719色素の光吸収効率が向上したためと考えられる。
ウェーブレットにより検出した筆跡画線の線幅の変動を指標とした筆者識別

この研究は、機器による筆跡画線の質の測定、及び定量的な評価方法の開発を目的とした。筆跡には、画線の幅、濃淡、曲率、筆圧痕の深さ等のさまざまな指標が含まれている。しかし、実際の法科学における筆跡鑑定ではそれらを定量的に評価する手法、機材が開発されておらず、鑑定人の感覚に頼った状態が続いている。そこで、筆跡の輪郭線を信号と捕らえて、ウェーブレット分解により高次から低次に渡る周波数成分を検出した。その後、得た特徴量を指標として筆跡の輪郭線の滑らかさ、粗雑さを評価した。まず、被験者10名により縦、横、右下がり、左下がりの4方向別の短い線分をタブレット上に置かれた用紙に10回繰り返して記載する実験を行った。次に、筆跡画像を光学解像度5400dpiでフラットベッド型イメージスキャナにより撮影した。その画像に対して前処理として二値化、輪郭線抽出を行った。以上の輪郭線の差分を計算し、波状のプロファイルを得た。同プロファイルを5段階のスケールを使用したウェーブレットにより処理して分解プロファイルを得た。10名の被験者が10回繰り返して記載した4方向別の線分から得られた5段階の分解プロファイル、計2000個を評価するために、主成分分析を用いてデータの次元を圧縮した。識別には、部分空間法を用いた。特徴量(固有値)の分布の線形性、及び非線型性を考慮した筆者機別実験を行った結果、半数のデータで正しい識別結果を得た。
局所脳虚血モデルにおける脳低温のアポトーシス関連遺伝子発現に及ぼす影響について

低体温は、様々な機序で虚血に対して神経細胞を保護する。虚血後、神経細胞のあるものはアポトーシス様の死を遂げることが知られているが、最近では、虚血中の低体温がアポトーシス様細胞死(以後アポトーシス)を減弱させる作用を持つことが報告された。我々は虚血後より開始した低体温が同様にアポトーシスにたいして影響を及ぼすかに関して、以下の実験を行った。実験方法;30匹の成熟雄性Wistarラットを用いた。塞栓糸法により、1時間の一過性中大脳動脈閉塞モデルを作成。1時間後より再灌流を開始、動物を無作為に常温群と低体温群に分けた。低体温は冷却ボックスに動物を置き、脳温を摂氏34.0±1.0度、16時間維持した後徐々に復温した。再灌流より1、2,3,5,7日後に脳を摘出、皮質領域の凍結薄切片を作成した。各時間毎の切片にTUNEL(In situ DNA nick-end labeling)を行い、光顕下にTUNEL陽性細胞数を数え常温群と低体温群間で比較した。また、同部位の切片においてアポトーシスを促進的に働くBax蛋白に対する免疫染色を行い、二群間で比較した。結果;低体温群は常温群に比して有意にTUNEL陽性細胞数を減少させた。常温群では陽性細胞数のピークは2日後、低体温群では3日後であった。また、低体温群は常温群に比してBaxの免疫染色性は低下していた。考察;低体温が虚血後に生じるアポトーシスを減弱させる機序は、現在明らかではないが、今回の結果より、低体温はアポトーシス関連蛋白の発現を修飾すること(アポトーシス促進蛋白の発現抑制)によってアポトーシスを減弱させ、その結果神経保護に寄与している可能性があることを示された。本研究の一部は第59回日本脳神経外科学会総会(平成11年10月)において発表された。現在英文誌への投稿準備中である。
喘息におけるプロスタグランジンＤ２の役割解明

プロスタグランジンD2(PGD2)は、主に肥満細胞から産生される生理活性物質である。喘息患者の気管支肺胞洗浄液中に多くのPGD2が産生されることから、PGD2は喘息の発症、進行に何らかの役割をになっていると考えられてきたが、その役割はわかっていない。気道粘液ムチンは、生体防御反応に重要である一方で、喘息患者で見られるムチンの過剰産生は呼吸困難を引き起こすためムチン産生の制御は重要である。平成29年度は、喘息死の原因となる粘液(ムチン)産生に着目して研究を行った。1PGD2の合成酵素欠損マウスでは、過剰なムチン産生を伴い喘息症状が悪化した。2気道の粘膜に浸潤してきている肥満細胞が強くPGD2合成酵素を発現していた。3PGD2の合成酵素阻害は、気道上皮細胞からのムチン合成には影響を与えなかったが、放出は抑制した。またPGD2受容体の作動薬処置では、ムチンの合成および放出を促進させた。これらのことから、PGD2はムチン合成、放出を制御する因子であることが明らかとなった。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、喘息におけるPGD2の役割解明を目的とする。野生型およびPGD2合成酵素(PGDS)欠損マウスを用いて、卵白アルブミンを投与することで喘息モデル作製し、喘息におけるPGD2の関与を検討した。合成酵素欠損マウスで気管支肺胞洗浄液中の好酸球数が顕著な増加および、喘息症状の悪化(低酸素血症の悪化)が認められた。さらに、PGDS欠損マウスの肺組織において、喘息悪化因子であるIL-4、IL-5の発現上昇が認められた。喘息を誘導したマウスの肺組織を用いて、PGDSの産生細胞を明らかにしたところ、気管に存在する肥満細胞が強くPGDSを発現していた。次にこれらの作用がどの受容体を介する作用なのかを明らかにするために、PGD2受容体のひとつであるCRTH2受容体欠損マウスを用いて、喘息を誘導したところ、CRTH2欠損マスでは気管支肺胞洗浄液中の好酸球数増加や、低酸素血症の低下が抑制された。一方で、もう一つのPGD2受容体である、DP受容体の作動薬を野生型マウスに投与したところ、気管支肺胞洗浄液中の好酸球数増加や、低酸素血症の低下の抑制傾向が認められた。これらの結果から、PGD2/DPシグナルの促進、およびPGD2/CRTH2シグナルの阻害が、喘息悪化を抑制することが示され、治療の有望なターゲットとなりうることが示された。また、マウス喘息モデルの尿を用いて、喘息マーカーの探索を行った。喘息刺激を与えたマウスの尿中ではPGD2代謝産物の濃度が上昇することが明らかとなった。PGD2が喘息に与える影響について明確な結論を出すことができた。また、マウス喘息モデルにおいて、喘息マーカーとなりうる脂質メディエータの探索を行えた。平成28年度はPGD2の合成酵素欠損マウスと、PGD2の受容体欠損マウスを用いてPGD2の喘息への関与を検討した。卵白アルブミンであるOVAを長期間に経鼻投与した喘息モデルを作成した。OVA投与により野生型マウスでは、好酸球の浸潤や炎症性サイトカイン上昇を伴う肺機能の低下が見られた。一方で、PGD2合成酵素欠損マウスでは野生型マウスに比べ、顕著な好酸球浸潤や炎症性サイトカイン、好酸球遊走因子の発現上昇を伴う肺機能の低下が見られた。さらに気管支上皮の顕著な破壊や粘液の過剰産生も観察された。以上の結果よりPGD2は喘息の慢性期において喘息悪化因子であることが明らかとなった。次に、これらの病態に関与する受容体を明らかにした。喘息の初期ではCRTH2受容体欠損マウスで、肺機能の低下、好酸球の浸潤が認められなかった。一方でDP受容体欠損でマウスでは、野生型(WT)と同程度の肺機能の低下と好酸球浸潤が認められた。喘息の慢性期では、すべてのマウスにおいて、急性期よりも顕著な好酸球浸潤や、肺機能の低下が認められた。CRTH2欠損マウスとWTでは同程度の好酸球浸潤を伴う肺機能の低下が見られたが、DP受容体欠損では、より顕著な好酸球浸潤を伴う肺機能の低下が認められた。これらの結果より、喘息の初期にはPGD2/CRTH2シグナルが喘息悪化を促進し、慢性期ではPGD2/DPシグナルが喘息抑制因子として働くことが明らかとなった。計画書に記載してあるとおりに、今年度はPGD2の各受容体欠損マウスを用いて、どの受容体が喘息のどの段階に関与しているのかを明らかにした。

1PGD2の合成酵素欠損マウスでは、過剰なムチン産生を伴い喘息症状が悪化した。2気道の粘膜に浸潤してきている肥満細胞が強くPGD2合成酵素を発現していた。3PGD2の合成酵素阻害は、気道上皮細胞からのムチン合成には影響を与えなかったが、放出は抑制した。またPGD2受容体の作動薬処置では、ムチンの合成および放出を促進させた。これらのことから、PGD2はムチン合成、放出を制御する因子であることが明らかとなった。肥満細胞由来のPGD2が喘息に与える影響を、肥満細胞欠損マウスや、肥満細胞の移植マウスを用いて検討する。さらに、ヒト喘息患者の尿を用いて、喘息マーカーの探索を行う。平成29年度はPGD2が喘息の時にどのように上皮保護作用を示すのか、関与する受容体の種類や、受容体発現部位を病理学的な解析を行う。また、粘液産生にどのようにはどの細胞が産生するPGD2が重要であり、どの細胞に発現している受容体に作用し、どのシグナルが関与しているのか、病理学的な解析および、ウエスタンブロッティングを行い検討する。さらに、マウスのおよび人の喘息患者の尿を用いて、喘息マーカーの探索を行う。まず、LC/MSMSを用いて喘息モデルマウスの尿を用いて、脂質の網羅的解析を行う。そこで、喘息特異的な脂質を検出することができたら、その結果をもとに喘息患者の尿を用いて、選んだ脂質が人の喘息患者でも特異的に検出できるか検討する。その際に喘息特異的であることを示すために、食物アレルギーとアトピーの患者の尿を用いて喘息特異的であることを示す。29年度が最終年度であるため、記入しない。
自家骨髄幹細胞移植による膀胱再生療法

臨床的な観点から考えると、膀胱の再生においては、膀胱頚部、つまり尿道括約筋部の再生が、尿失禁の予防には重要である。まず、われわれは、ラビットの大腿骨骨髄より注射針で骨髄由来幹細胞を採取し培養し増殖することを可能とした。その培養細胞を、障害を与えた尿道括約筋に移植し、尿道括約筋部の再生を免疫染色およびRT-PCR法にて組織学的に、また、機能的検査にても確認することができた。これまでの自家骨髄幹細胞移植による膀胱再生研究では実験動物としてマウスを使用しており、ICR雄マウスの骨髄幹細胞を採取して、BALB/C nu/nu雌nudeマウスに移植するという同種移植による実験手法であった。そのため、本年度はマウスよりもやや大型のラットもしくはラビットを使用して、同一個体での移植を試みた。ラット、ラビットの大腿骨骨髄より注射針で骨髄由来幹細胞を採取し15%fetal bovine血清および抗生剤附加のDulberco Modified Eagle Mediumの中に入れる。細胞を遠心分離した後に、Type I collagenでコートした培養皿で7日間培養した。ラットでは、十分な培養は不能であったが、ラビットにおいては成功した。培養途中の5日目の時点で、Lipofectamine 2000 Reagentを使用し、GFP(Green fluorescence protein)発現遺伝子を培養細胞内にトランスフェクションしてマーキングした。漿膜側より-80°Cのアイスバーで障害を受けた膀胱モデルへ、30G注射針を使用して膀胱壁に培養した細胞1×10^5個/50μlを移植した。そのため、本年度は昨年度より引き続き、マウスよりも大型のラビットを使用して、同一個体での移植を試みた。ラビットの大腿骨骨髄より注射針で骨髄由来幹細胞を採取し15%fetal bovine血清および抗生剤附加のDulberco Modified Eagle Mediumの中に入れる。細胞を遠心分離した後に、Type I collagenでコートした培養皿で7日間培養し増殖することが可能であった。これまでの自家骨髄幹細胞移植による膀胱再生研究では実験動物としてマウスを使用しており、ICR雄マウスの骨髄幹細胞を採取して、BALB/Cnu/nu雌nudeマウスに移植するという同種移植による実験手法であった。
東北アジア先史時代における生活文化論構築のための比較考古学研究序論

本研究は東北アジア地域における先史時代の生活文化構造を把握し、先史人類の生活文化史の構築を目指すものである。本研究は、従来の「狩猟採集」や「農耕」といった社会経済区分を相対化し、比較考古学研究の視点から考古資料を定量分析によって扱うことで生活文化論の構築を目指した。このような視点から今年度は以下の研究を実施した。今年度は特に新石器時代から初期鉄器時代における日本列島および極東ロシア地域の考古学研究を中心課題とした。極東ロシアにおいては東北アジア地域の新石器文化の多様性を考える上でも重要な地域として考えられてきたが、対象となる資料自体が限定される。そのため申請者自らが良好な資料を提示するために発掘調査を企画・立案して実施した。2007年度夏期にはロシア連邦ハバロフスク国立極東博物館との共同発掘調査をバガロツコエ24遺跡とマラヤガバン遺跡において約2ヶ月間行った。また同年度の冬期には同博物館において資料整理を行うと同時に同博物館が所蔵する新石器時代前半期の資料調査を併行して行った。一連の調査結果は北方考古学者が参集する「北アジア遺跡調査研究報告」において発表を行い、意見交換を行っている。また極東ロシア地域における初期鉄器時代における集落構造を考える上で重要な墓域研究を「日本考古学協会」において発表を行い、多くの日本考古学者にその成果を提示した。また極東アジア地域の新石器時代を考えるために集落構造や遺跡間関係を把握する上で重要な居住地利用のあり方を「考古学の方法とその広がり」において考察を行った。理論的な側面に関しては、生態史観と唯物史観の枠組みを再検討するために生態論および唯物論の集落研究における位置付けを明確にするための準備を継続して行っている。本研究は東北アジア地域における先史時代の生活文化構造を把握し、先史人類史の構築を目指すものである。本研究は実践的、理論的な面から比較考古学研究の視点を用いることによって、従来の「狩猟採集」や「農耕」といった社会経済区分を用いずに実証的、定量的な分析手法をとる。これにより新たな先史人類像を生活文化論の構築を行う。本研究を実施するために今年度は以下の研究を行っている。今年度は特に新石器時代から古鉄器時代における日本列島および極東ロシア地域の考古学研究を中心課題とした。日本列島の縄文時代中期の遺跡資料を対象として従来の「大規模」、「小規模」といった集落研究の問題点を探り今後の方向性を模索した。同様に日本列島の縄文時代後晩期における「集落」遺跡のリストを作成し、列島規模においての比較検討を行う基盤を整備している。一方極東ロシアにおいては2007年度夏季にロシアハバロフスク国立極東博物館との共同発掘調査を2ヶ月間行った。発掘調査はこれまで継続的に実施してきた古鉄器時代の集落遺跡であるニジノタンボフカ遺跡と新石器時代前半期のマラヤガバン遺跡において実施した。同年度の冬季には同博物館において資料整理を行い、特にアムール川下流域における生業を見直すために住居址内炉址から採取した土壌サンプルのフローテーションを行い、種子の検出も行った。また極東ロシアの先史文化資料を把握するために、ロシア科学アカデミーシベリア支部において資料調査を実施している。資料はV. Ye.メドベージェフ教授とS. P.ネステロフ博士らがアムール流域で調査を行った新石器時代から古鉄器時代のものや故A. P.オクラドニコフ博士の資料を対象とした。理論的な側面に関しては、生態史観と唯物史観の枠組みを再検討するために生態論および唯物論の集落研究における位置付けを明確にするための準備を行っている。
遠方界曝露に対する人体全身平均SARと温度上昇の定量評価

本研究では、遠方より詳細な人体モデルに電波を照射した際に、モデル内に吸収される電力および伴う体内深部の温度上昇を解析することにある。まず、日本人を対象として構築された詳細なモデルに対する全身平均SARの大規模解析を実施した。特に、全身平均SARは、国際非電離放射線防護委員会の定めたガイドラインに対して、自由空間においては身長が約0.4波長に相当する周波数および2GHz付近で極大となることを明らかにした。また、生体熱輸送方程式に改良を加え、体内深部温度上昇の解析が行えるような定式化を構築した。特に、全身平均SARと体内温度上昇の相関にっいて考察を行い、全身平均SARが一定であれば、温度上昇は周波数にほとんど依存しないことを明らかにした。但し、性別およびモデル体形などにより影響を受けることもわかり、その評価が今後の検討課題となる。電波の生体影響に関心が寄せられているが、その尺度である人体全身平均SARについては,実測が困難であるため,球モデル,ブロックモデルなどの人体を簡易化したモデルを用いて計算されてきた。計算環境の発達した最近では精巧な解剖学的人体全身数値モデルに対して時間領域差分法による計算推定が試みられるようになっている.しかしながら,これらの報告では,以下のような問題点が存在するため,それを考慮した上で,従来の結果の有効性を検討する必要がある.1)in-vivo測定(=生きた人体組織に対する測定)による信頼性の高い電気定数が存在しない,2)大規模数値計算にもとづく数値解析結果は,人体数値モデルや計算アルゴリズムに依存する可能性,3)女性あるいは子供など,異なる寸法の人体モデルに対する全身平均SAR評価。そこで,本申請では,これらの点を明らかにした上で,得られた全身SAR分布を熱源とし,生体熱輸送方程式を解くことを目的とする.本年度は,TDRの測定システムに自作のSMAコネクタを用いて,開放終端型の測定システムを構築した.また,実際の人体に対するin-vivo測定を行い,ネットワークアナライザによる従来法との比較検討を行うことにより,基礎特性の把握を行った.その結果,提案システムにより概ね良好な特性が得られることがわかった.また,球状の損失誘電体に電波を曝露し,平均比吸収率を求めることにより,詳細な人体モデルを用いた際に安定した計算を実施できる条件を明らかにした.更に,熱法則を満たす温度上昇解析手法を提案するとともに,従来の手法の問題点を指摘し,かつその数値安定性について基礎的な知見を得た.電波の生体影響に関心が寄せられているが、その尺度である人体全身平均SARについては,実測が困難であるため,球モデル,ブロックモデルなどの人体を簡易化したモデルを用いて計算されてきた。計算環境の発達した最近では精巧な解剖学的人体全身数値モデルに対して時間領域差分法による計算推定が試みられるようになっている。しかしながら,これらの報告では,以下のような問題点が存在するため,それを考慮した上で,従来の結果の有効性を検討する必要がある。1)in-vivo測定(=生きた人体組織に対する測定)による信頼性の高い電気定数が存在しない,2)大規模数値計算にもとづく数値解析結果は,人体数値モデルや計算アルゴリズムに依存する可能性,3)女性あるいは子供など,異なる寸法の人体モデルに対する全身平均SAR評価。そこで,本申請では,これらの点を明らかにした上で,得られた全身SAR分布を熱源とし,生体熱輸送方程式を解くことを目的とする。本年度は,特に,球状あるいは回転楕円柱など簡易なモデルを用いた場合とリアルな人体をモデルを用いた場合の,全身平均比吸収率の差異について検討した。特に,得られた結果を海外および国内の複数の機関で得られた結果と比較し,解析結果の妥当性を確認した。また,昨年度構築した人体における解析手法を用いて,電波を照射した際の深部体温の解析を行い,全身平均SARと温度上昇の間にはよい相関が成り立つという知見を得た。なお,この知見は電波防護指針の科学的根拠を裏付けるものであった。1.人体電気定数のin-vivo測定:昨年度に引き続き、人体を対象とした電気定数測定を実施した。計測器としては,ネットワークアナライザおよびTDRを用いた。成人に対してデータ収集し、測定方法による不確定性に加えて、個人差あるいは部位による変動について検討した。また、本検討を踏まえた上で、従来のin-vitro測定との差異について考察した。主な結果として、計測手法による測定結果の相違は無視できず、これは測定システム内のアルゴリズムによるものであると推察した。また、部位による不確定性は皮下組織の構成により大きく異なることを示した。

2.リアル人体モデルを用いたSAR解析:前年度までに構築した数値シミュレーション技法を用いて、日本人を対象としたリアルモデルに対する全身平均SARの大規模解析を実施した。特に、本年度は子供に対する解析を行い、最悪の曝露はどのような物理メカニズムにより生じるかを解明することにより、簡易に曝露評価ができるようなモデルの提案を行った。特に、厳密な人体モデルに対して得られた結果を基に、ボディマス指数から全身平均SARを推定可能な定式化を示した。3.リアル人体モデルを用いた温度上昇解析及び簡易式の提案:子供モデルにおけるSAR分布を熱源として温度上昇の解析を行った。まず、体内温度上昇の周波数依存性について考察を行い、全身平均SARが一定であれば、温度上昇は周波数にほとんど依存しないことを明らかにした。また、生体内における熱収支の基礎方程式となる熱輸送方程式を基に、全身平均SARより体内深部温度上昇の推定式を提案した。その結果、数値シミュレーションで得られた結果と10%程度の差異で推定できることを明らかにした。
椎間板変性に由来する疼痛発生メカニズムの解明

膜蛋白質FasLの過剰発現を行ったヒト椎間板髄核細胞不死化細胞株と、マクロファージの共培養を行った結果、IL-1β,TNF-α,IL-6などの炎症性サイトカインの産生量および、FasLの発現を調節する蛋白質であるADAM10の発現量が増大した。またラット尾椎椎間板の線維輪細胞に、IL-1β刺激下で脂肪細胞分泌蛋白質であるadiponectinを投与すると、adiponectin投与群で優位にTNF-αの発現が抑制された。FasLとADAM10は椎間板周囲の炎症性サイトカイン産生増大に関与し、また椎間板周囲の脂肪組織は、恒常的に椎間板周囲の炎症反応を抑制している可能性が示唆された。研究実施計画では、H25年度以降にTransposagen社からFas ligand(FasL)ノックアウトラットを購入して同ラットの解剖学的・組織学的評価を行うとともに、椎間板髄核細胞を採取してマクロファージとの共培養実験を行う予定であった。しかしながらノックアウトラット購入後の検疫に大幅に日数を必要とするため、実験時のラット週齡が本来行うべき実験週齡から大きく離れてしまう問題が発生した。椎間板変性の実験では、老化による椎間板変性の問題を除去するためにラット週齡は極めて重要な問題であるため残念ながらこれを断念した。そこで、これも研究実施計画に基づいて、ヒト椎間板髄核細胞の不死化細胞株の内在性FasL遺伝子発現をRNA干渉によって抑制する実験の検討を行った。しかしながら、FasLに対するsiRNA設計の信頼度が極めて低い結果となった。siRNAの購入による実験の継続も試みたが、やはりこれも信頼度が低く、結果的にFasL遺伝子のノックダウンそのもを断念せざるを得ない結果となった。以上の理由によりFasL関連の実験を継続実施することが困難となっため、本研究の根幹である、「椎間板変性」に視点を戻し、我々が以前に確立した創外固定型椎間板圧迫モデルによる椎間板変性のメカニズムの解析を進めることとした。そこでまず正常のSpragueDawleyラット尾椎に創外固定器を装着させて椎間板を圧迫し、圧迫期間を1日、3日、7日、14日、56日でそれぞれ解除することにより様々な椎間板変性を呈するモデルを作成した。その結果、圧迫期間が異なることでX線やMRIによる椎間板変性の程度も明らかなに異なり、特に1日の圧迫と7日以上の圧迫では異化遺伝子と同化遺伝子の同行にも変化が出現すること明らかとなった。またラットでは脊索由来細胞と呼ばれる胎生期細胞の消失が椎間板変性の契機となる重要な変化であることが示唆された。研究計画に従って、Fas ligand(FasL)の過剰発現を行ったヒト椎間板髄核細胞の不死化細胞株(NP cell line)と、マクロファージとの共培養を行い、炎症性サイトカインやFasL下流遺伝子の動向評価を行った。具体的にはNP cell lineとマクロファージ(GM-CSF cell line)を微細孔を有する培養膜の両面にそれぞれ接着共培養させ、炎症性サイトカイン(IL-1β, TNF-α, IL-6)産生とプロテアーゼの一種である膜タンパクのADAM10発現量を評価した。またADAM10のshRNAを用いたknock-down条件下においても炎症性サイトカイン発現量を評価した。その結果、単独培養群と比較し、共培養群では全ての炎症性サイトカイン産生が有意に増加した。またこれらは全てNP cell line側からの産生であった。さらにFasL過剰発現共培養群では、各種炎症性サイトカイン発現量がそれぞれFasL通常発現共培養群に対して有意に増加していた。また、ADAM10発現量は単独培養群と比較して共培養群のNP cell lineで有意に増加したが、ADAM10のknock-downを行うと、FasL発現量と炎症性サイトカイン産生が有意に減少した。以上より、椎間板ヘルニアを擬した本共培養モデルにおいて、FasLが炎症性サイトカイン産生に強く関与するとともに、ADAM10によりFasL発現量が制御されている可能性が示唆された。またNPcell lienからの炎症性サイトカイン産生の機序としてFasLのreverse signalingの関与が示唆された。椎間板ヘルニアにおける疼痛発生メカニズムについてはマクロファージの関与が示唆されているもののその詳細は不明である。本研究の結果はそのメカニズムの一部を分子レベルで解明したと言え、意義のある結果と考える。

研究実施計画では、H25年度以降にTransposagen社からFas ligand(FasL)ノックアウトラットを購入して同ラットの解剖学的・組織学的評価を行うとともに、椎間板髄核細胞を採取してマクロファージとの共培養実験を行う予定であった。しかしながら前年度研究実績に記載の如く、ノックアウトラットの検疫問題が発生したことや、FasL遺伝子のsiRNAが機能しなかったことからFasL関連の実験継続を断念した。これにより、昨年度は研究の根幹である「椎間板変性」に視点を戻し、ラット尾椎の創外固定モデルを使用した椎間板変性における遺伝子動向の評価を行った。一方で研究最終年度である本年度は、研究タイトルである「椎間板変性に由来する疼痛発生メカニズムの解明」を、研究継続を断念したFasL遺伝子とは別視点において以下の様に評価した。我々は過去の報告から、脂肪組織に含まれるadiponectinの持つ抗炎症作用に着目した。椎間板周囲には多くの硬膜外脂肪が存在しており、同組織内のadiponectinが椎間板変性に由来する炎症を防御すると仮説を立てた。そこでまず、手術材料から採取した人の硬膜外脂肪組織におけるadiponectinの発現を確認した。続いてラット尾椎椎間板の髄核・線維輪細胞において、adiponectin受容体であるadipo R1とadipo R2が発現していることを確認した。さらにこれらを用い、in vitroでIL-1βによる炎症刺激を加えるとともにadiponectinを投与して、続発する炎症反応であるTNF-αの推移を評価した。すると、特に線維輪細胞においてはadiponectinを付加した群でのTNF-α発現量が優位に減少していた。以上の結果から、椎間板周囲の脂肪組織は椎間板組織に発現するadiponectin受容体を通して、恒常的に椎間板周囲に発生する炎症反応を制御している可能性が示唆された。医歯薬学本研究の目的は「椎間板変性に由来する疼痛発生メカニズムの解明」である。平成25年度まで当初の研究計画通りにin vitro実験を進め、そこで得られた結果をまとめて学会発表や論文作成を行った。以上より一定の成果をあげているものと判断している。しかしながらH25年度以降の研究計画であった、Transposagen社からのFasLノックアウトラットの購入による動物実験、あるいはヒト椎間板髄核細胞不死化細胞株における内在性FasL遺伝子発現のノックダウンについては、ラットの週齡の問題や遺伝子操作の技術的な問題から断念せざるをえなくなった。以上より、当初の実験計画による「研究の目的」の達成度は遅れていると言わざるを得ない。しかし一方で、我々が現在までに確立してきた創外固定型椎間板圧迫モデルを用い、異なる手法によって椎間板変性のメカニズムの解析を進めることで新たな結果を獲得していることもあり、総合的には「やや遅れている」と判断した。平成24年度の研究計画は、Fas ligand(FasL)の過剰発現を行ったヒト椎間板髄核細胞の不死化細胞株と、免疫細胞であるマクロファージとの共培養を行い、それに伴う各細胞の形態学的変化を観察するとともに、各種炎症性サイトカインの動向評価やFasL下流遺伝子の動向評価を行うことであった。研究実績の概要に記載した通り、FasL過剰発現下での共培養においてIL-
植物ホルモンシグナリングと細胞内レドックス制御のクロストーク

本研究の主要な目的は、植物ホルモンの一つであるサイトカイニンシグナル伝達の直下流で、サイトカイニン応答遺伝子群の転写制御を直接行っているARR1転写因子と、その標的遺伝子であるグルタチオン-S-トランスフェラーゼ(GST)の機能とを指標に、サイトカイニンが植物の体制を制御するのと同時に、植物細胞内で主に酸化還元状態(レドックス)のメンテナンスに関わるとされるGSTがどのような働きを果たしているのかを調べ、植物ホルモンシグナリングと、細胞内レドックス制御とのクロストークを探ることである。平成20年度は、GSTのtDNAインサーションミュータント株を用いて、GSTによる細胞内レドックスメンテナンス不全状況が植物体に与える影響を調べた。同時に、同じくGSTのtDNAインサーションミュータント背景での、サイトカイニン応答能の度合いを調べた。具体的には、野生株と、GSTのtDNAインサーションミュータント株を用いて、様々な環境条件下(温度、培地に含まれる栄養素組成、光環境等の変動下)での表現型を調べた。その結果、野生株とGSTミュータント株とで大きな違いは認められなかった。また、サイトカイニンに対する応答性においても、表現型の上で野生株とミュータント株とで違いはなかった。一方で、ARR1転写因子は、多種多様の標的遺伝子のそれぞれに対して、多くの推定認識配列を、各遺伝子の上流域に持っていることが分かっている。それらの、シスエレメントに対するアプローチの詳細、その標的配列と、その選択性が何に由来するのかを調べるという方向から研究を進めるために、クロマチン免疫沈降(ChIP)アッセイ手法を確立した。このChIPアッセイ手法を用いて、サイトカイニンシグナルにより活性化するARR1転写因子の、標的配列の特異性とその選択性を、細胞内環境の変化と合わせて理解することで、植物ホルモンシグナリングと、細胞内環境のメンテナンスとのクロストークについて新しい解釈に辿りつくことが期待できる。
気質尺度の作成とその妥当性

平成2年度に行われた研究の成果に手を加わえ,気質検査252項目を計量心理的に分析し,統計的基準を満足させる項目が選ばれた。項目と尺度得点との相関により,測定したい特性の尺度では,有意な相関,他の特性を測度とは有意でない相関を示した項目が選抜され,下位尺度5つから7つからなる尺度が作成された。すなわち興奮の強さ,抑制の強さおよび易動性の尺度が構築され,因子分析により確認された。これはパブロフの気質構造の仮定を支持するものであった。実験用の尺度としては,まだ項目数が多いので,16ある下位尺度に最良の項目を5つづつ選び,短縮版が作成され,X係数が算出され,尺度として十分に利用できる信頼性が得られた。これらの成果は,1991年にポ-ランドのワルシャワ大学で関催された気質研究のワ-クショップで発表された。しかし標本数がやや不足しているため,いくつかの批判を受けたので,兵庫教育大学から昭和女子大へ移ってのち,資料をおぎない,男女の標本数が比較可能であるように努めた。現段階では,ワ-クショップで得られた結果と大差はないが,より精密な分析を必要としている。1992年度には,さらに,気質研究でしばしば使用される性格検査との相関関係が求められた。標本数が不足しているため,結論を述べるには不十分であるが,欧米の研究に類似しているので,気質は,文化にはあまり影響されない生物学的基礎が強く影響するという仮定をもつにいたった。従来の気質研究は主として欧米で行われてきたので,日本の資料は貴重である。現在,この仮定の一般化を目指して中国の同僚に共同研究を依頼しているところである。気質に関する測定具は主として,乳幼児および子供を対象としていて,成人用のものは少なかった。本研究は成人用気質尺度の作成を目的とした。従来使用されている気質尺度は主としてアメリカの心理学を背景し社会環境に重きを置いていたが気質の研究には,生物学的要因を無視することはできない。本研究では神経系の興奮と制止の強さと神経系の易動性という3要因を反映する行動を中心に質問項目が集められた。研究の第一歩として252項目を主として大学生に施行し,項目分析が行われた。興奮の強さ(SE),制止の強さ(SI),易動性(MO)の各尺度はさらに下位尺度に分けられて,全体一部分の相関係数により,不適切または不充分な係数値を示した項目を除去し,計量心理学的に強固な項目よりなる尺度の作成を行なった。除去の基準として,該当する尺度内での相関係数が有意でないもの,他の尺度と高い相関を示す項目を尺度から省くようにした。SEとSIではそれぞれ8下位尺度,MOでは6下位尺度が作成され,各尺度5項目ないし6項目を含み,合計,120項目からなる気質質問紙の完成を目指している。平成3年度には,この新しい尺度と従来使用してきたアメリカ製の気質尺度との相関を検討し,下位尺度がどの気質特性と対応するかの検討が行われる。平成2年度の成果は,平成3年9月にポ-ランドで関催される気質研究ワ-クショップで発表されるようになっている。
モバイル網における端末による網負荷分散手法の研究

地震が多発する日本では災害時のモバイルネットワークの負荷が問題になることがある。災害における迅速な避難のために,Earthquake and Tsunami Warning System(ETWS)に基づいた災害時同報配信システムが運用されている.我々は制約されたモバイルイルネットワークの制御信号を活用しスマートデバイス同士のD2D (Device to Device)技術を用いて中継動作の端末側での負荷分散を行なうことにより疎通性と末端ノードまでの最小の通信遅延を確保することを目指している。ETWSメッセージをProximity Serviceを用いて中継配信するシステムにおいて,さらなる端末側での負荷分散を目指し、参加するノードの負荷を下げるために,eNBと端末の位置関係を利用した中継端末選定手法を提案し配信時間を悪化させずにトポロジ全体の送信回数を軽減させる可能性を示した.大規模災害などが原因で一部の携帯電話基地局(evolved Node B: eNB)が機能停止しているような環境では,すべての端末へ緊急速報を配信することが困難である.よって,我々は端末間(Device to Device: D2D)での直接通信を可能とするProximity Services(ProSe)に着目し,eNBカバレッジ外の端末へ緊急速報を配信するための,ETWSにProSeを統合した同報配信システムを提案してきた.地震発生時の避難状況を再現したシミュレーション上に提案手法を適用すると,UE密度24人/km2のときトポロジ全体の送信回数を平均27%削減できることを示した。制約されたモバイルネットワークでの制御信号を活用した中継動作の負荷分散において、配信範囲の制御手法について検討を深めると同時に、制約された網資源の悪用の可能性とその保護の側面についても検討を拡大し、効率良くロバストな網資源利用手法として知見を深めてゆく。災害時においては基地局が故障しカバレッジが減少するなどモバイルネットワークにおいて限界的な稼動状況にある。そこで災害時の同報配信システムを取り上げ、このような状況での制約されたモバイルネットワークの制御信号を活用しスマートデバイス同士のD2D (Device to Device)技術を用いて中継動作の負荷分散を行なうことにより疎通性と末端ノードまでの最小の通信遅延を確保することを目指した。地震や津波などの大規模な災害時には携帯電話基地局の故障によって一部地域の人々が電話、メール、緊急速報などのモバイルサービスを利用できない場合がある。特に被災直後はモバイルサービスの利用不能によって、身の安全を守るために必要な情報収集が困難となる恐れがある。そのため、被災時に停止したモバイルネットワークの代替ネットワークを迅速に構築することが重要となる。そこで、緊急地震速報や津波速報などの緊急速報を配信する手法を検討する。既存の同報配信システムであるETWS (Earthquake and Tsunami Warning System)にLTEアップリンク周波数帯を利用したD2D技術のProSe (Proximity Service)を統合し、MANETとDTNの感染型ルーティングを併用し適用させた同報配信システムを提案した。シミュレーションを用いた評価により,本提案システムを運用することで、基地局の故障によりカバレッジ外となったLTE端末にも緊急速報を配信できることを確認した。シミュレーションを用いた中継配信のネットワーク側における負荷分散についてのモデルが構築できた。スマートデバイス側でのシステムにおいて具備すべき機能についても、処理負荷を考慮した能動化手法として検討を着手している。制約されたモバイルネットワークでの制御信号を活用した中継動作の負荷分散において、今年度着手した行政境界への適合を趣旨とする配信範囲の制御手法について検討を深め、より効率の良い網資源利用手法として確立してゆく。今年度はシミュレーションに用いたサーバを安価に調達できたことと、モバイル/IoTデバイスの調達数を抑え最小限としたためである。次年度の検証と実験に向けた調達で回復する見込みである。採択された国際会議参加により今年度支出が全般に増加したが、機材購入ならびに旅費の支出の効率化による圧縮により若干の次年度使用額が繰り越された。次年度の検証用IoTデバイスの調達にて回復する見込みである。
脳卒中患者の感覚障害に対する末梢神経刺激、中枢神経刺激併用の集中的治療

脳卒中片麻痺患者の感覚障害に対して、麻痺側上肢への低周波刺激や非障害側運動野への反復経頭蓋磁気刺激を行うことで、振動覚閾値の改善を認めた。また視床病変による異常知覚、中枢性疼痛を呈する症例で、障害側運動野への反復経頭蓋磁気刺激や障害側下肢への振動刺激が症状の緩和に有効であった。末梢神経、中枢神経への刺激が感覚障害、異常知覚の改善を促すことが示唆された。感覚障害のリハビリテーションについて、効果的かつ、あまり負担をかけない方法を、健常人において検討した。低周波刺激は、不快を感じない程度の刺激強度で、手の手掌側、手背側を20分から30分間、週に4日刺激することとした。また、感覚弁別のトレーニングについては、器械を用いて、閾値程度の振動刺激のあるなしを弁別していく訓練を、1日20分程度、1週間に4目行うこととした。感覚障害を有する脳卒中患者3名において、感覚の評価を、器械を用いた振動覚、温痛覚検査、フィラメントによる触覚検査、1mm刻みの二点弁別検査で行った。感覚閾値の変化があまりないことを確認してから、低周波刺激、または感覚弁別訓練を週4目、1-2ヶ月行った。発症後3ヵ月を過ぎた視床病変の1例において、低周波刺激を継続したところ、障害側の手指の振動覚が脱失から大きく改善した。体性感覚誘発電位における、感覚野からのN20電位は消失のままであった。一般に、脳卒中発症後3ヵ月を過ぎると機能的な改善は乏しくなるが、その時期であっても明らかな振動覚の改善が見られた。このことから、麻痺肢に大量の感覚入力を入れることで、感覚障害を改善させる可能性が示唆された。今後、脳卒中患者において、感覚閾値の自然経過の観察とともに、多数例で低周波刺激、弁別訓練、また中枢神経刺激による介入を行い、感覚障害に対するリハビリテーションの方法を検討し、機能改善のメカニズムを解明する。中枢神経障害による感覚障害を改善する目的で、末梢部への低周波刺激と、中枢神経系への直接刺激である経頭蓋磁気刺激を用いて治療を行った。脳卒中患者5名に対して、手掌、手背の末梢部に低周波刺激を行い、その効果を検討した。低周波刺激は、不快を感じない程度の刺激強度で、手の手掌、手背、前腕部を20分間、週3日刺激することとした。また同時に、器械を用いて、閾値程度の振動刺激のあるなしを弁別していく感覚弁別のトレーニングを行った。感覚の評価は、器械を用いた振動覚、温痛覚検査、フィラメントによる触覚検査、1mm刻みの二点弁別検査で行った。低周波刺激前の期間に感覚閾値の変化がないことを確認してから、低周波刺激を4週間行ったところ、5名中1名で振動覚閾値の改善を認めた。また、近年、経頭蓋磁気刺激を用いて運動野や感覚野の興奮性を直接変化させる技術が種々報告されており、これにより感覚の改善が見られたとする報告もある。我々は、慢性期脳卒中患者の1名に対して、健側半球の運動野を閾値以下の強度で1Hzの刺激頻度で4分間、経頭蓋磁気刺激を行い、刺激後に麻痺肢の機能改善訓練を行った。これを週6日、2週間行ったところ、麻痺肢の運動機能の改善とともに、振動覚閾値の改善を認めた。これらの結果から、麻痺肢の末梢から大量の感覚入力を入れることや、大脳皮質を刺激することが、中枢神経障害による感覚障害の改善につながる可能性が示唆された。今後、このような低周波刺激、感覚弁別訓練、経頭蓋直流電気刺激を含めた中枢神経刺激による介入を多数例で行い、感覚障害に対するリハビリテーションの方法を検討したい。中枢性疾患の感覚障害のリハビリテーションについては、いまだ効果的な方法が確立されていない。我々はこれまで脳卒中患者において、低周波刺激や電気刺激等の末梢神経刺激で感覚障害が改善した症例を経験した。今回は中枢神経を刺激することで感覚障害を改善させることができるかどうか、また感覚神経を末梢と大脳皮質の両方から刺激することで、より大きな感覚障害の改善が得られかどうかを確かめた。対象は5名の発症後6ヵ月以上を経過した慢性期脳卒中患者で、非障害側半球の運動野を1Hzの刺激頻度で4分間刺激して、その直後にリハビリテーションを施行し、これを2週間行った。これは、非障害側半球の運動野の興奮性を低下させることで、障害側半球の興奮性を増大させ、麻痺や感覚障害の改善をはかるものである。感覚の評価については、わずかの差も検出できるよう、温痛覚閾値の測定、フィラメントによる触覚測定、振動覚の客観的評価を行った。麻痺の評価については、上田12グレード、Fugl-Meyer assessment, Action research arm test,簡易上肢機能検査を用いた。1症例において麻痺の改善とともに感覚障害の改善を認めた。

また、中枢性疼痛を有する1症例では、障害側半球の運動野に5Hzの高頻度反復経頭蓋磁気刺激を500回行い、即時効果を調べた。刺激の前後で振動覚、触覚、温痛覚の明らかな変化はなかったが、visual analog scale (VAS)では改善が見られた。この直後に下肢の振動刺激を行うと、さらにVASの改善が見られた。rTMSと振動刺激の組み合わせは、別の日に行っても同様の結果が得られ、再現性を確認できた。経頭蓋磁気刺激により感覚野の興奮性を高めた状態で、末梢から大量の感覚刺激を入力することが、感覚障害、異常知覚の改善に有効と思われた。