hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
内部自由度をもつ原子気体の超流動性に関する研究

本研究では、内部自由度(スピン)を持った冷却原子気体のボース・アインシュタイン凝縮(BEC)の超流動性の研究を行った。スピン自由度を持ったBECは外部磁場によって異なった量子凝縮相をとりうる。このような系において外部磁場を短時間で変化させることにより、スピンの渦が自発的に生じるKibble-Zurek機構を数値シュミレーションで実証した。また、結び目励起や非アーベル渦が内部自由度をもったBECで生じることを見出した。平成17年度実験グループ(学習院大学):"F=2の^<87>RbスピノールBECのスピン交換相互作用の測定によるcyclic磁性状態の探索"このBECの磁性が反強磁性かcyclicかを明らかにするために、光トラップ中に|F=2,m_F=+2>と|F=2,m_F=-2>の混合BECを用意しその時間発展を観測した。斎藤・上田らは、もしこのBECがcyclicなら100mGの磁場環境下で|F=2,m_F=0>成分が現われ、150msの発展時間において全原子数の約50%を占めることを理論的に示している。測定では、10ms刻みで300msまでの時間発展を測定した。結果として、|F=2,m_F=0>成分は殆ど現われることなく、|F=2,m_F=+2>と|F=2,m_F=-2>の混合状態が持続される事が分かった。即ち、F=2 ^<87>Rb BECは反強磁性であることはほぼ間違いないと思われる。平成17年度理論グループ(東京工業大学):1次および2次ゼーマン効果が存在する場合の基底状態の性質の相互作用のパラメター依存性を、多成分グロス・ピタエフスキーエネルギー汎関数を変分方およびモンテカルロ法などをもちいることにより分析した。その結果、スピンが2のRb87のBECは2次ゼーマン効果により、これまでの実験結果、特に、ハンブルグ大学の実験結果からば基底状態がポーラー相であることを結論できないことを明らかにした。また、スピンが1の強磁性相のBECの場合は、スピン保存とスピン交換相互作用により、さまざまなスピンテクスチャーが自発的に生じることを見出した。この問題とは別に、内部自由度を持ったBECの新しい系としてダイポール相互作用を持ったBECの研究をはじめ、その最初の成果として、はじめスピン分極した状態から出発した系がダイポール相互作用により、自発的にコアを持たない量子渦を発生することを見出した。実験グループ(学習院大学)^<87>Rb F=2スピノールBECの基底状態を決定するために、光トラップ中の微小なバイアス磁場の安定化を行い、m_F=±2とm_F=-2の混合BECの成分比を変えて時間発展を調べた。cyclicを明示するm_F=0成分の成長は観測されなかったが、実効的な非弾性衝突レートが成分比に依存する現象が観測された。これは磁性を決定するためには、非弾性衝突レートについての精密な理解が必要であることを示唆している。また、超微細準位の異なる2成分BEC|F=2,m_F=-2>および|F=1,m_F=-1>の超流動体間の相互作用の観察を行った。100msから300msの領域でドメイン形成および消失が特徴的な空間周波数付近に現れることを新たに発見した。理論グループ(東京工業大学、電気通信大学)スピン自由度を持ったBECにおいて、ダイポール相互作用する場合の性質を平均場理論により分析した。まず、スピン1の^<87>Rb原子BECにおいて外部磁場を数十mG程度に抑えられれば、新たな基底状態が出現することを明らかにした。これらの相では、ダイポール相互作用を介してスピンテクスチャーが自発的に形成され、それがスピン-ゲージ対称性により超流動を生む。つまり基底状態で自発的な循環流が存在することを見出した。また、磁場中でゼーマンエネルギーが支配的な場合においてもダイポール相互作用の効果は観測可能で、BEC自身のつくるダイポール場が非一様であるために、スピンテクスチャーが自発的に形成されることを示した。この問題とは別に、スピン1の^<87>Rb原子BECの磁気量子相転移における自発磁化過程を、数値計算により詳細に調べ、バークレーのグループが観測したポーラーコア量子渦が自発的に生成されるダイナミックスを分析した。特に、外部パラメーターを挿引する時間を変化させることで、発生する渦の数が変化することを明らかにした。理論グループ(東京大学、電気通信大学、東京工業大学):我々は,スピン1ポーラー相のBECを用いることで,ノットソリトンと呼ばれる結び目構造の生成・崩壊が観測可能であることを見出した.これまでにBECで研究されてきた,トポロジカル励起は巻き付き数で分類される点状の構造であるのに対し,ノットソリトンは絡み数で分類される点が新しい。

場の理論でこのような励起が存在可能であることは以前から示唆されているが,その具体的な生成および観測方法は知られておらず、本研究により、初めてノットソリトンが観測される可能性が開けた。スピノールBECがポーラー相から強磁性相へ相転移する過程において、キッブル・ズレック機構によってトポロジカルなスピン構造が自発的に形成されることを明らかにした。キッブル・ズレック機構に特有のスケーリング則が非常に良く成り立つことを数値的に確かめた。スピノールBECにマイクロ波を照射して、原子の内部状態間でラビ振動させることによって、外部からの閉じ込めポテンシャルがなくてもBECが自らの相互作用で安定に形を保つことが可能であることを明らかにした。実験グループ(学習院大学):87Rb F=2スピノールBECの磁気基底状態を決定するために、スピン成分に依存する非弾性衝突の解明が必須であることを前年度に示した。今年度は、非弾性衝突レートを求めるためには各スピン状態の初期原子数の安定化が重要であるため、実験制御装置を刷新し繰返し安定に初期状態を準備できるよう改良した。2次ゼーマンエネルギーを無視できスピン交換衝突を生じない磁場(3G)で、光トラップ中の混合2成分BECの時間発展を5種のスピン成分条件で観測し、各非弾性衝突レートを見積った。その結果、理論による衝突レートと多少の差異はあるが定量的な一致を得た。理論グループ(東京大学)磁場中で双極子相互作用する強磁性BECにおける安定な磁化の構造を調べた。磁化が一様に偏極した系にBogoliubov理論を適用すると、波数空間で非等方な動的不安定性およびランダウ不安定性が存在し、非一様な構造が生じることが示唆される。Gross-Pitaevskii方程式を用いて数値シミュレーションにより安定な構造を探索したところ、双極子相互作用と2次ゼーマンエネルギーとの競合により、2次ゼーマンが強いときは横磁化のヘリックス、双極子相互作用が強いときは縦磁化のドメイン構造が生じる事がわかった。(電気通信大学)ダイポール相互作用は異方的で方向によっては引力として働くため、BECの異方的な崩壊を引き起こす。Stuttgar七の実験グループはクロム原子のBECを用いてこのような異方的崩壊を観測した。そこで電通大、東大の理論グループはダイポール相互作用を取り入れた平均場近似の方程式を用いて崩壊過程の数値シミュレーションを行い、Stuttgartの実験結果をフィッティングパラメータなしに定量的に説明することに成功した。この研究成果はStuttgartの研究グループとの共著論文として出版され、Physical Review Letters誌の表紙、Editor's suggestionおよびViewpointに採用された。実験グループ(学習院大学)87RbのF=2スヒノールBECの非弾性衝突レートの測定を、様々な磁気副準位の組み合わせに対して行った。これら全ての実験結果は、量子化軸方向のスピン成分が0または1の2つの場合の実験結果から算出した、2つのパラメータ(全スピンが0または2の非弾性衝突レート)により、ほぼ定量的に説明可能であることが分かった。本研究で得られた非弾性衝突の物理についての統一的かつ定量的な知見は、F=2スピノールBECの振る舞いを理解するための基礎となるものである。実験ではさらに、マイクロ波を使った超微細準位間遷移の制御実験により、時計遷移で結ばれた2準位の相分離を観測したほか、1次元光格子の導入を行った。
電子的および立体的に柔軟な錯体触媒活性種の設計と応用

ゼロ価NiやPdは、1,3-ブタジエンと穏和な条件下で容易に反応し、中性のビスアリル錯体を与える。このビスアリル錯体は、ブタジエンの2量化や3量化反応の中間活性種として古くから知られているが、本研究ではこのビスアリル錯体を新しい型の触媒活性種としてとらえ、有機ハロゲン化物や種々の有機典型金属化合物との反応を検討したところ、ハロゲン化アルキルをアルキル化剤とする新しいクロスカップリング反応が効率よく進行することを見出した。また、ハロゲン化アルキルの代わりにクロロシランを用いることにより、ブタジエンの2量化を伴うアリルシランの新しい合成反応を開発することに成功した。これらの反応は、(1)中性のビスアリル錯体が有機典型金属試剤と反応することにより求核性の高いビスアリル型アート錯体を生成し、(2)これがアルキルハライドやクロロシランに対して高い反応性を有していることにより、効率よく進行すると考えられる。この過程では、アリル配位子がハプト-3型からハプト-1型へ変換されており、これがこの反応の大きな特徴である。本反応は、グリニヤール試薬や有機亜鉛試薬を利用することにより穏和な条件下で進行する。アルキル化剤としては、ハロゲン化アルキルの化わりにアルキルトシラートを用いることも可能である。また、Cu触媒を用いた場合には、通常不活性と考えられるフッ化アルキルを用いても、クロスカップリングが効率よく進行することを明らかにした。今後、これらの反応機構を解明することにより、ビスアリル型配位子を有する新しい触媒活性種の創成と合成化学的応用が大きく進展すると期待される。
蝶・蛾の翅模様進化と基本発生プログラム－複数種の蛾・蝶の比較発生学－

蝶や蛾の翅の多様な模様は、種を越えて保存された基本プログラム(Nymphalid ground plan; NGP)をもとに進化してきたことが、表現型レベルの研究により示唆されている。しかしながら、その遺伝的・分子発生的な基盤は未解明である。本研究課題では模様形成の分子発生メカニズムを調べるための基本ツールの開発とそれらツールを利用した分子発生メカニズムの調査に取り組んだ。本研究の結果、NGPの形態学的基礎付けがなされ、また体色形成にかかわるシス制御領域を特定した。また、コノハチョウを含む複数種の比較トランスクリプトーム解析、翅模様を鮮明にもつカイコ系統でのゲノム編集技術を確立した。カイコ蛾を含めた鱗翅目昆虫の翅の模様を形成する分子メカニズムの解明を目的として、主として以下の3項目の実験に取組んだ。(研究項目1)カイコの翅原基での遺伝子発現パターンをホールマウントインシチューハイブリダイゼーション法(WISH法)により調べるために、実験方法を検討した。発生ステージとしては蛹期初期の翅原基を選んだ。この時期は転写因子群による相互作用制御が発現していると推定される。諸処の実験条件を検討したが、安定して明瞭な発現パターンを得られるまでにはいたらなかった。(研究項目2)カイコの翅で発現している遺伝子間の促進・抑制関係をGAL4-UAS系により調べるために、カイコ組換え系統を作出し利用可能性を検討した。既に報告されているショウジョウバエのGAL4系統の翅原基で発現誘導できる系統のゲノム情報を利用して、カイコで同等と推察されるゲノム領域をクローニングし、GAL4かつ緑色蛍光タンパク質(GFP)の上流に組み込んだカイコ組換え系統を作出した。次に、カイコ組換え系統の系統化を行い、翅原基にて該当ゲノム領域が遺伝子発現誘導能を持っているかどうかを検討した。しかし、蛹期の翅原基にてGFP蛍光を観察することはできなかった。さらに、上記とは異なるゲノム領域についてもクローニングし、カイコ組換え系統の作出に取組んだ。現在、翅原基でのGFP蛍光観察の準備を進めている。(研究項目3)カイコ以外の蛾や蝶の翅原基での遺伝子発現プロファイルを調べるために、totalRNAのサンプリングのための条件検討を行い、一部の種についてはサンプリングを進めた。また国際学会で発表する機会を得られた。現在進めている研究について議論をすることができた。特に、WISH法について有益なアドバイスを得られるなどし、実験を進めるうえで重要なコメントをもらえるなどとても有意義であった。翅原基での遺伝子発現パターンをホールマウントインシチューハイブリダイゼーション法(WISH法)により調べる予定だが、蛹期でのWISH法の確立が難しく時間を費やしてしまった。この時期はクチクラがやや発達しているためか技術的に難しいと言われている。先行研究で本方法をうまく行っている研究者と国際学会にてコンタクトし、直接コメントを求める機会を得た。しかし彼自身もなかなか難しいとのことだった。ただし、前蛹期のほうが比較的容易にWISH法ができるので、その時期に取組んではどうかとアドバイスを受けた。そこで、本年度は前蛹期の翅原基でのWISH法にまず取り組む。また、複数種の鱗翅目昆虫の翅原基からtotal RNAを抽出しRNA-seqを行う予定であったが、今年度に持ち越した。理由は、材料として利用する昆虫の飼育状況がよくなく、実験条件を詰めるために必要な十分な個体を入手することが困難であったため、適した条件でのtotal RNAのサンプリングができなかったためである。本研究は、翅の模様のグラウンドプランの概念理解・分子基盤を解析するための技術構築・その解明を目的とする。主として以下の5点に取り組んだ。(1)グラウンドプランの形態学的な基礎をまとめ論文として発表した。また、グラウンドプランを一般概念へと拡張した多要素系の概念を議論し論文として発表した。(2)4種の蝶や蛾について、5齢幼虫期と蛹期のRNA-seqを行った。カイコについて各発生ステージの遺伝子発現を比較し、統計的に有意に異なる発現をしめす遺伝子群を検出した。他の蝶や蛾については、研究が十分に進んでいる鱗翅目昆虫のデータを参照してアノテーションを進めている。今後、遺伝子発現の種間比較を行い、共通して発現している遺伝子群を絞り込む。(3)翅原基での遺伝子発現を調べるために、5齢幼虫期の翅原基についてin situハイブリダイゼーションの立ち上げに取り組んだ。まずポジコンとしてrpl3遺伝子を用いて実験に取り組み、発現をしめすシグナルを得た。次に、モルフォゲン遺伝子についても取り組んだが、良好なシグナルを得られなかった。今後、条件検討を改めて行う。(4)遺伝子機能を調べるために、鮮明な翅模様をもつカイコ系統でのゲノム編集技術の構築に取り組んだ。通常の組換え実験で利用されているカイコは翅の模様を欠失している系統であり、本研究には利用できない。NBRPで維持されている系統より翅模様が鮮明なものを選び、眼の黒色形成遺伝子であるw-1の欠失をTALENにより行った。その結果、w-1遺伝子を欠失させ、白眼の模様系統を作出することに成功した。(5)カイコの遺伝子組換え技術を利用して、遺伝子制御を調べるための基盤技術の構築に取り組んだ。エンハンサー解析により体色形成にかかわる遺伝子の5'領域とイントロン領域を調べ、組織特異的に遺伝子発現を誘導するシス制御エレメントの同定・単離に成功した。

本内容の論文を投稿中である。蝶や蛾の翅の多様な模様は、種を越えて保存された基本プログラム(Nymphalid ground plan; NGP)をもとに進化してきたことが、表現型レベルの研究により示唆されている。しかしながら、その遺伝的・分子発生的な基盤は未解明である。本研究課題では模様形成の分子発生メカニズムを調べるための基本ツールの開発とそれらツールを利用した分子発生メカニズムの調査に取り組んだ。本研究の結果、NGPの形態学的基礎付けがなされ、また体色形成にかかわるシス制御領域を特定した。また、コノハチョウを含む複数種の比較トランスクリプトーム解析、翅模様を鮮明にもつカイコ系統でのゲノム編集技術を確立した。主として以下の3項目に取り組むが、特に研究項目1および3を優先して進める。(研究項目1)翅原基での遺伝子発現パターンをホールマウントインシチューハイブリダイゼーション法(WISH法)により調べる。カイコの発生時期は、蛹期初期だけでなく、前蛹期の翅原基についても対象とする。先行研究により、蛹期よりも前蛹期の翅原基のほうがWISHを行うことが容易であると言われている。蛹期は転写因子による相互制御によるパターン形成が起こっていると推察されるが、前蛹期はモルフォゲンによる位置情報の形成初期が起こっていると推察される。したがって、前蛹期を調べることも模様形成の理解に重要である。また、蛹期の翅原基でのWISH法の確立についても継続して取り組む。(研究項目3)カイコ以外の蛾や蝶の翅原基での遺伝子発現プロファイルを調べる。昨年度から取り組んでいる鱗翅目昆虫の翅原基からのtotal RNAのサンプリングに継続して取り組み、さらにRNA-seqへと進める。研究項目1で前蛹期も調べる対象と含めるため、その時期のサンプリングも行う。(研究項目4)模様形成にかかわる遺伝子間の促進・抑制関係を調べるための機能解析をする。申請書では、GAL4-UASバイナリシステムの利用がうまくいかなかった場合に、エレクトロポレーションを利用したRNAi法を提案していた。しかし、昨年度から今年度にかけてTALENやCRISPR/Cas技術を利用して、インジェクション当代(G0世代)で遺伝子機能を阻害し、モザイク解析のように機能を調べる技術が鱗翅目昆虫で可能となりつつある(Zhang&Reed, 2016, Nat Comm; Zhang et al., 2017, Genetics)。この新しい方法について、時間の許す範囲で実験条件の検討にも取り組みたい。進化発生学複数種の鱗翅目昆虫の翅原基からtotal RNAを抽出しRNA-seqを行う予定であったが、次年度に繰り越した。理由は、材料として利用する昆虫の飼育状況がよくなく、実験条件を詰めるために必要な十分な個体を入手することが困難であったため、適した条件でのtotal RNAのサンプリングができなかったためである。またこの状況に伴い、遂行予定であった分子生物学的な実験に必要な消耗品等の費用ついても次年度に繰り越した。
カーボンナノチューブの電気伝導特性ひずみ依存性解明と超高感度ひずみセンサへの応用

本課題の最終年度である本年度は,軸方向圧縮ひずみ負荷により屈曲変形したカーボンナノチューブ(CNT)の電子構造変化の予測手法を確立した.前年度までに,炭素原子のπ軌道の成す角(二面角)の変化により半径方向ひずみが負荷したCNTのバンドギャップ変化を予測できる見通しを得ていた.そこで本年度は,二面角と一様な半径方向ひずみを負荷したCNTのバンドギャップの関係を詳細に解析したところ,カイラリティによらず二面角が約30度付近から0.07 eV/度の割合でバンドギャップが減少することを明らかにした.また,独自に開発したtight-binding近似に基づく電子状態解析コードを用い各固有状態のσ-π軌道の混成度合いを解析した結果,CNTに半径方向ひずみが負荷すると伝導帯においてσ-π軌道が混成し,それによって曲率の高い領域の軌道の局在化,さらに状態エネルギーの減少が生じることを明らかにした.また,グリーン関数法を用いた電子輸送解析プログラムを開発し,軸方向圧縮ひずみを負荷したCNTの電子輸送特性変化を解析した.これにより,CNTの屈曲に伴い臨界値(30度)を超える二面角の数が急激に増加するため,屈曲部で軌道混成による電子散乱が増加し,CNTの電気抵抗が急激に増加することを明らかにした.一方で,CNT内部の欠陥の増加に伴い電気抵抗のひずみ感度が低下することから,CNTをひずみセンサとして応用するためには欠陥密度の制御が不可欠であることを明らかにした.これらの解析により二面角と分子動力学解析による構造解析を用いることで,CNTひずみ感度のカイラリティや欠陥依存性を定量的に予測できる見通しが得られた.これらの知見は,CNTの電子特性ひずみ依存性を応用したひずみセンサ作製やCNTデバイスの信頼性向上に活用されることが期待される.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,実験・解析の両面から多層カーポンナノチューブ(CNT)の電気伝導度ひずみ依存性の解明を目指している.本年度は,特に機械的ひずみによって生じる軌道混成の影響を第一原理解析を用いて解析した.まず,ひずみを負荷した時のCNTの変形挙動を分子動力学シミュレーションを用い,特に屈曲部における炭素間結合距離や二面角(隣接する原子のπ軌道がなす角)の変化を詳細に解析した.さらに,第一原理解析を用い,CNTとCNTを展開したグラフェンナノリボン(GNR)にひずみを負荷した時の電子状態変化を解析し,CNTとGNRの電子構造を比較した.GNRを用いたのは,CNTにひずみを負荷した場合,変形が複雑で電子構造に及ぼすひずみの影響が不明瞭になるためである.無ひずみ状態で大きなバンドギャップを持つCNTとGNRのバンドギャップは,どちらも最大二面角がある臨界値を超えた時に減少を開始した.GNR,CNTの臨界最大二面角はそれぞれ10-20度,25-30度の範囲にあり,バンドギャップの減少速度はそれぞれ約0.03eV/degree, 0.06eV/degreeであった.CNTのギャップ減少速度はGNRのギャップ減少速度のおよそ2倍であり,大きな二面角を持つ領域の多いCNTではギャップの減少速度が大きくなることが明らかになった.また,圧縮ひずみを負荷した(17,0)CNTの原子構造を解析した結果,無ひずみ状態で二面角は0-20度の範囲に分布し,圧縮ひずみを負荷し屈曲した場合,20度以上の二面角が増加することが明らかになった.これは,CNTが屈曲すると軌道混成が発生する臨界値以上の二面角を持つ原子が増加し,電子構造が大きく変化することを示している.本年度は主に単層CNTにおける原子構造と電子構造の関係について詳細に解析し,二面角の増加により軌道混成が発生することを明らかにした。本研究では,実験・解析の両面から多層カーボンナノチューブ(CNT)の電気伝導度ひずみ依存性を解明し,多層CNTを用いたひずみセンサの設計指針を確立を目指している.昨年度,ひずんだCNTの電子状態と幾何学的状態の関係づけを目指し,半径方向ひずみを負荷した時の軌道の混成を二面角という幾何学的構造を用いて表せることを示した.そこで本年度は,半径方向ひずみ負荷によるバンドギャップの変化メカニズムを詳細に検討した.バンドギャップ変化の大きい半導体的なジグザグCNTを用い,第一原理解析により半径方向ひずみを負荷したときのCNTの電子状態の変化を解析した所,バンドギャップ変化は非占有軌道により決まっていることが明らかになった.CNTに半径方向ひずみを負荷すると縮退していた状態の縮退が解け,縮退した一方の状態エネルギーが減少する.この状態エネルギーの減少は価電子帯内で,エネルギーの高い状態から低い状態へと伝達するため,結局最低空軌道エネルギーが減少する時にCNTのバンドギャップが減少する.このバンドギャップの変化メカニズムを明らかにするために,軌道の変化を詳細に解析した所,半径方向ひずみを負荷すると曲率の大きな領域に非占有軌道が局在化し,さらに大きなひずみを負荷すると壁間の相互作用が働き,急激にバンドギャップが増加することが明らかになった.また,半径方向ひずみを負荷すると曲率の大きな領域に局在化する軌道が存在する一方,ひずみに鈍感な状態も存在した.この状態によるひずみ敏感性の違いは,状態密度の空間分布により決まることが明らかになった.最後に,非平衡グリーン関数法を用いて,同様の半径方向ひずみを負荷した時の電流の変化を解析した結果,バンドギヤップの増減に対応して,電流値も変動していることが確認出来た.

これらの解析結果は,走査型トンネル顕微鏡を用いて測定出来るため,実験による解析結果の実証が期待される.本課題の最終年度である本年度は,軸方向圧縮ひずみ負荷により屈曲変形したカーボンナノチューブ(CNT)の電子構造変化の予測手法を確立した.前年度までに,炭素原子のπ軌道の成す角(二面角)の変化により半径方向ひずみが負荷したCNTのバンドギャップ変化を予測できる見通しを得ていた.そこで本年度は,二面角と一様な半径方向ひずみを負荷したCNTのバンドギャップの関係を詳細に解析したところ,カイラリティによらず二面角が約30度付近から0.07 eV/度の割合でバンドギャップが減少することを明らかにした.また,独自に開発したtight-binding近似に基づく電子状態解析コードを用い各固有状態のσ-π軌道の混成度合いを解析した結果,CNTに半径方向ひずみが負荷すると伝導帯においてσ-π軌道が混成し,それによって曲率の高い領域の軌道の局在化,さらに状態エネルギーの減少が生じることを明らかにした.また,グリーン関数法を用いた電子輸送解析プログラムを開発し,軸方向圧縮ひずみを負荷したCNTの電子輸送特性変化を解析した.これにより,CNTの屈曲に伴い臨界値(30度)を超える二面角の数が急激に増加するため,屈曲部で軌道混成による電子散乱が増加し,CNTの電気抵抗が急激に増加することを明らかにした.一方で,CNT内部の欠陥の増加に伴い電気抵抗のひずみ感度が低下することから,CNTをひずみセンサとして応用するためには欠陥密度の制御が不可欠であることを明らかにした.これらの解析により二面角と分子動力学解析による構造解析を用いることで,CNTひずみ感度のカイラリティや欠陥依存性を定量的に予測できる見通しが得られた.これらの知見は,CNTの電子特性ひずみ依存性を応用したひずみセンサ作製やCNTデバイスの信頼性向上に活用されることが期待される.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の目標は,電気伝導度の解析や変形したグラフェンやCNTの層間の影響であったが,単層CNTやGNRの電子構造解析しか出来なかった,一方で,実験や電気伝導度解析の準備も進めているため,来年度,研究を加速したい.本年度は前年度の解析結果を受け, CNTに半径方向ひずみが負荷した時の軌道の空間分布の変化を詳細に解析した.その結果, CNTの半径方向ひずみによるバンドギャップ変化は,非占有軌道の変化により決まり,非占有軌道の相互作用によりCNTのバンドギャップ変化挙動を説明出来ることを明らかにした.この結果はを学会等で発表した所,本年度は国際学会にて2件の賞を受賞しており順調に研究が進んでいるといえる.
気中放射性エアロゾルの呼吸器官への沈着量と肺線量の推定

スクリーン型拡散法を用いて,大気中のラドン娘核種によってできている放射性エアロゾルの粒径分布測定法を開発してきた.今年度は,装置の捕種部と計測部共に2系統増設(計測部の1系統は他からの転用)して,従来の4系統から6系統とした.これにより,試料サンプリング時間を従来の150分から90分へと60分短縮することができ,また計測時間も含めた全測定時間では, 3時間から2時間系に短縮することができた.時々刻々を変動する環境試料を測定する場合,この時間短縮は極めて重要である.本装置を用いて,一般住宅,研究室,屋外など,通常の生活環境で実測を行い,ほぼ満足なデータを得た.測定特の放射濃度は1.610.9pq/m_3(平衡仮定ラドン娘核濃度)の範囲で,その放射性エアロゾルの粒子半径は0.070.29μm幾何評準偏差は1.23.4に分散していた.また,その分布の形状は対数正規分布か,またはそれに近いものであった.測定時刻,場所により粒径,幾何評準偏差に若干の違いが見られたが,詳しい検討は現在進行中である.今後の課題として,実測の精度の向上をはかること,より信頼度の高いデータを得るための検討をすること,解析法を検討すること,さらに多くのデータを集積し生活環境での放射性エアロゾルの特性を知ること,これらのデータを基に,ヒトの肺への沈着量ならびに綜量への寄与を評価していくことがある.スクリーン型拡散法を用いて,大気中のラドン娘核種によってできている放射性エアロゾルの粒径分布測定法を開発してきた.今年度は,装置の捕種部と計測部共に2系統増設(計測部の1系統は他からの転用)して,従来の4系統から6系統とした.これにより,試料サンプリング時間を従来の150分から90分へと60分短縮することができ,また計測時間も含めた全測定時間では, 3時間から2時間系に短縮することができた.時々刻々を変動する環境試料を測定する場合,この時間短縮は極めて重要である.本装置を用いて,一般住宅,研究室,屋外など,通常の生活環境で実測を行い,ほぼ満足なデータを得た.測定特の放射濃度は1.610.9pq/m_3(平衡仮定ラドン娘核濃度)の範囲で,その放射性エアロゾルの粒子半径は0.070.29μm幾何評準偏差は1.23.4に分散していた.また,その分布の形状は対数正規分布か,またはそれに近いものであった.測定時刻,場所により粒径,幾何評準偏差に若干の違いが見られたが,詳しい検討は現在進行中である.今後の課題として,実測の精度の向上をはかること,より信頼度の高いデータを得るための検討をすること,解析法を検討すること,さらに多くのデータを集積し生活環境での放射性エアロゾルの特性を知ること,これらのデータを基に,ヒトの肺への沈着量ならびに綜量への寄与を評価していくことがある.
運動負荷後の筋緊張の亢進および筋痙攣に対する針刺激の効果の実験医学的研究

新たに筋硬度計を特注により製作した。これを用いて20名のボランティアの両側腓復筋の硬度を測定した。20分間のつま先立ち運動による運動負荷の直前(対照)、負荷終了直後、5、15、30、60分後の筋硬度の変化を測定した。また運動負荷直後に一側の下腿三頭筋に5ヶ所施針し、対側の下腿三頭筋の筋硬度の変化と比較した。この結果、筋硬度は運動負荷直後には対照に比べ有意に増加(約26%増加、危険率1%以下)し、時間と共に減少し60分後にほぼ対照値に戻った。これに対し施針を行なった側では非施針側に比べ有意に筋硬度減少率が大きく(危険率1%以下)施針15分後には対照値に復帰した。また1ー2日後に発生する筋痛の程度は約80%のボランティアで施針側の方が軽度であった。本研究の結果は第68回日本生理学会で発表した。また、現在The Journal of Showa University Medical Sciencesに投稿し、印刷中である。改良型筋硬度計(皮膚硬度計を特注により改良したもの)を用いて16名のボランティアの両側腓腹筋の硬度を測定した。また運動負荷直後に一側の下腿三頭筋に5ケ所施針し、対側の下腿三頭筋の筋硬度の変化と比較した。また1ー2日後に発生する筋痛の程度は約80%のボランティアが施針側の方が軽度であると報告した。Hー反射に及ぼす運動負荷、施針の影響および動物実験の結果については現在検討中である。本研究の中間結果は第68回日本生理学会で発表する予定である。これを用いて20名のボランティアの両側腓腹筋の硬度を測定した。この結果、筋硬度は運動負荷直後には対照に比べ有意に増加(約26%増加、危険率1%以下)し、時間と共に減少し60分後にはほぼ対照値に戻った。また1ー2日後に発生する筋痛の程度は約80%のボランティアで施計側の方が軽度であった。
温度範囲100K〜270Kでのヒトリゾチームの結晶構造解析と水和構造解析

蛋白質の動的構造研究の一つのターゲットとして、蛋白質のガラス転移現象と蛋白質の活性発現機構の相関の解明を目指し、液体エタンによる冷却装置を新規に製作するとともに、ヒトリゾチーム結晶について低温結晶構造解析を行った。1個のヒトリゾチーム斜方晶系結晶について、113、127、147、135、152、161,170、178、190Kの順に温度を変化させ、各温度点において回折強度データ収集を行った。113178Kの温度範囲では1.4Å分解能190Kは氷生成温度に近いため、結晶のモザイク幅が大きくなり、データ収集は1.8Å分解能にとどまった。このエタン冷却した結晶では、低温窒素ガス冷却した結晶とは異なり、113Kで温度因子が5Å^2にまで低下する残基が観測された。また、温度上昇に応じて結晶の格子定数や蛋白質分子の温度因子に変化が観測された。特徴的なことは、147Kまで温度上昇後、温度降下させた場合、格子定数と温度因子が共にヒステリシスを示したことである。この原因としては、蛋白質分子内に微小な構造変化が147K付近で誘起され、結晶中での相互作用により元の立体構造への復帰が不可能となったためと考えられた。リゾチームの温度因子は、分子全体にわたってこの温度までは比較的単調にした。152Kと161K間では、特定のループやのヘリックスにおいて領域特異的な温度因子の上昇が観察された。さらに170Kを越えると、再び分子全体にわたる温度因子増加が190Kまで持続した。この温度領域での温度因子の増加率は、113147K範囲のものとは異なった。また、蛋白質の基準振動の温度依存性から予想される値よりも大きく、蛋白質の剛体的あるいは拡散的運動がその増加率を支配していると考えられた。この他、一酸化窒素結合型光応答性ニトリルヒドラターゼ、シタロン脱水酵素-強結合阻害剤カルプロパミド複合体、ハニカム様結晶格子中の明順応型バクテリオロドプシン、抗原非結合状態の抗ダンシル抗体Fvフラグメント、プラストサイジンSデアミナーゼの結晶構造解析を行った。光応答性ニトリルヒドラターゼでは、活性中心の鉄が特殊な配位構造によって安定化され、さらに、活性中心は20個もの水分子によって安定化されていることが明らかとなった。抗原非結合状態の抗ダンシル抗体Fvフラグメントの構造解析からは、そのCDRH3が溶液中でマルチコンフォーメーショシをとることを構造解析から明らかにし、その多型構造には、水和水分子の水素結合ネットワークが深く関与することを見いだした。シタロン脱水酵素-阻害剤複合体の構造解析では、強結合阻害剤が2個の水分子を介して蛋白質に強く結合していることを明らかにし、同酵素の基質結合における特徴的なダイナミクスを予想した。また、これら蛋白質の内、低温結晶構造解析を行ったものにかんしては、その水和構造に関する詳細な解析を実施した。

抗原非結合状態の抗ダンシル抗体Fvフラグメントの構造解析からは、そのCDRH3が溶液中でマルチコンフォーメーショシをとることを構造解析から明らかにし、その多型構造には、水和水分子の水素結合ネットワークが深く関与することを見いだした。シタロン脱水酵素-阻害剤複合体の構造解析では、強結合阻害剤が2個の水分子を介して蛋白質に強く結合していることを明らかにし、同酵素の基質結合における特徴的なダイナミクスを予想した。また、これら蛋白質の内、低温結晶構造解析を行ったものにかんしては、その水和構造に関する詳細な解析を実施した。
国語科で育むメディアリテラシーの実践的取り組みとその効用

メディアから送られてくる情報は現実そのものではなく,すべて,送り手の「フィルター」を通して現実の一部を切り取ったものである。さまざまなメディアから送られてくる情報を生徒たちが主体的に読み取る能力を育成するため,生徒に「送り手」の立場を体験させてみた。具体的には,2年現代文の授業の中で,「ラジオドキュメント」を制作させた。メディアを単に批判するのではなく,建設的にメディアの限界と役割を考えさせるためである。現代文の授業の中で,5人をベースにしたグループを作らせ,ラジオドキュメント番組で自分たちが伝えたいテーマを決めさせた。その上で取材対象者にインタビューをし,インタビュー素材とナレーションを組み合わせて約5分の番組を構成させた。5分という時間制限の中で,学習者たちは平均1時間ほどのインタビュー素材の中からどこを切り取るべきか,またどの順番で構成していくのが効果的なのかを考えた。この作業により,自分たちの番組は「事実」を素材として取り扱っているが,自分たちが取材した全てを伝え切れているのではないこと,どの部分を切り取るか,どの順番で構成するかなどによって番組の印象が全く変わってくること,客観的に伝えようと思っても自分たちの主観が番組に反映されることなどを学習者たちは経験した。そして,様々なメディアから送られてくる情報も同様であることを学習者たちは身をもって体験した。また,情報の「送り手」が,時間を含めた制約の中で情報を発信せざるを得ないもどかしさも経験した。この実践はメディアリテラシーの育成のみならず,国語の授業の中で培っていきたい「話す力・聞く力」や論理的思考力の育成にもなる取り組みとなった。
スピードスケートにおける滑走動作の発達に関する横断的研究

本研究の目的は,スピードスケート選手のストレート滑走動作の技術的特徴を発育発達の観点から横断的に明らかにすることであった.身体の形態的な発育発達に伴って,下肢のパワー発揮能力は,男女共に段階的に向上していくことが明らかとなった.技術的要因をみると,氷をプッシュする際の爆発的パワー発揮に強く影響する股および膝関節の伸展に関与する大腿角に発育発達に伴う変化がみられた.これらのことから,小学生においては大腿を水平位に近づけた低い姿勢をとることが困難であり,発育発達に伴ってこの能力は獲得されていくことが明らかとなった.本研究の目的は,発育発達期における男女スピードスケート選手のストレート滑走動作を3次元動作分析法によってキネマティクス的に分析し,陸上でのスピードスケート模倣動作で測定された下肢パワー発揮能力の発達の様相と関連づけて検討することによって,発育発達の観点からスピードスケートにおける滑走動作の技術的特徴を横断的に明らかにすることであった.この目的を達成するため,平成24年度では,小学校から社会人までの男女スピードスケート選手を対象として,スピードスケート滑走動作の計測およびスピードスケート模倣動作での下肢パワー発揮能力の測定を行った.前者では,国内競技会でのレース滑走および実験的滑走におけるストレート滑走動作を3台のハイスピードカメラを用いて撮影し,パンニングDLT法によって3次元座標を得るための映像データを収集した.また,後者では,リンクサイドに設置した可搬型フォースプレートを使用し,片脚および両脚でのスケートジャンプ(最大努力での1回の上方への跳躍)における地面反力を計測した.いずれも160名を超える被験者のデータが収集され,平成25年度では,これらの大量のデータを整理し,年代別の滑走技術(3次元画像解析)と専門的体力(下肢のパワー発揮能力)との関係を検討するためのデータ分析作業を進めた.スピードスケート選手における氷上滑走動作や体力的特性に関する先行研究は多いが,そのほとんどは高校生を中心としたジュニア選手やシニア選手を対象としたものである.小学生や中学生などの低年齢層のデータはほとんどなく,発育発達を考慮した滑走技術の指導に関する知見は十分に得られていない.本研究によって,これまで科学的観点から検討されてこなかった小・中学校の年代におけるスピードスケート指導に対して有益な知見が提供できると考えられる.本研究の目的は,スピードスケート選手のストレート滑走動作の技術的特徴を発育発達の観点から横断的に明らかにすることであった.身体の形態的な発育発達に伴って,下肢のパワー発揮能力は,男女共に段階的に向上していくことが明らかとなった.技術的要因をみると,氷をプッシュする際の爆発的パワー発揮に強く影響する股および膝関節の伸展に関与する大腿角に発育発達に伴う変化がみられた.これらのことから,小学生においては大腿を水平位に近づけた低い姿勢をとることが困難であり,発育発達に伴ってこの能力は獲得されていくことが明らかとなった.本研究の目的は,発育発達期における男女スピードスケート選手のストレートおよびカーブ滑走動作を3次元動作分析法によってキネマティクス的に分析し,陸上でのスピードスケート模倣動作で測定された下肢パワー発揮能力の発達の様相と関連づけて検討することによって,発育発達の観点からスピードスケートにおける滑走動作の技術的特徴を横断的に明らかにすることであった.この目的を達成するため,平成24年度では,小学校から社会人までの男女スピードスケート選手を対象として,スピードスケート滑走動作の計測およびスピードスケート模倣動作での下肢パワー発揮能力の測定を行った.前者では,国内競技会でのレース滑走および実験的滑走におけるストレート滑走動作を5台のハイスピードカメラを用いて撮影し,パンニングDLT法によって3次元座標を得るための映像データを収集した.また,後者では,リンクサイドに設置した可搬型フォースプレートを使用し,片脚および両脚でのスケートジャンプ(最大努力での1回の上方への跳躍)における地面反力を計測した.いずれも160名を超える被験者のデータが収集され,年代別の滑走技術(3次元画像解析)と専門的体力(下肢のパワー発揮能力)との関係を検討するために十分なデータが蓄積できたと考えられる.スピードスケート選手における氷上滑走動作や体力的特性に関する先行研究は多いが,そのほとんどは高校生を中心としたジュニア選手やシニア選手を対象としたものである.小学生や中学生などの低年齢層のデータはほとんどなく,発育発達を考慮した滑走技術の指導に関する知見は十分に得られていない.本研究によって,これまで科学的観点から検討されてこなかった小・中学校の年代におけるスピードスケート指導に対して有益な知見が提供できると考えられる.本研究の目的は,発育発達期における男女スピードスケート選手のストレート滑走動作を3次元動作分析法によってキネマティクス的に分析し,陸上でのスピードスケート模倣動作で測定された下肢パワー発揮能力の発達の様相と関連づけて検討することによって,発育発達の観点からスピードスケートにおける滑走動作の技術的特徴を横断的に明らかにすることであった.この目的を達成するため,平成24年度では,小学校から社会人までの男女スピードスケート選手を対象として,スピードスケート滑走動作の計測およびスピードスケート模倣動作での下肢パワー発揮能力の測定を行った.前者では,国内競技会でのレース滑走および実験的滑走におけるストレート滑走動作を3台のハイスピードカメラを用いて撮影し,パンニングDLT法によって3次元座標を得るための映像データを収集した.

また,後者では,リンクサイドに設置した可搬型フォースプレートを使用し,片脚および両脚でのスケートジャンプ(最大努力での1回の上方への跳躍)における地面反力を計測した.いずれも160名を超える被験者のデータが収集され,平成25年度からは,これらの大量のデータを整理し,年代別の滑走技術(3次元画像解析)と専門的体力(下肢のパワー発揮能力)との関係を検討するためのデータ分析作業を進めた.平成26年度では,技術的および体力的側面からみた発育発達の様相について分析および検討を進めた.スピードスケート選手における氷上滑走動作や体力的特性に関する先行研究は多いが,小学生や中学生などの低年齢層のデータはほとんどなく,発育発達を考慮した滑走技術の指導に関する知見は十分に得られていない.本研究によって,これまで科学的観点から検討されてこなかった小・中学校の年代におけるスピードスケート指導に対して有益な知見を引き出すことができた.スポーツバイオメカニクス本研究は,国内外において未だ報告されていない,小学生からの各年代におけるスピードスケート滑走動作の技術的特徴を体力的要因と関連づけて横断的に明らかにするものである.本研究に参加した被験者は,小学4年生から大学・社会人までの男女スピードスケート選手165名であり,このうちすべての測定において十分なデータが得られた選手は118名であった.3次元画像解析法では,複数台のカメラから得られた画像を用いて3次元座標を算出し,様々なバイオメカニクス的パラメータを検討していく.ここで,撮影によって得られた映像から座標を算出するための作業としてデジタイズ(画像上の分析点をマウスで読み取っていく作業)が挙げられ,これは多くの時間を要する作業である.平成25年度では,このデジタイズを中心に分析が進められ,男女の年代ごとに分けられた12グループ(総勢118名)の試技が分析された.本研究は,国内外において未だ報告されていない,小学生からの各年代におけるスピードスケート滑走動作の技術的特徴を体力的要因と関連づけて横断的に明らかにするものである.被験者は1018歳(小学4年生高校3年生)のスピードスケート選手とし,各年代につき男女それぞれ15名程度(合計300名程度)のデータを収集することが計画されていた.これらのデータは400m室内リンクの占有利用によって収集することとなるため,関係機関や被験者(スピードスケート選手)の所属先等との調整の結果,実験は長野市オリンピック記念アリーナ(エムウェーブ)において実施することとなった.なお,様々な年代の選手のデータを確実に収集するため,中学生以上のデータはエムウェーブにおいて開催された競技会(ジャパンカップ第5戦およびエムウェーブ競技会)を対象とし,シニア(大学生・社会人)のトップ選手までのデータを収集することができた.また,小学生のデータは同会場近隣の選手に依頼することによって収集した.本研究に参加した被験者は,小学4年生から大学・社会人までの男女スピードスケート選手165名であり,小学4年生から高校3年生までの各年代につき男女それぞれ15名程度という当初の計画通りにデータを収集することができなかった.
人工筋肉を目指した非線形格子アクチュエ-タの基礎研究

現在の産業用ロボットは運動の自由度が最大でも6であるのが普通であり、微妙な動作が困難である。また、知能ロボット化しても運動の自由度が増えない限り、器用さに欠けることになる。生物の持つ微妙な動作を実現するためには先端の持つ剛体の6自由度だけでなくロボットア-ム自体にある程度の運動の自由度を持たせることが肝要となる。一つの運動の自由度は一つ以上のアクチュエ-タを必要とし、かつ限られた体積内にそのアクチュエ-タを収納せねばならないので、必然的に極小アクチュエ-タを組み合わせる技術が必要となる。多くの生物はこのような機構として筋組織を持っており、それが微妙な動作を可能としている。これを模した、格子に組み合わせた小さなアクチュエ-タの制御技術の基礎的研究が本研究の課題であり、現在のところ、個々のアクチュエ-タが持つべき制御機能はロバスト性とコンプライアンス性に集約できると考えられる。前者を制御的に実現するため個々のアクチュエ-タの加速度の制御が必要となる。具体的な実現には、外乱推定器を持つ制御器で充分であることが分かった。後者の実現には非線形ポテンシャルをもつコンプライアンスが必要である。この非線形ポテンシャルにより力がソリトンとなって伝達され、キネマティクスにより決まる運動を制御できる。これを計算機シミュレ-ションにより実証し、n個の2のべき乗で決まるソリトン波を制御すれば2^<-n>の精度で力制御が可能となることを示した。また、実験的な検証をマクロモデルで行うために64個の電磁アクチュエ-タを用いて平面運動を行わせたところx方向、y方向とz軸回りの運動が独立に制御できることが確かめられた。更に立体構造の構成による3次元的運動の制御も行い、一種の人工筋肉としての運動が可能であることを検証した。以上より、非線形格子アクチュエ-タが人工筋運動の実現に有力であることが明かとなった。
強震時における高層建物支持機構の解明と非線形メカニカルインターフェースの創成

本研究では、地盤-基礎系の動特性を模擬したMechanical Interface (MI)の創出を目的とする。近年の地震被害を鑑みれば、地盤の破壊や杭の損壊など、基礎-地盤系に非線形性が生じていることは明らかである。特に、建設需要の高い高層建築や高層タワーでは基礎に過大な回転モーメントが作用する傾向が強く、基礎を構成する杭に著しい押し込み-引き抜きの動的鉛直力が作用することになる。こうした特性をMIとして構築するためには、地盤の非線形性が杭基礎-地盤系の鉛直インピーダンス特性に及ぼす影響について評価する必要がある。そこで本研究は、強震時の地盤の非線形性を考慮した杭基礎の鉛直特性に関する模型実験を実施した。本実験では、アクチュエータ(埼玉大学所有)を用い、1)単杭基礎の鉛直動的加振試験によるインピーダンス特性の評価、2)鉛直載荷による杭間相互作用係数の評価、3)群杭基礎の鉛直加振試験によるインピーダンス特性の評価、の3つを対象に模型振動実験を実施した。本実験で使用した地盤材料は、乾燥砂(岐阜砂)を用いており(層厚1000mm, Dr=77.5%)、これと杭模型をせん断土槽内(1200 mm ×800 mm ×1000 mm)に設置した。本システムの物理諸元は香川・国生の力の比を一定とした相似則に基づきモデル化を行った。杭はアクリル製で直径40 mm、杭長750 mmとした。杭頭への動的載荷荷重(加速度を調整)を7ケース(20、50、100、200、300、400、500 gal)とした。入力レベルの違いが周辺地盤に塑性化などの非弾性特性を生じさせるため、このような幅広い載荷振幅で実験を実施した。本研究により、鉛直動に関する動的支持力特性、杭間相互作用係数の動特性が幅広い非線形領域と振動数領域において解明され、多くの重要な知見を蓄積するに至った。27年度が最終年度であるため、記入しない。
重度の支障のある難治性片頭痛患者における脳マッピングを用いた中枢感作の病態解明

今年度,平田と田中は脳電場topographyの結果をまとめ,周波数5,8,15と20Hzの光刺激は,難治性慢性片頭痛患者のなかでもその基本にある前兆のある片頭痛と前兆のない片頭痛患者の間に有意差が示された.すなわちそれは,前兆のない片頭痛を有する患者は,常に,前兆のある片頭痛を持つ患者より強い光刺激に対する応答を呈するということであった.これを詳細に脳電場推定すると周波数5,8,15と20Hzの光刺激は,有意差をもって前兆のない片頭痛患者が前兆のあるものに対し電場強度が高く,20Hzの刺激を除いて,反応の差は視覚皮質に位置し,とくに低周波10Hzの差はブロードマンArea 7に位置した.本年度の結論として,前兆のある片頭痛での皮質拡延性抑制の反復発生が皮質機能を抑制する可能性があることを示した.すなわち皮質抑制が片頭痛の難治化,中枢過敏を起こすのではなく皮質の興奮により片頭痛の難治化が起こることを明らかにした.現在一流欧米誌に投稿中である.平田,高嶋は,研究目的,予想される結果を説明しこれに同意の得られた,(国際頭痛分類第3版beta版:ICHD 3 beta)の1.3慢性片頭痛に合致した持続中枢感作をもつ難治性慢性片頭痛患者および薬物乱用頭痛(ICHD 3 beta 8.2薬物乱用頭痛)の)20名の研究参加への基礎的働きかけを行い承諾を得,研究がスタートした.獨協医科大学に所属の現有言語聴覚士とともに,頭痛の発現因子の評価・解析(薬剤投与数,種類:アセトアミノフェン,アスピリン(ASA),それ以外のNSAIDs,トリプタンなど,外気温,気圧の変動,嗅覚,音,光刺激),重症度の評価を行った.副次的な事項として,引き起こされた認知機能障害およびうつの評価も行いデータベース作成を行った.脳電場の測定には,獨協医科大学臨床研究棟,神経生理室のシールド室および獨協医科大学臨床検査部脳波測定室において行った.平田は以上の脳電場topographyの結果を統計解析したが,さらに,このデータをスイスチューリッヒ大学KEY研究所のRoberto D Pasqual Marqui博士に獨協医科大学神経内科まで招聘,出張していただき,基本的な解析を初めていただいたところである.患者の収集,検査測定が,ほぼ,目的通りに終わり,データ解析が始まっている.以上の進行状況は初年度の計画をほぼ充足しているため,おおむね順調に進展しているとした.平田,高嶋は,研究目的,予想される結果を説明しこれに同意を得られた,(国際頭痛分類第3版beta版:ICHD 3 beta)の1.3慢性片頭痛に合致した持続中枢感作をもつ難治性慢性片頭痛患者および薬物乱用頭痛(ICHD 3 beta 8.2薬物乱用頭痛)の20名に加え35名にした研究参加への基礎的働きかけを行い承諾を得,研究がスタートした.獨協医科大学に所属の現有言語聴覚士とともに,頭痛の発現因子の評価・解析(薬剤投与数,種類:アセトアミノフェン,アスピリン(ASA),それ以外のNSAIDs,トリプタンなど,外気温,気圧の変動,嗅覚,音,光刺激),重症度の評価を行った.副次的な事項として,引き起こされた認知機能障害およびうつの評価も行いデータベース作成を行った.脳電場の測定には,獨協医科大学臨床研究棟,神経生理室のシールド室および獨協医科大学臨床検査部脳波測定室において行った.平田は以上の脳電場topographyの結果を統計解析中である.患者の収集,検査測定がほぼ目的通りに終わりデータ解析を進めている.以上の進捗状況は計画をほぼ充足しているため,おおむね順調に進展しているとした.平田は,研究目的,予想される結果を説明しこれに同意の得られた,持続中枢感作をもつ難治性慢性片頭痛患者を最終的に50名(片頭痛成分の内訳は前兆のある片頭痛21名,前兆のない片頭痛29名)集積し今年度を最終目標として研究を継続した.脳電場の測定には,獨協医科大学臨床研究棟,神経生理室のシールド室および獨協医科大学臨床検査部脳波測定室において行った.頭痛発作間欠期に周波帯域別の光刺激下における頭皮上電極からの閉眼時脳波を記録.その後各光刺激別に選択し,高速フーリエ変換によって脳波を分析して,光刺激に反応したスペクトル頻度ピークと脳電場を観察した.以前の検討でわれわれは,片頭痛患者で光過敏性と光駆動反応の相関性を確認している.今年度,平田と田中は以上の脳電場topographyの結果をまとめ,周波数5,8,15と20Hzの光刺激は,難治性慢性片頭痛患者のなかでもその基本にある前兆のある片頭痛と前兆のない片頭痛患者の間に有意差が示された.すなわちそれは,前兆のない片頭痛を有する患者は,常に,前兆のある片頭痛を持つ患者より強い光刺激に対する応答を呈するということであった.