hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ナノサイエンス準備教育のための初等科学教育の設計

2さらに,学習科学,科学教育の関連する研究の文献調査を行い,そこで取り上げられているナノサイエンスの基本概念と今回のミーティングを通して抽出した概念群との比較検討を行った.特に北米の科学教育カリキュラムにおけるLearning Proressionの概念が参考となることがわかった.3基本概念群確定後,概念群学習のための知識構造分析と学習単元の中でそれをどのように実施可能かの検討を行った.先端科学教育のカリキュラムについて,北米で作成されたLearning Progressions modelを十分に調査し,その上で国内のカリキュラムとの整合性を検討できた点において研究計画は十分に進行している.大きな障害もなく,計画通りに文献の調査,およびその検討が進んでいる.現状の授業実践のデータを参照しつつ,仮説実験授業の学習単元を系統立てたLearning Progressionsmodelのカリキュラムによって,日本における粒子論のLPs modelを初等・中等,ひいては高等教育レベルにわたる学習カリキュラムとして提案し,さらにいくつかの学習単元においてはその具体的な指導計画を作成する.年度末に行われたNational Association of Research in ScienceTeachingの国際学会において,中心的な概念であるLearning Progressionについての現時点での進展状況や今後の計画について情報収集することができた.その中で先端科学教育を初等・中等の科学教育と連携させる時に必要なガイドラインとして教師用の補助資料の必要性が顕在化した.この海外出張のために支出を予定していたが,本研究費以外の支出によって賄われたために,当該年度に残が出た.教師用の補助資料の制作に向けて,より具体的な単元候補を洗い出し,その上で実施可能な先端科学の概念をリンクさせ,実践者の意見を参考にカリキュラムを組み立てる.これまで構築してきた粒子論のLearning Progressionsmodelと我が国の学習指導要領との比較検討が,ヨーロッパの教授学習学会での発表として採択されており,そこでの発表に共同研究者を含めて参加するために海外旅費を支出が多く必要となる.この出張をもって,これまでの残額が支出され,当該年度の予算については,計画通りの支出となる.研究グループ内のミーティングをより活性化させ,地元の教育センターの指導主事とともに現場教師の研修用の補助資料の作成を行うために,情報収集旅費,研究打ち合わせ旅費等を主に申請すると同時に,実践研究のための消耗費を計上する.この際,前年度の繰越金額を充当する.また,必要に応じて実験補助者の謝金を検討する.
発芽玄米酒粕の呈味増強効果と生理活性

発芽玄米酒粕は発芽玄米を原料とする清酒の残さである。これを製パン時に添加すると「塩味」が増強する傾向にあることがわかった。各種試験の結果、発芽玄米酒粕中の有機酸の一部が小麦粉中で焼成されると塩味発現に関与することが示唆された。減塩についての検討を行った結果、強力粉の1割を発芽玄米酒粕に代替することで24.2%までの減塩が可能になった。活性酸素消去活性試験と血圧降下に関連するACE阻害活性試験を行った。活性酸素消去能は混合物ベース換算で、IC50値で33.5 mg/mlであった。ACE阻害活性はIC50値で0.15mg/mlであった。これらの活性成分の簡易検索方法を確立できた。今までの研究で発芽玄米酒粕を製パン時に添加すると「塩味」と「コク」が増強する傾向にあることがわかった。そこで今回、1塩味増強に伴う「減塩」効果の検討と呈味成分の検討、2発芽玄米酒粕の三次機能を明らかにし、食品への応用等を検討することとした。今回、発芽玄米酒粕と吟醸粕を用いてその呈味成分を検討した。遊離アミノ酸、有機酸、各種ミネラル、全糖量、呈味性ヌクレオチドを分析した結果、発芽玄米酒粕により多く含まれていたのは遊離アミノ酸、有機酸、各種ミネラルであった。吟醸粕には糖質がより多く含まれていた。呈味性ヌクレオチドであるイノシン酸とグアニル酸はどちらにも検出されなかった。これらの成分の違いは精米時の研磨、玄米を発芽させたことに由来するもの、発酵時における調整の違いによるものの3点であろうと示唆された。減塩についての検討を行った結果、強力粉の1割を発芽玄米酒粕に代替することで6枚切のパン一枚当たり0.2g程度(24.2%)の減塩が可能になった。この減塩では「コク味」も「おいしさ」も損なわれることはなかった。またパン一斤中の塩分は6gであるが、全体の1.9 g(32%)までの減塩ではパンの性状である焼き色や香ばしさに変化がないことがわかった。三次機能として、今回はWST-1でのSOD活性測定法を用いてin vitroにおける活性酸素消去活性測定を行った。発芽玄米酒粕の活性酸素消去能は混合物ベースの換算でIC50値で33.5 mg/mlであった。玄米を発芽させてアルコール発酵させた発芽玄米酒の副産物である発芽玄米酒粕についてこれまで1「コク増強」と塩味増強に伴う加工食品の「減塩」効果を、2抗酸化活性とを明らかにしてきた。今年度はさらなる機能性として血圧降下作用、すなわち高血圧に関する酵素であるACEを阻害する可能性をin vitroで検討した。まず発芽していない状態で作成した酒(清酒)をコントロールとし、比較対照として絞った酒の方の発芽胚芽米酒、それから対象の発芽玄米酒粕で検討を行った。発芽玄米酒粕、発芽胚芽米酒、清酒のACE阻害活性はIC50値でそれぞれ0.15mg/ml、1.15 mg/ml、1.55 mg/mlであった。清酒より発芽胚芽米酒がACE阻害活性は高かったことから、発芽に由来する成分がACE阻害活性を示すことがわかった。また酒粕の方がより阻害活性が高かったことから、絞った残さの方が血圧降下作用が高いことがわかった。一方、食品中から酵素阻害活性を有する成分を単離するのは時間とお金とマンパワーが必要になる。そこで今回はできるだけ簡便な方法を検討することとした。ACE阻害活性を有するペプチドをコンピュータソフトACD/MS Workbook SuiteのIntelliTarget機能で検索することとした。まず発芽玄米酒粕を5倍容に懸濁し、LC-MSで分析した。LC-MSデータをACD/MS Workbook SuiteのIntelliTarget機能により、分子イオンピークが確認されるピークを判別後、ジペプチドに該当する質量数を持つピークを判別した。IntelliTarget機能により、ジペプチドに相当する質量数を持つ57ピークが判別された。各種文献からACE阻害のあるジペプチドのうち標品のスペクトルとの比較から、最終的に発芽玄米酒粕中で阻害活性のあるジペプチドの1つはVal-Proと推定された。3年目に行う機能性成分の検索について、2年次で既に活性ペプチドが推定可能になったため。最終年度では発芽玄米酒粕中の各種ポリフェノールについて簡易検索方法を確立することを目的とした。できるだけお金をかけず簡便な方法で機能性成分を探索するため、発芽玄米酒粕のLC-MSデータをACD/MS Workbook SuiteのIntelliTarget機能により、各種文献から酒粕中に存在すると考えられるフェノール類(フェルラ酸、γーオリザノール、イノシトール、イノシトール6リン酸)に該当する分子イオンピークを持つピークを判別した。これらの方法を用いることでLC/MSデータのみから興味ある成分の存在を推定し、更に詳細な解析・研究へ進めるための指標を得られることがわかった。一方、これまでの研究で得られた成果をもとに、発芽玄米酒粕添加製パンの塩味やコク味を詳しく調べるための工夫、すなわち代替ドウ系のメイラード反応系統を開発、検討した。水系と異なり、100°C以上の加熱など、製パンと同様のことができるよう、ドウ中の小麦粉代替物としてα-シクロデキストリンを使用した。

今回はα-シクロデキストリンと水を加え懸濁したものをブランクとし、そこにグルコースとグリシンを加えた系をコントロールとした。発芽玄米酒粕ならびに同様の製法を行っている清酒吟醸粕から検出された有機酸について、それぞれコントロールに加え、加熱したものの官能試験を行った。α-シクロデキストリンを使用した代替ドウ系メイラード反応系統は100°C以上での焼成が可能であり、焼成後、これら粉末・固形物として評価が可能になった。また、各種有機酸による呈味の変化が認められた。発芽玄米酒粕は発芽玄米を原料とする清酒の残さである。これを製パン時に添加すると「塩味」が増強する傾向にあることがわかった。各種試験の結果、発芽玄米酒粕中の有機酸の一部が小麦粉中で焼成されると塩味発現に関与することが示唆された。減塩についての検討を行った結果、強力粉の1割を発芽玄米酒粕に代替することで24.2%までの減塩が可能になった。活性酸素消去活性試験と血圧降下に関連するACE阻害活性試験を行った。活性酸素消去能は混合物ベース換算で、IC50値で33.5 mg/mlであった。ACE阻害活性はIC50値で0.15mg/mlであった。これらの活性成分の簡易検索方法を確立できた。呈味成分の分析は終了し、塩味増強に伴う「減塩」効果の検討も今後有機酸にしぼって行うことができるため。また発芽玄米酒粕の三次機能も活性酸素消去能について検討ができ、その他の機能性についても検討を始めつつあるため。呈味増強効果検討については現在までにパンでその効果がわかっている。一方パン以外の調理方法については今まで検討がなされていないため、麺類(うどんなど)や焼き菓子(せんべい、クッキーなど)、汁物について検討を行う予定である。このことで減塩効果やコクの増強を検討する。食品科学今後は「塩味」と「コク味」増強効果について有機酸にしぼって検討を行う。呈味の増強効果については既に酒粕に含まれているリンゴ酸と酢酸に関連があることがわかっているため、これらの2点の量に基づき検討を行う予定である。また三次機能については血圧降下作用を検討するため、ACE阻害活性試験を行う予定である。機能性成分についてその抽出・分離に時間と予算がかかると予想していたが、コンピュータを用いた簡易な方法を構築できたため、予算に余裕ができた。旅費に充てていた金額について、参加が日帰りなどで済んだため費用が縮小できた。この予算を用いて更なる食品への応用の検討を行う予定である。例えば各種食品作成に使用するほか、今回のような簡易な検討方法を用いることによって新たな機能性を検討したい。4529円については来年度以降、学会参加費用に改めて充てる予定である。
統合失調症患者の体内水分量に関する研究-BIS法の病的多飲水への応用-

本研究は統合失調症で入院中の患者を対象に、多周波数インピーダンス法(BIS法)を用いて体内水分量を測定し、患者と健常者との差異を明らかにし、統合失調症患者をはじめとする精神疾患でよく見られる病的多飲水との関連性から、BIS法の病的多飲水患者の看護への応用の可能性を探った。本研究において得られた知見は以下のとおりである。1.統合失調症患者の体内水分量は健常者に比べ有意に少なく、特に細胞内脱水状態にある可能性がある。患者の口渇感は細胞内水分量の減少に伴う生理的な欲求であると考えられる。この体内水分量の特徴は、男性患者、女性患者ともにみられ、性別に関係なく共通の特徴であった。2.患者群を病的多飲水群(多飲群)と非多飲群とに分け、健常者群と比較した結果、健常者群の体内水分量が最も多く、非多飲群が最も少なかった。細胞外水分量は、多飲群が最も高く、また体内水分量の分布については、非多飲群に比べて、多飲群の方が細胞外水分量、細胞内水分量ともに広い範囲に分散していた。多飲水患者の中で総水分量、細胞外水分量が高値な者、水中毒のエピソードを持つ者は、飲水過多である可能性があり、水中毒発症の危険があることが示唆された。3.患者における、過剰な飲水は水中毒の危険がある反面、看護者などによる水中毒予防のための過度の飲水制限は患者のストレスになるだけでなく、脱水の危険をも伴うため、患者ケアをする上で注意が必要である。4.統合失調症患者における体内水分量の評価として、現在一般に用いられている体重の測定値に加えて、BIS法を用いて患者の体内水分量をモニタリングが有用であることが示唆された。本研究は統合朱調症患者を対象に、バイオインピーダンス法(BIS法)を用いて、体内水分量を測定し、患者と健常者との間でどのような相違があるのかを明らかにするとともに、統合失調症はじめ、精神疾患でよく見られる病的多飲水との関連性からBIS法の看護への応用の可能性を探るものである。現在までのデータを整理した結果、統合失調症患者の体内水分量は健常者の体内水分量に比べて有意に少なく特に細胞内水分量が減少傾向にあることが判明した。また、病的多飲水患者の体内水分量は多飲行動を伴うにもかかわらず、健常者と同等あるいはやや低い結果となった。また、患者の多くは体脂肪率が高く、肥満の様相が明確となった。体脂肪量と体内水分量は表裏一体となっているため、体型、体脂肪率を一致させた群での比較を行ったが、同様に統合失調症患者で健常者に比べて有意に体内水分量が低い結果となり、体型や体脂肪抜きで鑑みても、統合失調症患者で脱水が起きている可能性を見いだした。これらのことから、現在広く医療現場で行われている、多飲水傾向が目立つ患者に対して過剰な水分摂取の制限をかけることにより、脱水症を招く危険性がないかということが懸念されている。また、精神障害者に多く見られる口渇や病的多飲水、水中毒の原因の一端がこの体内水分量の減少にあるととも示唆された。今後、この研究結果をより確実なものとするため、対象者数を増やし、さらに信頼性のあるデータの解析を行っていくとともに、現在は冬季を中心にデータの収集を行っているが、夏季にもデータの収集を行い、季節による脱水傾向の有無やこれらの現象の原因は何かを探るために投薬量や口渇感、病歴などとの因果関係についての解析を行っていく予定である。
オピオイド系既存薬を凌駕する経口有効な新規アルカロイドの鎮痛作用と副作用解析

本研究ではインドール骨格を基本骨格とする7-hydroxymitragynine(7-OHMG)関連化合物の鎮痛活性の評価、副作用の検討、作用機序解析を行った。我々の検討により、強力な鎮痛活性と低い副作用特性を合わせ持つMGM-9やモルヒネより約45倍強力な鎮痛活性を有する化合物MGM-16等が発見された。またMitragynine関連化合物について国内、米国、国際特許出願を行った。本研究ではインドール骨格を基本骨格とする7-hydroxymitragynine(7-OHMG)関連化合物の鎮痛活性の評価、副作用の検討、作用機序解析を行う。本研究プロジェクトは新規鎮痛薬の開発だけでなく、モルヒネをリード化合物とする薬物群の研究により進歩したオピオイド作用薬の作用機序に関して新たな知見を得ることを最終到達点として構想した。その研究成果の要点を以下の3点にまとめた。(1) 7-OHMG関連化合物のオピオイド活性のスクリーニング7-OHMG関連新規化合物についてモルモット回腸摘出標本を用いた電気刺激方法によりスクリーニングを行った結果モルヒネより強力な化合物を発見した。特にMGM-16はモルヒネより約45倍強力な活性を示した。(2) MGM-16の鎮痛作用と作用機序解析MGM-16の皮下、経口投与における鎮痛作用を検討した結果。MGM-16はモルヒネより約240倍強力な鎮痛作用を示し、これまで検討した7-OHMG関連化合物の中で最も強力な活性を有することが明らかとなった。さらに経口投与においても強力な作用が維持された。In vitro、in vivoの実験系による作用機序解析からMGM-16のオピオイド活性はμ、δ受容体を介したものであることがから明らかとなった。(3) MGM-16の消化管運動抑制作用の検討MGM-16の便秘作用の評価を行うため、MGM-9の消化管運動抑制作用について検討した結果、MGM-16はモルヒネと比して便秘の発現頻度の低い化合物であることが示唆された。昨年度の我々の検討により、さらに強力な鎮痛活性を有する化合物MGM-15,16が発見された。本年度は、既存のオピオイド系鎮痛薬と異なる特性の発見や副作用の軽減をめざし実験を計画した。その研究成果の要点を以下にまとめた。(1)7-OHMG関連化合物のオピオイド活性のスクリーニング7-OHMG関連新規化合物についてモルモット回腸摘出標本を用いた電気刺激方法によりスクリーニングを行った結果モルヒネより強力な化合物を発見したが、これまでの検討で最も活性の高い化合物MGM-16(モルヒネより約45倍強力)を凌ぐ化合物は見出されなかった。(2)神経障害性疼痛モデルにおける活性の検討坐骨神経部分結紮により神経因性疼痛モデル動物を作製し、検体の神経障害性疼痛に対する活性を熱刺激のpaw flickテストと機械刺激のvon Freyテストによって評価した。その結果MGM-16は熱性痛覚過敏、アロディニアに対し有効性を示すことが示唆された。(3)下部消化管におけるセロトニン受容体の分布オピオイド系鎮痛薬によって引き起こされる便秘作用において、セロトニンやアセチルコリンの関与が示唆されている。本年度はセロトニンの分布について免疫組織学的検討を行った。その結果セロトニンは粘膜(EC細胞やマスト細胞)と筋間神経叢に多く分布することが明らかとなった。
無機/有機ハイブリッド膜の圧子力学構築とマイクロパターニング技術への適用

圧子力学研究分野において長年の「夢」であった圧子接触面積の直接計測を可能とする顕微インデンターを開発し,ミクロ・ナノ領域における力学物性の定量計測・評価を実現し,さらに圧子力学の学問としての体系化を試みた。この計測システムを用い,無機/有機ハイブリッド膜の弾塑性/粘弾性の定量評価を行い,マイクロレンズアレイ作製等で重要な技術要素となるマイクロパターニング技術への重要な知見を得た。(1)インデンテーション計測装置の高機能化:特開2005-195357に基づき試作した顕微インデンターの高機能化を計るため,(a)暗視野法,および明視野法での圧子形状の最適化,(b)暗視野法での光照射装置および照射角度の最適化,ならびに(c)接触映像定量(接触面積計測)の高精度化を行った.これにより球形圧子,円錐圧子,正三面ピラミッド圧子および正四面ピラミッド圧子に適用可能なミクロ領域における高信頼性計測装置が完成した.次年度への課題は本装置のナノ領域への拡張のための改良である.(2)開発装置を用いた弾塑性圧子力学研究:延性金属材料から脆性セラミック材料に渡る広範囲で弾塑性挙動を示す各種工業材料を試験体とし,(1)項で開発した顕微インデンターを用い接触面積の体系的な定量計測を行った.これらの実験結果をもとに慣用近似として用いられてきた01iver-Phaar近似およびField-Swain近似の適用における問題点を明確にすると共に,開発計測装置の優位性を立証した.(3)薄膜/基板複合体の粘弾性圧子力学理論構築:膜および基板共に時間依存性を示す粘弾性積層体についての圧子力学理論(応力緩和理論)を構築した.この理論において用いている「接触面積は緩和過程で不変」とした近似には問題があり,この点に関しては次年度,顕微インデンターを用いた実験および有限要素法解析と合わせて,理論の改良を行う.(4)薄膜/基板複合体の弾塑性圧子力学理論構築:弾塑性積層複合体は(3)項に示す粘弾性体と異なり時間依存性を示さないにもかかわらず,基板効果を組み込んだ理論構築には多くの困難を伴う.理論構築に先立ち,今年度は,(a)改良型顕微インデンターを用いたハイブリッドコーティングの弾塑性圧子力学実験,および(b)汎用有限要素法(ANSYS)による数値解析を体系的に実施した.その結果,基板からの「弾性効果」が膜の塑重性変形挙動を支配していることを明らかにした.この事実はMeyer硬度の値が,圧子の圧入と共に膜固有の値から基板固有の値へと遷移するとした従来の定説を否定するものである.(1)インデンターの高機能化:世界唯一の計測システムであり,高機能化を目指し,圧子接触面積Acをナノ領域で高精度計測するための光学系に関する改良を行った。これによりAcの読み取り精度を±100nmまで高めることができ,サブナノ領域における圧子力学解析が可能となった。(2)弾塑性薄膜の圧子力学に関する理論解析と実験検証:(a)有限要素法を用いた理論構築;弾塑性構成方程式の不備により,従来不可能であった硬度の基板効果依存性を理論的に予測する解析手法の構築を行った。有限要素解析には汎用のANSYSを用いた。基板効果を組み込み,かつ圧子直下の応力歪み場を定量表現するために,新たな概念として,空間依存性を有する弾性率ならびに降伏強度を定義し,これらのパラメータを有限要素解析により確定した。またこれらのパラメータの解析解に関する理論考察を行い,硬度の基板効果依存性を理論的に予測する解析手法を確立した。(b)実験検証;これらの理論研究成果を検証するため,上記顕微インデンターを用い,MeSO_<3/2>薄膜を用いた実験的検証を行った。(3)粘弾性体の圧子力学に関する実験:粘弾性薄膜の解析に先立ち,バルク粘弾性体の圧子力学研究で懸案となっている,圧子接触面積Acの時間依存性を定量評価するため,顕微インデンターを用いた実験を行った。当研究で開発した顕微インデンターによってのみ,懸案課題である接触面積の時間依存性の実験的な定量化が可能である。PhSiO_<3/2>厚膜の応力緩和試験を行い,Acの時間依存性を定量解析した。粘弾性基板効果の定量は次年度に行う。(4)ハイブリッド膜のマイクロパターニングに着目したレオロジー:光感応性ハイブリッド膜の製造条件と膜構造および膜物性を関連付けるための圧子力学実験を開始した。(1)顕微インデンターの高機能化:開発を進めてきた顕微インデンターに高輝度LED照明系を組み込み,暗視野法での圧子接触面積計測分解能の高機能化を行った。(2)弾塑性薄膜の圧子力学に関する理論解析と実験検証:(a)有限要素法を用いた理論構築;昨年度からの継続課題として,硬度への基板効果依存性を理論的に予測する解析手法の構築を完了し,成果を国際学術誌に公表した。(b)実験検証

;上記顕微インデンターを用い,各種弾性率を異にする弾性基板上に被覆したMeSO_<3/2>薄膜の圧子力学実験を行い,その成果を国際学術誌に公表した。(3)粘弾性体の圧子力学:(a)有限要素法を用いた理論構築;緩和弾性率に着目した数値圧子力学研究を展開し,懸案課題である接触面積の時間依存性へのPoisson効果の重要性を明らかにした。(b)実験検証;アモルファスSeおよびPhSiO_<3/2>厚膜を試験試料とし,応力緩和試験における圧子接触面積Acの時間依存性を定量評価した。(4)ハイブリッド膜のマイクロパターニングに着目したレオロジー:光感応性ハイブリッドの圧子力学実験を行い紫外線線量とゲル化速度の関係を定量化し,マイクロパターニング技術への有効な知見を得た。
神経伝達物質の鼻腔開存度におよぼす影響

動物用の先端径が3mmで短いノ-ズピ-スを作製して、兎を用いてAcoustic rhinometryにおける鼻腔容積につき研究を行った。まず800g程度の兎を使用し10匹使用し、正常(薬剤使用前)の鼻腔容積を調べた。平均鼻腔容積は鼻腔先端から後方3cmまでで両側の和は2、8±0、4mlであった。次に以下の各薬剤につき兎を5匹ずつ使用し、鼻腔に0、5mlずつ噴霧し鼻腔容積のて経時的変化を測定した。濃度は10^<-6>と10^<-8>M/mlである。結果は固体差が非常に激しく、ばらつきも大きく、必ずしも予想された結果がでたとはいえなかった。CGRPやNYはそれぞれ鼻腔容積の縮小や増大が上記薬品の中でも予想どうりみられ、直後から反応し、効果は2時間持続した。他の薬品の反応はまちまちであった。今後は濃度や噴霧量を変え、実験しようとしているところである。
ささやき声の音響的特徴と音声分析用データベースシステムの構築に関する研究

1.通常音声とささやき声の音素毎の特徴を比較するために,単語および単音節データを用いたHMMによる音素セグメンテーションおよびラベリングの結果を調査した。波形と音素区間のおおよその対応は得られたものの,より正確な音素のセグメンテーションが課題となった。2.ささやき声の母音(無声母音)の高さ(ピッチ)と音響的特徴との関係を調べるために,ピッチを変えて発声した無声5母音を音声資料として,第1,第2,第3フォルマント周波数,スペクトルの傾斜,およびスペクトルを単一ピーク形状で近似した際のピーク周波数を求めた。音声資料は,話者が純音にあわせて,各母音につき6ないし7段階にピッチを変えて発声したものである。5母音に共通して,ピッチの上昇と共に第2フォルマント周波数が上昇した。他の特徴については5母音に一貫する変化は見られなかったものの,ピッチの上昇と共に値が大きくなる傾向が観察された。無声母音のピッチを定量的に測定するために行った,PEST法による無声母音と純音とのピッチマッチング実験では安定した結果を得ることができなかったものの,無声母音同士のピッチの一対比較実験では,話者の意図したピッチの高低を,被験者も聴取することは確認された。3.多量の音声データおよびその分析結果を効率的に管理・利用・提供するためのWeb-データベース連携システムの構築に関して,システムの外部公開に必要なセキュリティ対策を施した。セッションハイジャック防止のための暗号化・非暗号化通信切り替え時のセッションID更新機能や,URLを通じてユーザーが入力する値の安全性確認処理の一元化等である。また,プログラム全般のモジュール性を高めて保守を容易にする等の改良を施すとともに,サーバーから取得した音声データをクライアント側で分析し,直ちにサーバーに保存するコマンドラインツールを作成した。本研究は,通常音声とは異なる音声を使って言語音知覚の機構解明を目指す立場からささやき声の音響的特徴を明らかにするとともに,音声データと分析結果を効率的に管理・利用・提供するためのWeb-データベース連携システムの構築を目的とするものである。本年度は,特徴分析に使用する音声データの整備として,ささやき声と通常音声の各々につき,110単音節音声,216音素連鎖バランス単語,孤立発声の種々の持続母音を,これらの種類に対応する単音節や単語等の発話単位で切り出し保存して約9500個の音声ファイルを得た。さらにこの中の特定の話者の音素連鎖バランス単語を分析し,ささやき声と通常音声の各々について音素単位の音響モデルを作成して音声認識実験を行ったところ,認識結果は良好であった。これより,音声データに半自動的な音素ラベリングを施して,さらなる特徴分析を行うことが可能と考えられた。また,各種文書等の蓄積・提供用に運用しているWeb-関係データベース連携システムの汎用性を高めることで,ネットワークを介した音声データの提供用システムとして動作させるための検討と実装を行った。動作検証のために,上記の音声ファイルをすべてシステムに登録して試験用サイトを構築し,Webブラウザと外部アプリケーションの連携により登録音声の聴取や分析が問題なくできることを確認した。さらに,コマンド操作によってシステムから音声データを取得し分析するために,クライアント側のコマンドインターフェースのプロトタイプを作成し,これを既存の音声分析コマンドと併せて使えることを確かめ,HTTPプロトコルを使った音声データ提供用のシステムとしての枠組みを整えた。本年度の研究の概要は以下のとおりである。1.通常音声とささやき声の比較分析を行うために,これら各々について,昨年度に整備した単語および単音節データの一部を用いてHMMによる特定話者音声認識と音素ラベリングを試みた。通常音声とささやき声の認識率は同程度であり,波形と音素区間のおおよその対応も得ることができた。今後,個々の音声データに関する認識結果の詳細とデータ品質の確認,およびラベリング手法の更なる検討を行う。2.声の高さを変えて発声したささやき声の母音(無声母音)から,知覚上の音の高さを求める聴覚心理実験を行うために,Linux上で動作する実験プログラムを作成し,極限法とUDTR法を用いた予備的検討を行った。無声母音の話者が意図した音の高さに聴取される傾向が見られるものの,妥当な結果が得られない場合もあり,更に手法の検討が必要である。3.多量の音声データおよびその分析結果を効率的に管理・利用・提供するためのWeb-データベース連携システムの構築に関して,データベースに格納したデータ間の関係を扱うインターフェースやCMSとしての利用を考慮したテンプレートシステムの書き換え,データに付随する情報をクライアントに送信するためのHTTPヘッダの活用等の改良を行った。また,音声ラベルの格納方法を検討する一環として,既存ソフトウェアを用いてXML文書を関係データベースに格納し,XPATHで検索する若干の評価実験を行った。

2.ささやき声の母音(無声母音)の高さ(ピッチ)と音響的特徴との関係を調べるために,ピッチを変えて発声した無声5母音を音声資料として,第1,第2,第3フォルマント周波数,スペクトルの傾斜,およびスペクトルを単一ピーク形状で近似した際のピーク周波数を求めた。音声資料は,話者が純音にあわせて,各母音につき6ないし7段階にピッチを変えて発声したものである。5母音に共通して,ピッチの上昇と共に第2フォルマント周波数が上昇した。他の特徴については5母音に一貫する変化は見られなかったものの,ピッチの上昇と共に値が大きくなる傾向が観察された。無声母音のピッチを定量的に測定するために行った,PEST法による無声母音と純音とのピッチマッチング実験では安定した結果を得ることができなかったものの,無声母音同士のピッチの一対比較実験では,話者の意図したピッチの高低を,被験者も聴取することは確認された。3.多量の音声データおよびその分析結果を効率的に管理・利用・提供するためのWeb-データベース連携システムの構築に関して,システムの外部公開に必要なセキュリティ対策を施した。セッションハイジャック防止のための暗号化・非暗号化通信切り替え時のセッションID更新機能や,URLを通じてユーザーが入力する値の安全性確認処理の一元化等である。また,プログラム全般のモジュール性を高めて保守を容易にする等の改良を施すとともに,サーバーから取得した音声データをクライアント側で分析し,直ちにサーバーに保存するコマンドラインツールを作成した。
量子補正を含めた超対称統一理論の現象論

今年度は、超対称標準模型における量子補正に関して、以下の研究結果を得た。1、bクォークのphotonやgluonへのradiative decaysへの、2ループ超対称QCD補正を、パラメーターtanβが大きいモデルに対して分析した。このモデルでは、荷電ヒッグス粒子やチャージーノの寄与は、大きな超対称QCD補正を受けることが知られている。しかし、Wボソンの寄与に対する補正は、超対称粒子の質量が大きくなるにつれて急速に消えるため、従来の解析では無視されてきた。そこで、超対称粒子が比較的軽い場合に、この補正を2ループグラフの厳密な計算によって評価した。スクォークやグルイーノの質量が200-300GeVであり、スクォークの世代間混含が無視できるような、あるパラメーターの選択に対しては、photonへの崩壊に対する補正はごく小さいが、gluonへの崩壊に対しては、25%になりうることがわかった。しかし一般には、ループによって生成されるスクォークの世代間混合の寄与を加えないと、紫外発散のない閉じた結果が得られないことがわかった。2、将来の加速器実験では、超対称粒子が大量に生成され、それらの質量が高い精度で測定されることが期待される。それらの測定値から、超対称性をソフトに破るパラメーターの値を求める際に、場合によっては1ループを越えた量子補正が必要となることが予想される。そこで、その一例として、グルイーノの物理的質量とrunning massの差を、QCDの2ループの次数で計算した。gluonによる質量への2ループ補正は約3%となり、将来期待される質量測定の精度よりも有意に大きいことが示された。今年度は、超対称標準模型に含まれる未知粒子の相互作用への量子補正に関する研究を行い、以下の結果を得た。これらの結果は雑誌および口頭で発表された。1.超対称標準模型は多くの未知のスカラー粒子の存在を予言する。それらの粒子は互いに混合しあうが、それらの混合角は量子補正を受ける。考えているスカラー粒子のself energyを用いて混合角をくりこむ手法がいくつか提案されているが、これらの手法は、self energyのゲージ依存性からくる困難を持っている。標準模型のボソン場のself energyについては、pinch techniqueという操作を用いて、ゲージ依存性を系統的に除去できることが知られている。私は、超対称模型のスカラー場のself energyのゲージ依存性を、pinch techniqueの新たな問題点についても考察した。2.B中間子が、チャーム数を持たないハドロンと光子に崩壊する反応は、標準模型では量子補正を通じてのみ起こるため、未知の物理からの寄与に敏感である。超対称標準模型では、荷電ヒッグス粒子を含む1ループグラフの効果が一般には大きくなり、この崩壊の分岐比の測定結果から、荷電ヒッグス粒子の質量に対して厳しい条件がつく。しかし近年、2ループグラフの寄与が1ループと同様の大きさになり、その結果、荷電ヒッグス粒子の質量への条件が大きく変更される場合があることが指摘された。私は、この2ループグラフのうち、従来の近似では考えられていなかった部分の寄与を計算し、その振る舞いを議論した。今年度は、超対称標準模型における量子補正の影響に関して、以下の研究結果を得た。(1)B中間子が、チャーム量子数を持たないハドロンと光子に崩壊する反応は、標準模型では強く抑制されているために、未知の物理からの寄与に敏感である。超対称標準模型では、荷電ヒッグス粒子やチャージーノといった未知粒子を含む1ループグラフの寄与が一般に大きくなり、この崩壊の分岐比の測定結果から、未知粒子の質量に対して厳しい条件がつく。しかし近年、理論のパラメーターのある領域では、この崩壊に対する2ループグラフの寄与が1ループと同様の大きさになり、その結果、未知粒子の質量に対する条件が大きく変更されうることが指摘された。そこで私は、荷電ヒッグス粒子の寄与に対する2ループグラフの補正を、従来の計算で使われていた近似よりも正確に計算し、その振る舞いを調べた。その結果、超対称粒子の質量が比較的軽い場合には、従来の近似と正確な計算とのずれは無視できなくなることが示された。(2)超対称標準模型が予言する新粒子のうち、チャージーノの相互作用は、理論のパラメーターを決定し、そこから統一理論を検証する際に非常に重要である。私は、チャージーノとヒッグス粒子の結合の強さに対する、1ループの量子補正を全て計算した。その結果、量子補正の大きさは10%程度となることがわかった。また過去には、クォークおよびスクォークのループからの寄与が計算されていたが、そこで入っていなかった粒子からの寄与も、前者と同程度に効くことがわかった。

スクォークやグルイーノの質量が200-300GeVであり、スクォークの世代間混含が無視できるような、あるパラメーターの選択に対しては、photonへの崩壊に対する補正はごく小さいが、gluonへの崩壊に対しては、25%になりうることがわかった。しかし一般には、ループによって生成されるスクォークの世代間混合の寄与を加えないと、紫外発散のない閉じた結果が得られないことがわかった。2、将来の加速器実験では、超対称粒子が大量に生成され、それらの質量が高い精度で測定されることが期待される。それらの測定値から、超対称性をソフトに破るパラメーターの値を求める際に、場合によっては1ループを越えた量子補正が必要となることが予想される。そこで、その一例として、グルイーノの物理的質量とrunning massの差を、QCDの2ループの次数で計算した。gluonによる質量への2ループ補正は約3%となり、将来期待される質量測定の精度よりも有意に大きいことが示された。
超音速空気流における水素燃焼領域の衝撃波干渉による安定化

最も反応速度の高い水素燃料は、燃焼速度のみならず、発熱量、断熱火炎温度、定圧比熱、拡散係数、熱伝導率のいずれをとっても大きく、また可燃限界が広く、着火エネルギーも小さい。それにもかかわらず、燃焼領域の安定化は困難であり、種々の特殊な技術を加味しないと、与えられた空気条件に必ずしも安定な火炎が得られるとは限らない。そこで、楔状保炎器の背後に広がる燃焼領域に衝撃波を導入し、その保炎に対する効果を調べるとともに、保炎メカニズムを明らかにすることを目的とした。実験的には、マッハ2.5の全温550-800Kの乾燥した空気流に長さ80mm高さ20mmの二次元楔を置き、衝撃波発生板によって衝撃波を入射した。観察領域の両面をガラスにして光学的観察を行えるように工夫された。発生板の位置や水素燃料の量を変えて燃焼領域の安定範囲を調べ、衝撃波入射位置を後方に移動すると燃焼安定性は悪くなり吹き飛びやすくなることなどわかった。その安定性は、保炎器の背後に再循環領域が大きく発達し、衝撃波入射位置が後方に移動すると、この再循環が急速に弱まることがLDV計測によって解明された。数値計算も同時に行い、再循環領域の動きが確認されると同時に反応率の分布が求められ、水素燃料の量に応じてどのように変動するか明らかにされた。すなわち、保炎器背後からの水素噴流の速度が大きくなると、再循環流の高温空気と衝突してできていた反応帯が消滅して、主流超音速と亜音速領域のせん断層に反応帯先端が移動して種々の条件に対して極めて敏感な燃焼安定性に変わる。また、観察領域内では超音速主流に反応帯ができないことなど分かった。
グラファイト状B-C-N化合物の新規合成法に関する研究

グラファイト状B-C-N化合物は,グラファイトとh-BNのハイブリッドとしての性質を持つことが期待され,近年,多くの研究がなされている。我々はBN合成の前駆体として知られているホウ酸メラミンに金属Mgを加えN_2あるいはAr気流中で加熱するとB-C-Nから成る化合物が得られることを初めて見い出した。本年度は,昨年度に引き続きB-C-N化合物の合成と性質に関する検討を行なった。本研究で得られるグラファイト状B-C-N化合物は,熱分解過程において出発物質であるホウ酸メラミンからトポタクチックに変化するため,ホウ酸メラミンを結晶成長させることで,半導性を有するミリメートルサイズのB-C-N化合物が合成できることが明らかとなった。B-C-N化合物の結晶構造は六方晶BNと同様の乱層構造を持ち,比表面積が215m^2/gと活性炭にやや劣るものの比較的大きな値を持つことから活性炭に代わる吸着剤や触媒としての可能性が見い出された。FT-IR測定の結果、B-C-N化合物は780cm^<-1>にBNの面外振動とCNの面外変角振動の吸収が認められ、1380cm^<-1>にBN環の面内変角振動とCN環の伸縮振動の吸収が認められた。BCN化合物は,グラファイトとh-BNのハイブリッドとしての性質を持つことが期待され,近年,多くの研究がなされている。我々はBN合成の前駆体として知られているホウ酸メラミン(以下,MDB)に金属Mgを加えN_2あるいはAr気流中で加熱するとB-C-Nから成る化合物が得られることを初めて見い出した。本年度は、BCN化合物の合成条件の確立と得られた化合物の物性に関する検討を行なった。得られたBCN化合物は,MDB結晶の形を完全に維持しており,結晶サイズの変化はほとんどなかった。XRDパターンにはブロードな(002)および(11^*)面の反射が現れており,乱層構造を持つものと思われる。比表面積は0.8から215m^2/gに上昇しており,結晶内に細孔が生成していることが示唆される。EDXによる組成分析の結果,B:C:Nの原子比は1:1:11:2:1の範囲であった。4端子法による電気抵抗測定によれば電気抵抗は約1000Ωm程度と大きいが,室温以上では温度の逆数に比例して増大しており,得られたBCN化合物は半導性を持つものと考えられる。^<13>C-MAS-NMRから,amorphous carbonでは,sp^3-C由来の約40ppm,sp^2-C由来の約130ppmの2つのピークが観測されるが,40ppm付近にはピークが見られないことからamorphous状態にないことが分かった。スペクトルの形状はpyridine-boraneを前駆体として得られるBCN化合物の場倉と非常に似通っており,今回観測されたピークはsp^2-C由来のものであり、C-B,C-N,C-Cの三種類の結合が結晶中に混在していることを反映してピークがブロード化しているものと思われる。
分子被覆のｏｆｆ／ｏｎスイッチによりがん細胞選択的光毒性を示す光増感剤の開発

昨年度までにシクロデキストリンに包接されたπ共役系化合物はタンパクと隣接する環境でも高い光安定性を発揮する事が示された。そこで本年度はこの知見を活かし、正常細胞では速やかに失活し、がん細胞内でのみ光線力学活性を発揮する光増感剤の開発に着手した。具体的には、がん細胞内の環境に応答して分子構造が変化し、色素骨格がシクロデキストリンに被覆される光増感剤を開発する。この際、被覆前後の光安定性の差が顕著になる、すなわちもともとの光安定性が低い色素骨格を用いる。これにより、がん細胞に取り込まれた場合のみ高い光安定性を獲得でき光線力学活性を示すと考えられる。このような分子を開発するための予備的実験として、シクロデキストリンに包接された光増感剤の光安定性、一重項酸素発生効率を評価する必要がある。そこでまず光増感剤とシクロデキストリンからなるロタキサンの合成に取り組んだ。光増感剤の骨格としてメチレンブルー誘導体を選択し、メチレンブルーに化学修飾を施してロタキサンの前駆体を合成した。ロタキサン化は、メチレンブルー誘導体を水中でシクロデキストリンと混合し包接錯体を形成させ、包摂錯体中のメチレンブルーの側鎖にかさ高い置換基をもつストッパー分子を結合させるという工程による行うことを想定した。ストッパー分子によるキャッピング反応が首尾よく進行するように、十分な長さ側鎖をもつメチレンブルー誘導体を設計した。また1H NMR測定により、メチレンブルー誘導体(ロタキサン化前駆体)とシクロデキストリンが相互作用することを確認した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、正常細胞では速やかに失活し、がん細胞内でのみ光線力学活性を発揮する光増感剤の開発を目指す。現在構想している分子システムは、申請者が過去に見出した「シクロデキストリンに包接されたπ共役系化合物は高い光安定性を発揮する」という事実に基づく。そこで、この知見が、生体分子が夾雑する状況でも成り立つかを確認するため、予備実験としてシクロデキストリンに包接された蛍光色素(ロタキサン型蛍光色素)を共有結合によりタンパクと結合させ、光安定性の評価を行った。蛍光色素フェニルエチニルピレンを、大環状分子にはPermethyl alpha-Cyclodextrin (PM a-CD)と混合し、1:2包接錯体が形成させた後、かさ高い置換基を持つストッパー分子を結合させ、解離が非可逆的に阻害された[3]ロタキサン構造へと誘導した。さらに、ストッパー部位持たせたアジド基を基点とし、Huisgenによりスクシンイミジルエステルを導入し、ロタキサン型蛍光標識剤の合成を達成した。本標識剤でウシ血清アルブミン(BSA)を蛍光標識し、光安定性評価を行った。比較対象とするために、バイオイメージングに汎用される蛍光色素であるフルオレセインを用いて同様にBSAを標識した。両蛍光式おで標識されたBSAの溶液に高圧水銀灯の光を連続的に照射し、各色素の発光強度の経時変化を追跡する事で光安定性を評価した。フルオレセインは光褪色が進行し半減期は720分であったのに対し、同じ時点においてロタキサンの発光強度は9割程度保持されていた。この結果から、シクロデキストリンに包接されたπ共役系化合物はタンパクと隣接する環境でも高い光安定性を発揮する事が示された。シクロデキストリンでの包接による、芳香族炭化水素の励起光照射耐性向上効果を確認できた。また、タンパクと共有結合した状態でもこの効果が保持される事を確認した。シクロデキストリンでの被覆による耐光性向上戦略を光増感剤化合物に適応する。

現在は、ロタキサン化による被覆、およびリンカーを介して光増感剤とシクロデキストリンを結合させ、自己包接により被覆する方法を検討している。合成した化合物の励起光耐性、一重項酸素発生効率について、1H NMR、UV、蛍光測定により解析を行う。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
メタ磁性転移を利用した巨大磁気冷凍効果作動物質の開発

本年度は、メタ磁性転移が明瞭に現われるLa(Fe_xSi_<1-x>)_<13>化合物(x=0.880.90)を対象とし、これまでの成果を考慮して以下の点について実験考察を行った。1.冷凍機搭載を考慮した試料作製歩留まりの向上昨年度までに、本化合物の磁気熱量効果の評価と動作温度範囲の室温近傍への制御方法検討を数十g程度の試料を用い行ってきたが、実際の冷凍機搭載には、モジュール試験の段階から、数百g1kg程度の試料が必要である。そこで、実用的供給を念頭におき、1kg程度の母合金から高歩留まりで目的試料を作成する手法を検討した。高周波炉により作製した溶湯を高熱容量かつ高熱伝導(放熱)を考慮して設計した銅鋳型に鋳込む事で組織制御を行い、500800g程度の高品位試料が1バッチで作製できることを明らかにした。2.磁気冷凍動作温度の低温側への拡張本化合物のキュリー温度を低下制御できれば低温域での高効率磁気冷凍が実現でき、気体冷凍の効率が激減する0°C-100°C程度で動作する諸々の新規デバイスのための冷凍に応用できる。バンド構造の特徴からはFeを電子数の少ない元素で置換すること、磁気体積効果からは、Laを原子半径がより小さい元素で置換すること、によりT_C低下が予想されたが、実際に各種元素置換により、T_Cの低下制御と、低温域での巨大磁気熱量効果の発現を確認できた。以上および前年度までの結果から、本化合物は高効率な磁気冷凍を100K330K程度の温度範囲で永久磁石で発生可能な程度の磁場により実現できる、安価で人畜無害な新材料として非常に有望であると結論できる。本研究では、遍歴電子メタ磁性転移に伴う巨大エントロピー変化および断熱温度変化を利用して、室温から100K付近まで永久磁石で駆動可能な磁気冷凍作業物質を開発することを目的とする。対象とする遍歴電子メタ磁性化合物はLa (Fe_xSi_<1-x>)_<13>であり、本化合物はT_cの直上においてメタ磁性転移を弱磁場でも生じるため、永久磁石で発生可能な2T程度の磁場変化により、67K程度の断熱温度変化を生じる。本年度はLa (Fe_xSi_<1-x>)_<13>化合物のなかで、作製方法が確立し、メタ磁性転移が明瞭に現れるx=0.88を対象とし、以下の点について考察を行った。1.室温近傍での磁気冷凍作業物質の応用可能性本化合物は、体積変化に応じてキュリー温度が敏感に変化する。従って、水素吸収により結晶格子を強制的に膨張させることで遍歴電子メタ磁性転移を保ったままキュリー温度が上昇する。水素濃度を試料中で均質に制御することで、キュリー温度を任意の温度域に設定し明瞭なメタ磁性転移が得られるので、水素吸収方法の探索を行った。密閉水素雰囲気炉中での熱処理により目的を達成できることが明らかになったが、今後さらに、試料分量を増加させた場合の水素吸収条件を引き続き探索する。2.低温域での磁気冷凍作業物質の応用可能性上記と同様に、キュリー温度を低下させても遍歴電子メタ磁性転移が出現すれぱ、本化合物を用いて低温までの冷凍が可能となる。本年度はLa (Fe_xSi_<1-x>)_<13>化合物のSiサイトおよびLaサイトを置換により転移温度の低下が可能であることを見出した。本年度購入したPPMS連続低温デゥワーを用い、低温域での磁気熱量効果出現を確認した。本年度は、メタ磁惟転移が明瞭に現われるLa(Fe_xSi_<1-x>)_<13>化合物を対象とし、昨年度の成果を考慮して以下の実験考察を行った。1.巨大磁気熱量効果の直接測定昨年度、本化合物において磁気熱量効果の重要な指標である断熱温度変化が顕著であることが間接測定より明らかになった。しかし、得られた値は、理想値であり、磁気系の熱変化が格子系を通じて実際に外部環境に伝達された分のみが冷凍に寄与する。そこで、昨年購入した再凝縮デゥワー中に、断熱カプセルを作成し、磁場変化による試料の温度変化直接測定した。その結果、キュリー温度近傍において、永久磁石で対応可能なO-2Tの磁場変化により約45K程度の温度変化が実際に観測された。この値は、間接測定より算出した理想地に近い値であり、従って、本化合物のメタ磁性転移に伴う磁気系の熱量変化を、ほぼ全て冷凍に応用できることが確認された。2.磁気冷凍特性の低温側への拡張これまで、本化合物への水素吸収により、巨大磁気熱量効果を室温で得る事に成功しているが、磁気冷凍は、室温での応用に加え、高温酸化物超伝導体を用いたデバイスの長時間冷凍等への応用が期待される。そこで、より低温側での動作が可能な材料を得るため、本化合物の元素置換によるキュリー温度制御を試みた。その結果、FeをMnにまたLaを他の希土類元素で置換する事により、1次相転移による巨大磁気熱量効果を保ち、キュリー温度を100K近傍まで低下制御できることが明らかになった。

1.冷凍機搭載を考慮した試料作製歩留まりの向上昨年度までに、本化合物の磁気熱量効果の評価と動作温度範囲の室温近傍への制御方法検討を数十g程度の試料を用い行ってきたが、実際の冷凍機搭載には、モジュール試験の段階から、数百g1kg程度の試料が必要である。そこで、実用的供給を念頭におき、1kg程度の母合金から高歩留まりで目的試料を作成する手法を検討した。高周波炉により作製した溶湯を高熱容量かつ高熱伝導(放熱)を考慮して設計した銅鋳型に鋳込む事で組織制御を行い、500800g程度の高品位試料が1バッチで作製できることを明らかにした。2.磁気冷凍動作温度の低温側への拡張本化合物のキュリー温度を低下制御できれば低温域での高効率磁気冷凍が実現でき、気体冷凍の効率が激減する0°C-100°C程度で動作する諸々の新規デバイスのための冷凍に応用できる。バンド構造の特徴からはFeを電子数の少ない元素で置換すること、磁気体積効果からは、Laを原子半径がより小さい元素で置換すること、によりT_C低下が予想されたが、実際に各種元素置換により、T_Cの低下制御と、低温域での巨大磁気熱量効果の発現を確認できた。以上および前年度までの結果から、本化合物は高効率な磁気冷凍を100K330K程度の温度範囲で永久磁石で発生可能な程度の磁場により実現できる、安価で人畜無害な新材料として非常に有望であると結論できる。
リカバリー概念に基づく精神障害者の包括的な地域生活支援プログラムの開発

精神障害者の地域移行が促進される中で、その人らしく安定した地域での生活を支援するため、医療や福祉、地域コミュニティを含めた多様で包括的な支援が必要となっている。精神障害者の地域での生活を支援する上で、当事者の人生の希望や目標を重視する「リカバリー」が中心的な概念となっている。しかし、当事者のリカバリーの実態は明らかにはなっておらず、当事者の視点に立った地域生活支援プログラムは開発されていない。本研究は、これまで精神科デイケア利用者を対象に実施してきたリカバリー志向型支援モデルの開発に関する研究を発展させ、リカバリー概念に基づく包括的な地域生活支援プログラムを開発することを目的とする。
酸素ナノバブル水の細胞機能保護効果の解明、特に心臓保存への応用に関する研究

酸素ナノバブルを含む水には生物に対する保護効果が存在する事が分かっており、例えば淡水魚と海水魚が共存して生存することができること、植物を悪条件化においた場合でも枯死するリスクが緩和される事が広く知られている。一方でそのメカニズム解明や臨床応用の可能性に関しては、未だ充分な知見が得られていない。そこで、本研究において、酸素ナノバブルが生物活性をもたらすメカニズムを細胞レベル,オルガネラレベルで検討した。具体的には、(1)酸素ナノバブルが生物活性をもたらすメカニズムをオルガネラレベルで検討し、(2)培養細胞において、ナノバブル水を添加し、種々のストレスに対する抵抗性を検討した。その結果、1、心筋から単離したミトコンドリアに種々の負荷をかけ、ナノバブル水の有無によるミトコンドリア機能を検討したところ、ミトコンドリアの膜電位を保持する上で一定の効果を認め、オルガネラレベルでの部分的な保護作用を見出すことができた。特に、心筋虚血を模倣する無酸素再酸素化による傷害に対して抵抗性を示した。2、一方、心筋由来の培養細胞において、ナノバブル水による無酸素再酸素化に対する保護効果を検討したところ、その効果は限定的であった。また、肝細胞や線維芽細胞において同様の実験を行なったが、やはりその効果は限定的であった。以上より,ナノバブル水による無酸素再酸素化傷害に対する保護効果は細胞レベルでは充分観察されないことが明らかとなり、虚血保護に用いる為には何らかの工夫が必要であるものと考えられた。1)まず、逆浸透膜を通し脱塩したナノバブル水の中に実際になのバブルが存在するかどうかについては、田中肇の研究室において、動的景散乱法を用い、ナノバブルの存在を確認した。2)ナノバブル水の心筋保護効果を検討するために、逆浸透膜を通して脱塩したナノバブル水を用いて調整したKrebs Henseleit bufferを灌流液としたラット摘出灌流心モデルを用いて検討した。22分常温虚血を設定し、40分の再灌流を行い、心機能の回復率を検討した。通常水を使用した灌流液とナノバブル水を用いた灌流液を用いた両群間に大動脈拍出量などの心機能の回復率に有意な差を認めなかった。In vitroの実験でも、逆浸透膜を通したナノバブル水は、脱塩する前のナノバブル水に比べ、その生物活性保護効果が減弱することが報告されており、逆浸透膜を通し脱塩したことが効果が得られなかった原因である可能性も考えられるが、明らかなナノバブル水の心筋保護効果について、少なくとも今回のモデルで見る限り証明し得なかった。3)牡蠣の凍結保存が可能であったことから、ラットの摘出心を脱塩したナノバブル水で調整されたKrebs Henseleit bufferで還流した後-20度で1時間凍結し、自然解凍後、ラット摘出灌流心モデルを用いて再灌流したが、明らかな心拍は確認されなかった。今後、非脱塩のナノバブル水で凍結した心臓を用いた実験で再検討する必要があると考えている。