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アイオノマーにおけるイオン会合体の高次構造と分子運動に関する研究

本研究では、系統的なDSC測定から室温で長期間保存したエチレンアイオノマーには、熔融状態からの冷却過程で生成する結晶(1次結晶)と冷却後室温で生成する結晶(2次結晶)という、生成過程の異なる2種類の結晶が存在することが分かった。そして2次結晶の量はイオン会合体の存在と相関があることが明かとなった。また、アイオノマーの物性に熱履歴が観察されるのはこの結晶構造に起因するのであり、イオン会合体はその直接的な原因とはならないことも明かにした。実際、熔融状態から室温以下の温度に急冷して2次結晶の存在しない試料を調整し動的粘弾性測定を行ったところ、室温で長期間保存したものより弾性率が低下した。さらに、エチレンアイオノマーの構造と分子運動性を、固体高分解能^<13>CNMR法及びスピンプローブESR法を用いて検討した。エチレンアイオノマーの^<13>C CP/MAS NMRスペクトルには、31及び33ppm付近にメチレン炭素由来の大きなピークが、15及び47ppm、185ppm付近にメチル炭素及び四級炭素、カルボニル炭素由来の小さなピークがそれぞれ観測された。2本のエチレン炭素ピークは、ポリエチレンのデータを参考にして、低磁場側を結晶部に高磁場側を非晶部にそれぞれ帰属した。それぞれのスピン-格子緩和時間を見積ると、結晶部のそれは高密度ポリエチレンで報告されている値よりも非常に短かった。従ってその運動性は比較的高いと言えた。また、イオン会合体に関与しているメタクリル酸は、関与していないそれよりも運動性がより束縛される傾向にあることを明かにした。スピンプローブ含有試料のESRスペクトルを観測し、その最大分離幅から分子運動性を検討した結果、エチレンアイオノマーのマトリックス相は動的に不均一な構造であること、イオン会合体の増加に伴いその分布が変化することが確認された。これら一連の研究より、マトリックス領域の構造が正確に把握され、アイオノマーの全体像の理解を進めることができた。数モル%以下のメタクリル酸金属塩を主鎖に含みマトリックスとしてポリエチレンから成るエチレンアイオノマーが調製され、アイオノマーの特徴であるイオン会合体の高次構造とその分子運動が検討された。初年度は主にイオン会合体内の金属イオン近傍の微細構造及びスピンプローブを用いてマトリックスとイオン合会体近傍の分子運動を電子スピン共鳴スペクトル(ESRスペクトル)により明らかにした。前者の結果から金属イオン近傍の微細構造は低分子メタクリル酸金属イオンと基本的には同等の規則的構造を有していることが判明した。また後者の結果によると、疎水性及び親水性スピンプローブはそれぞれ主としてマトリックス部分とイオン会合体近傍の分子運動を反映した。マトリックス部分の分子運動がイオン会合体近傍よりより低温域から始まり、イオン会合体そのものの分子運動性の悪さを示している。さらにESRスペクトルから、イオン会合体近傍の回転相関時間が大きいことが確かめられ、前述の結果と一致するものである。エチレンアイオノマーの粘弾性スペクトルの温度依存性及び周波数依存性から同様にマトリックス部分とイオン会合体部分の分子運動を検討した。マトリックス部分の分子運動が金属塩の中和度とともに変化するβ分散として得られた。イオン会合体部分の分子運動は少々複雑であるが、中和度にしたがい種々のモードの分子運動に帰属された。

中和度にたいしてほとんど一定な温度で観察される転移と認められる現象がみられた。さらに高温域にイオン会合体のセグメント運動に帰属されるα分散が観察された。このようにアイオノマー中に含まれるメタクリル酸含量やその金属塩による中和度によってイオン会合体の高次構造・物性・分子運動が大きく変化する事が判明し、アイオノマーの本質を理解する上で非常に重要である。今後次年度に向けて更なる解明が期待される。本研究では、系統的なDSC測定から室温で長期間保存したエチレンアイオノマーには、熔融状態からの冷却過程で生成する結晶(1次結晶)と冷却後室温で生成する結晶(2次結晶)という、生成過程の異なる2種類の結晶が存在することが分かった。そして2次結晶の量はイオン会合体の存在と相関があることが明かとなった。また、アイオノマーの物性に熱履歴が観察されるのはこの結晶構造に起因するのであり、イオン会合体はその直接的な原因とはならないことも明かにした。実際、熔融状態から室温以下の温度に急冷して2次結晶の存在しない試料を調製し動的粘弾性測定を行ったところ、室温で長期間保存したものより弾性率が低下した。さらに、エチレンアイオノマーの構造と分子運動性を、固体高分解能^<13>C NMR法及びスピンプローブESR法を用いて検討した。エチレンアイオノマーの^<13>C CP/MAS NMRスペクトルには、31及び33ppm付近にメチレン炭素由来の大きなピークが、15及び47ppm、185ppm付近にメチル炭素及び四級炭素、カルボニル炭素由来の小さなピークがそれぞれ観測された。2本のエチレン炭素ピークは、ポリエチレンのデータを参考にして、低磁場側を結晶部に高磁場側を非晶部にそれぞれ帰属した。それぞれのスピン-格子緩和時間を見積ると、結晶部のそれは高密度ポリエチレンで報告されている値よりも非常に短かった。従ってその運動性は比較的高いと言えた。また、イオン会合体に関与しているメタクリル酸は、関与していないそれよりも運動性がより束縛される傾向にあることを明かにした。スピンプローブ含有試料のESRスペクトルを観測し、その最大分離幅から分子運動性を検討した結果、エチレンアイオノマーのマトリックス相は動的に不均一な構造であること、イオン会合体の増加に伴いその分布が変化することが確認された。これら一連の研究より、マトリックス領域の構造が正確に把握され、アイオノマーの全体像の理解を進めることができた。
精密温度制御を用いた共晶複合セラミックスの組織制御による高温極限環境用材料の創製

ラメラ組織を有するZrB_2-SiC共晶粉末を合成し、これを原料として急速加熱焼結で焼成させることで、ラメラ組織からなる緻密なZrB_2-SiC共晶複合セラミックスが作製できることを明らかとした。このZrB_2-SiC共晶複合セラミックスの機械的性質や耐酸化性は、一般的なZrB_2-SiC複合セラミックスとほぼ同等であった。以上のように、粉末焼結法を利用することで、共晶複合セラミックスの微細組織を制御でき、かつ共晶複合セラミックスの大型化や形状付与が可能である指針を得た。本研究では、ラメラ組織を有する非酸化物共晶セラミックス粉末を用いて、焼結助剤無添加で難焼結性物質同士を焼結させ、高純度で、高硬度、高耐熱性、高耐食性を有する緻密な共晶複合セラミックスの創製を行い、その粉末焼結法による精密温度制御を駆使したラメラ組織と三次元構造の制御を施すことによって、高強度化と高靭性化を同時に達成させることで、過酷な極限環境に耐えうる超高温セラミックス材料の創製を目的とする。今年度は、ZrB_2-SiC二元共晶系において、1. ZrB_2とα-SiC粉末における種々の組成比での混合粉末を原料として焼結を行い、ZrB_2-SiC複合セラミックスの緻密化や微細組織を解析した。さらに、2.アーク溶解炉を用いて、ZrB_2-SiC共晶粉末を作製し、これを原料として焼結を行い、ZrB_2-SiC共晶複合セラミックスの緻密化挙動を解析した。その研究成果を以下に示す。1. 60 mass%までのSiCの添加は、ZrB_2-SiC複合セラミックスの緻密化を促進させることがわかった。微細組織に関しては、溶融前ではZrB_2とα-SiCの等軸状粒子が観察された。溶融直後ではZrB_2とα-SiC粒子が柱状化し始め、さらに温度を増加させると共晶組織に類似したZrB_2とα-SiCからなるラメラ組織が形成することを明らかとした。2.アーク溶解法によってラメラ組織を有するZrB_2-SiC共晶粉末を作製し、これを原料として焼結を行うことで、混合粉末よりも低温で緻密化が達成するとともに、より低温で溶融することが分かった。本研究では、ラメラ組織を有する非酸化物共晶セラミックス粉末を用いて、焼結助剤無添加で難焼結性物質同士を焼結させ、高純度で、高硬度、高耐熱性、高耐食性を有する緻密な共晶複合セラミックスの創製を行い、その粉末焼結法による精密温度制御を駆使したラメラ組織と三次元構造の制御を施すことによって、高強度化と高靭性化を同時に達成させることで、過酷な極限環境に耐えうる超高温セラミックス材料の創製を目指す。今年度は、昨年度に引き続き、ZrB_2-SiC二元共晶系において、まずZrB_2-SiC共晶粉末を合成し、これを原料粉末として放電プラズマ焼結法で焼成した。その際の緻密化挙動を解析し、得られた焼結体における微細組織の観察、ビッカース硬さおよび破壊靭性の測定を行った。1.アーク溶解法を用いて、ラメラ組織を有するZrB_2-SiC共晶体を合成し、得られた共晶体を粉砕し分級することでZrB_2-SiC共晶粉末を作製した。2.放電プラズマ焼結法を用いて、ZrB_2-SiC共晶粉末を焼結させることで、ラメラ組織を有する緻密なZrB_2-SiC共晶複合セラミックスの作製が可能であることを明らかとした。なお、ZrB_2-SiC混合粉末と比較して、共晶粉末の方がより低温で緻密化が達成することを確認した。3.共晶粉末から得られたZrB_2-SiC共晶複合セラミックスの硬さは16GPaを示し、混合粉末から得られた複合セラミックスよりも低い値であった。一方、破壊靭性は、混合粉末よりも共晶粉末から得られた複合セラミックスの方が高くなり、その値は3.6MPa・m^<1/2>を示した。本研究では、ラメラ組織を有する非酸化物系共晶セラミックス粉末を用いて、焼結助剤無添加で難焼結性物質同士を焼結させ、高純度で、高硬度、高耐熱性、高耐食性を有する緻密な共晶複合セラミックスの創製を行い、その粉末焼結法による精密温度制御を駆使したラメラ組織と三次元構造の制御を施すことによって、高強度化と高靭性化を同時に達成させることで、過酷な極限環境に耐えうる超高温セラミックス材料の創製を目指す。

今年度は、昨年度までに引き続き、ZrB2-SiC二元共晶系において、アーク溶解法でZrB2-SiC共晶粉末を合成し、これを原料粉末として放電プラズマ焼結法で焼成した。なお、比較材として、ZrB2-SiC混合粉末に対しても、放電プラズマ焼結法での同条件で焼成した。作製した緻密なZrB2-SiC共晶複合セラミックスの微細組織の観察、ビッカース硬さと破壊靭性の測定、高温酸化雰囲気下での酸化試験を行った。ZrB2-SiC共晶粉末から得られた複合セラミックスは、ラメラ組織を有していることが観察され、共晶粉末でのラメラ組織を保持していることがわかった。なお、ZrB2-SiC混合粉末から得られた複合セラミックスは、ZrB2粒子とSiC粒子からなる典型的な複合組織であった。共晶粉末から得られた共晶複合セラミックスの硬さは、混合粉末から得られた複合セラミックスよりも低い値であった。破壊靭性は、混合粉末からの複合セラミックスに比べて、共晶粉末からの共晶複合セラミックスの方が高くなった。耐酸化性については、共晶粉末から得られた共晶複合セラミックスでの重量増加がやや高くなり、耐酸化性が低いことがわかった。また、B4C-SiC二元共晶系においても、上記と同様に、共晶粉末を合成し、これを原料として緻密でラメラ組織を有するB4C-SiC共晶複合セラミックスを作製できた。この共晶複合セラミックスの機械的性質および耐酸化性についても、ZrB2-SiC共晶複合セラミックスの結果とほぼ同様の傾向となった。以上のように、典型的な複合セラミックスの諸特性とほぼ同等であり、共晶複合セラミックスの特異性を見出せなかった。
18世紀末・19世紀前半の北西ドイツ村落社会における下層民定住と農民農場制度

今年度は、北西ドイツ・オスナブリュック地方の村落社会に関して、【encircled 1】三月革命期・反動期における下層民の受け入れ(農民農場へのホイアーリング受け入れ)規制の修正の実態、【encircled 2】18世紀後半の農民農場制度の動揺との関連を検討した。(1)検討時期を1860年頃まで大幅にひき下げて、主に一地域での1848年規制法の運用を示す文書群を調査・分析して、同法の運用実態、特に農民農場への下層民受け入れに対する村落団体の規制の運用に下層民自身も参加するようになったことを解明した。これは、革命の結果社会秩序に質的な転換が生じたことを意味する。そして農村における三月革命の研究史からこの状況の位置づけを探ったが、下層民比重の大きさに由来する突出例である一方、世紀後半の下層民統合への動きの先駆と考えられることがわかった。なお、こうした成果に基づき、1848年法成立に関する昨年度の成果をも用いて、論文(約34000字)をほぼ完成した。(2)主に領邦政府の政策を示す中央官庁文書群から、下層民定住問題の重要な背景をなす農民農場制度の動揺を示す農場相続制問題と農場負債制度に関する議論の文書を調査・収集した。関連文書は予想以上に多く、前者を中心に1760・1770年代の部分(一子相続制改正とそれに関する議論)を調査し、後者に関しては農場細分貸し出し問題関係文書に限定した。その結果、農場制度の動揺が1760年代から世紀末にかけて先鋭化したのではなく、1760年代にはすでに先鋭化していたとみられることが確認された。そして、世紀末にかけての政策努力によって農民農場制度がいわば規律化されていった一方、それまでに農民農場は貨幣収入増加のために下層民を安易に定住させていたのではないかという見通しを得た。
炭鉱主婦協議会が地域福祉活動に果たした役割と課題〜社協50年を振り返って

I資料収集として、研究分担者の安井教授が東京に出張し、福祉関係の資料収集を実施した。中間報告ではあるが、これまでの調査をまとめ、古村が、日本社会福祉学会第55回大会(2007年9月23日大阪市立大学)において個別報告「旧産炭地における閉山後の地域社会問題に関する考察旧炭鉱商店街地区の住民聞きとり」として、発表した。聞き取り調査から美唄市我路地区における炭鉱閉山時の商店街移転にかかわる諸問題が明らかになった。従来、旧産炭地の問題では炭鉱離職者問題のかげに隠れて、地域社会を支えた商店街の担い手における福祉問題は注目されることがなかった。本調査ではその一端が明らかとなった。II北海道社会福祉協議会の協力により、北海道市町村の社会福祉協議会調査を実施した。調査結果から社会福祉協議会の地域活動をになう地域婦人会の活動が次世代に引き継がれていくうえでの課題が明らかになった。III次世代の課題として、NPOが地域福祉活動の一端を担っている傾向が調査地区でも、でてきている。行政と対立するのでなく、また下請けでもないあり方が新しい時代の女性団体の在り方として期待されている。地域婦人会を対象とするアンケート調査ではNPOへの転換が進んでいない現状である。しかし、比較的若い、30-50歳代の女性によるNPO活動は増えており、他方、地縁組織としての女性団体も地域福祉には必要である。女性活動の2極化に対応した組織化が求められよう。国内の地域婦人会がどの程度、地域活動を担っているか、また女性の生き方の多様化にともなってNPOへの転換がどの程度なされているか郵送調査と実施、学内誌に結果を掲載した。また、イギリスへの出張では貴重な成果があった。南ウェールズの炭鉱資料を収集しているスワンジー大学とロンドン大英図書館での成果を以下に示す。スワンジー大学図書館と、その付属図書館であるTHE MINER'S LIBRARYは、1980年代後半の閉山阻止運動当時のビデオ、会議の資料を、アーカイブ資料として保存している。とくに、そのコレクションのなかでも、"South Wales Area Welfare Committee"などから、労働組合が1920年代から日本でいう「炭鉱友子制度」に共通点をもつ地域福祉活動をおこなっていたこと、さらに近年では従来排除されていた炭鉱主婦が活動に加わっていることがわかった。また大英図書館では英国の福祉政策の変遷に関する貴重な資料を閲覧できた。大英図書館から紹介をうけ、THE WOMEN'S LIBRARYでも閲覧を許され、米英のWoman's Studyや、英国女性の社会活動記録から貴重な示唆をうけた。I資料収集として、研究分担者の安井教授が熊本に出張し、福祉関係の資料収集を実施した。中間報告ではあるが、これまでの調査をまとめ、古村が、日本社会教育学会第53回大会(2006年9月9日福島大学)において、「炭鉱主婦協議会が地域活動に果たした役割と課題」として、発表した。イギリス、ウェールズ地方においても、1980年代後半、炭鉱主婦が地域福祉の委員会に参加する事例をも含めて、生活過程における炭鉱主婦の主体形成の独自性を明らかにした。II美唄市社会福祉協議会の協力により、地域調査を実施した。1.2006年9月1日;美唄市社会福祉協議会機関調査2.9月28日:美唄市我路地区地域調査聞き取り調査安井、古村、学生5名3.11月9日:美唄市役所機関調査4.2007年2月19日;美唄市補足調査III聞き取り調査から美唄市我路地区における炭鉱閉山時の商店街移転にかかわる諸問題が明らかになった。

中間報告ではあるが、これまでの調査をまとめ、古村が、日本社会福祉学会第55回大会(2007年9月23日大阪市立大学)において個別報告「旧産炭地における閉山後の地域社会問題に関する考察旧炭鉱商店街地区の住民聞きとり」として、発表した。聞き取り調査から美唄市我路地区における炭鉱閉山時の商店街移転にかかわる諸問題が明らかになった。従来、旧産炭地の問題では炭鉱離職者問題のかげに隠れて、地域社会を支えた商店街の担い手における福祉問題は注目されることがなかった。本調査ではその一端が明らかとなった。II北海道社会福祉協議会の協力により、北海道市町村の社会福祉協議会調査を実施した。調査結果から社会福祉協議会の地域活動をになう地域婦人会の活動が次世代に引き継がれていくうえでの課題が明らかになった。III次世代の課題として、NPOが地域福祉活動の一端を担っている傾向が調査地区でも、でてきている。行政と対立するのでなく、また下請けでもないあり方が新しい時代の女性団体の在り方として期待されている。地域婦人会を対象とするアンケート調査ではNPOへの転換が進んでいない現状である。しかし、比較的若い、30-50歳代の女性によるNPO活動は増えており、他方、地縁組織としての女性団体も地域福祉には必要である。女性活動の2極化に対応した組織化が求められよう。
生活習慣病における運動と栄養指導の酸化ストレス改善効果

生活習慣病における食事指導の酸化ストレスおよび動脈硬化危険因子に及ぼす影響を検討した。今回の研究で行った指導では、指導前に比較して、指導4週間後、12週間後の時点では、酸化ストレスの指標ならびに、体重、血圧、血中コレステロール、血糖などの動脈硬化を進行させる因子の改善は認められなかった。運動の効果に関しては、今回の研究期間では参加者が少なかったため十分に研究できなかった。生活習慣病における運動と食事指導の効果を酸化ストレスの変化から検討するのが本研究の目的であるが20年度は運動の効果を検討した。研究の背景:1)運動習慣は心血管病予防の重要な因子である。2)酸化ストレスは生活習慣病の病態および動脈硬化の進展に深く関与している。3)健常者および心疾患患者において、運動は酸化ストレスを改善する。4)生体内の酸化ストレスはフリーラジカルレベルと抗酸化能の不均衡によるが、有酸素運動の効果をその両面から検討した研究は十分ではない。目的:生活習慣病患者において、有酸素運動によるトレーニングが血中フリーラジカルレベルおよび抗酸化能におよぼす効果を検討する。対象:運動習慣のない生活習慣病患者:25名(Training群:18名Non-training群:7名)方法:運動トレーニング(50%VO2max強度)1回30分以上、週3回以上を12週間行い、その前後で採血および最大酸素摂取量の推定(簡易法)を行った。酸化ストレスの測定方法:Free Radical Analytical System (Diacron社製)を用い、d-ROMs (Reactive Oxygen Metabolites) testでフリーラジカルレベル、BAP (Biological Antioxidant Potential) testで抗酸化能を測定し、dROMs/BAPを酸化ストレスの指標とした。検査項目:既往歴、治療・服薬状況、BMI、血圧、d-ROM, BAP, Malondialdehyde LDL、HDLコレステロール、LDLコレステロール、中性脂肪、尿酸、血糖、HbAlc、最大酸素摂取量(間接法)結果のまとめ:12週間の50%VO2max相当のトレーニングにより1)フリーラジカルレベルに有意な変化は認めなかったが、抗酸化能は増加した。その結果、酸化ストレスは有意に低下した。2)安静時の血中酸化LDLは低下傾向を示した。3)酸化ストレスは推定最大酸素摂取量と有意な負の相関を示した。結語:生活習慣病患者において、12週間の有酸素運動は抗酸化能を増加させることにより、酸化ストレスを低下させることが示唆された。目的:生活習慣病の成人男女(20歳65歳)における生活習慣改善効果を酸化ストレスという新たな視点から検討する.21年度は、雑穀パウダーを用いて主に食事の改善効果を検討した。方法:雑穀米(粉末)を一日9g毎日摂取し、介入前、摂取1ヵ月。接種3ヵ月、摂取中止1か月後に血液検査と血管内皮機能:FMD(flow-mediated vasodilation)を評価した。血液検査項目:FRAS(AITEC社製)を用い、d-ROMs test:活性酸素種の代謝産物、BAP test:抗酸化力を測定した。一般的なスクリーニング検査および酸化ストレスに影響を及ぼす因子として、血計、肝機能(AST, ALT, γGTP,)尿素窒素、クレアチニン、Na、K, Cl,尿酸、総コレステロール、LDLコレステロール、HDLコレステロール、中性脂肪、血糖、HbA1c、アディポネクチン、他の酸化ストレスマーカとして、Malondialdehyde LDLを測定した。結果:参加者24名(男性20名、女性3名)のうち、男性1名、女性1名は、体調不良や懐妊のため研究を中止し、21名(男性19名、女性1名、平均年齢36.7±7.6歳)について解析を行った。雑穀パウダー摂取前、摂取1か月後、3か月後、摂取中止1か月後の時点の血液検査項目、酸化ストレスマーカー、FMDいずれの指標にも有意な変化は認めなかった。雑穀の効果として、食物繊維成分が多いことより、脂肪の吸収抑制効果が期待されたが、今回の1日摂取量9gの雑穀中の食物繊維成分は0.67gと少量であるため、生体内での影響が生じなかったものと考えられる。生活習慣病患者における酸化ストレスに対して運動および食事指導介入の効果を検討した。研究2:生活習慣病患者(n=21)を対象に雑穀米(粉末)を一日9g毎日摂取し、介入前、摂取1ヵ月。接種3ヵ月、摂取中止1か月後に血液検査と血管内皮機能:FMD(flow-mediated vasodilation)および酸化ストレス指標を評価した。雑穀の効果として、食物繊維成分の摂取により、脂肪の吸収抑制効果が期待されたが、今回の1日摂取量9gの雑穀中の食物繊維成分は0.67gと少量であるため、生体内での影響が生じなかったものと考えられる。栄養摂取と酸化ストレスに与える影響については、抗酸化ビタミンなどの影響も考えられ、栄養評価を詳細にしたさらなる検討が必要である。
テラヘルツ波イメージングによる乳癌センチネルリンパ節微小転移補助診断に関する研究

乳癌のリンパ節転移で現在直径2mm以下の転移は微小転移とされ、その臨床的意義は未だ結論が下されていない。しかし微小転移を認める症例の予後は、不良であるとの報告も増加している。微小転移の有無は腋窩郭清追加の決定事項であり、予後改善のため臨床的にますます重要となっている。微小転移検索目的にテラヘルツ波を用いた乳がんのセンチネルリンパ節への微小転移診断研究を開始した。テラヘルツ波を用いてホルマリン固定、パラフィン包埋ブロックを用いた乳がん組織の測定を行った。腫瘍の輪郭をある程度は描出可能であったが、明確な測定は困難であった。このためTHz発生装置の改良:出力の増強と解像度の向上を行った。これにより解像度は約2倍に上昇したが、パラフィン包埋ブロックでの乳癌組織と正常乳腺組織の鑑別に関しては今後も測定方法や資料の作成方法などに改良が必要である事が判明した。術中迅速診断の際、必要とされることは、1迅速性、2正確性、3高い感度、4偽陰性例の少なさである。これを満たすために乳がんと正常乳腺組織の摘出標本の新鮮凍結標本を用いて検討した。標本は固定液に包埋後、液体窒素にて固定、約2mmの厚さの標本を作製、装置全体を低温下に置き、テラヘルツ波を用いた測定を今後も継続予定である。さらに今後の方針としては、測定時間の短縮、解像度の上昇、新鮮凍結標本によるTHz測定結果と病理結果の検討、正常乳腺組織・乳癌・乳腺境界病変の鑑別が可能であるか否かを検討する必要性があると思われる。現在直径2mm以下の転移は微小転移とされ、その臨床的意義は未だ結論が決定していない。しかし臨床においては、センチネルリンパ節への微小転移の有無は腋窩郭清追加の決定事項であり、その診断は非常に重要である。現在転移の有無は病理学的検索によるところが大きいが、RT-PCRなど分子生物学的手法も開発されている。我々は最近研究が盛んに行われ始めた、テラヘルツ波を用いた乳がんのセンチネルリンパ節への微小転移診断を目的に、当研究を開始した。これは標本の処理による細胞変性が原因と考えられた。また、がん本体部分と、周囲組織部分への浸潤部の境界の鑑別もやや困難であった。新鮮摘出標本による測定が必要であるが、テラヘルツ波は水分による吸収が著しく、この問題を解決すべく、乳がんと正常乳腺組織の摘出標本の新鮮凍結標本を用いる事とした。標本は固定液に包埋後、液体窒素にて固定、約2mmの厚さの標本を作製、装置全体を低温下に置き、テラヘルツ波を用いた測定を今後予定している。テラヘルツ波による測定には、透過光を検出する方法と反射波を検出する2つの方法があり、両者の相違についても検討し、より診断方法にすぐれている検出法を検討する。またテラヘルツ波の出力上昇や装置の改良により、解析能力の向上と測定時間の計画している。
ナビゲーションシステムのための複数全方位画像列を用いた仮想視点画像生成

本申請研究では、全方位画像列を用いて、経路ナビゲーションのための任意視点画像生成手法の研究を行った。具体的には(1)単一動画像列のための処理、および(2)複数動画像列のシームレスな接続のための処理に関する手法開発と(3)仮想視点から見た新動画画像列生成のための処理を行った。全方位画像列より周囲の幾何情報とカメラパスの3次元環境を復元し、この仮想空間で仮想カメラを設定することで仮想視点画像を生成した。これらの開発事項のほかにも、全方位および通常画像を用いた3次元復元や、頑強な基礎行列推定や外れ値除去手法など周辺の要素技術の精度向上を図ることができた。初年度では、(1)単一動画像列のための処理、および(2)複数動画像列のシームレスな接続のための処理に関する手法開発を行い、最終年度では、(3)仮想視点から見た新動画像列生成のための処理手法の開発を行った。単一動画像のための処理としては、全方位動画像からカメラの動きと周辺の3次元環境を同時に推定する手法を開発し、また写りこんだ人物等の除去法開発を行った。全方位画像を利用したことにより、画角の狭い従来の画像よりも、カメラパス推定と3次元復元の精度が向上することを確認した。複数のパスにおいて、重複して復元した3次元環境をもとに、つなぎ合わせ処理手法を開発し、大規模な地図構築のための基礎技術を確立した。画像および画像列間の類似性より複数パスで重複している箇所を検出、もしくは同じ画像列であっても復元精度が低下した場合に自動的にパスを分割することで、精度のよいサブマップをつなぎ合わせる手法を開発した。新画像の生成に関しては、最も近い撮影済みのカメラ位置から復元した3次元環境を投影し、モーフィングによって生成する手法を開発した。本手法によりカメラの揺れを除去した画像の生成等を可能にした。これらの個々の開発事項のほかにも、全方位および通常画像を用いたカメラパス復元や3次元復元でも、頑強な基礎行列推定や外れ値除去手法など、関連した要素技術の精度向上を図ることができた。当該年度では、(1)単一動画像列のための処理、および(2)複数動画像列のシームレスな接続のための処理の一部を行った。単一動画像のための処理としては、1-a)全方位動画像揺れ補正と1-b)写りこんだ人物等の除去を行った。揺れ補正に関しては、動画像列からカメラパスと周囲の3次元環境を復元する手法を全方位画像に拡張した。本手法により、あらゆる方向の3次元情報を同時に復元することができ、なおかつ画角が広いことにより従来のカメラより高精度でのパス推定が可能となった。なお、この手法は、画像のみから3次元環境が復元できるため、多目的に使用できるとして企業からソフト使用承諾の依頼が来ている。さらに、揺れ補正の度合いを客観的に評価する指標を提案し、従来手法より有効であることを数値で示した。写りこんだ人物の除去に関しては、人物の色と輪郭をモデル化し、オプティカルフロー(OF)と動的計画法を組み合わせることで、時間方向に人物領域の追跡・抽出が可能となった。除去した人物領域には、他の動画像領域を用いるインペインティングと呼ばれる手法を使用することで、違和感のない穴埋めを行うことができた。また、OFそのものも、時間前後の3フレームを用いることで、従来の2フレームによるOFよりも頑強な手法を開発した。複数動画像のための処理としては、動画像接続のための画像位置合わせを行った。2つの照明条件の異なる画像間でのマッチングをとるため、照明変化に頑強な特徴点抽出法を採用、さらには全方位画像から照明方向を特定し、3次元モデルから陰影画像を再現することで、天候変化に頑強なマッチング手法を開発した。特徴点マッチングの際には、誤った対応ペアを弾くため、ノイズに頑強で高速な基礎行列推定手法の開発を行った。申請時において、極力無理の無いよう計画を立てたため、おおむね順調に進んでいると考える。特に、全方位動画像を用いた3次元復元とカメラパス推定に関しては、ソフトウェアのパッケージ化まで進めることができた。ただし、論文準備など成果の発信面において、多少遅れていると感じるところもあり、次年度では成果発表について力を入れたい。次年度では、本年度に行った主に要素技術開発の研究内容を踏まえ、複数画像を接続するための手法を実装する。単一動画像処理として出力した2つ以上の3次元モデルを位置合わせすることで、これら複数の動画像をつなぎ合わせ、仮想支視点画像の生成を行う。また、本年度開発した要素研究の積極的な論文発表を行う。

研究代表者が所属機関変更になるため、研究遂行に当たっては大学院生の協力者と離れることになるが、定期的に変更前の所属機関の研究室を訪れるなどして、研究連携を保つ。研究成果を国際論文誌に積極的に投稿するための、校正・投稿費用に使用するほか、国際学会参加費に使用する。また、研究代表者の所属機関変更に伴い、研究に必要な実験機材の補充等にも使用する予定である。
DNA多型解析と安定同位体トレーサー試験による森林成立・再生過程の解明

持続的な森林管理という観点から、自然の森林再生過程の特徴を効果的に取り込んだ低エネルギー投入型の人工造林法を開発していく必要があると考え、本研究では、先駆樹種や外生菌根菌の繁殖特性を十分かつ正確に把握それをもとに、新たな森林再生の管理技術を発想することを目指した。遷移途上にあるいくつかの試験地で、樹木の繁殖機構を明らかにした。初めに、それぞれの種に対しマイクロサテライトマーカーを作成して個体群の多型解析を行い、花粉および種子散布機構を推定した。また、栄養成長する樹種では、有性生殖と無性生殖のバランスが環境条件によってどのように変化するかについても、研究を進めた。その結果、いくつかの樹種に関する繁殖機構が明らかになった。一方、野外での菌根菌の繁殖機構を明らかにするべく、外生菌根菌の繁殖様式を、いくつかの試験地で分子生態学的手法を用いて調べた。また、現地での外生菌根菌の共生機能を、現地での植栽試験によって調べた。その結果、いくつかの地域でいくつかの外生菌根菌種に関する繁殖機構とこれまで知られていなかったfacilitationという共生機能が新たに明らかになった。さらに、菌根菌感染苗での光合成産物の移動を、^<14>C-オートラジオグラフィーを用いたトレーサー実験によって調べた。その結果、現在世界で最も解像力が高いオートラジオグラムが得られ、光合成産物の転流に関し詳細な知見が得られた。さらに、本研究では、主要な研究手法として、DNA多型解析法を採用したが、個々の解析と平行して、解析方法の改良を試みた結果、いくつかの新手法を確立することができた。とりわけ、新らたに確立したマイクロサテライトマーカーの作製方法は、適応範囲も広く、インパクトが大きい成果と言ってよい。また、Terminal-RFLPによる菌根からの菌種同定法も、シーケンスによる菌種同定を簡便にする手段として、利用価値が高いものと期待される。本研究では、先駆樹木種の更新過程と外生菌根菌による共生機能に焦点を合わせ、森林成立(一次遷移)地、森林更新(二次遷移)地及び人工造林地における先駆樹木と外生菌根菌の繁殖特性を、マイクロサテライト(SSR)多型解析等により明らかにする。そこで今年度は、まず、SSRマーカーの二段階作製法を確立した。この方法は、極めて簡単にSSRマーカーを作製できる画期的方法である。原理的には、従来のコロニーハイブリダイゼーション法とは異なり、SSRマーカーの二つのプライマーを一つずつ順番に決定する方法である。さらに、(1)一次遷移が進む富士山東南斜面にいくつかの試験地を定め、森林更新地および人工造林地として、(2)多摩川河川敷ニセアカシア林、(3)国内各地のマツ科樹木林、(4)タイ国中央部のユーカリ林、(5)タイ国南部のメラルーカ林に試験地を設けた。また、(6)エンジュによる街路樹並木についても試験区を設けた。次いで、それぞれの試験地(区)で優先する植物および外生菌根菌のSSRマーカーを作製し、それらの特徴を調べた。富士山については、ダケカンバ、シラカンバのSSRマーカーを新たに作製した。また、多摩川河川敷についてはニセアカシア、マツ科樹木林についてはカワリハツ菌とマツタケ菌、ユーカリ林についてはコツブタケ菌、街路並木についてはエンジュのSSRマーカーをそれぞれ作製した。作製したSSRマーカーの多くは、多型性が高く共優性であり、今後の繁殖特性の研究に有効であることが確認された。

SSRマーカーを用いた解析については、既に部分的に開始しており、カラマツ林のハナイグチについては、菌根の多型解析から、地下部でのターンオーバーが早いこと等繁殖特性の一端を明らかにした。本研究では、先駆樹木種の更新過程と外生菌根菌による共生機能に焦点を合わせ、森林成立(一次遷移)地、森林更新(二次遷移)地及び人工造林地における先駆樹木と外生菌根菌の繁殖特性を、マイクロサテライト(SSR)多型解析等により明らかにする。今年度は、昨年度作製したマイクロサテライトマーカー等を用いて、設定した試験地における樹木種と外生菌根菌の繁殖様式の解析を進めた。具体的には、(1)一次遷移が進む富士山東南斜面の外生菌根菌子実体群集および地下部外生菌根菌群集の構造を、DNA多型解析により、解析した。その結果、一次遷移下にある森林形成初期過程では、外生菌根菌も特徴的な遷移系列を示すことが明らかになった。なお、この様に一次遷移下での地下部外生菌根菌遷移系列を明らかにした研究は、初めてのものである。(2)多摩川河川敷ニセアカシア林のジェネット解析を行った。その過程で、一個体内で高い頻度で突然変異しているマイクロサテライトマーカーを見つけた。現在、これらの突然変異がどのようなパターンで起こっているかを解析中である。(3)タイ国のユーカリ林およびマツ林に発生するコツブタケ属菌の子実体をタイ国の広い範囲から収集し、それらの分子系統分類を行った。その結果、新種と見られる菌を見いだした。(4)数キロの範囲で分布するタイ国南部メラルーカ林20から葉を収集し、それぞれのマイクロサテライト対立遺伝子頻度分布を解析した。その結果、メラルーカ林は、比較的短い距離でも、ある程度遺伝的に分化していること、すなわち、林分間の遺伝子フローが比較的小さいことが解った。今年度も、マイクロサテライトマーカー等を用いて、設定した試験地における樹木種と外生菌根菌の繁殖様式の解析を進めた。具体的には、(1)一次遷移が進む富士山東南斜面にミヤマヤナギの苗を植え、その後の外生菌根菌の感染を、菌根形成率と感染菌種の観点から追跡した。その結果、既に定着しているミヤマヤナギに共生する菌根菌が、新たな実生に感染して菌根を形成することが解った。言い換えると、既存のミヤマヤナギが菌根菌の接種源となって、新たな実生の成長や定着を促進している可能性が、世界で初めて実験的に示された。(2)多摩川河川敷ニセアカシア林の花粉親解析を行った。その結果、花粉親がいくつかのジェネットに限られている場合と、比較的多数のジェネットに同定される場合とがあり、花粉散布機構は必ずしも単純ではないことが明らかになった。また、自家受精率もジェネット毎に大きく異なっていることが解った。(3)タイ国のマツ林に発生するコツブタケ属菌周辺の地下部群集構造を、DNA多型解析により解析した。その結果、子実体を発生する外生菌根菌は地下部では子実体直下の比較的狭い範囲でしか繁殖していないことが解った。(4)沖縄マングローブ林におけるヤエヤマヒルギ個体群間の遺伝的分化の実体を解析した。
角度分解偏光ラマン分光の多変量解析－リラクサー強誘電体に潜む不均一性の解明

「角度分解偏光ラマン分光法」を用いることで,これまで1つのデータしか得られなかったところで偏光角度の違うたくさんのデータを得ることが可能となった.そして,物質の性質をより詳しく理解できるようになった.一方で,データが増えて解析が大変になっている.本研究では,角度分解偏光ラマン分光の解析法を発展させる.そして,「誘電体の電気を蓄える性質がどうやって決まるのか」理解したい.これが理解できれば,より高性能な誘電材料を開発できると信じている.「角度分解偏光ラマン分光法」を用いることで,これまで1つのデータしか得られなかったところで偏光角度の違うたくさんのデータを得ることが可能となった.そして,物質の性質をより詳しく理解できるようになった.一方で,データが増えて解析が大変になっている.本研究では,角度分解偏光ラマン分光の解析法を発展させる.そして,「誘電体の電気を蓄える性質がどうやって決まるのか」理解したい.これが理解できれば,より高性能な誘電材料を開発できると信じている.
放射線抵抗性子宮頸癌の治療戦略としてのエピジェネティクス的遺伝子制御の解明

本研究の目的は進行期子宮頸癌の放射線治療抵抗性におけるエピジェネティク異常を解明することで、治療戦略の糸口を探り、この疾患の放射線治療成績の向上を目指すことである。本年度はエピジェネティク異常の観点からIIIB期子宮頸部扁平上皮癌の抗癌剤併用放射線治療後の予後予測因子としてのmiRNAを検討した。2006年2月2009年8月までに抗癌剤併用放射線治療を施行したIIIB期子宮頸部扁平上皮癌14例を対象とし、無再発生存(no evidence of disease; NED)群8例と原病死(cancer-caused death; CD)群6例の2群に分けて検討した観察期間はNED群が52.3ヶ月、CD群は14.9ヶ月であった。CD群は局所再発1例を除き、5例は局所再発と遠隔転移を認めた。治療前の生検癌組織におけるmiRNAの発現レベルをTaqMan real-time PCR arrayを用いて比較した。939個のmiRNAsのうち、クラスター解析で255個のmiRNAsを抽出し、Mann-Whitney Utestで2群間の有意差を検定した。その結果、NED群における発現がCD群よりも有意に高かったのはmiR-200a (p=0.013)、miR-200b*(p=0.018)、miR-452 (p=0.024)であった。反対にCD群がNED群よりも有意に高かったのはmiR-484 (p=0.038)、hcmv-miR-UL70-3p (p=0.043)であった。とくに、miR-200aはE-cadherinに関与し、子宮頸癌の転移を抑制すると報告されている。我々の検討でもmiR-200aがNED群に有意に高く発現したことから、遠隔転移を抑制している可能性が考えられ、進行期子宮頸癌の抗癌剤併用放射線治療後の予後予測因子として有用であると考えられた。2006年2月2009年8月までに抗癌剤併用放射線治療を施行したIIIB期子宮頸部扁平上皮癌14例を対象とし、無再発生存(no evidence of disease; NED)群8例と原病死(cancer-caused death; CD)群6例の2群に分けて検討した。観察期間はNED群が52.3ヶ月、CD群は14.9ヶ月であった。研究当初は進行期子宮頸癌の放射線治療抵抗性におけるエピジェネティク異常として、癌組織におけるDNAメチル化の有無を網羅的DNAメチル化アレイで検討する予定であったが、連携研究者と協議の結果、放射線治療抵抗性に関与するmiRNAを検討することになった。IIIB期子宮頸部扁平上皮癌14例を対象とし、無再発生存(no evidence of disease; NED)群8例と原病死(cancer-caused death; CD)群6例の2群に分けて検討した。その結果、miR-200aがNED群に有意に高く発現したことから、遠隔転移を抑制している可能性が考えられ、進行期子宮頸癌の抗癌剤併用放射線治療後の予後予測因子として有用であると考えられた。今後、前向きに症例数を増やし、平成23年度に得られたmiR-200aが進行期子宮頸癌の放射線治療後の予後予測因子として真に有用であるかを検証する。また、他のmiRNA候補を探索し、臨床像との相関を検索することで、臨床に応用可能な予後予測因子を抽出する。論文別刷代100,000円(国内)成果発表2回100,000円委託検査料800,000円
事象再現型モンテカルロ計算の効率化とその防災問題への応用に関する基礎的研究

モンテカルロ(MC)法を効率化する方法を開発した。開発では、MC法の計算効率は乱数精度に依存することを利用した。具体的には、生成乱数の確率分布が所要分布に近い擬似乱数列のシードを予めデータベース化し、その高精度乱数列をMC計算時にシードで指定して用いるものである。このシード選別法では、一度データベースを作成すれば、その実装は、普通のMCプログラムで、高精度乱数列のシードを指定するだけなので、原理が容易で、適用範囲が限定されない。また、効率化の予備計算・本計算などを必要とせず、計算効率上も有利である。しかし、有効な方法とするためには、生成乱数が、所要の確率分布に適合している程度を正確かつ容易に評価できることが必要となる。本研究では、この尺度として積率を用いた。具体的には、一様性の適合度として有効な尺度を見つけるには大量のデータ処理が必要なため、初年度(H27年度)で高速計算用ワークステーション(WS)を購入した。初年度は、一様性の評価尺度を多く仮定して、その有効性をモンテカルロ積分の数値例で検証した。その結果、評価尺度として多くの有望候補を見つけた。H28年度では、モンテカルロ積分を含む多くの数値例に適用することにより、幾つかの有力候補に絞り込み、それらの有効性を検証した。H29年度では最有力候補1つに絞り込み、その有効性を例証した。そして、誤差の小さい乱数列ほど、効率が良くなることも明らかにした。また、H27H29年度では、研究が少し遅れ気味だったので他情報も参考にすべく、数値例やアルゴリズムに関する多くの調査も行った。更に、H29H30年度では応用例として、道路橋の信頼性解析を通じて有効性を示し、研究成果の口頭発表も行った。なお、学会発表を行う際には、パワーポイントで開発手法の効果を実演するためにノートパソコンを購入した。研究代表者は、今回の科研採択前に、モンテカルロ(MC)法を効率化する枠組みを開発している。その開発では、MC法は乱数を使う技法であるから、その計算効率は乱数の精度に依存することを利用している。具体的には、生成乱数の確率分布が所要分布に最も近くなる擬似乱数列を予め調べてデータベース化し、そのような高精度乱数列をMC計算時に乱数シードで指定して用いる(シード選別法)。シード選別法では一度データベースを作成すれば、効率化を行わない普通のMC法のプログラムにシード指定した乱数列を使うだけなので、原理が分かり易く、適用範囲が限定されることが無く、効率化のための予備・本計算などが不要で、また精度の良い計算が期待できるので計算効率上も有利である。しかし、有効な方法とするためには、生成乱数が、所要の確率特性を有しているかを精度良く評価できることが必要不可欠となる。たとえば、一様乱数の場合には、一様性の程度を精度良く評価する尺度が必要である。本研究では、この尺度として積率を用いる。科研採択前は、枠組み構築と言うことで1次積率(平均)と2次積率(分散)しか考えてなかったので、科研では高次積率を考慮して更に有効な尺度を見つけることが目的となる。具体的には、一様性の評価尺度として種々の関数を仮定し、有効な尺度を例証しながら見つけなければならないが、膨大な計算が必要であり、科研の初年度(H27年度)で高速計算用ワークステーション(WS)を購入した。初年度は、WSを用いて、評価尺度として幾つかの候補(積率)を求めることができた。また、それらの候補を用いれば、効率計算が可能となることを、モンテカルロ積分の数値例で確認できた。なお、このような開発には、膨大な計算が必要なため上記の候補が出てきたばかりで、なおかつ、他にも、より有効な評価尺度が無いとも言い切れないので、初年度では、学会等の発表は行っていない。研究実績の概要でも言及したように、研究そのものは、ほぼ順調であるが、その研究成果の、学協会などへの投稿・公表などで若干の遅れが見られる。たとえば、本研究の当初計画では、最適信頼性問題などの情報が得やすい立場のDan M. Frangopol教授(米国リーハイ大学)を訪問して同教授が毎年主宰する信頼性関係のシンポジウムで、海外の著名な研究者とともに情報交換する予定であったが、Frangopol教授は既にご高齢のため、同教授の研究室訪問を断念した。研究代表者は、今回の科研採択前に、モンテカルロ(MC)法を効率化する枠組みを開発した。その開発では、MC法の計算効率は乱数の精度に依存することを利用した。具体的には、生成乱数の確率分布が所要分布に最も近くなる擬似乱数列を予め調べてデータベース化し、そのような高精度乱数列をMC計算時に乱数シードで指定して用いるものである(シード選別法)。シード選別法では、一度データベースを作成すれば、普通のMC計算プログラムで、高精度乱数列のシードを指定するだけなので、原理が分かり易く、適用範囲が限定されることが無いという特徴がある。また、効率化のための予備計算・本計算などを必要とせず、精度の良い計算が期待できるので計算効率上も有利である。しかし、有効な方法とするためには、生成乱数が、所要の確率特性に適合している程度を精度良く、かつ、容易に評価できることが必要不可欠となる。たとえば、一様乱数の場合には、生成乱数の一様分布への適合度を精度良く評価する尺度が必要である。

科研採択前は、枠組み構築と言うことで1次積率(平均)と2次積率(分散)しか考えてなかったので、今回の科研での研究では、高次積率を考慮して更に有効な尺度を見つけることが目的となる。具体的には、一様性の適合度として有効な尺度を見つけるため、初年度(H27年度)で高速計算用ワークステーション(WS)を購入した。初年度は、一様性の評価尺度を多く仮定して、それらの有効性をモンテカルロ積分の数値例を通して検証した。その結果、評価尺度として幾つかの有望候補(積率)を求めた。H28年度では、H27年度の研究成果を踏まえて、モンテカルロ積分を含む更に多くの数値例に適用することにより、最有力候補を求め、その有効性を検証した。その中では、数値例やアルゴリズムに関する多くの調査も行った。研究実績の概要でも言及したように、研究そのものは、ほぼ順調であるが、その研究成果の、学協会などへの投稿・公表などで若干の遅れが見られる。たとえば、本研究の当初計画では、最適信頼性問題などの情報が得やすい立場のDan M. Frangopol教授(米国リーハイ大学)を訪問して同教授が毎年主宰する信頼性関係のシンポジウムで、海外の著名な研究者とともに情報交換する予定であったが、同教授の体調を考慮して、初年度(H27年度)に引き続きH28年度も同研究室訪問を断念した。代表者は、科研採択前に、モンテカルロ(MC)法を効率化する枠組みを開発した。開発では、MC法の計算効率は乱数精度に依存することを利用した。具体的には、生成乱数の確率分布が所要分布に近い擬似乱数列のシードを予めデータベース化し、その高精度乱数列をMC計算時にシードで指定して用いるものである。このシード選別法では、一度データベースを作成すれば、普通のMCプログラムで、高精度乱数列のシードを指定するだけなので、原理が容易で、適用範囲が限定されない。また、効率化の予備計算・本計算などを必要とせず、計算効率上も有利である。しかし、有効な方法とするためには、生成乱数が、所要の確率分布に適合している程度を正確かつ容易に評価できることが必要となる。本研究では、この尺度として積率を用いる。科研採択前は、枠組み構築のため、1次積率(平均)と2次積率(分散)しか考えなかったが、科研では、高次積率を考慮して更に有効な尺度を見つけるよう努めた。具体的には、一様性の適合度として有効な尺度を見つけるには大量のデータ処理が必要なため、初年度(H27年度)で高速計算用ワークステーション(WS)を購入した。初年度は、一様性の評価尺度を多く仮定して、その有効性をモンテカルロ積分の数値例で検証した。その結果、評価尺度として多くの有望候補を見つけた。H28年度では、モンテカルロ積分を含む更に多くの数値例に適用することにより、幾つかの有力候補に絞り込み、それらの有効性を検証した。H29年度では最有力候補1つに絞り込み、その有効性を例証した。そして、誤差の小さい乱数列ほど、効率も良くなることも明らかにした。また、H27H29年度では、研究が少し遅れ気味だったので他情報も参考にすべく、数値例やアルゴリズムに関する多くの調査も行った。更に、H29年度では研究成果の口頭発表も行った。
視覚・前庭刺激ミスマッチによる平衡機能適応現象の研究

1.論文の完成・出版:既に平成2年度内に本研究に関わる論文3編を出版した。平成3年度は更に2編を出版した。1編は,水平および垂直逆転プリズム装着下自由歩行における研究成果を,研究分担者の一人の学位論文として完成させたものである。他の1編は現在in pressであるが,逆転プリズム装着下で動揺病が起こった際ataxia test batteryを行い,平衡失調を客観的に証明した内容をAviat Space Environ Medに発表したものである。2.身体平衡制御機構の解明:動揺病における平衡失調の証明をきっかけとして,レ-ル上起立機能を用いてトレ-ニング効果と個体能力についての研究が始められた。レ-ル上起立時間を測定するという単純な実験によっても,1日20回7日間継続することにより,極めて普遍的なトレ-ニング効果の性質,および個人の生来の能力がトレ-ニング効果に及ぼす影響が解明されつつある。興味深いことに,開眼の狭いレ-ル上起立で練習しても,開眼の広いレ-ルで練習しても起立能力の向上に差が見られていない。3.動揺病感受性の年齢変化:成人で明らかにされたプリズム酔いの結果が小児ではどのように修飾されるかを調べるため,現在の510才小児を対象として,歩行実験を行いつつある。早晩,学術論文としてまとめられる予定である。4.研究成果報告書の作成:研究成果として出版された論文および出版予定論文を主体として,研究成果報告書を作成した。1.視覚入力を歪ませる頭部装着式光学的アダプタ-の作成水平および垂直方向の視野逆転プリズムは市販のものを利用した。逆転角度を自由に調節できる可変式プリズムも製作したが、装着した結果では水平、垂直逆転程のミスマッチ効果は得られなかった。2.フリ-、フィ-ルドにおけるプリズム装着下の歩行観察当初はプリズム装着前后の頭部動揺、VORゲインの変化を観察する予定であった。しかしプリズム装着により以下の極めて興味深い所見を得たため、目的を動揺病の成因、ロコモ-ションに占める空間認知の役割の研究に変更した。正常成人12名、両側迷路機能消失1名に行った。1)水平逆転:水平逆転プリズム装着により著しい歩行失調、動揺病の発現が観察された。感受性の高い群では装着直後より移動不能となり、僅かの移動により動揺病が発症した。感受性中等度群においても頭部回転、細い道の歩行により歩行失調、動揺病を呈した。両側障害例では視覚の歪が直ちに歩行の異常に反映されたが、失調や動揺病は発現しなかった。2)垂直逆転:垂直逆転プリズム装着においては、水平逆転と全く異なり、歩行失調や動揺病は誘発されなかった。積極的な歩行中の頭部運動によっても不快な視野の動揺感は知覚されず、自転車乗車も可能であった。3.本研究の意義と今後の展望水平と垂直の視野逆転効果の違いは、1)空間認知に占める重力の役割り、2)動揺病発症におけるミスマッチ入力の条件、3)ロコモ-ション制御機構(top downかbottom upか)などの課題解決に対する有力な情報を提供しつつある。さらに宇宙酔いの成因への魅力的なアプロ-チとなり得る。今後各テ-マ別に詳細な研究が予定されている。1.フリ-フィ-ルドにおける動揺病の観察正常者における左右および上下逆転プリズム装着歩行下の動揺病の観察を対象者数を増やし、詳細に調べた。この結果、小数例で得られた原則が確認されたことに加え、動揺病に本質的な現像である、平衡失調のおこる原理、背景にある平衡系の制御理論の一部を明らかにするきっかけを得ることができた。2.動揺病における平衡失調の証明従来、動揺病は自律神経症状についてのみ定義されており、平衡失調については記述されていない。我々はプリズム実験から、平衡失調の随伴する事実を明らかにした。さらに客観化するため、グレイビ-ルの考案したAtaxia test batteryを採用し、プリズム装着前、装着歩行