hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
負イオン注入基材表面を用いた神経細胞誘導と神経回路網形成に関する研究

1.微細パターン負イオン注入処理による血管内皮細胞の接着位置制御と配向性の付与細胞の長さと同程度の幅を有する微細パターンで銀負イオンを無処理ポリスチレン(NTPS)と組織培養用ポリスチレン(TCPS)に注入した結果、NTPSでは銀負イオン注入による表面の親水化により、細胞の接着が観測された。また、TCPSでは、注入による疎水化のために未注入領域にのみ細胞接着が生じた。そして、狭い領域に接着した細胞には配向性が認められた。2.微細パターン負イオン注入による神経細胞の接着位置制御と神経突起の伸展領域制御微細パターンに銀負イオン注入したNTPSを用いて神経細胞PC12hを培養した結果、注入領域にのみ神経細胞が接着したことから、負イオン注入によって神経細胞の接着位置を制御できることが判明した。更に、NGF添加による分化では、負イオン注入領域にのみ神経突起の分化伸展があり、負イオン注入によって神経突起の分化・伸展領域の制御も可能であることが判明した。他方、注入後にコラーゲンをコートしたNTPSによる細胞培養では、培養当初は全体に細胞接着が認められたが、培養液を交換するに従って、未注入量域の接着細胞は脱落し、負イオン注入にのみ細胞が接着することが観測された。しかし、神経突起の分化は全領域に跨って観測された。3.注入負イオン種の違いによる神経細胞適合性の評価銀負イオンに加えて、銅や炭素など3種類の負イオン注入による神経細胞PC12hの細胞培養と神経突起伸展の観測を行った結果、いずれの負イオン種でも神経細胞の接着位置制御と神経突起伸展領域の制御ができた。以上の結果から、以上、特定パターンに負イオンを注入することによって人為的な神経回路網が形成できることが判った。1.負イオン注入装置により、銀負イオン生成と引き出しを行い、で、市販のポリスチレン(PS)および組織培養用ポリスチレン(TCPS)容器表面に銀イオンを5keVから30keVの各種のエネルギーおよび10141016ions/cm2の各種のド-ズ量で注入した負イオン注入処理基材を作製した。2.負イオン注入処理基材の接触角の変化を測定した結果、銀負イオン注入により、PSでは接触角が元の86°から73°まで低下させられ、親水性の表面が形成できた。また、TCPSでは接触角が元の66°から84°まで増加させられ、疎水性を付与できることが判明した。XPS分析の結果、銀負イオン注入によりベンゼン環の縮合環への変形と酸素原子の取り込みによるC-0やC=0などの結合が形成されていることが判明した。この炭素と酸素の結合がPSに親水性をもたらしたと考えられる。負イオン注入時の帯電電圧は負の数Vであるを確認した。3.神経細胞の培養の前実験として、ヒト臍帯静脈血管内皮細胞(HUVEC)の培養実験を行った。その結果、銀負イオン注入PS容器ではHUVECの増殖と接着が確認され、銀負イオン注入によりPS表面に細胞接着特性を付与できた。他方、銀負イオン注入したTCPS容器では細胞接着特性が極めて弱い、つまり、接着特性を除去できた。このように、負イオン注入により、ポリスチレン容器の細胞接着特性を制御できることが判明した。4.神経細胞PC12h(ラット副腎髄質黒色細胞)の増殖・培養の最適化を目して、未注入コラーゲン被覆TCPS上で培養実験を行い、NGF誘導神経突起形成のための条件を確認した。また、蛍光顕微鏡で神経突起を観察するための染色を行い、蛍光標識抗体の最適化を図った。
多粒子選別検出器の開発

バックグラウンドレベルの高い環境で、粒子の到達時間/エネルギーを正確に測定できるような高速応答性のあるカロリメーターは、今後の素粒子実験で不可欠なものになると予想される。本研究では高速応答性を有する粒子検出体としてバリウムフロライド・シンチレーターに着目し、その実用化をめざして、バリウムフロライドの速い発光成分測定法の検討、電子/γ線に対する応答性の評価、陽子/パイ中間子に対する応答性の評価、電磁カロリーメーターとしての性能評価、等の基礎研究を行なった。このために、バリウムフロライド結晶の性能評価、光センサーの性能評価、単色フィルターの性能評価、EGSによるシャワー・シミュレーション、ウェイブレングスシフターの性能評価、光電子増倍管に直接粒子が入射した時に発生する出力信号の評価、速い繰り返しが可能なフラッシュADCの開発等を行なった。この研究は現在もまだ継続中であるが、今までのところ以下のような結論が得られている。1.発光の速い成分を遅い成分から効率よく分離して測定することができ、フィルターを使用した時にはその比率は1.8に達した。2.速い成分の出力は良い直線性を示すが、ダイナミック・レンジの広い測定装置の開発が必要であることが判明した。3.高エネルギーにおける粒子識別の可能性を示した。なお、今後もう一度のビームテストを経て、この研究成果を論文としてまとめる予定にしている。多粒子が時間的に近接して入射した場合に,粒子を各々分離し測定することが出来る方法を我々は探究している.本年度は,(1)高速応答性のある光電子増倍管を得る為に,各種増倍管をサンプルとしてKEKーP, S,のπ中間子ビームを使用して応答性を調べ,現在データ解析中である.(2)バリウムフロライドの発光スペクトルを,各種条件にて測定し,この発光スペクトルに対してバンドパスフィルターを用いた場分の短波長成分の分離を試行中である.これと並行してバリウムフロライドから光電子増倍管までの光学的シミュレーションのプログラムを作成中である.(3)光電子増倍管からの繰返しの速い信号を処理する為の方法の一環として,フラッシュADC(100MHz)を4回路使用して,実質2.5nSでのサンプリングのテストを行った.この結果は1GHzトランジェントデジタイザーの結果を比較されて,充分に性能を有していることが示された.今後の予定としては,シンチレーターから光電子増倍管,回路を含めたシステムとして性能評価を行っていくことになる.バックグラウンドレベルの高い環境で、粒子の到達時間/エネルギーを正確に測定できるような高速応答性のあるカロリメーターは、今後の素粒子実験で不可欠なものになると予想される。本研究では高速応答性を有する粒子検出体としてB_aF_2シンチレーターに着目し、その実用化をめざして、B_aF_2の速い発光成分測定法の検討、電子/γ線に対する応答性の評価、陽子/パイ中間子に対する応答性の評価、電磁カロリメーターとしての性能評価、等の基礎研究を行なった。この為に、B_aF_2結晶の性能評価、光センサーの性能評価、単色フィルターの性能評価、EGSによるシャワー・シミュレーション、ウェィブレングスシフターの性能評価、光電子増倍管に直接粒子が入射した時に発生する出力信号の評価、速い繰り返しが可能なフラッシュADCの開発、等を行なった。2.速い成分の出力はよい直線性を示すが、測定装置のダイナミック・レンジを拡げる研究が必要であることが判明した。
成熟内耳を標的としたGJB2変異型難聴への遺伝子治療法の開発

遺伝性難聴は1600出生に一人と高頻度に発生するが、その根本的治療法はなく次世代の治療法開発が期待されている。遺伝性難聴の原因遺伝子として世界中で圧倒的に検出頻度が高いのがギャップ結合タンパク質Connexin (CX) 26をコードするGJB2遺伝子である。CX26は蝸牛ギャップ結合の主要構成要素として蝸牛リンパ液のイオン組成を高電位に維持することで音の振動から神経活動への変換を可能としている。申請者はアデノ随伴ウィルス(AAV)ベクターを用いたCX26欠損マウス内耳への遺伝子治療実験により、CX26欠損マウスにおける高度難聴を優位に回復させることに初めて成功した。しかし、この実験において聴力回復に成功したマウスは生後0日齢であり、ヒトの内耳では胎生期に相当する。当時の方法による遺伝子治療法では成熟マウスの聴力回復には至らなかった。本研究ではベクター投与法を改良することによりヒト臨床応用への対象として現実的である成熟マウスでの聴力回復を実現させる新たな遺伝子導入法の開発を目指す。本年度はAAV2の祖先型として人工合成された新しいAAVベクターであるANC80L65にCMVプロモーター下で発現制御されるGJB2遺伝子を搭載させ、感染確認のために赤色蛍光RFPの遺伝子をレポーターとしてする遺伝子治療用ベクター、ANC80L65-Gjb2-RFPを作製し、内耳細胞への感染能やギャップ結合の形成能を解析した。培養細胞と蝸牛器官培養への感染実験ではANC80L65-Gjb2-RFPは感染能とギャップ結合の形成能を持つベクターであることが確認された。今後、従来型のAAV1-Gjb2との比較実験により感染能と感染指向性の解析を行う予定である。新しいタイプの遺伝子治療用ベクターが作成でき、遺伝子治療実験の準備が整ったため。本年度は新たな遺伝子治療用ベクターであるANC80L65-Gjb2-RFPを作製したが。今後は従来型のAAV1-Gjb2との比較実験により感染能と感染指向性の解析を行う予定である。施設移転のため、予定していた遺伝子治療実験の対象となるマウスの繁殖が進まず、それに伴い消耗品の消費が少なくなった。今後は新施設でのモデルマウスの作出状況に応じて遺伝子治療実験を再開し、関連する消耗品の購入に使用する予定である。
楕円曲線のホッジ・アラケロフ理論

遠アーベル幾何、それから「IU(=「Inter-universal」)幾何」によるDiophantus幾何への新しいアプローチ、という二つの領域において次のような進歩があった:(1)双曲的曲線に付随する配置空間の幾何的基本群に対して、(多くの場合)自然な射影たちが群論的であることを証明した(玉川安騎男氏との共同研究)。(2)p進局所体上の双曲的曲線に対する「Section予想」へのアプローチを、(修士課程の学生の)星祐一郎氏と議論し、大きく伸展させた。また、昨年度開発した「カスプ化」という手法を用いて、星氏との共同研究を経て、有限体上の種数ゼロの双曲的曲線に対する「pro-l Grothendieck予想」について新たな知見を得られた。(3)Diophantus幾何への新しい、非スキーム論的アプローチの基礎となる「IU幾何」の厳密な定式化に向けて大きく進歩した。特に、基本的な用語の定義や、Diophantus幾何への応用の際に必要となる「一種の極限」と「IU的テンソル積」の構成に成功した。(4)Diophantus幾何への応用の際、IU幾何という「一般論」の適用の対象となる新しい種類の圏「Frobenioid」の理論を展開し、論文にまとめた。この新しい種類の圏は、古典的なガロア圏と、log構造の理論に登場する「モノイド」を組み合わせたような数学的対象であり、例えば、Frobenioidを用いて数体を表現すると、(スキーム論の枠組みではあり得ない)正標数のFrobenius射のような射が、そのFrobenioidに対して定義可能となる。またFrobenioidの理論と遠アーベル幾何の両方の側面をもつ「エタール・テータ関数」の理論を展開し、そのエタール・テータ関数による「円分的剛性」という現象を主テーマに、論文にまとめている最中である。15年度には、14年度中に定式化した圏論や宇宙によるアプローチをDiophantus幾何に応用する上で必要な「数学的インフラの整備」を目標とした研究を行なった。圏論や宇宙を中心とした新しいアプローチ「宇宙際幾何(inter-universal geometry)」の導入により、従来のスキーム論の幾何と本質的に異なる、新しい数論幾何が可能になるが、この新しい数論幾何を有効に使うためには、数体や数体上の代数曲線という数論幾何の本来の「主人公たち」を、宇宙際幾何の中でどのように扱うべきか、よく検証し、それらの対象について基本的な定理や構成の枠組を確立する必要がある。具体的には、宇宙際幾何では、「圏(category)」がもっとも基本的な幾何的対象になるので、数体や数体上の代数曲線のような古典的な対象たちを、とのような圏で表現すれば所望の性質を実現できるか、というのが重要な課題になる。このような圏の構成と基本的な性質の確立について、15年度中に大きな進展があった。なお、このような具体化の動きによって次のようなことが分かった:(1)およそ10年前から知られている「遠アーベル幾何」の主要な定理が、上述の「圏の幾何」の中でとのような位置を占め、また何の役に立つか、以前と比べて非常に明示的に記述できるようになった。特に、「遠アーベル幾何」には見られないが、数体の「圏の幾何」に見られる「Frobenius射」を、以前から知られている遠アーベル幾何の定理と組み合わせることによって様々な興味深い数論幾何が生じることに気付いた。(2)以前から検討していた「Hodge-Arakelov理論を、宇宙際幾何を介して、Diophantus幾何に応用する」という方針が正しくないとの結論に達した。その理由は、Hodge-Arakelov理論が本質的にスキーム論の枠内に留まっている理論であることにあり、正しいアプローチは、以前研究していたスキーム論的なHodge-Arakelov理論を直接応用することではなく、むしろ圏の幾何による、新しい「Hodge-Arakelov理論の宇宙際幾何版」を開発することにあるとの認識を持つに至った。遠アーベル幾何と圏論による、Diophantus幾何への新しいアプローチをここ数年手掛けているが、16年度に入ってこの試みは大きく前進した。特筆すべき研究成果として次のようなものが挙げられる:1グラフ理論に関係する遠アーベル幾何、古典的なTeichmuller理論やArakelov理論の圏論的な定式化、それからある特別な条件を満たすBelyi射について様々な新しい結果を示し、計5篇の論文にまとめた。これらの研究成果は、上述のアプローチを具体化する上で必要な「数学的インフラ」でもあり、また独立な結果としても十分興味が持てるものである。2上述のアプローチとは直接関係がないものの、以前から考えていた有限体上のproperな双曲的曲線に対するGrothendieck予想の証明を完成し、論文にまとめた。また、その証明の中で用いた手法が、p進局所体上の双曲的曲線に対する「Grothendieck予想の絶対版」を示す上でも役立つことに気付き、この類いの「絶対版」としてははじめてどなる「強い意味でのGrothendieck予想型」の定理を証明し、論文にまとめた。3上述のDiophantus幾何への新しいアプローチを実現する上で鍵(のひとつ)となる「収束議論」を、2の「絶対版」を応用するような形で大きく進展させることができた。4 1,2,3の研究成果をインターネット上で公開し、また16年度の秋に数理研で開かれた、国際シンポジウムでも口頭で発表した。

遠アーベル幾何、それから「IU(=「Inter-universal」)幾何」によるDiophantus幾何への新しいアプローチ、という二つの領域において次のような進歩があった:(1)双曲的曲線に付随する配置空間の幾何的基本群に対して、(多くの場合)自然な射影たちが群論的であることを証明した(玉川安騎男氏との共同研究)。(2)p進局所体上の双曲的曲線に対する「Section予想」へのアプローチを、(修士課程の学生の)星祐一郎氏と議論し、大きく伸展させた。また、昨年度開発した「カスプ化」という手法を用いて、星氏との共同研究を経て、有限体上の種数ゼロの双曲的曲線に対する「pro-l Grothendieck予想」について新たな知見を得られた。(3)Diophantus幾何への新しい、非スキーム論的アプローチの基礎となる「IU幾何」の厳密な定式化に向けて大きく進歩した。特に、基本的な用語の定義や、Diophantus幾何への応用の際に必要となる「一種の極限」と「IU的テンソル積」の構成に成功した。(4)Diophantus幾何への応用の際、IU幾何という「一般論」の適用の対象となる新しい種類の圏「Frobenioid」の理論を展開し、論文にまとめた。この新しい種類の圏は、古典的なガロア圏と、log構造の理論に登場する「モノイド」を組み合わせたような数学的対象であり、例えば、Frobenioidを用いて数体を表現すると、(スキーム論の枠組みではあり得ない)正標数のFrobenius射のような射が、そのFrobenioidに対して定義可能となる。またFrobenioidの理論と遠アーベル幾何の両方の側面をもつ「エタール・テータ関数」の理論を展開し、そのエタール・テータ関数による「円分的剛性」という現象を主テーマに、論文にまとめている最中である。
ミリセカンド時間分解型水素吸蔵・放出反応原子直視装置の開発

本研究では、(1)高分解能電子顕微鏡の試料室に水素を導入したときの水素化反応を原子レベルでかつミリセカンドの時間分解能で原子直視しイメージングする装置を開発し、(2)各種の水素吸蔵実用材料の吸蔵・放出特性を決める基本物性を解明することを目的とした。平成15年度は、(1)実験で得られたミリセカンドの時聞分解能をもつ原子直視ビデオ像の観察データをパソコン上のデジタル画像データとして整理・解析する手法を開発した。このデジタル化の試みは、日本電子顕微鏡学会で発表し、そのうち水素吸蔵・放出の直接観察に関わる成果は雑誌「金属」に発表した。また、(2)水素導入とともに紫外光(UV)をも導入する装置を本年度付加し、水の分解による水素ビドロキシラジカルの存在下における炭化水素の光分解反応を、酔化チタン(TiO_2)薄直上で観察した。この成果はApplied Physics LetterおよびNanotechnology誌に発表した。本研究では、(1)超高分解能電子顕微鏡の試料室に分子状または原子状の水素を導入したときの水素化学反応を原子1個のレベルでかつミリセカンドの時間分解能で直接観察しイメージングする装置を実用化する。(2)各種の水素吸蔵材料の局所領域(nmサイズ)に加熱などをおこさせる方法の実用化を行う。(3)(1)で得られたミリセカンドの時間分解能をもつ材料の動的変化の原子直視データを一連のイメージングデータとして整理し、解析するコンピューター手法の開発を行うことを目的とした。平成13年度は、(1)高分解能電子顕微鏡の"原子直視"への性能向上のために、レンズの結像条件の検討を行い、原子コラムに対応する像コントラストが常時得られるようにした。(2)ミリセカンド時間分解型TVカメラの開発と顕微鏡への接続法の検討をした(Direct Couplingかレンズを通したCouplingかの検討をした)。(3)時間分解型データ記録法の開発をした。アナログビデオ記録方式と全デジタルビデオ方式の検討を行った。本研究では、(1)高分解能電子顕微鏡の試料室に分子状または原子状の水素を導入したときの水素化反応を原子1個のレベルでかつミリセカンドの時間分解能で原子直視しイメージングする装置を開発し、(2)各種の水素吸蔵実用材料の吸蔵・放出特性を決める基本物性を解明することを目的とした。具体的研究項目は次の(1)、(2)、(3)で、平成13年度からの第2年度目の研究である。(1)超高分解能電子顕微鏡の試料室に分子状または原子状の水素を導入したときの水素化反応を原子1個のレベルでかつミリセカンドの時間分解能で直接観察しイメージングする装置を実用化する。(2)各種の水素吸蔵材料の局所領域(nmサイズ)に加熱などをおこさせる方法の実用化(例:レーザーによる局所微加熱、ピエゾ素子による局所応力、電子線、イオン線による局所粒子線励起など)。これは微少電子線によるナノ加工やナノ合成に関連して今後重要になる技術である。(3)(1)で得られたミリセカンドの時間分解能をもつ材料の動的変化の原子直視データを一連のイメージングデータとして整理し解析するコンピューター手法の開発。平成14年度は、(1)実験で得られたミリセカンドの時間分解能をもつ原子直視の観察データを一連のイメージングデータとして整理・解析する手法を開発した。この総合化の試みは、金属学会の学会誌「まてりあ」に発表し、そのうち水素吸蔵・放出の直接観察に関わる成果は雑誌「金属」に発表し、我が国の関連学会にも情報発信を行った。また(2)Zr-Ni-V系、Mg-Ni-Nd系実用水素吸蔵材料の吸蔵前と吸蔵後の微細構造組織の解明にTEMと電子回折を用いてとりくみ、その結果はJ.Alloys & CompoundsとTrans JIMの専門誌に発表し、またオーストリアでの水素吸蔵合金に関する国際会議にも共同研究者によって発表された。(1)の目的のために、既存の200kV透過電子顕微鏡(TEM)に超高真空バルブを取り付け10^<-6>Torr以下の水素を小型ボンベから導入できるようにした。また顕微鏡の下に好感度TVカメラを取り付け、この画像信号をデジタルフレームメモゼーをもつビデオレコーダーに転送し、1/60秒の時間分解能をコマ取り写真が得られるようにした。

(2)の目的のためには観察材料としてパラジウム(Pd)とニッケルランタン化合物(LaNi_5)を選び、その水素吸蔵・秒出特性とのデータと符合する映像データを符るようにした。また触媒上の水素が重要な役割を果たす、酸化チタン(Tio_2)の光触媒反応の研究も行った。最終年度の平成15年度は、(1)実験で得られたミリセカンドの時間分解能をもつ原子直視ビデオ像の観察データをパソコン上のデジタル画像データとして整理・解析する手法を開発した。このデジタル化の試みは、日本電子顕微鏡学会で発表し、そのうち水素吸蔵.放出の直接観察に関わる成果は雑誌「金属」に発表した。また、(2)水素導入とともに紫外光(UV)をも導入する装置を本年度付加し、水の分解による水素ヒドロキシラジカルの存在下における炭化水素の光分解反応を、酸化チタン(TiO_2)薄膜上で観察した。この成果はApplied Physics LetterおよびNanotechnology誌に発表した。
間質性肺炎の治療効果早期予測における２時相18F-FDG PET画像の有用性

間質性肺炎は慢性進行性の疾患であり薬物療法の効果は予測が困難である。今回、2時相FDG-PET画像所見が間質性肺炎の長期予後や治療効果判定に応用できるか検討した。50症例の特発性肺線維症(IPF)を対象に2時相18F-FDG PET画像での肺病変部のretention index (RI-SUV)値が長期生命予後と呼吸機能の早期悪化に強く関連していることを示した。また、治療適応の間質性肺炎症例に対し治療前後に2時相18F-FDG PETを施行したところ呼吸機能が改善した症例はRI-SUVの改善率が有意に大きく、病勢制御を確認することができた。【背景】これまでの我々の研究などから,炎症性肺疾患においてDual-time-point 18F-FDG PET画像は病変局所の疾患活動性を正確に評価できることが示唆される。一方,間質性肺炎はその治療法が確立されていない疾患でステロイドや免疫抑制剤の効果は不定とされ,その長期的な治療効果の予測は臨床上重要である。【方法】治療効果が不定な特発性間質性肺炎(IPF, NSIP)の長期治療効果を早期に判定するため,ステロイド剤や免疫抑制剤などによる治療前にDual-time-point 18F-FDG PETを撮像し,治療開始1か月後に再度Dual-time-point 18F-FDG PETを撮像する。治療前後でのPET画像のパラメータの変化率とその後の呼吸機能の改善度,効果持続期間(PFS),全生存期間に関する関連性を検討する。【実績】目標症例集積を20症例に設定しているが、2015年5月現在17症例に到達しており順調に集積が進んでいる。無増悪生存期間との関連に関しては観察期間が短く2015年3月現在で評価が困難な状況であり、本年度に中間解析を行い学会などで発表を予定する。間質性肺炎は慢性進行性の疾患であり呼吸器難病の一つとされている。ステロイド剤、免疫抑制剤、抗線維化薬などの薬物療法の効果は不定であり、呼吸機能の改善が得られる場合から進行する症例まで幅が広く予測が困難である。我々はこれまで2時相FDG-PET画像における肺野病変部のFDG集積の変化率が病勢を反映することを報告してきた。50症例の特発性肺線維症(IPF)を対象に2時相18F-FDG PET画像での肺病変部のretention index (RI-SUV)値が長期生命予後と呼吸機能の早期悪化に強く関連していることを示し、IPFの診断時における治療方針決定に寄与する可能性を示唆した。IPFは慢性進行性の疾患で、その生命予後は3年程度といわれるが、進行スピードは様々である。進行が速い事が予想される症例には、早期に進行抑制が期待できる抗線維化薬で治療介入が望まれ、さらに肺移植登録を進める必要性がある。このように、診断時に個々の症例において進行スピードを予測することが肝心であるが、予後を正確に評価するのは困難であり、診断時にその生命予後や進行スピードを予測できる2時相18F-FDG PET画像の優位性が証明された。さらに、治療適応の間質性肺炎症例に対し治療前及び治療開始1か月後に2時相18F-FDG PETを施行したところ努力性肺活量が改善した症例はRI-SUVの改善率が有意に大きいことが分かった。有効な薬剤のないIPFでは生命予後因子として、また治療前後にPETを行うことによって病勢制御を確認することができることが示唆された。目標症例集積を20症例に設定しているが、現在17症例に到達しており順調に集積が進んでいる。呼吸器内科学これまでの症例データから、免疫抑制治療と抗線維化治療によって、FDG集積のパターンが異なることが予想される。可能な限り症例を集積し、治療内容によるサブ解析ができる状態にする。肺組織を得られた症例が予定より少なかったため、免疫染色用物品などの購入が次年度繰越となっている。免疫染色用の物品など必要備品の購入に充てる予定である。
無限自由度系における有限次元可積分構造

本研究では無限自由度系の中から現れるさまざまな有限次元可積分系の例を探り、その数学的構造の解明を試みた.また併せて,関連する幾何学の問題や可積分と限らない非線形系の研究も行った.代表者が担当した有限次元可積分系に関する研究では、Whitham変形方程式・等モノドロミー変形方程式・超対称あるいは位相的ゲージ理論に現れる系・Calogero-Moser系について成果を得たが,これらは互いに関連している.まず,リーマン球面上の等モノドロミー変形に関して,漸近的記述を与えるWhitham変形方程式を具体的に求めることができた.さらに,可解スピン系や共形場理論を手がかりに,そこで論じたような行列型等モノドロミー変形のトーラス上へ拡張を与えた.次に,戸田格子系のWhitham変形方程式やタウ函数が4次元の超対称や位相的ゲージ理論において果たす役割を論じた.さらに,やはり4次元の超対称ゲージ理論と関係の深い楕円型Calogero-Moser系について,Lax表示や戸田格子系への極限を論じるとともに,その非自励系化がトーラス上の等モノドロミー変形の例を与えることを見いだした.各分担者は,低次元位相幾何学,準楕円型作用素の確率解析,複素力学系,非線形力学系と関連する超越数論,セルオートマトン,知的エージェント,無限次の退化をもつ準楕円型・双曲型方程式などについて,それぞれ一定の成果を得た.本研究では無限自由度系の中から現れるさまざまな有限次元可積分系の例を探り、その数学的構造の解明を試みた.また併せて,関連する幾何学の問題や可積分と限らない非線形系の研究も行った.代表者が担当した有限次元可積分系に関する研究では、Whitham変形方程式・等モノドロミー変形方程式・超対称あるいは位相的ゲージ理論に現れる系・Calogero-Moser系について成果を得たが,これらは互いに関連している.まず,リーマン球面上の等モノドロミー変形に関して,漸近的記述を与えるWhitham変形方程式を具体的に求めることができた.さらに,可解スピン系や共形場理論を手がかりに,そこで論じたような行列型等モノドロミー変形のトーラス上へ拡張を与えた.次に,戸田格子系のWhitham変形方程式やタウ函数が4次元の超対称や位相的ゲージ理論において果たす役割を論じた.さらに,やはり4次元の超対称ゲージ理論と関係の深い楕円型Calogero-Moser系について,Lax表示や戸田格子系への極限を論じるとともに,その非自励系化がトーラス上の等モノドロミー変形の例を与えることを見いだした.各分担者は,低次元位相幾何学,準楕円型作用素の確率解析,複素力学系,非線形力学系と関連する超越数論,セルオートマトン,知的エージェント,無限次の退化をもつ準楕円型・双曲型方程式などについて,それぞれ一定の成果を得た.代表者の高崎はトーラス上のモノドロミー保存変形,楕円函数型カロジェロ・モーザー系,4次元のゲージ理論における可積分系などについて研究を行った.トーラス上のモノドロミー保存変形はr-行列の方法を用いることで系統的に構成することができるが,利用できる楕円函数型r-行列にいくつかの異なる型があることに対応して,モノドロミー保存変形としていくつかの異なる例が構成できた.そのうちの一つは楕円函数型カロジェロ・モーザー系とも関連があるので,楕円函数型カロジェロ・モーザー系についても別途研究を行った.また4次元のゲージ理論については,第2ベッチ数の正部分が1に等しい多様体上の位相的ゲージ理論の相関函数と内在する可積分系のτ函数との間の関連を指摘した.分担者の上は位相的ゲージ理論と密接なつながりのあるドナルドソン不変量,サーバーグ・ウィッテン不変量,結び目に関して結果を得た.加藤,西山,松木は群論・表現論的研究を行って,球等質空間と球函数,カルタン型無限次元リー(超)代数における双対性,ワイル群の表現の川中不変量,コンパクトリー群や旗多様体の分解などについて結果を得た.上田と宇敷は複素力学系の立場から非線形力学系を研究し,射影空間上の有限分岐的写像の引き起こす複素力学系,複素化されたリュエル作用素による函数解析的・超函数論的方法,などについて結果を得た.宮本は離散化された力学系であるセルオートマトンについて,生存確率と誤り確率の函数関係を数値計算によって研究した.本研究では無限自由度系の中から現れるさまざまな有限次元可積分系の例を探り,その数学的構造の解明を試みた.また併せて,関連する幾何学の問題や可積分と限らない非線形系の研究も行った.代表者が担当した有限次元可積分系に関する研究では,Whitham変形方程式・等モノドロミー変形方程式・超対称あるいは位相的ゲージ理論に現れる系・Calogero-Moser系について成果を得たが,これらは互いに関連している.まず,リーマン球面上の等モノドロミー変形に関して,漸近記述を与えるWhitham変形方程式を具体的に求めることができた.さらに,可解スピン系や共形場理論を手がかりに,そこで論じたような行列型等モノドロミー変形のトーラス上へ拡張を与えた.次に,戸田格子系のWhitham変形方程式やタウ函数が4次元の超対称や位相的ゲージ理論において果たす役割を論じた.さらに,やはり4次元の超対称ゲージ理論と関係の深い楕円型Calogero-Moser系について,Lax表示や戸田格子系への極限を論じるとともに,その非自励系化がトーラス上の等モノドロミー変形の例を与えることを見いだした.

各分担者は,低次元位相幾何学,準楕円型作用素の確率解析,複素力学系,非線形力学系と関連する超越数論,セルオートマトン,知的エージェント,無限次の退化をもつ準楕円型・双曲型方程式などについて,それぞれ一定の成果を得た.
調和解析学と非線形偏微分方程式の融合を目指して

Navier-Stokes方程式の解の安定性の解析にはStokes作用素Aに加えて、変数係数をもった低階の微分を含んだ項Bを摂動として処理しなければならない。外部問題の場合、よく知られた半群生成の摂動論は役に立たない。何故ならば、作用素A+Bのスペクトルの存在範囲をAのそれを不変にする様に摂動させなければならないからである。その際関数空間の選択に注意を払う必要がある。定常解の存在と安定性の問題は斉次Sobolev空間における考察でひと段落したものの、3次元外部領域の場合はnet forceがゼロであるという不自然な条件は依然そのままであった。これを克服するためにはStokes作用素が全単射であり、かつスケール不変則を満たすような新たな関数空間を見い出さねばならなかった。その試みとして、まずFourier変換、特異積分作用素が使える全空間R^NにおいてMorrey空間を実補間した空間を導入し、でNavier-Stokes方程式を解くことに成功した。これまでは複素補間を用いて、Navier-Stokes方程式の強解(古典解)を構成したが、Riesz-Thorinの不等式に代表される様に、複素補間理論はシャープな補間不等式の係数が得られる反面、両立対の空間は広がらない。このことは、すべてのL^r(1<r<∞)において線形化方程式(Stokes方程式)が可解である内部問題に関しては障害とならなかった。一方、実補間空間の利点は、両立対の空間からより広い空間が得られることであり、線形化方程式の可解性に制限のある外部問題に実補間空間理論を導入したことは、画期的な進歩であった。応用として、Lorentz空間P^<p,q>(Ω)において外部定常解を購成し、更にnet forceの条件を仮定することなく、その安定性を示した。
外国為替市場の効率性と安定性に対する高速取引の影響：高頻度データによる分析

本研究の目的は、外国為替市場における高速頻度取引(high-frequency trading)の発達が、市場の効率性と安定性にどのように影響しているかを実証的に明らかにすることである。データは電子ブローキングシステム(EBS社)の中に蓄積される、高頻度(1秒の100分の1)の大量のデータを使用する。昨年度は、ロンドンの仲値(4pm WM/Reuters fixing)と東京の仲値(9:55am)前後の価格の動き、取引量の動きから、私的情報を保有する銀行が、仲値形成に影響を及ぼそうとして取引実行のタイミングや実行価格について「工夫」しているかどうかを検証した(Ito and Yamada (2017), Ito and Yamada (2018))。本年度(2018年度)は、この日本の論文を発表する機会を増やして研究成果の伝播につとめた。2019年3月にGRIPSで開催したEBSデータ国際会議では、アメリカから二人の学者を招待した。Melvin教授はわれわれが分析したロンドンでの談合疑惑の結果として生じた民事裁判で、訴えられた銀行側の証人としての経験を話して、伊藤・山田論文が非常に核心をついていると評価した。Levich教授も東京市場の仲値決めに関連して、非常に興味深い結果と評価した。一方、Melvin教授の発表論文とLevich教授の発表論文は、来年度以降の研究の方向を考えるうえで参考になった。本年度発表の論文は、Ito, Takatoshi (2018)があるが、これは、外国為替市場が、EBSのマッチング・コンピューターの導入、銀行などのDealerのコンピューターとの接続、などによって外国為替市場が、裁定取引が瞬時のうちにできるという意味で、効率的になる一方、高速取引のなかで、一方的に急騰あるいは急落するというリスクがたかまっていることに警告を鳴らしている。初年度は発表論文が2本と予想以上の成果を上げた。今年度は新しい方向の研究を始めたため、Journalの掲載論文は出なかったものの、次の研究課題への仕込みが行われ、おおむね計画通り進行している。現在はマクロ統計の発表日のPrice Discoveryの速さなど為替レートの動き、変動性の分析の研究を進めている。それと同時に、政治的なイベントなどが起きて為替が大きく変動した場合の指値の入り方、キャンセルのされ方を分析することで、高頻度で市場の厚み(Liquidity)・深さ(Depth)の変化を研究するための準備作業を行っている。当初研究目的に掲げたもののうち、昨年度、今年度の研究対象にならなかったものについて、来年度は、研究を推進していく。第一に、市場に新しい情報が伝達されたとき(たとえばGDPの発表、インフレ率の発表時)、市場参加者がどのようにその情報をプライシングに反映させていくか、これまでの市場構造の変化に応じて、あらたな均衡価格の発見速度はどのように変化してきたか、などである。第二に、金融機関が取引コンピューターにプログラムを組み込んで、自動的に取引指示を出すアルゴリズム取引の進展とともに、裁定利益機会の発現など、異常現象(アノマリー)の出現頻度は減少、出現したときの継続時間は短縮してきたと考えられる。これを定量的に示したい。これを示すことができれば、アルゴリズム取引の進展により、市場の効率性が増す現象と評価することができる。第三に、アルゴリズム取引の割合が高まると、高速取引のため、いったん一方向へ急激な変化がおきると、それが増幅されるのではないか、という懸念がある。短時間の急激な変化(フラッシュ・クラッシュ)の検証を行う。第四に外国為替市場では、EBSやロイターという株式取引所にも似た売買システムから、個別の金融機関において売り買いをマッチさせてしまう「ダーク・プール」が増えてきた。取引集中型のシステムから、分権型の取引が増えているように見える。これが、市場全体のプライシングやボラティリティにどのような影響を与えるのかを研究したい。マクロ統計の発表日の分析、相場の変動が大きなときの分析の準備を進めてきたが、来年度はその研究に取り掛かる。本研究は、外国為替市場における高速取引の発達が、市場の効率性と安定性に、どのように影響しているかを、取引プラットホーム(EBS社)の高頻度データを分析することで、明らかにしていくことを目的にしている。今年度は、ロンドンの仲値(4pm WM/Reuters fixing)と東京の仲値(9:55am)前後の価格の動き、取引量の動きから、私的情報を保有する銀行が、仲値形成に影響を及ぼそうとしているかどうかを検証した(Ito and Yamada (2017), Ito and Yamada (2018))。ロンドンの場合には、銀行の談合疑惑から制度改革が行われる前は、仲値決めの前後の価格の動きに負の相関があることが観察されていた。また、仲値決めの1分間のうち前半に極端な取引量の増加がみられた。制度改革では仲値決め時間が5分間に延長されたが、取引量は5分間のあいだ均等になる傾向がみられた。これは銀行が談合の疑惑をかけられるのを嫌ったためと説明される。東京の仲値決めは、銀行が個別に決めることができるため、談合はない。ただし、東京の仲値決めの時間帯には、ドル買いの顧客がドル売りの顧客をはるかに上回ることが常態化しており、ドル高になる傾向が強い。これを念頭に置いて、各銀行は、自行の仲値決めが、ドル高にバイアスがかかるようにすることできれば利益を最大化することができるので、仲値決めの瞬間の価格のボラティリティを高めるインセンティブを、銀行が持つことが理解され、データでもそれが裏付けられた。

また、東京の仲値は日米に金利差がある場合には金利差の2日分を上乗せして仲値を提示することが発見された。これは仲値適用の取引が当日であり、銀行のインターバンク取引が決済されるのが2日後であることに起因している。研究開始後順調に論文作成がすすみ、すでに査読付きで評価の高いジャーナルに2本の論文が掲載された。ロンドンの仲値形成、東京の仲値形成については独創的な成果を発表することができた。また次の研究課題に向けたマクロ統計の発表日と発表内容についてのデータ収集も順調で、次の論文に向けた作業も順調に進んでいる。本研究の目的は、外国為替市場における高速頻度取引(high-frequency trading)の発達が、市場の効率性と安定性にどのように影響しているかを実証的に明らかにすることである。データは電子ブローキングシステム(EBS社)の中に蓄積される、高頻度(1秒の100分の1)の大量のデータを使用する。昨年度は、ロンドンの仲値(4pm WM/Reuters fixing)と東京の仲値(9:55am)前後の価格の動き、取引量の動きから、私的情報を保有する銀行が、仲値形成に影響を及ぼそうとして取引実行のタイミングや実行価格について「工夫」しているかどうかを検証した(Ito and Yamada (2017), Ito and Yamada (2018))。本年度(2018年度)は、この日本の論文を発表する機会を増やして研究成果の伝播につとめた。2019年3月にGRIPSで開催したEBSデータ国際会議では、アメリカから二人の学者を招待した。Melvin教授はわれわれが分析したロンドンでの談合疑惑の結果として生じた民事裁判で、訴えられた銀行側の証人としての経験を話して、伊藤・山田論文が非常に核心をついていると評価した。Levich教授も東京市場の仲値決めに関連して、非常に興味深い結果と評価した。一方、Melvin教授の発表論文とLevich教授の発表論文は、来年度以降の研究の方向を考えるうえで参考になった。本年度発表の論文は、Ito, Takatoshi (2018)があるが、これは、外国為替市場が、EBSのマッチング・コンピューターの導入、銀行などのDealerのコンピューターとの接続、などによって外国為替市場が、裁定取引が瞬時のうちにできるという意味で、効率的になる一方、高速取引のなかで、一方的に急騰あるいは急落するというリスクがたかまっていることに警告を鳴らしている。初年度は発表論文が2本と予想以上の成果を上げた。今年度は新しい方向の研究を始めたため、Journalの掲載論文は出なかったものの、次の研究課題への仕込みが行われ、おおむね計画通り進行している。現在はマクロ統計の発表日のPrice Discoveryの速さなど為替レートの動き、変動性の分析の研究を進めている。それと同時に、政治的なイベントなどが起きて為替が大きく変動した場合の指値の入り方、キャンセルのされ方を分析することで、高頻度で市場の厚み(Liquidity)・深さ(Depth)の変化を研究するための準備作業を行っている。
サーバ配送による堅牢なインターネット・サーバ

本研究の目的は, flash crowdsなどの集中的なアクセスが発生しても安定したサービスを提供し続けるインターネット・サーバの構成法を確立することである.インターネット上に数千から数十万台規模のノートを地理的に分散配置した巨大なサーバ配信ネットワークを創出するための基盤技術を供する.サーバ配信ネットワークとは,複数のサービスを同時に提供するための基盤であり,その上で数万から数百万の異なるサービスを同時に提供する.サーバ配信ネットワークでは,各サービスの規模に応じて自動的に複数のノートが選択され,サービスを提供するサーバ・プログラムが選択されたノートに配送され,各サービスの提供が行われる.このようなサーバ配信ネットワークを実現するための基本的なプロトコルの設計を行った.具体的にはCANという分散ハッジュテーブルとGNPというノート間距離の推定方式を組み合わせたオーバーレイ・ネットワークを構築し,そのうえでアクセスパスの集中度というメトリックを用いたアクセス状況の監視・およびサーバを配信する位置の特定を行う手法を確立した.さらに,仮想パス拡張などの最適化手法を開発し,前年度に開発した基本機構の精度をさらに高めることに成功した.大規模シミュレーションによる徹底した評価を行った結果,本提案機構はほぼ期待通りの動作を行うことが確認できた.すなわち1) flash crowdsなどのアクセス集中に対しても頑強である2)広域分散環境におけるサーバの負荷分散が可能となる,3)クライアントの多い地域にサーバを集中配備し応答性の向上,インターネット全体におけるトラヒック量の削減などの効果が得られている.これらの成果は国際会議等で発表することができ,一定の成果を出すことができたと考えている.本研究の目的は,flash crowdsなどの集中的なアクセスが発生しても安定したサービスを提供し続けるインターネット・サーバの構成法を確立することである.インターネット上に数千から数十万台規模のノードを地理的に分散配置した巨大な"サーバ配信ネットワーク"を創出するための基盤技術を供する.サーバ配信ネットワークとは,複数のサービスを同時に提供するための基盤であり,その上で数万から数百万の異なるサービスを同時に提供する.サーバ配信ネットワークでは,各サービスの規模に応じて自動的に複数のノードが選択され,サービスを提供するサーバ・プログラムが選択されたノードに配送され,各サービスの提供が行われる.このようなサーバ配信ネットワークを実現するための基本的なプロトコルの設計を行った.具体的にはCANという分散ハッシュテーブルとGNPというノード間距離の推定方式を組み合わせたオーバーレイ・ネットワークを構築し,そのうえでアクセスパスの集中度というメトリックを用いたアクセス状況の監視・およびサーバを配信する位置の特定を行う手法を確立した.OverlayWeaverというネットワークシミュレータを用いた実験を行った結果,おおよそ期待通りの良好な結果を得ている.すなわち,1)flash crowdsなどのアクセス集中に対しても頑強である,2)広域分散環境におけるサーバの負荷分散が可能となる,3)クライアントの多い地域にサーバを集中配備し応答性の向上,インターネット全体におけるトラピック量の削減などの期待した成果がおおむね得られている.本研究の目的は, flash crowdsなどの集中的なアクセスが発生しても安定したサービスを提供し続けるインターネット・サーバの構成法を確立することである.インターネット上に数千から数十万台規模のノートを地理的に分散配置した巨大なサーバ配信ネットワークを創出するための基盤技術を供する.サーバ配信ネットワークとは,複数のサービスを同時に提供するための基盤であり,その上で数万から数百万の異なるサービスを同時に提供する.サーバ配信ネットワークでは,各サービスの規模に応じて自動的に複数のノートが選択され,サービスを提供するサーバ・プログラムが選択されたノートに配送され,各サービスの提供が行われる.このようなサーバ配信ネットワークを実現するための基本的なプロトコルの設計を行った.具体的にはCANという分散ハッジュテーブルとGNPというノート間距離の推定方式を組み合わせたオーバーレイ・ネットワークを構築し,そのうえでアクセスパスの集中度というメトリックを用いたアクセス状況の監視・およびサーバを配信する位置の特定を行う手法を確立した.さらに,仮想パス拡張などの最適化手法を開発し,前年度に開発した基本機構の精度をさらに高めることに成功した.大規模シミュレーションによる徹底した評価を行った結果,本提案機構はほぼ期待通りの動作を行うことが確認できた.すなわち1) flash crowdsなどのアクセス集中に対しても頑強である2)広域分散環境におけるサーバの負荷分散が可能となる,3)クライアントの多い地域にサーバを集中配備し応答性の向上,インターネット全体におけるトラヒック量の削減などの効果が得られている.これらの成果は国際会議等で発表することができ,一定の成果を出すことができたと考えている.
マイクロダイアリシス法による抗てんかん薬の神経化学的研究

新しい抗てんかん薬であるZonisamide(ZNA)の薬理特性を検討するために、微小脳内透析法を用いてin vivoにてモノアミン、GABAの測定を行った。実験にはウイスター系ラットを用いエーテル麻酔下脳定位固定装置にて透析プローブを海馬に挿入し、手術の影響を考慮して1週間後より実験を開始した。サンプリングはリンゲル液を2.0ml/minの流速にて灌流し回収した灌流液中の主に、ドーパミン(DA),ノルアドレナリン(NA),DOPAC,5-HT,5-HIAAをHPLC-ECDにより、30分間隔で経時的に測定した。またGABAの測定についてはMA-50DSカラムを用い分離した後に誘導体化して検出するポストラベル法を用いて測定した。次に、ZNAを1日に30mg/kgで腹くう内に反復投与し、これを2週間続けた後に同様に脳内灌流液を採取して解析を行った。なお、対象として生理的食塩水1ml/kgの反復投与を行った。測定終了後に断頭し挿入位置の確認を行った。測定の結果はZNA投与前のDA,NA,DOPAC,5-HT,5-HIAA,GABAの平均値を100%とし、ZNA投与2週間後6時間経時的に回収したその値と比較した。その結果、海馬ではDA,5-HT,5-HIAAはZNA投与後のbaselineは若干の増加を示し、さらに6時間の経時的測定の間には軽度の上昇(130150%)をみたが6時間後にもbaselineに戻ることはなかった。理由としては日内変動の問題が考えられるが明らかな原因については不明である。NA,DOPACはほぼ不変であった。なお、GABAの測定結果については、今回安定した測定値を得ることはできず、考察には至らなかった。この点については処理操作上に問題があったものと考えられる。
運動時における筋酸素動態不均一性の評価とそのスポーツ医科学分野への応用

組織酸素飽和度(SmO2)の測定が可能な近赤外空間分解分光法の測定装置を左外側広筋全体に貼付し,自転車運動時におけるSmO2の部位差について検討した.その結果,運動終了直前におけるSmO2の最低値は,近位部に比べて遠位部で有意に低く,全身持久力の指標である最高酸素摂取量との間には有意な負の相関関係が観察された.また,6週間の持久的トレーニングに伴い全測定部位でSmO2は有意に低下した.組織酸素飽和度(SmO2)の測定が可能な近赤外空間分解分光法の測定装置を左外側広筋全体に貼付し,自転車運動時におけるSmO2の部位差について検討した.その結果,運動終了直前におけるSmO2の最低値は,近位部に比べて遠位部で有意に低く,全身持久力の指標である最高酸素摂取量との間には有意な負の相関関係が観察された.また,6週間の持久的トレーニングに伴い全測定部位でSmO2は有意に低下した.健康な成人10名を対象に,安静時および運動時における筋酸素動態の不均一性について調べた.左外側広筋の遠位部から近位部に向かって8箇所測定可能な近赤外空間分解分光法のプローブを装着した.仰臥位にて安静の後,6分間の動脈血流遮断(AO)を行い,AO時における組織酸素飽和度(StO_2)の最低値を酸素抜き取り能力(O_2 extraction)として評価した.なお各測定部位の皮下脂肪厚を測定し,光学係数に与える脂肪厚の影響を補正した.その結果,安静無負荷時においてすでに,遠位部(77.0±9.1%)に比較して近位部(80.2±5.6%)の方でStO_2が有意に高かった(p<0.05).またAO時におけるStO_2の最低値は,遠位部(14.1±8.0%)に比較して近位部(37.6±10.8%)の方で有意に高値を示し(p<0.001),安静時と比較して,StO_2の部位差が有意に拡大した(p<0.001).ランプ負荷法(男性30W,女性20W)による自転車運動を疲労困憊まで行い,その際の筋酸素動態不均一性について評価した.その結果,負荷強度の増大に伴い全被験部位のStO_2は顕著に低下し,VO_2max時におけるStO_2もまたAO時と同様に,近位部(52.7±5.8%)に比べて遠位部(40.4±5.8%)の方が有意に低かった(p.0.05).標準偏差を平均値で除した値(RD)を不均一性の評価指標として調べた結果,安静時(7.7±1.3%)およびOW負荷時(6.9±1.5%)と比較して,高強度運動時ではStO_2のRDが有意に増大した(80%VO_2max;17.4±5.7%,p<0.05,100%VO_2max;23.0±6.4%,p<0.05).つまり,負荷強度の増大に伴い単一筋内におけるStO_2の不均一性も有意に増大した。昨年度の研究では,高強度運動時において活動筋内の組織酸素飽和度(StO_2)の不均一化が亢進することを報告している.有酸素能の低い筋群では,高強度運動時において0_2バランスのミスマッチングが亢進し,StO_2分布が更に不均一化すると考えられる.一方,有酸素能の高い筋群では活動筋内における0_2バランスがより均一化する方向へシフトすると考えられる.つまり最大運動時におけるStO_2の不均一性と全身持久力との間には,負の相関関係が得られるという仮説がたてられる.そこで本年度は,最高運動負荷時における活動筋内StO_2の不均一性と最高酸素摂取量(VO2peak)との関係について検討した.健康な成人男性14名を対象に,30Wランプ負荷法による自転車運動負荷試験を疲労困憊まで行った.多チャンネル型近赤外空間分解分光法のプローブを,左脚側の外側広筋に対して長軸方向に沿って8箇所装着し,運動時におけるStO_2の変化を連続的にモニターした.なお各測定部位の皮下脂肪厚を超音波診断装置にて計測し,光学係数に与える脂肪厚の影響を補正した.その結果,運動強度の増大に伴い近位部に比べて遠位部においてStO_2が有意に低かった.また全測定部位において,疲労困億時におけるStO_2とVO2peakとの間に有意な負の相関関係が得られた(p<0.05).一方,疲労困憊時におけるStO_2の不均一性とVO2peakとの間に有意な関係は認められなかった.以上より,全ての測定部位においてStO_2とVO2peakとの間に有意な負の相関関係が得られたことから,有酸素能に優れている筋群では,ピンポイントではなく広範囲に渡り酸素の抜き取りが亢進していることが推察される.また,仮説に反してStO_2の不均一性とVO2peakとの間に有意な関係が認められず,PETを用いて0_2バランスの不均一性を調べた研究とは異なる結果が得られた.末梢組織レベルでは,エネルギー需要量の増大に対する血流分布が不均一であり,酸素バランスの不均一化が亢進するに伴い, mnscle O_2 extractionがより低下する可能性について報告されている.

また,持久的鍛錬者の方が,運動時における血流量分布がより均一化したとも報告されている.本研究では, 6週間の持久的トレーニングにより活動筋脱酸素化レベルおよびその不均一性が変化するか否かについて検討した.健康な成人9名を対象に,ランプ負荷法による自転車運動負荷試験を疲労困憊まで行った.多チャンネル型近赤外空間分解分光法(NIR_<SRS>)のプローブを外側広筋の長軸方向に沿って8箇所装着し,運動時における筋組織酸素飽和度(SmO_2)を連続的にモニターした.筋酸素動態不均一性は,標準偏差を平均値で除した値で評価した.自転車運動による持久的トレーニングを60%VO_<2peak>から開始し,トレーナビリティに応じて5%VO_<2peak>ずつ増加した.トレーニングは, 1回30分以上,週に3回以上の頻度で6週間行った.持久的トレーニングにより最高酸素摂取量は22. 5%増加した(p<0.001).また,疲労困憊時における活動筋内の平均SmO_2は,トレーニングにより有意に脱酸素化が亢進した(P<0.05).一方,活動筋内におけるSmO_2の不均一性に関しては,トレーニング前後において有意な変化を認めなかった.以上より,持久的トレーニングによる骨格筋有酸素能力の向上に伴い,活動筋内のmuscle O_2 extractionは亢進したが,筋酸素動態の不均一性は変化しなかった.持久的トレーニング後にVO_<2peak>が有意に向上した結果と併せて考慮すると,運動時における酸素バランス分布の不均一性は,活動筋での酸素交換効率に影響を及ぼさない可能性が示唆された.