hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
回転する流路内の境界層に関する研究

〔回転流路内の流れの可視化〕スモークワイヤ法による流れの可視化を試みた。撮影のための時間遅延回路は、C-MOS ICと555タイマを使用し、遅延パルスの間、555による単安定回路が再トリガしないように、555の前段にC-MOSゲートによる単安定マルチバイブレータ回路を付加した。可視化の結果、1)主流の回転方向速度こう配が回転角速度の2倍であること、2)境界層の発達が高圧力側で抑制され、逆に低圧力側で促進されること、3)高圧力側で側壁中央から上下壁に向かう二次流れが生じること、4)低流量領域で高圧力側に逆流領域が生じること等が観察された。このように流路全体の流れを定性的に把握することができ、より詳細な定量的測定を必要とする領域を決めることができた。〔回転系と静止系の間の測定システムの開発〕速度測定のため市販の定温度型熱線流速計2台を回転テーブル上に搭載した。流速計の出力電圧を周波数に変換し、さらに光変換を行なった。変換器はAD650を利用した。光変換の発光素子としては超高輝度LEDを使用した。光は、回転軸延長上の静止系に固定した受光素子で電気信号に変換し、受信した周波数を再び電圧に変換した。変換の周波数応答を高めるために、フェーズ・ロックド・ループ回路を試作した。LEDと受光素子間の信号伝達可能範囲が広く、素子の厳密な位置決めを必要としない。測定プローブの移動は、静止系からコンピュータで制御できるステッピングモータによって行ない、位置検出には静電容量方式のノギスを利用し、データはRS-232Cでコンピュータに取り込むことができる。実験の結果、主流の乱れ値は回転の有無に関係なく0.3以下であること、また主流の回転軸方向こう配も小さく、本研究の目的を達成するのに十分な流路入口条件であることを確認した。
二次元ランダム系の一電子波動関数の非指数関数的局在

本研究は、厳密な解析的計算に出来るだけ依拠して、二次元ランダム系のスケーリング理論(仮説)の「一電子波動関数はランダム性がいかに弱くとも指数関数的に局在する」との主張の可否を明らかにしようとするものである。二次元帯状の自由空間にランダムにデルタ関数型ポテンシヤルをおいた特殊なモデル(Azbelモデル)については既に指数関数的局在の消失を示唆する結論が得られていたが、その結論は波動関数の絶対値の二乗の減衰解の最大リャプノフ指数に関するある不等式の存在を前提としていた。本研究では、1これらの議論を標準的な二次元強結合ランダム系で再構築し、また2存在を前提としている不等式の数値的な検証を行なうこと、を目的としている。1については、ほぼ計算が出来、Azbelモデルについてのそれよりもはるかにあいまいさの無い結果を得た。例えば、この系は自由度が最初から有限なので、自由度のカットオフは不要であり、また電子状態の取るエネルギーは単一バンドを構成しているので、バンド間遷移は最初から考える必要が無い。2については数値計算により、(a)有限系のリャプノフ指数のサンプル揺らぎ(分散)が二次元帯の幅Sに依存せずその長さLの増大とともに中心極限定理に従ってL^<-1>で収束する数値的結果、(b)波動関数の絶対値の二乗の増大解の最小リャプノフ指数に関する不等式の存在を肯定する数値的結果、(c)最小リャプノフ指数の大きさはS^<-1>に比例して減少する数値結果、等を得た。1,2の結果を合わせて(A)2003年秋(岡山大)及び2005年春(東京理科大)の日本物理学会と、(C)Physica Status Solidiに論文を公表した。1,2の全体の詳細をまとめたものを研究成果報告書にまとめ、また近く論文として公表する予定である。二次元帯状の自由空間にランダムにデルタ関数型ポテンシャルをおいた特殊なモデル(Azbelモデル)については既に指数関数的局在の消失を示唆する結論が得られていたが、その結論は波動関数の絶対値の二乗の減衰解の最大リャプノフ指数に関するある不等式の存在を前提としていた。本研究では、(1)これらの議論を標準的な二次元強結合ランダム系で再構築し、また(2)存在を前提としている不等式の数値的な検証を行なうこと、を目的としている。(1)については、ほぼ計算が出来ており、Azbelモデルについてのそれよりもはるかにあいまいさの無い結果を得ている。例えば、この系は自由度が最初から有限なので、自由度のカットオフは不要であり、また電子状態の取るエネルギーは単一バンドを構成しているので、ウムクラップ過程は最初から考える必要が無い。(2)に付いてはまだ予備段階ではあるが、波動関数の絶対値の二乗の減衰解の最大リャプノフ指数に関する不等式の存在を肯定する数値計算の結果を得た。

本研究では、1.これらの議論を標準的な二次元強結合ランダム系で再構築し、また2.存在を前提としている不等式の数値的な検証を行なうこと、を目的としている。1については、ほぼ計算が出来、Azbelモデルについてのそれよりもはるかにあいまいさの無い結果を得た。例えば、この系は自由度が最初から有限なので、自由度のカットオフは不要であり、また電子状態の取るエネルギーは単一バンドを構成しているので、バンド間遷移は最初から考える必要が無い。2に付いては数値計算により、(a)有限系のリャプノフ指数のサンプル揺らぎ(分散)が二次元帯の幅Sに依存せずその長さLの増大とともに中心極限定理に従ってL^<-1>で収束する数値的結果、(b)波動関数の絶対値の二乗の増大解の最小リャプノフ指数に関する不等式の存在を肯定する数値的結果、(c)最小リャプノフ指数の大きさはS^<-1>に比例して減少する数値結果、等を得た。
大地震による間接被害の定量評価手法確立のための基礎的研究

被害地震発生のたびに各機関により組織的な調査が行われているが被害調査項目として従来は構造物の被害など直接的なものに限られていたが、近年は建物被害の機能的な問題など計画学的問題から、さらに経済的な影響など間接的な被害項目にまで及んでいる。直接被害については被害統計が整えられ、定量的な議論が進められ、地理情報システムとリンクして解析が進められている。このように間接被害についても定量的な取扱が重要であり評価法の確立が急務であると考え本研究を1年計画で実施し研究の方向を探った。本計画の立案後に阪神・淡路大震災の勃発を見たのでこの地震災害事例を研究に取入れた。今回の震災はさまざまな間接被害を引き起こし多くは現在も進行中であり、多くの課題をわれわれに与えている。各分担者はそれぞれ何らかのかたちで被害調査に関わり対象範囲も間接被害へと広げつつあり、各自の調査結果、研究成果を持ち寄り議論を重ねることに主眼をおき数回の会合を持った。最後に間接被害の評価法に焦点をしぼり、評価法の提案、問題点の指摘、今後の方向などを報告書としてまとめ刊行した。取扱った主な評価項目は、人的被害、ライフライン被害による生活支障、緊急対応、広域被害の空間分布などである。最後の会合では本報告書をもとにミニ・シンポジウム形式で開催し公開討論を行った。
会合制御した新規なスクアリリウム系クロモフォアーの開発に関する研究

色素分子間の会合や分子内クロモフォアーの会合を制御した新規なスクアリリウム系色素の開発を目的として、複素環部分を非対称成分とする近赤外吸収スクアリリウム色素の合成、フェロセン部位を架橋部とする新規なスクアリリウム系色素二量体の合成、π-共役系を拡張したビススクアリル系色素の合成を行い、溶液、結晶、LB中での分子内、分子間会合について検討した。以下の結果が得られている。1.スクアリリウム系色素の分子間会合を制御するために、ジュウロリジン-ベンゾインドレニウム系スクアリリウム色素を合成した。この色素は、X線構造解析から色素内の1個のカルボニル基に対して1個の水分子が水素結合し、ベンゾインドリン骨格のN-ヘキシル基と色素平面で1種の疎水場を形成し、この空間にベンゼン誘導体を内包する新たな包接機能を有し、J-会合体様の分子会合体を形成することが明らかとなった。2.フェロセン部位を架橋部に、分子末端にアザクラウン部位を有するスクアリリウム色素二量体を合成し、その金属塩添加による分子内会合特性について評価した。その結果、12-アザクラウン化や15-アザクラウン化スクアリリウム二量体は、アルカリ土類金属イオンと1:1の金属錯体を形成し、この構造は、分子内H-会合体であることを明らかにした。3.π-共役系を拡張したビススクアリル系色素は、N,N-ジアルキルアニリノ-3-ヒドロキシ-3-シクロブテン-1,2-ジオンとオルトギ酸エチルとの反応により合成した。このビススクアリル系色素では、中央の2個のカルボニル基間で分子内水素結合が形成され、π共役が拡張され、その結果、吸収波長は830nmまで長波長シフトした。なお、この水素結合に関与しているカルボニル基は遷移金属イオンと錯形成し、選択的な波長変化(634771nm)を示すことが判った。
光ファイバ中のレイリー散乱を利用した歪分布測定技術の研究開発

本研究で提唱する歪分布測定法では、光ファイバにコヒーレントな光パルスを入射して得られるレイリー散乱ジグザグ波形が、歪を受けると変化し、適度に光周波数を変えると元に戻ることを利用するものである。本測定法を実現するためには、環境変化のない状態において、ジグザグ波形の再現性が保たれなければならない。しかし、このような再現性は従来得られていなかった。平成12年度には、本研究において初めて5分間という短時間再現性が得られた。そして今年度(平成13年度)には、以下の取り組みを行い、更に長時間にわたってジグザグ波形の再現性を得ることが出来た。(1)レイリー散乱波形の再現性の更なる向上を図るために温度安定性の向上を図った。具体的には恒温器を増設して、光源と被測定ファイバを独立に2つの恒温器に収納した。(2)偏光状態が重要なため、信号光と局部光を分岐するカプラに偏波面保持カプラを導入した。更にヘテロダイン受信機の局部光用と信号光用に偏光制御器を2台導入した。(3)信号光と局部光の偏光を手動で変化させて偏光状態を平均化することにより(やや粗い平均化だが)、1時間にわたって再現性の良いレイリー散乱波形を得ることが出来た。12年度と比較すると12倍長い時間にわたり再現性が保持された。(4)ディテクタに広帯域のものを採用し、帯域制限による波形の歪みを低減する予備的実験も行った。これらの成果は、信学技報,OFT2001-47,pp.31-36(2001-10).および電子情報通信学会2001年通信ソサイエティ大会講演論文集2,B-13-11(2001-9).で発表した。今期は、雑音が歪分布測定に及ぼす影響を計算機シミュレーションによって見積もるとともに、実験系の立ち上げを図った。シミュレーションの結果、歪分布の測定に必要な信号対雑音比は30dBであることがわかった。コヒーレントOTDRで実現可能な信号対雑音比は、距離分解能1mで50dB、10cmで30dBであることから、理論的には、分解能/歪感度として1m/10^<-7>10cm/10^<-6>が可能であることが明らかとなった。測定原理を確認するために、コヒーレントOTDRの実験系を構成し、測定を開始した。光源としてはシアン化水素ガス吸収線を利用した周波数安定化光源を使用し、光源から出た連続光を二分岐して、一方を信号光、他方を局発光とした。信号光をAO変調器を使用してパルス化し、非測定ファイバに入射した。非測定ファイバから戻るレイリー散乱光を前述の局発光と混合してヘテロダイン検波し、平均化処理した。パルス幅を50ns(距離分解能5mに対応)、100ns(同10m)、200ns(同20m)、500ns(同50m)と変えて実験を行った結果、100ns以上のパルス幅でレイリー散乱光が観測されたが、50nsでは雑音に埋もれて観測できなかった。また、観測されたレイリー散乱波形は再現性が悪く、歪測定の原理確認には至らなかった。来期は、測定系内の反射抑圧、EO変調器、光ファイバ増幅器、恒温器の導入等の方策を講じて、信号対雑音比、距離分解能、再現性等の向上を達成し、測定原理の確認を図る予定である。提案している歪分布測定技術を実現するためには、周囲温度および歪分布が安定して変わらない状態にある光ファイバにコヒーレントな光パルスを入射したとき、レーリー散乱波形が再現性よく観測されなければいけない。しかし、昨年度(平成11年度)行った実験では、レーリー散乱波形は観測する度に変化し、再現性は全く期待できない状況であった。この原因としては、被測定ファイバを室内放置の状態で実験を行ったためにファイバの状態が不安定であったことと、光パルス幅(50nsで実験)が広過ぎるために微小な環境変化の影響でレーリー散乱波形が変化してしまう状況にあったことが考えられた。このため、今年度はこれらの実験条件を改善することとし、被測定ファイバの状態を安定させるために、ファイバを恒温器に封入した。また、光パルス幅を狭くするために、周波数安定化光源から得られる連続光をAO変調器とEO変調器の2段構成でパルス化した。これにより、パルス幅5ns、消光比100dBのコヒーレントパルスを実現した。なお、パルス幅5nsは測定距離分解能50cmに対応する。パルス幅を狭くしたことにより、レーリー散乱波形が微弱になりSN比が劣化するが、これを防ぐために、光ファイバ増幅器を使用して光パルスを増幅した。上記施策を講じて実験を行った結果、5分程度以内の時間間隔で測定したレーリー散乱波形については、再現性が確認できるようになった。レーリー散乱波形の再現性についてはこれまで報告例がないので、今回得られた結果は、世界でも初めての実験データと思われる。来期は、レーリー散乱波形の再現性の更なる向上を進め、歪分布測定原理の確認を図る予定である。

本測定法を実現するためには、環境変化のない状態において、ジグザグ波形の再現性が保たれなければならない。しかし、このような再現性は従来得られていなかった。平成12年度には、本研究において初めて5分間という短時間再現性が得られた。そして今年度(平成13年度)には、以下の取り組みを行い、更に長時間にわたってジグザグ波形の再現性を得ることが出来た。(1)レイリー散乱波形の再現性の更なる向上を図るために温度安定性の向上を図った。具体的には恒温器を増設して、光源と被測定ファイバを独立に2つの恒温器に収納した。(2)偏光状態が重要なため、信号光と局部光を分岐するカプラに偏波面保持カプラを導入した。更にヘテロダイン受信機の局部光用と信号光用に偏光制御器を2台導入した。(3)信号光と局部光の偏光を手動で変化させて偏光状態を平均化することにより(やや粗い平均化だが)、1時間にわたって再現性の良いレイリー散乱波形を得ることが出来た。12年度と比較すると12倍長い時間にわたり再現性が保持された。(4)ディテクタに広帯域のものを採用し、帯域制限による波形の歪みを低減する予備的実験も行った。これらの成果は、信学技報,OFT2001-47,pp.31-36(2001-10).および電子情報通信学会2001年通信ソサイエティ大会講演論文集2,B-13-11(2001-9).で発表した。
中国における技術・開発・環境の史的研究

本研究の目的として掲げた、中国における技術・開発の在り方、及びアジアの自然認識と環境破壊との関連等の究明については、山東省における採炭・製鉄・製陶等の技術及び湖北省における洪水復旧工事の2点を通して、特に清代における技術と開発の在り方を考察し、それぞれ「清初中国の技術と開発-山東省青州府博山県人孫廷銓とその著『顔山雑記』をてがかりに-」、「清代十八世紀の水害とその対策-乾隆五十三年荊州大洪水をめぐって-」と題する2本の論文をまとめた。その際、東京への出張を行い、東洋文庫及び東洋文化研究所の地方志の記事の収集につとめ、また、近年刊行されている地方志の影印版を購入した。また、研究計画に掲げていた他分野との研究交流についてだが、本年度十月に中国三峡地区で行われた地盤環境工学の国際フォーラムに参加してより、本学の工学部環境システム工学研究室の研究者諸氏との交流を深め、堤防造築技術について、特に堤防の構造及び河川流域の地盤についての多くの指摘を受けた。当初は研究対象として中国北部の開発及び生産業の展開について予定していたが、中国中・南部の洪水対策について、今日の三峡ダム建設に関する技術的・行政的対応の実状を聞くに至り、それと絡んで種々の歴史的問題が存在していたことが推察できた。これは今後の研究の一つの対象となり得るわけで、そうした方向性を見いだし得たということも、成果といえよう。総じて、歴史研究のなかで、技術・開発・環境等についての研究がこれからも重要な対象として取り挙げられるであろうし、またその際、用語・具体的技術内容等の確認のためにも他分野との交流が大いに必要である。
ミクログリアによる死細胞の貪食が促進する感覚入力依存的ニューロン再生

嗅覚の一次中枢である嗅球では、成体でもニューロンの細胞死およびそれに続くニューロン再生が生じている。応募者らは、2光子顕微鏡を用いた嗅球ニューロンのin vivoイメージング法を確立し、ニューロンが死んだ場所で同じ種類のニューロンが再生するという嗅覚入力依存的メカニズムを報告した。さらに、嗅球の血管近傍に存在するミクログリアが、死んだニューロンを貪食することでニューロン再生を促進することを示唆するデータを得た。本研究では、感覚入力依存的なニューロン再生において、ミクログリアによる死細胞の貪食が果たす役割を解明し、その生物学的意義を明らかにする。H30年度は、まず、嗅球においてニューロン再生が生じる微小環境を理解するため、電子顕微鏡を用いて、ミクログリアやその貪食嚢、死んだ細胞及び周囲の微小環境の微細形態を観察した。また、再生するニューロンと周囲の環境との相互作用についても明らかにした。次に、ミクログリアによる死細胞の貪食に嗅覚入力が与える影響を解析した。さらに、ミクログリアの貪食がニューロン再生に果たす役割を明らかにするために、嗅球ミクログリアによる死細胞の貪食を抑制した際の嗅球ニューロンの再生について解析した。上記の結果から、嗅球においてミクログリアが死細胞を貪食し、ニューロン再生に重要な役割を果たすことが示唆された。H30年度は、ミクログリアによる死細胞の貪食の微細形態および嗅覚入力の役割を明らかにし、当初予定していた通りに計画を遂行した。また、嗅球ミクログリアの貪食を抑制した際のニューロン再生への影響を解析した。これらの成果に加えて、再生するニューロンと周囲の細胞の相互作用に関する微細形態情報を得られた。したがって、H30年度の目的の達成度としては、概ね順調に進展していると判断した。H30年度の研究成果をもとに、今後は、成体嗅球のニューロン再生や嗅覚機能におけるミクログリアによる死細胞の貪食の役割を明らかにし、その分子メカニズムを解明するための実験を遂行する。これらの実験から、成体脳のニューロン再生におけるミクログリアの死細胞貪食の生物学的意義を明らかにする。研究成果が整ってから翌年度以降に発表した方が良いと判断したため、予定より出張の機会が少なかった。次年度の物品費に充てる予定である。
中低層鋼構造ラーメン骨組の部材耐力分布の適正化に関する研究

本研究では,相対的に弱い柱脚をもつ骨組において最下層への変形集中を抑制する耐力分布や,座屈による耐力低下など複雑な履歴挙動をとる筋違の耐力評価法, 2方向水平地動を受ける立体骨組における柱梁耐力比の必要値等について検討し、特定層への変形集中を抑制し、各層の最大層間変位角を最小化する部材耐力の適正分布を明らかにした.また,偏心をもつ骨組の耐力分布を検討するツールとして, 2方向魚骨形骨組を開発した.本研究では,相対的に弱い柱脚をもつ骨組において最下層への変形集中を抑制する耐力分布や,座屈による耐力低下など複雑な履歴挙動をとる筋違の耐力評価法, 2方向水平地動を受ける立体骨組における柱梁耐力比の必要値等について検討し、特定層への変形集中を抑制し、各層の最大層間変位角を最小化する部材耐力の適正分布を明らかにした.また,偏心をもつ骨組の耐力分布を検討するツールとして, 2方向魚骨形骨組を開発した.今年度は,次の3つの課題を同時進行の形で研究を進めた.1.2方向魚骨形骨組の合理性の検証本研究では,多層立体鋼骨組の地震応答は2方向魚骨形骨組で近似できると考え,置換された2方向魚.骨形骨組の耐力を対象にして,骨組の耐力分布の合理性を評価し部材耐力分布を適正化する方法を検討する.この置換の妥当性は,平面骨組については十分な検証を終えているが,立体骨組についてな未だ検討を行っていなかつた.熊本大学情報処理センターに準備されている汎用構造解祈ソフトABAQUSを活用して,立体骨組の部材レベルでの地震応答解析を行い,その結果が2方向魚骨形骨組モデルによって近似できることを確認した.2.相対的に弱い柱脚をもつ骨組の適正耐力分布相対的に弱い柱脚をもつ骨組を対象に,最下層への変形集中を抑制するために必要な2層床梁や1層柱等の耐力の割りしについてした.その結果,適正な層せん断耐力分布を維持し必要な柱梁耐力比を確保することで,柱脚が弱い骨組における最下層への変形集中を抑制できることを示した.3.2方向地動入力を考慮した柱梁耐力比の適正値構面から傾いた方向では,2方向の梁が抵抗することで,構面方向よりも梁が相対的に強くなる.このような影で梁が最も強くなる方向について,終局耐力の上昇を考慮した上で要求される柱梁耐力比を確保することで,2方向地動を受ける立体骨組の全層の最大層間変位角を一様化できることを示した.以上の結果は,速報的には,日本建築学会大会学術講演会.日本建築学会九州支部研究発表会等で公表しており,順次,査読付論文誌で公表している.今年度は、次の3つの課題について、研究を進めた。1.露出型柱脚や筋違等がもつスリップ型の履歴特性が重層骨組の地震応答に及ぼす影響について、地震応答解析結果に基づいて数値的に検討した。その結果、柱脚と筋違の何れについても、履歴特性が地震応答性状に及ぼす影響は比較的小さく、移動硬化型の履歴特性を持つ場合に比べて、平均的には1割程度最大層間変位角応答が増大する程度であること等を明らかにした。2.平面骨組の各層の最大層間変位角応答を一様化するのに必要な柱梁耐力比については既に明らかにしている。今年度は、2方向水平地動を受ける重層骨組を対象に、各層の最大層間変位角応答を一様化するのに必要な柱梁耐力比について検討した。その結果、構面から45°方向では、2方向の梁が抵抗するので、構面方向に比べて耐力が増大すると共に柱梁耐力比が小さくなるが、この45方向の柱梁耐力比が平面骨組で求めた必要値を満たすように柱梁耐力比を決める必要があることを明らかにした。3.偏心をもつ重層骨組の適正部材強度分布を明らかにするために、単純化動力学モデルの開発を行った。このモデルは各層に6つの自由度をもつだけの単純なモデルであるが、柱梁耐力比などの崩壊機構特性に関する情報や、耐力や剛性のさまざまな偏心を表現できるように考えている。理論的な数式展開やプログラミングは一応終了し、偏心をもつ多層重層骨組の地震応答を近似できるという解析例を得るに至っている。しかし、今後更に詳細な検討の余地は残っている。今年度は、次の2つの課題について研究を進めた。1.偏心をもつ重層骨組の適正部材強度分布1-1昨年度は、偏心をもつ重層骨組の地震応答を検討するためのツールとして、2方向魚骨形モデルを開発した。今年度は、このモデルの柱や梁に対して用いる降伏曲面の形状について検討し、汎用性の高い耐震設計資料を得るための応答解析で用いる降伏曲面の形状を提案した。また、降伏曲面の形状が地震応答に及ぼす影響が小さいことも明らかにした。1-22方向魚骨形モデルを用いて、偏心をもつ重層骨組の地震応答性状を検討した。その結果、特定層の柱や梁だけに偏心がある場合でも、層せん断力の分布形は偏心のない骨組と変化がなく、偏心によるねじりモーメントの分布形も層せん断力と類似し、偏心層だけで大きくなるような傾向は認められないことなどを明らかにした。2.座屈を生じる従来型筋違付骨組の耐力分布2-1筋違の耐力評価について検討した。

筋違付骨組の耐震設計においては、圧縮側筋違の耐力は座屈後安定耐力、引張側筋違の耐力としては降伏軸力がよく利用されている。圧縮側筋違は座屈後安定耐力をもつ完全弾塑性型、引張側筋違は降伏軸力を耐力とするスリップ型にモデル化することで、筋違付骨組の地震応答が近似できることを明らかにした。2-2上記のように単純化した復元力特性を用いて、筋違付骨組の地震応答解析を行い、純ラーメン骨組や履歴型ダンパー付骨組の地震応答と比較した。その結果、筋違の最大層間変位応答抑制効果は履歴型ダンパーに比べれば劣ってはいるが安定していること、筋違の耐力分担率を大きくすると最大層間変位応答抑制効果も顕著になるが、極端に耐力分担率を大きくすると一部の層に変形集中を起こすことなどを明らかにし、耐力分担率の上限値の算定式を提示した。
統計的アプローチによる神経可塑性の機能の解明に関する研究

養液栽培の実用化は日本から開始され、技術的なレベルは世界をリードするものとなっている。本研究は培養液の量的管理方法を用いて、野菜の高位生産を行おうとするものであり、国外での研究はほとんど実施されていない。これまで、CO_2施用は1,000ppm程度の濃度を上限として日の出から換気前の時間帯について行われるのが一般的であったが、トマトの低段密植栽培では、より高濃度のCO_2施用が有利である可能性が考えられる。本試験では、日射比例型の培養液量的管理を行い、3,000ppmの高濃度CO_2施用に関する試験を実際のプラスチックハウス内で行った。CO_2施用は、液化炭酸を用いて行い、専用の制御装置を試作して目的濃度に維持した。施用時間は日の出前30分から側窓換気までとし、夕方側窓閉鎖後日没までの時間帯も補足的に行った。側窓換気は、温度による自動制御を行い、種々の環境条件を計測し、解析に用いた。トマトの簡易バッグカルチャー方式を用いて、灌液量・灌液頻度・灌液濃度などの培養液管理は、日射比例型の量的管理システム採用し、施設内のCO_2濃度を10003000ppm程度まで高める高濃度CO_2施用、また空気二重膜被覆に関する試験をプラスチックハウスで行った。生育と収量ならびに品質に与える影響を調査した。また今回,二重膜の内側のフィルムとして適した性質を持つプラスチックフィルムを新たに開発し,試験に供試した。空気二重膜被覆により断熱効果を高めた結果,プラスチックハウス内の暖房にかかる灯油量は40%削減された。一層被覆との比較では、透過日射量は低下したが、成育に関しては一層被覆のものと差がなく、収量に関しても空気二重膜被覆区における収量の減少は見られなかった。これは、CO_2濃度を10003000ppm程度まで高めることによって、二重膜による日射量の低減が補償できたことが明らかとなった。またキュウリを用いた日射比例型給液方法の試験においても、日射比例による少量多頻度の給液の優秀性が確認できた。この結果はしかるべき雑誌に投稿する予定である。個々の神経細胞が活動は多くのノイズが含まれていることが知られている。このような信頼性の低い素子を多数用いて、どの程度精密な情報表現ができるかを評価することは重要な問題である。本研究では感覚刺激を受け活動電位を発する(発火する)神経細胞集団をモデル化し、この神経細胞集団からの活動電位を記録した場合にどの程度の精度で、感覚刺激を推定できるかをフィッシャー情報量を用いて定量的に解析した。とくに、活動電位の発火率に含まれる情報量と発火時刻に含まれる情報量を評価することで、神経細胞の応答曲線がこれらの情報量に与える影響を見積もった。本研究により定常刺激の推定を行う場合でも、神経細胞がシナプス結合を通して断続的に相互作用を行う場合には、発火時刻から得られる情報量が刺激の推定精度に大きな寄与を与えることを示した。

また、互いに相互作用する神経細胞集団が時間空間的な感覚刺激を受けるときに、どのような神経細胞間の結合を仮定したら最適に感覚刺激を表現できるのかをフィッシャー情報量を用いて導出し、最適なシナプス結合を入力刺激、神経細胞の応答関数、推定するパラメータの関数として表した。近年では、神経細胞の発火時刻に依存してシナプスが動的に変化するシナプス可塑性が生理実験により報告されているが、本研究では発火情報の信頼性を最適化する学習則が、これらの実験的に観測されたシナプス可塑性と類似の性質を示すことを明らかにし、神経細胞の応答特性が最適シナプス学習則に与える影響を計算した。シナプスは神経細胞の活動電位を伝え、脳の情報処理を担っていると考えられている。シナプスの伝達効率は前後の神経細胞の活動に応じて可塑的に変化することがら、学習や記憶のメカニズムとして盛んに研究されている。本研究ではこの可塑性の機能について研究した結果、以下のことが明らかになった。(1)シナプスの可塑性は大まかに長期可塑性、短期可塑性と分類されることからも明らかなように、その変化の時間スケールも、分子的メカニズムも様々であり、中でも短期可塑性は、シナプス前後の細胞の種類に応じてもその変化の仕方が異なることが知られている。本研究では、興奮性・抑制性細胞間の多様なシナプス短期可塑性が神経細胞の発火率を恒常的に保つ役割を果たし得ることを明らかにするとともに、この恒常性が正常に機能するための生理的条件を導いた。(2)神経可塑性もしくは神経細胞の知覚刺激に対する適応が人間の行動に影響を与える例として、腹話術効果の研究を行なった。視聴覚刺激と同時に提示すると、視覚刺激により、音源の位置推定が影響をうけるという腹話術効果が知られている。本研究では、この腹話術効果が自然環境下で、視聴覚刺激を最適に統合して信号源の同一性を推定するための神経回路の適応現象として理解できることを明らかにした。また過去の知覚刺激に応じて、視聴覚系の座標基準がどのように変化することで、この腹話術効果を説明できるかを示した。
発生張力に依存して心筋トロポニンのCa親和性が変化する生理学的意義

これまでの研究で、心筋のトロポニンCのCa感受性は、発生張力に依存して変化することが示唆された。本年度は、このメカニズムが生理的な収縮・弛緩サイクルのなかで実際に機能しているか否か検証した。フェレットの右心室から得られた乳頭筋の一端を張力測定用のトランスデューサーに、他端を筋長変化用のモーターのレバ-に取り付け、標本の表層細胞内にエクオリンを圧注入して、標本に筋長変化を与えたときの細胞内Ca信号と張力の変化を同時記録した。単収縮の経過中に筋長を短縮させると細胞内Caイオン濃度は一過性に増加した。このCaイオン濃度変化は筋長変化そのものよりも、張力変化、および筋長変化を与えた時の細胞内Caイオン濃度と関係があった。初期長を変えたり、筋長を単収縮の経過中に遅いスピードで変化させると、収縮中に急速に筋長変化を行った時に比べてCaイオン濃度変化は減少した。正常液中で筋を伸展してもCaイオン濃度には変化が見られなかったが、カフェイン処理筋では筋の伸展によりCaイオン濃度は減少し、その時間経過は進展のよる活動張力の増加分の時間経過とよく一致した。外液Caイオン濃度を変化させ張力のピークが増高した時には、Ca信号の減衰時間は短縮した。初期筋長を変えたり、BDMで処理して発生張力を変化させても同様な関係が発生張力とCa信号の減衰時間との間で見られた。しかし、イソプロテレノールを作用させて、張力を増強させた時にはCa信号の減衰時間の短縮が著しく、上記の関係が見られなかった。これらの結果は、筋小胞体の機能がリン酸化などにより修飾されていない心筋では、発生張力が低下するとCaイオンに対するトロポニンCの親和性が低下して筋の弛緩が促進され、発生張力が増加するとCaイオンに対するトロポニンCの親和性が増加して、より張力が発生するというメカニズムが生理的条件下で働いていることを示唆している。
ハンセン病療養所の社会化に関する実践的研究

差別問題を解決に導く方法として、差別の加害と被害の接点における対向性を、差別から配慮へ転換することがあげられる。そのためには法的正義を「配分」の平等から「匡正」の平等に転換しなければならない。2009年4月1日に「ハンセン病問題基本法」(2008年法律82号ハンセン病問題の解決の促進に関する法律)が施行され、日本のハンセン病療養所は地域社会に開放された施設として地域住民の利用に供することができるようになった。ところが具体的な利用方法については、厚生労働省設置法第16条第9項の規定による国立ハンセン病療養所の利用に関する省令(2009年厚生労働省令85号)に基づき各療養所長が作成する「指針」に委ねられているところ、この「指針」策定作業が停滞しており、ハンセン病療養所の社会化は順調に進んでいないという現状にある。そこで本研究では沖縄愛楽園自治会の承諾の下に、園内に「ハンセン病資料館準備室」を設置し、ここを研究拠点として同園の社会化に関する取り組みを行うことにした。本年度は第1に、同園自治会と共同連携して沖縄県内の5か所の博物館・資料館を見学し、同園内に設置予定の「社会交流会館(ハンセン病資料館)」の設置理念・目的・規模・運営形態などについて概要を整理した。第2に、ハンセン病問題ネットワーク沖縄(市民運動団体)と協力連携して一般市民を対象とする園内ボランティアガイド養成セミナーを開催した。第3に、同園退所者でありまた園内ボランティアガイドでもあるT氏のガイド実践を記録し、当事者によるガイド実践の意義を多面的に分析検討した。また療養所の社会化の目的が入所者の被害回復にあることから、その構想策定のためには現在の沖縄愛楽園入所者の「気持ち」を理解する必要があり、そのために同園におけるキリスト教の影響を検討しなければならないが、本年度はその基礎作業としてヨーロッパ中世のハンセン病について社会史的な考察を行った。本年度はハンセン病療養所沖縄愛楽園の社会化について以下のことを実施した。(1)沖縄愛楽園「社会交流会館」構想を推進するために、同園自治会のもとに学識経験者や行政担当者を含む外部委員を人選して同企画運営委員会の設置準備を進めた。しかし諸般の事情により委員委嘱には至らず、次年度への継続課題となった。(2)園内ガイド養成セミナーと園内ガイドの実践については、市民団体(ハンセン病問題ネットワーク沖縄)と連携して沖縄愛楽園内で平成23年1月3月にかけて3回にわたりガイド養成セミナーを開催した。また同園自治会が外来者からの申し込みを受け付けて随時行われている園内ガイドについて参与観察をして、当事者と非当事者による園内ガイドの違いに留意しながら、非当事者による差別被害経験の継承方法について検討した。(3)ハンセン病とキリスト教に関する文献調査については、近代日本のハンセン病隔離政策導入期にヨーロッパ中世のハンセン病がどのように理解され、隔離政策が支持されるに至ったかを明らかにする、という観点から検討した。その成果を「ヨーロッパ中世のハンセン病と近代日本の隔離政策」と題して下記の図書に収録した。ヨーロッパ中世史の近年の研究によると、キリスト教による病者救済を目的として開始されたハンセン病患者の施設隔離が感染予防を目的とする差別的なものへと変容すると説かれている。この点について近代日本の隔離政策導入期には、患者救済目的の患者隔離が同時にハンセン病感染予防の効果をあげえた先行事例として理解されており、近代隔離政策も同趣旨のものであるとして導入が図られた。現在の日本でもヨーロッパ中世のハンセン病に関する誤解は訂正されておらず、そのため近代日本の隔離政策に対する反省(患者隔離が差別行為であることの反省)が妨げられていることが指摘された。本研究は、「ハンセン病問題基本法」に定められたハンセン病療養所の社会化について、沖縄愛楽園というフィールドにおいて、同園の社会化を推進する取り組みを実際に行いつつ、差別問題における「加害者-被害者関係」の枠組みを再検討しようとするものである。本年度は、昨年度からの取り組みを継続して、園内ボランティアガイド養成セミナーを開催し、同園退所者T氏のガイド実践を記録・分析したほか、同園自治会と連携して、その下に「社会交流会館(資料館)企画運営委員会」を立ち上げる準備を進めながら、入所者と地域住民を橋渡しするための拠点機能をこの資料館にもたせる方法について検討した。また理論的にはハンセン病とエイズの差別問題を比較検討した。園内ボランティアガイド養成セミナーについては平成24年1月から3月にかけて市民団体(ハンセン病問題ネットワーク沖縄)と協力して実施した。ガイド実践記録は作成中である。理論的検討の成果を単著において近日中に発表予定である。
コミュニケーション支援のための肢体不自由者の身体特性に関する研究

肢体不自由者のコミュニケーション支援においては使用者のニーズを満たす支援機器を選ぶと同時に、利用者の特性を正確に把握し、利用者の特性に合った機器を開発することが重要である。本研究においては上記目的のために可動域、巧緻性、動作圧の計測方法を提案すると共に、それらの計測結果に基づき、それぞれの障害者に適した入出力機器を自動的に選択し、提示するシステムを提した。また、利用者に使いやすい新たな支援技術として、付加文字盤および言語情報を利用した効率的文字入力方式を提案し、その有効性を確認した。1障害者の可動域と巧緻性および入出力機器の操作面の大きさとスイッチを考慮することにより、伝達速度の観点から、当該障害者に最も適した入出力機器を提示できるシステムを試作した。2マウススティックの可動域・巧緻性の計測に関しては、大型タッチパネル上に表示されたターゲットを指またはマウススティックで選択する際の所要時間と精度を計測し、可動域の極座標モデルを提唱すると共に、巧緻性との関係を明らかにした。3動作圧の計測に関しては、スイッチ表面にかかる圧力の時間変化を記録するためのハードウェアとソフトウェアを開発し、研究分担者および研究協力者によりデータ収集を行った。4スキャン方式の文字入力方式では付加文字盤を設けることにより、入力速度の効率化を図る方法を用いてパソコン上で動作する実験システムを構築し、その有効性を確認した。5言語情報を利用した文字入力方式においては、入力のタイミングも同時に見ることにより、各入力の言頼度を考慮することにより、誤り訂正機能をさらに強化した。さらに、NASA-TLXを利用して、本システムを利用した場合の心的負担の軽減量を定量的に計測した。本研究においては上記目的のために可動域、巧緻性、動作圧の計測方法を提案した。また、利用者に使いやすい新たな支援技術として、視線検知を用いた文字入力方式および言語情報を利用した効率的文字入力方式を提案した。1可動域と巧緻性の計測に関しては、大型タッチパネル上に表示されたターゲットを指またはマウススティックで選択する際の所要時間と精度を計測するソフトウェアを開発した。本手法はマウススティック使用など特殊な状況におけるキー操作の特性を解析するために有効であり、マウススティック用の特殊キーボードを試作する上で貴重なデータを得ることができる。2動作圧の計測に関しては、スイッチ表面にかかる圧力の時間変化を記録するためのハードウェアとソフトウェアを開発した。筋力が落ちた障害者にとっては小さい力で動作し、誤動作しない、適切な動作圧のスイッチの選択は重要な課題であり、本方式はそれを可能にするものである。また、マウススティック使用など特殊な状況におけるキー操作の特性を解析する上で有効なデータを得ることができる。3視線検知を用いた文字入力方式においては、五十音全体を表示し、視線検知によりおおよその文字候補を選択する第1段階と、第1段階の選択によって選択された少数の文字候補のみを表示し、目的とする文字候補を選択する第2段階からなる文字入力方式を開発した。4言語情報を利用した文字入力方式は、スキャン法と呼ばれる重度肢体不自由者用の文字入力方式の効率化を進めるための研究であり、入力時には入力文字列に曖昧性を残したままにしておき、漢字仮名混じり表記選択時に曖昧性を解決することにより入力効率を上げる方式である。本研究においては上記目的のために可動域、巧緻性、動作圧の計測方法を提案すると共に、それらの計測結果に基づき、それぞれの障害者に適した入出力機器を自動的に選択し、提示するシステムを提案した。

また、利用者に使いやすい新たな支援技術として、付加文字盤および言語情報を利用した効率的文字入力方式を提案し、その有効性を確認した。1障害者の可動域と巧緻性および入出力機器の操作面の大きさとスイッチを考慮することにより、伝達速度の観点から、当該障害者に最も適した入出力機器を提示できるシステムの仕様をまとめた。本システムについては最終年度に実装および評価を行う予定である。2可動域と巧緻性の計測に関しては、大型タッチパネル上に表示されたターゲットを指またはマウススティックで選択する際の所要時間と精度を計測するソフトウェアの改良に着手した。3動作圧の計測に関しては、スイッチ表面にかかる圧力の時間変化を記録するためのハードウェアとソフトウェアを開発し、研究分担者および研究協力者によりデータ収集を行った。4スキャン方式の文字入力方式では付加文字盤を設けることにより、入力速度の効率化を図る方法を用いてパソコン上で動作する実験システムを構築し、その有効性を確認した。5昨年度開発した言語情報を利用した文字入力方式においては、入力のタイミングも同時に見ることにより、各入力の信頼度を考慮することにより、誤り訂正機能をさらに強化した。肢体不自由者のコミュニケーション支援においては使用者のニーズを満たす支援機器を選ぶと同時に、利用者の特性を正確に把握し、利用者の特性に合った機器を開発することが重要である。本研究においては上記目的のために可動域、巧緻性、動作圧の計測方法を提案すると共に、それらの計測結果に基づき、それぞれの障害者に適した入出力機器を自動的に選択し、提示するシステムを提案した。1障害者の可動域と巧緻性および入出力機器の操作面の大きさとスイッチを考慮することにより、伝達速度の観点から、当該障害者に最も適した入出力機器を提示できるシステムを試作した。2マウススティックの可動域・巧緻性の計測に関しては、大型タッチパネル上に表示されたターゲットを指またはマウススティックで選択する際の所要時間と精度を計測し、可動域の極座標モデルを提唱すると共に、巧緻性との関係を明らかにした。5言語情報を利用した文字入力方式においては、入力のタイミングも同時に見ることにより、各入力の信頼度を考慮することにより、誤り訂正機能をさらに強化した。さらに、NASA-TLXを利用して、本システムを利用した場合の心的負担の軽減量を定量的に計測した。
介護要因の主要病態に潜在する歯周病原菌と認知機能低下・フレイルとの探索的関連解析

本研究は、脳梗塞・認知機能・フレイル(虚弱性)などの主要病態における歯科・口腔機能関連因子を解析することで、認知機能や介護要因との関連が報告されている血液中の微小脳梗塞・認知機能関連因子等の変化と歯科領域の慢性炎症の改善や口腔機能低下の改善との関連性を明らかにすることを目的としている。本研究期間の2年目である平成30年度には、高齢者施設入所者(認知機能低下を有する高齢者)を対象とした6ヶ月間の口腔ケア・歯科治療プログラムを実施する臨床介入研究を行い、歯科領域の慢性炎症や口腔機能低下に伴う脳梗塞・認知機能・フレイル(虚弱性)の関連因子の検討を進めた。6ヶ月間の口腔ケア・歯科治療プログラムの中間解析により、A)炎症指標・炎症性サイトカイン、B)微小脳梗塞・認知機能関連因子の改善傾向が認められ、さらに、C)一部の口腔フレイル関連因子の改善傾向も認められた。しかしながら、D)認知機能やE)日常生活活動(ADL)に関する有意な改善は見出せなかった。F)歯周病原細菌(9菌種13菌株)に関する検討は次年度に実施する予定である。これらの臨床研究を実施することで、口腔ケア・歯科治療がもたらす認知機能・フレイル関連ADL(日常活動動作)の改善効果の検証が進められ、口腔ケア等による慢性炎症の改善による血液中の微小脳梗塞・認知機能関連因子等の変化・改善に関する新しい知見を見出すことができた。また、要介護状態に潜在するフレイルと認知機能低下との関連に関する探索的解析として、近赤外線分光法(NIRS)を用い、口腔領域のフレイル改善のための舌運動や口唇閉鎖運動による大脳前頭前野の認知機能局在部位の活性化に関する基礎研究も並行して行っている。初年度である平成29年度から引き続き、高齢者施設入所者(認知機能低下を有する高齢者)を対象に口腔ケア・歯科治療プログラムを実施し、歯科領域の慢性炎症や口腔機能低下の改善に伴う脳梗塞・認知機能・フレイル(虚弱性)の関連因子の変化を検討しており、平成30年度には複数の高齢者施設入所者を新たな対象者に加えることで臨床研究の対象症例数を増やすことができた。6ヶ月間の口腔ケア・歯科治療プログラムの中間解析により、炎症指標・炎症性サイトカインや微小脳梗塞・認知機能関連因子の改善傾向を示す新たな知見が得られた。歯周病原細菌(9菌種13菌株)に関する検討は未実施であったが、次年度に実施する予定である。さらに、近赤外線分光法(NIRS)を用いた舌運動・口唇閉鎖運動による大脳前頭前野の認知機能局在部位の活性化に関する基礎研究も実施しており、要介護状態に潜在するフレイルと認知機能低下との関連に関する探索的な研究を並行して行っている。当該年度の研究成果として得られた6ヶ月間の口腔ケア・歯科治療プログラムの中間解析の結果を再検証するとともに、対象症例数を10名程度増やすことで統計解析に向けた臨床研究の精密度を向上させていきたい。また、歯周病原細菌(9菌種13菌株)に関する歯周病原細菌血清抗体価の結果を加えた解析を実施し、歯周病原菌の変化・減少と血液中の微小脳梗塞・認知機能関連因子等の変化との関連についても解析していく。さらに、要介護状態に潜在するフレイルと認知機能低下との関連に関する探索的解析として、近赤外線分光法(NIRS)を用いた大脳前頭前野の認知機能局在部位の活性化に関する基礎研究も引き続き実施していく。介護要因の主要病態を形成する1脳血管障害(18.5%)と2認知症(15.8%)、3高齢による衰弱(13.4%)の上位3つの病態には、歯科領域の慢性炎症や口腔機能低下の関与が強く示唆されるものの、その病因はほとんど解析されておらず、本研究は、要介護状態の主要病態(上記の1脳血管障害、2認知症と3高齢による衰弱)に関わる脳梗塞・認知機能・フレイル(虚弱性)の関連因子を解析するとともに、歯科領域の慢性炎症や口腔機能低下の変化との関連性を明らかにすることを目的とする。本研究期間の初年度である平成29年度には、倫理審査の承認が得られた健常高齢者及び高齢者施設入所者(認知機能低下を有する高齢者)を対象に、歯科領域の慢性炎症や口腔機能低下に伴う脳梗塞・認知機能・フレイル(虚弱性)の関連因子の検討を進めた。当初の研究実施計画に合わせ、主に認知機能低下を有する高齢者を対象とした歯科領域の慢性炎症や口腔機能低下に伴うA)炎症指標・炎症性サイトカイン、B)微小脳梗塞・認知機能関連因子、C)歯周病原細菌(9菌種13菌株)、D)口腔フレイル関連因子の4つの関連因子の変化を検討した。また、健常高齢者における口腔ケアの実施状況と認知機能との関連を検討する際に、フレイル(虚弱性)の関連因子としての骨強度関連因子についても研究解析領域として検討を開始した。これらの検討を継続している臨床研究の中での脳梗塞・認知機能・フレイル(虚弱性)の関連因子に関する解析は、口腔ケア・歯科治療がもたらす認知機能・フレイル関連ADL(日常活動動作)の改善効果の検証につながる研究上の意義を有すると考えられる。初年度である平成29年度には、倫理審査の承認が得られた健常高齢者及び高齢者施設入所者(認知機能低下を有する高齢者)を対象に、歯科領域の慢性炎症や口腔機能低下に伴う脳梗塞・認知機能・フレイル(虚弱性)の関連因子の検討を進めた。

当初の研究実施計画に合わせ、主に認知機能低下を有する高齢者を対象とした歯科領域の慢性炎症や口腔機能低下に伴うA)炎症指標・炎症性サイトカイン等の4つの関連因子の変化を検討する臨床研究においては、臨床研究の症例数を増やすため、福岡市内の高齢者施設においても実施できるよう倫理審査の変更手続きを進めている。さらに、健常高齢者における口腔ケアの実施状況と認知機能との関連に関する検討において、フレイル(虚弱性)の関連因子としての骨強度関連因子の検討も実施することで、幅広いフレイル(虚弱性)の関連因子の解析と、認知機能・フレイル関連ADL(日常活動動作)の改善に関する新たな検証が可能となると考えられる。本研究は、脳梗塞・認知機能・フレイル(虚弱性)などの主要病態における歯科・口腔機能関連因子を解析することで、認知機能や介護要因との関連が報告されている血液中の微小脳梗塞・認知機能関連因子等の変化と歯科領域の慢性炎症の改善や口腔機能低下の改善との関連性を明らかにすることを目的としている。本研究期間の2年目である平成30年度には、高齢者施設入所者(認知機能低下を有する高齢者)を対象とした6ヶ月間の口腔ケア・歯科治療プログラムを実施する臨床介入研究を行い、歯科領域の慢性炎症や口腔機能低下に伴う脳梗塞・認知機能・フレイル(虚弱性)の関連因子の検討を進めた。6ヶ月間の口腔ケア・歯科治療プログラムの中間解析により、A)炎症指標・炎症性サイトカイン、B)微小脳梗塞・認知機能関連因子の改善傾向が認められ、さらに、C)一部の口腔フレイル関連因子の改善傾向も認められた。しかしながら、D)認知機能やE)日常生活活動(ADL)に関する有意な改善は見出せなかった。F)歯周病原細菌(9菌種13菌株)に関する検討は次年度に実施する予定である。これらの臨床研究を実施することで、口腔ケア・歯科治療がもたらす認知機能・フレイル関連ADL(日常活動動作)の改善効果の検証が進められ、口腔ケア等による慢性炎症の改善による血液中の微小脳梗塞・認知機能関連因子等の変化・改善に関する新しい知見を見出すことができた。また、要介護状態に潜在するフレイルと認知機能低下との関連に関する探索的解析として、近赤外線分光法(NIRS)を用い、口腔領域のフレイル改善のための舌運動や口唇閉鎖運動による大脳前頭前野の認知機能局在部位の活性化に関する基礎研究も並行して行っている。初年度である平成29年度から引き続き、高齢者施設入所者(認知機能低下を有する高齢者)を対象に口腔ケア・歯科治療プログラムを実施し、歯科領域の慢性炎症や口腔機能低下の改善に伴う脳梗塞・認知機能・フレイル(虚弱性)の関連因子の変化を検討しており、平成30年度には複数の高齢者施設入所者を新たな対象者に加えることで臨床研究の対象症例数を増やすことができた。6ヶ月間の口腔ケア・歯科治療プログラムの中間解析により、炎症指標・炎症性サイトカインや微小脳梗塞・認知機能関連因子の改善傾向を示す新たな知見が得られた。歯周病原細菌(9菌種13菌株)に関する検討は未実施であったが、次年度に実施する予定である。さらに、近赤外線分光法(NIRS)を用いた舌運動・口唇閉鎖運動による大脳前頭前野の認知機能局在部位の活性化に関する基礎研究も実施しており、要介護状態に潜在するフレイルと認知機能低下との関連に関する探索的な研究を並行して行っている。当該年度に進めてきた健常高齢者及び高齢者施設入所者(認知機能低下を有する高齢者)を対象とした臨床研究については、症例数を増やすための倫理審査の変更手続きを進めることで、福岡市内の高齢者施設においても臨床研究ができる体制を構築していく。
メタボエイジングの分子機構と抗加齢医療応用に対する心血管内分泌代謝学的アプローチ

本研究ではメタボリックシンドロームとその合併症を、エネルギー代謝状態の変化に伴う加齢現象すなわちメタボエイジングとして捉え、代謝性疾患から循環器疾患に至る一連の疾患群の分子機構ならびに心血管ホルモンの意義に関して検討を続けた。本年度までに(1)血管ホルモンによるミトコンドリア制御と代謝調節(2) ADMAによるNO産生阻害の循環器疾患発症における意義(3)長寿制御因子Sirt1の腎疾患発症における意義(4)プロレニン受容体を介したシグナル伝達経路の循環器疾患発症における意義(5)アンジオテンシンIIレセプターブロッカーパルス療法による高血圧の退縮に関して新たな知見を得た。本研究では、メタボリックシンドロームとその合併症を、エネルギーバランス、代謝栄養状態の変化に伴う加齢現象、すなわちメタボエイジングとして捉え、その分子機構を解明し、新たなメタボリックシンドロームに対する抗加齢、予防医学的治療法の開発を目指すことをその目的とする。本年度は以下の研究実績を得た。1.血管弛緩、ナトリウム利尿作用を有するナトリウム利尿ペプチドがcGMPカスケードを活性化し、脂肪分解、エネルギー消費を亢進させ、インスリン抵抗性を改善し肥満を抑制することを成体において示した。さらにその作用機序を検討し、酸素消費、エネルギー産生の首座であるミトコンドリア機能を亢進させ、ミトコンドリア生合成を促進させ同時に活性酸素を抑制することを培養筋細胞を用いて見出した。2.内因性NO産生酵素阻害剤であるADMAの代謝酵素DDAHtypeII過剰発現トランスジェニックマウスを用いて、ADMAがアンジオテンシンIIによる血管障害において重要であることを明らかにした。さらにADMAが、インスリン分泌に対しても抑制的に作用し耐糖能障害を引き起こすことを見出した。3.NAD依存性脱カルボキシレースである長寿制御因子Sirtが腎尿細管において活性酸崇産生制御に係るSOD発現を調節することで細胞のアポトーシスに関与することを明らかにした。4.高血圧自然発症ラットを用いて、高血圧発症早期にレニンアンジオテンシン系を阻害することにより高血圧を退縮させることができることを明らかにし、マイクロアレイ法によりその機序として、アンジオテンシンIIによるmicrovascular remodelingが重要であることを示した。本年度は以下の研究成果を得た。1.代表的な血管収縮ホルモンであるアンジオテンシンII (AII)が脂質燃焼を抑制して、インスリン抵抗性を惹起することをマウス生体において示した。AII投与マウス骨格筋と培養筋細胞の双方において、AIIがミトコンドリアを減少させ、活性酸素種の産生を増加させることを明らかにした。2.レニン前駆体であるプロレニンを血管平滑筋細胞に添加したところ、プロレニン受容体を介してMAPKが活性化され細胞分裂を促進することを明らかにし、レニンによる動脈硬化症進展に、レニン-アンジオテンシン-アルドステロン系の活性化のみならず、プロレニン受容体を介したシグナル伝達経路も重要である可能性を示した。3.高血圧自然発症ラットにおいて高血圧発症早期に大量のARBを短期間用いてレニンアンジオテンシン系を阻害することにより、高血圧を退縮させることができることを明らかにした。これらの結果は、代謝性疾患ないしは循環器疾患発症における、心血管ホルモンの新しい役割を見出したものであり、さらには、その過程におけるエネルギー代謝の変化と分子機構を明らかにしたものである。メタボリックシンドロームとその合併症を阻止する新規治療法開発の基盤となる成果であると考えられる。