hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
冠動脈血管内イメージングと病理組織像との対比

本研究は心臓突然死を含む剖検症例およびマイクロミニブタを用いた動脈硬化モデル動物を用いて、冠動脈プラークの血管内イメージングと病理組織切片で得られた所見を対比し、現在臨床で使われている光干渉断層法(optical coherence tomography:OCT)と血管内視鏡(coronary angioscopy:CAS)の診断精度の検証を行った。最終年度である今年度は解剖症例の検討と並行して、マイクロミニブタに高脂肪餌を与えた動脈硬化発症モデル動物を用いた血管内イメージングと病理所見を対比した。更に、マイクロミニブタの末梢動脈の金属ステント留置後の再狭窄病変に対する薬剤コーテッドバルーンを用いた治療効果を、血管内イメージング及び病理組織像で検討した。心臓突然死解剖症例や病理解剖症例では、冠動脈内の血栓の同定にEx vivoにおけるOCTやCASを用いた血管内イメージングによるオートプシーイメージングが有用であった。これらのイメージングで血栓の存在が疑われた症例は詳細な病理学的検索が必要である。血管内イメージングの解剖症例への応用は、病理解剖や法医解剖の診断精度の向上に役立つと考えられた。マイクロミニブタを用いた薬剤コーテッドバルーン治療後血管の検討では、OCT及びCASで塗布された薬剤が明瞭に抽出されることが証明された。これらの検討結果から、動脈硬化病変や治療効果の判定にOCTやCASなどの血管内イメージングの有用性が明らかとなった。本研究は剖検症例およびマイクロミニブタを用いた動脈硬化モデルを用いて、冠動脈プラークの血管内イメージングと病理像・質量顕微鏡で得られたデータを対比し、現在臨床で使われている血管内イメージングの可能性と限界を明白にする。さらに新たに開発された血管内イメージングデバイスの診断精度の検証を行うものである。初年度である平成28年度は病理解剖および行政解剖症例の13症例の心臓から冠状動脈を採取し、これらの検体を用いて、Ex vivoで血管内イメージングを撮影し、画像の集積を行った。用いた画像診断としては光干渉断層法(optical coherence tomography: OCT)と血管内視鏡(coronary angioscopy: CAS)で、これらの機器およびカテーテルの整備を行った。検討を行った冠動脈はステント治療後の症例も多く含まれていた。これらの症例から得られたデータをもとに、日本人における冠動脈治療後の血管の画像所見と病理組織像を明らかにしたい。また東京監察医務院と共同で、突然死症例の冠動脈の画像診断を行った。突然死の解剖症例では、一部で画像所見から急性冠症候群による心臓突然死が疑われた症例が含まれており、今後突然死のautopsy imagingとしての血管内イメージング技術の応用の可能性も示唆された。また病死の症例の中にも、臨床的に心臓死と考えられていなかった症例で血管内イメージングにて血栓を思わせる画像が得られた症例も存在していた。今後はこれらの検討症例について病理組織切片を作製するとともに、血管内イメージングで得られた画像所見と対比を行って、画像診断の精度管理や診断技術の向上に向けて情報発信を行う予定である。さらにブタを用いた動物実験の立ち上げを行う。近年の剖検数の減少から研究対象となった症例数が予定よりも少なく、撮影した画像情報の数が十分とは言えない状況であった。今後は広く近隣の施設に研究協力を求めて、解剖症例の蓄積を図る。心臓突然死については、東京都監察医務院、さらに東京都、近隣県の大学の法医学教室と連携し、十分数の症例の蓄積を図る。また、関連分野の学会や研究会を通じて、研究協力を依頼し、解剖症例のレジストレーションを行い科学的根拠の得られる症例数を集積する。ヒト剖検症例と合わせてマイクロミニブタによる動脈硬化モデル動物を用いて、画像の集積と病理組織切片の作製を行って、今後の研究を進める予定である。さらに新たに開発された血管内イメージングデバイスの診断制度の検証を行うものである。2年目である平成29年度も、病理解剖症例から得られた冠動脈を用いてEx vivoで光干渉断層法(optical coherence tomography:OCT)と血管内内視鏡(coronary angioscopy:CAS)画像および病理組織標本の蓄積を行った。東京都監察医務院と共同で、東京都における突然死症例の冠動脈のEx vivo画像撮影と病理診断も継続して行った。さらに今年度はマイクロミニブタを用いた動物実験を並行して立ち上げた。マイクロミニブタに高脂肪餌を与え、下肢の末梢血管にステント留置を行い、1カ月後に治療後血管の再狭窄病変に対して、経皮的インターベンションを行った。病変はその都度、上記の血管内イメージングに加えて、血管内超音波で画像撮影を行い、インターベンション後2カ月で治療効果の判定のため、血管を取りだし病理組織標本とした。今後、剖検症例と動物実験で得られた病理組織切片と、血管内イメージングで得られた画像所見と対比を行って、画像診断の精度管理や診断技術の向上、新規治療デバイスの画像および病理所見、治療効果などについての情報発信を行う。近年の剖検数の減少から研究対象となった症例数が予定より少なく、撮影した画像情報の数が十分とは言えない状況であった。マイクロミニブタを用いた動物実験では、当初予定していた動物の個体数の確保が難しく、予定の頭数を下回ることとなってしまった。

また実験系の確立のため、数頭をパイロット研究のために使用したことも、やや研究の遅れを来した一因と考えている。引き続き、心臓突然死剖検例については、東京都監察医務院、さらに東京都ほか、近隣大学の関連分野と連携し、より多くの症例の蓄積を図る予定である。また、最終年度は病理学会や関連分野の学会や研究会を通じて、研究協力を依頼し、解剖症例のレジストレーションを行い、科学的根拠の得られる症例数を集積する。そして、ヒト剖検症例と合わせてマイクロミニブタにおる動脈硬化モデル動物を用いて、血管内イメージングの集積と病理組織切片の作製を行って、今後の研究を進める予定である。本研究は心臓突然死を含む剖検症例およびマイクロミニブタを用いた動脈硬化モデル動物を用いて、冠動脈プラークの血管内イメージングと病理組織切片で得られた所見を対比し、現在臨床で使われている光干渉断層法(optical coherence tomography:OCT)と血管内視鏡(coronary angioscopy:CAS)の診断精度の検証を行った。最終年度である今年度は解剖症例の検討と並行して、マイクロミニブタに高脂肪餌を与えた動脈硬化発症モデル動物を用いた血管内イメージングと病理所見を対比した。更に、マイクロミニブタの末梢動脈の金属ステント留置後の再狭窄病変に対する薬剤コーテッドバルーンを用いた治療効果を、血管内イメージング及び病理組織像で検討した。心臓突然死解剖症例や病理解剖症例では、冠動脈内の血栓の同定にEx vivoにおけるOCTやCASを用いた血管内イメージングによるオートプシーイメージングが有用であった。これらのイメージングで血栓の存在が疑われた症例は詳細な病理学的検索が必要である。血管内イメージングの解剖症例への応用は、病理解剖や法医解剖の診断精度の向上に役立つと考えられた。マイクロミニブタを用いた薬剤コーテッドバルーン治療後血管の検討では、OCT及びCASで塗布された薬剤が明瞭に抽出されることが証明された。これらの検討結果から、動脈硬化病変や治療効果の判定にOCTやCASなどの血管内イメージングの有用性が明らかとなった。OCTでは内膜表層のマクロファージの浸潤は不均一な光の減衰が起こるとされているが、病理学的な検証には乏しい。冠動脈プラークの血管内腔表層のマクロファージはOCTやCASで診断精度の高い特徴的な所見を示すかどうかを明らかにする。また、CASで観察される黄色プラークはすべて脂質の蓄積を反映していると考えられている。本研究でCASによる冠動脈プラークの画像と病理を対比し、CASによる黄色プラークの病理像を明らかにする。冠動脈近赤外分光法(Near Infrared Spectroscopy: NIRS)が臨床応用されている。臨床の場で新たな血管内イメージングとして期待されているNIRSの診断精度について、病理学的に検討する。実験動物として扱いやすいマイクロミニブタに高脂肪餌を与えた動脈硬化モデルでは冠動脈にヒト動脈硬化病変に近い病変が形成されることが知られている。
ＰＣ構造物の健全性評価に向けた広帯域超音波法への加振ドップラ技術の導入

コンクリートを鋼棒により圧縮し,耐ひび割れ性能を向上させたプレストレスト(PC)コンクリート構造物において,鋼棒保護用シース管の充填剤の充填不足やそれにともなうPC鋼棒の腐食が顕在化しており,その検知が喫緊の課題となっている。従来法である広帯域超音波法はコンクリート内の骨材等による不要散乱波によりPC鋼棒からの反射波の特定が困難となる場合があった.そこで,本研究では広帯域超音波法に鋼材を電磁加振した際のドプラエコーから鋼材のみを選択的に受信可能な電磁加振超音波ドップラエコー計測法を導入し、PC鋼材劣化評価への適用性を検討する.コンクリートを鋼棒により圧縮し,耐ひび割れ性能を向上させたプレストレスト(PC)コンクリート構造物において,鋼棒保護用シース管の充填剤の充填不足やそれにともなうPC鋼棒の腐食が顕在化しており,その検知が喫緊の課題となっている。従来法である広帯域超音波法はコンクリート内の骨材等による不要散乱波によりPC鋼棒からの反射波の特定が困難となる場合があった.そこで,本研究では広帯域超音波法に鋼材を電磁加振した際のドプラエコーから鋼材のみを選択的に受信可能な電磁加振超音波ドップラエコー計測法を導入し、PC鋼材劣化評価への適用性を検討する.
レ-ザ-ホトリシスによる励起高歪み化合物に関する研究

ナノ秒ミリ秒に亘る時間分解吸収・発光スペクトル並びにそれらの時間変化測定のための高速スペクトル解析装置を製作し、高歪み分子に関する次のような研究成果を得た。(1)2,4,6-トリイソプロピルベンゾフェノン類の77Kにおけるりん光は、種々の異なった構造を持つ最低励起三重項(T_1)状態からの発光によるものである。(2)上記化合物の室温、サブナノ秒オ-ダ-での吸収スペクトルのシフトを見いだし、分子内回転緩和についての知見を得た。(3)o-ベンゾイル安息香酸メチルにおいては2種類の構造の異なるT_1状態からのりん光と吸収が観測された。(4)1,8-ジ-t-ブチルアントラキノン(1,8-^tBuAQ)、1,2,3-トリ-t-ブチルAQ(1,2,3-^tBuAQ)及び1,2-ジ-t-ブチル-3-トリメチルシリルAQ(1,2-^tBu-3-TMSAQ)のりん光スペクトルはブロ-ドであり、寿命は数μsと短いが、これは分子構造の歪みに起因するものでる。一方、過渡吸収スペクトルとその減衰寿命を測定した結果、1,2,3-^tBuAQ及び1,2-^tBu-3-TMSAQではT'←T_1吸収が、1,8-^tBuAQでは反応中間体の吸収が観測された。又、今回開発した装置の特性を利用して、次のような結果も得た。(5)水素結合性の強い溶媒として知られているトリフルオロエタノ-ル(TFE)/水中での77K、AQ、β-ハロゲン化AQ、ベンゾフェノン、1-インダノン、フラバノンおよびフラボンの異常なりん光スペクトルは三重項ケトン-TFE-水の錯体形成によって説明できる。これらの結果は、従来から云われている溶媒との水素結合に基づく長寿命三重項状態の存在を否定するものである。(6)9-ブロム及び9,10-ジブロムアントラセンのT_1及び蛍光量子収率に対する温度効果より、従来からは無視されていたS_1状態からの直接的な系間交差によるT_1生成過程を見いだした。(7)9-ニトロアントラセン類の光反応においては高励起三重項nπ*状態からアンスリロキシラジカルが生成することを確認した。高歪み化合物は,光エネルギー貯蔵の観点からも重要な化合物の一つであり,これら化合物の励起状態の構造と反応性に関する研究は重要な基本的課題の一つである.本研究においては,これら化合物の励起状態におけるエネルギー緩和過程を吸収・発光スペクトル及びそれらの時間的強度変化の測定より検討し,励起状態の構造とその物理的・化学的挙動を解明することを目的とした.本年度においては,先ず+1秒オーダーでの吸収・発光スペクトル測定のための高速スペクトル解析装置を組み立てた.既ち,設備備品として購入したマルチチャネル検出器及びゲート回路を現有している分光器に接続した,この場合の装置の性能は次の通である.(1)時定数は10nsであり,ゲート時間10,20,50,100ns及び遅延時間10ns

90usでの時間分解スペクトルが精度良く得られる.尚,ミリ秒オーダーでの測定の場合は,マイクロコンピューターにより制御できる.(2)光電測光法により,従来から得ているスペクトルは波長に対した離散的であるが,今回開発した装置を用いると,波長に対して連続的なスペクトルが得られ,微妙なスペクトル変化を検討することができる.(3)光電測光法では,強い発光が存在する波長領域での吸収スペクトルの測定は不可能であるが,今回はその様な波長領域においても測定できる. (4)りん光強度が非常に弱い化合物の場合でも十分測定でき,検出器の感度補正を行なうことにより補正された発光スペクトルを得ることができる. (5)2,4,6ートリイソプロピルベンゾフェノン類の77.Kにおけるりん光スペクトルの時間的形状変化及び寿命変化を測定した.この結果は,種々の異なった構造を持つ励起状態からの発光によるものと考えられる.(6)室温,サブ+1秒オーダーで吸収スペクトルのシフトを見出し,回転緩和過程についての知見を得た.高歪み化合物の励起状態におけるエネルギー緩和過程を吸収・発光スペクトル及びそれらの時間的強度変化の測定より検討し、励起状態の物理的・化学的挙動を解明することを目的とした。本年度は先ず次の様な装置の改良を行なった。(1)昭和62年度に完成させた高速スペクトル解析装置には、ピコ秒レーザーホトリシス用の分光器を使用していたので、本年度設備備品である分光器と交換した。(2)設備備品としてモニター光用光源を購入した。これによりモニター光量は増大し旦つ安定となった。(3)ナノ秒ルビーレーザーのタイミング回路を改良した結果、レーザー発振とモニター光用光源との同期が容易に行なえるようになった。改良したレーザーホトリシスシステムを用いて、以下の様な興味ある結果を得た。(4)77K、EPA中における1ーtーブチルー及び1,2ージーtーブチルアントラキノン(1ー^tBuAQ及び1,2ー^tBuAQ)のりん光スペクトルは無置換AQのそれと類似した振動構造を持ち、また、寿命も数msであった。一方、1.8ー^tBuAQ、1,2,3ー^tBuAQ及び1,2ー^tBu-3ートリメチルシリルAQ(1,2ー^tBuー3ーTMSAQ)のりん光スペクトルはブロードであり、寿命は数μsと短かい。一方、1,5-^tBuAQの発光は検出できなかった。(5)上記化合物の過渡吸収スペクトルとその減衰寿命を測定した結果、1,2,3^tBuAQ及び1,2ー^tBuー3ーTmsAQではT′←T_1吸収が、1,2ー^tBuAQでは反応中間体の吸収が観測された。(6)77K、トリフルオロエタノール(TFE)ー水中におけるAQ及びβーハロゲン化AQのりん光スペクトルの時間的形状変化及び寿命変化を測定した。この結果は三重項のAQーTFEー水の錯体形成によって説明できる。(7)同様の測定を種々の芳香族カルボニル化合物についても行なったところ、りん光スペクトルの時間的形状変化及びその寿命変化には、種々のタイプがあることが判明した。本年度の研究においては以下の様な興味ある結果を得た。(1)77K,EPA中における1ーtーブチル及び1,2ージーtーブチルアントラキノン(1ー^tBuAQ及び1,2ー^tBuAQ)のりん光スペクトルは無置換AQのそれと類似した振動構造を持ち、また、寿命も数msであった。一方、1,8ー^tBuAQ,1,2,3ー^tBuAQ及び1,2ー^tBuー3ートリメチルシリルAQ(1,2ー^tBuー3ーTMSAQ)のりん光スペクトルはブロ-ドであり、寿命は数μsと短い。
冷間成形角形鋼管柱の火災時高温状態と火災後再使用時の力学的挙動に関する実験的研究

冷間ロール成形角形鋼管の高温時と加熱後冷却時の圧縮試験と数値解析を行い、局部座屈を伴う柱材の軸圧縮挙動に関する多数の物理的実験データを蓄積するとともに理論的な分析考察を行った。ここで、定常温度下と非定常温度下とで実施した二種類の短柱圧縮実験において、ひずみ塑性率が殆ど同じあるとの実験的事実を確認したことは極めて重要である。この知見を各種の温度や軸荷重下で行った鋼柱の曲げ座屈実験結果に適用することにより、局部座屈の影響を分析することができる。本研究は、冷間成形角形鋼管断面ならびに部材の高温状態および加熱後常温状態での力学的挙動を明らかにする目的で、次の2種類の実験【I】【II】を実施するものである。実験【I】:冷間成形角形鋼管の一定温度下の加力実験、実験【II】:冷間成形角形鋼管の加熱後冷却時の加力実験。前者の実験【I】では、冷間成形角形鋼管で作製された柱材や短柱の試験体を対象に、常温も含め400,500,600,700°Cの一定高温度下での圧縮試験(steady-state実験)を行い、終局状態までの挙動を調べる。また同様に、後者の実験【II】では、冷間成形角形鋼管で作製された柱材や短柱の試験体を対象に、常温も含め、400,500,600,700°Cの高温まで一旦加熱し、その後常温まで冷却して圧縮試験を実施し、終局状態までの挙動を調べるものである。上記の柱材や短柱の実験と併せて、同じ条件での素材の引張試験も行い、鋼構造建築物の耐火設計資料ならびに耐震設計資料を得る。平成20年度は、はじめに「火災時高温下の冷間成形角形鋼管柱材の力学的挙動」を明らかにする実験の試験体、(1)高温引張試験片、(2)高温短柱圧縮試験体、(3)高温中心圧縮座屈柱試験体を設計し作製することに重点を置いた。実験の狙い、電気炉のサイズ、加力装置の容量等を考慮して、熟慮の末、鋼管材料には断面サイズ□-100x45,□-100x6.0のSTKR400材を採用し、試験体を作製した。次に、実験は、(1)高温引張試験、(2)高温短柱圧縮試験を実施した。ただし、これらは平成21年度に実施する(3)高温中心圧縮座屈柱試験の予備実験である。(1)高温引張試験には、鋼管全厚を用いた平行部幅10mmで検長50mmの突起付きの引張試験片を設計し、常温、400,500,600,700°Cの実験温度を設定して実施した。また、JIS5号試験片による常温下の引張試験も別途実施した。(2)高温短柱圧縮試験は、反力フレームに油圧ジャッキ、ロードセル、加力治具、電気炉等を組込んだ自作の加力装置を用いて一定温度下の平押しの条件で実施した。試験温度は常温,400,500,600,700°Cを設定し、特に500,600,700°Cについては加力時の変形速度を2種類採用し、高温粘性(高温クリープ)1の影響を調べた。本実験の結果から、実験温度の上昇に伴って軸荷・重軸変形関係が劣化する様子や、幅厚比の違いによって局部座屈による荷重低下の程度に差異が生じる様子が分かった。また、500°C以上の高温域では加力時の変形速度により試験体の強度に差異が見られた。平成21年度は、交付申請書に示した研究計画の一つ、【1】冷間成形角形鋼管の一定温度下の加力実験、のうちの「両端ピン支持の柱材の一定高温度下での中心圧縮実験」を実施した。ただし、当初の計画では2種類の断面サイズ□-100×4.5,□-100×6.0の試験体を実験する予定であったが、高温実験は実験に要する時間が長いため、本年度は幅厚比の小さい□-100×6.0の試験体の実験しか実施することができなかった。実験温度は常温、400,500,600,700°Cに設定し、特に500,600,700°Cでは載荷時の変形速度を2種類に設定し、高温時の粘性の程度を調べた。この実験により、局部座屈が比較的起こりにくい断面サイズ□-100×6.0の鋼管柱試験体の高温時の座屈挙動に及ぼす鋼材温度の影響が明らかになった。断面サイズ□-100×4.5の実験は平成22年度に実施する予定である。なお、研究計画【1】に関しては有限要素法を用いて平成20年度に行った実験「高温短柱圧縮試験」の結果を数値解析的にシミュレートした。この検討により鋼管の高温時の圧縮挙動予測に対する有限要素法の適用性や適用範囲をある程度確認することできた。

また、「両端ピン支持の柱材の一定高温度下での中心圧縮実験」の見通しを立てることにも役立っている。この検討に関しては日本火災学会、日本建築学会で合計3件の講演発表を行っている。研究計画【2】に関しては、2種類の断面サイズ□-150×6,□-150×9のBCR295鋼管より、(1)高温引張試験片、および(2)高温短柱圧縮試験体、を作製した。短柱圧縮試験体の材長は断面幅の3倍とした。加熱後冷却時の加力実験は平成22年度から実施する予定である。平成22年度は、交付申請書に示した研究計画に対して以下の検討【1】【2】を実施した。【1】冷間成形角形鋼管の一定温度下の加力実験、として「両端ピン支持の柱材の一定高温度下での中心圧縮試験」を完了した。即ち、2種類の断面サイズ□-100x4.5,□-100x3.2の柱試験体について、実験温度を常温、400,500,600,700°Cに設定し圧縮試験を行った。特に500,600,700°Cに関しては載荷時の変形速度を2種類に設定し、高温時の粘性の程度を調べた。高温実験を完了するには多大の時間と労力を要したが、この実験により、局部座屈が比較的起こりやすい断面サイズの鋼管柱試験体の高温時の座屈挙動に及ぼす鋼材温度の影響が明らかになった。実験結果は有限要素法解析を用いてシミュレートし、全体座屈と局部座屈の連成挙動が幅厚比や温度に依存する模様など、実験と解析の妥当性を相互に確かめることができた。【2】冷間成形角形鋼管の加熱後再使用時の加力実験、として「短柱の加熱後常温度下での圧縮試験」を完了した。即ち、2種類の断面サイズ□-150x6,□-150x9のBCR295鋼管短柱に対して、鋼材温度を一旦400,500,600,700°Cまで加熱した後、常温に戻し、加熱後冷却時の加力実験を実施した。この実験の結果により火災を受けた冷間成形鋼管短柱の火災後再使用時の残存耐力を明らかにすることができた。この実験結果も有限要素法解析を用いてシミュレートし、局部座屈が幅厚比や最高加熱温度に依存する模様など、実験と解析の妥当性を相互に確かめることができた。平成23年度は、交付申請書に示した研究計画の通り、(1)冷間成形角形鋼管の一定荷重・漸増温度下の力学的挙動実験(非定常温度実験)と、(2)冷間成形角形鋼管の高温時ならびに加熱後冷却時の加力実験の数値解析を実施した。(1)の実験では3種類の幅厚比を設定した短柱圧縮試験体と柱試験体に対して、それぞれ3水準の一定軸荷重を設定し、温度上昇速度5°C/分で試験体が崩壊するまで加熱した。この実験(非定常温度実験)の結果と平成22年度までに実施した一定温度下の加力実験(定常温度実験)との結果を比較検討することによって、短柱試験体の局部座屈挙動と柱材の曲げ座屈挙動に関する実験的知見が得られた。ここでの最も重要な結果は、短柱圧縮試験体の定常温度実験におけるひずみ塑性率と非定常温度実験におけるそれがほぼ同じであるという実験結果が得られたことである。この結果を用いて柱試験体の実験挙動を分析することにより、柱試験における曲げ座屈と局部座屈の連成座屈挙動を詳しく分析することができる。この結果は、耐火試験として一般に行われている載荷加熱試験だけからは得ることができない、今までに明らかにされたことのない極めて重要なものである。(2)の数値解析では、局部座屈を考慮できるように汎用有限要素法ABAQUSを用いた。解析モデルはシェル要素(S4R)で、材料データは引張試験と短柱圧縮試験の結果から構成した熱弾塑性モデルである。一定温度状態の解析では、実験値とほぼ対応する結果が得られたが、500°C以上では解析値の局部座屈発生は実験値のそれよりもやや早く、この温度域における硬化係数の設定には注意が必要である。また、加熱後冷却時の解析では、焼鈍により復活した降伏棚が局部座屈発生に関係し、ここでも硬化係数の取扱いには注意が必要である。
光ファイバ方式の配電電圧計測用ギャップ付き光センサシステムの開発

配電系統では、電力の質的向上や安定供給の必要により、系統の監視・制御・保護機能の高信頼化、高効率化が望まれており、従来の電気的計測に代わるものとしてオプトエレクトロニクスを応用した光電圧・電流センサシステムの開発と配電系統への適用が注目されている。しかし、現在のところ配電系統上の電圧を計測する光電圧センサシステムの開発・適用は十分には行われていない。そこで、我々は、現在斯界で検討中の、コンデンサ分圧器を併用した配電電圧計測用光電圧センサシステムに代わる新しい方式として、平行平板電極間がBi_<12>GeO_<20>単結晶のポッケルス素子とエアギャップ又は同ポッケルス素子、絶縁物とエアギャップから成る平行平板電極方式の配電電圧計測用ギャップ付き光電圧センサシステムを提案した。本研究では、実用化を目指し上記のセンサシステムと計測部の間に高絶縁性かつ電磁誘導障害に優れた光ファイバケーブルを用いて、光ファイバ方式の配電電圧計測用ギャップ付き光センサシステムの基礎特性とその有効性を調べた。その結果、コア径100mum、クラッド径140mumのSI型石英光ファイバケーブルを用いた、平行平板電極間にポッケルス素子を絶縁物中に内蔵する静電結合型光電圧センサは、短ギャップにおいても高感度で配電線路上の電圧を安定に計測でき、測定感度はギャップ長の調整により簡単に変え得ることを明らかにした。これらの研究成果は、平成5年度電気関係学会九州支部連合大会、電気学会放電・高電圧合同研究会、8th Int.Symp.on High Voltage Engineering(横浜)、6th Asian conf.on Electrical Discharge(大分)で発表した。
廃用性萎縮筋におけるミトコンドリア遺伝子の発現異常とその栄養学的改善法

申請者等は、宇宙開発事業団と共同で無重力による筋萎縮に有効な食事(宇宙食)の開発を進める中で、無重力により萎縮した筋細胞では、ユビキチン-プロテアソーム蛋白質分解系が亢進し(FASEB J,in press)、ミトコンドリア遺伝子(NADH dehydrogenase,16S ribosome RNAなど)の発現が異常をきたすことを示した。標的蛋白質がユビキチン化されることが、ユビキチン-プロテアソーム蛋白質分解系の活性化の最も重要なステップである。本研究では、そのユビキチン化を促進する因子として、ミトコンドリアから放出される活性酸素に注目した。そこで、食事中の含硫アミノ酸を多く含む食事を尾部懸垂ラットに与えたところ、尾部懸垂による筋萎縮(廃用性筋萎縮モデル)を有意に抑制できた。また、尾部懸垂ラットの筋肉中のユビキチン化された蛋白質やミオシン重鎖の分解産物もコントロールに比べ減少していた。これらの所見より、含硫アミノ酸のSH基が、ラジカルスカベンジャーとして作用し、ミトコンドリアから遊離した活性酸素を中和していることが示唆された。本研究は、抗酸化作用を有する栄養素が、廃用性筋萎縮に有効であることを強く示すものである。現在、より強い抗酸化作用を有するビタミンEの投与実験を行っている。残念ながら、これら抗酸化物質は、ミトコンドリア遺伝子の発現異常を是正することはできず、ミトコンドリアからの活性酸素の放出を直接抑制することはできなかった。今後、無重力や寝たきりがどのようなメカニズムでミトコンドリア遺伝子の発現に異常を引き起こすのかを検討していく必要がある。申請者らは、宇宙開発事業団と共同で無重力による筋萎縮に対して有効な食事(宇宙食)の研究をすすめる中で、食事中の含硫アミノ酸(システイン、メチオニン)が無重力による筋蛋白質の分解の亢進を抑制できることを見出した。さらに、無重力により萎縮した筋細胞では、プロテアーゼとミトコンドリア遺伝子(NADH dehydrogenase,16S ribosome RNA)の発現にも異常があることがわかった。含硫アミノ酸のSH基は、ラジカルスカベンジャーとしての作用に加え、酸化還元レドックスを介し核内転写因子の活性の調節にも関与する。含硫アミノ酸は、これらの生理作用を介して無重力下でのミトコンドリア遺伝子の発現異常を抑制する効果があるのではないかと考えている。廃用性筋萎縮のモデルラットの筋肉では、萎縮と並行してプロテアーゼの発現が大きく変動した。初期には、カテプシンLとμ-カルパインの発現が、後期にはプロテアソ-ムの発現が有意に増大することがわかった。現在、酸化的修飾を受けた蛋白質を特異的に検出できる抗体をもちいて、廃用性萎縮筋の酸化ストレスの有無を調べている。まだ、予備的な実験ではあるが、萎縮期間が長くなるにつれて酸化された変性蛋白質が増加する傾向をしめした。それゆえ、システインの添加は、筋肉内蛋白質の酸化を抑制し、プロテアーゼによる分解を軽減している可能性がある。今後、より強力な抗酸化剤の投与も試み、プロテアーゼとミトコンドリア遺伝子の発現への影響を検討していく予定である。本年度は、無重力や尾部懸垂により萎縮した筋肉(廃用性萎縮筋)では、ユビキチン-プロテアソーム蛋白質分解系が亢進し(FASEB J,in press)、ミトコンドリア遺伝子(NADH dehydrogenase,16S ribosome RNAなど)の発現が異常をきたすことを示した。それらに伴い、骨格筋のミオシン重鎖はユビキチン化されその分解産物が蓄積することもわかった。

標的蛋白質がユビキチン化されることが、ユビキチン-プロテアソーム蛋白質分解系の活性化の最も重要なステップであるので、そのユビキチン化を促進する因子として、ミトコンドリアから放出される活性酸素に注目した。そこで、食事中の含硫アミノ酸を多く含む食事を尾部懸垂ラットに与えたところ、尾部懸垂による筋萎縮(廃用性筋萎縮モデル)を有意に抑制できた。また、尾部懸垂ラットの筋肉中のユビキチン化された蛋白質やミオシン重鎖の分解産物もコントロールに比べ減少していた。一方、カテプシン群の阻害剤は、ミオシン重鎖の分解を阻害することはできなかった。これらの所見より、含硫アミノ酸のSH基が、ミトコンドリアから遊離した活性酸素を中和し、筋蛋白質のユビキチン化を抑制していることが示唆された。そして、抗酸化作用を有する栄養素が、廃用性筋萎縮に有効であることを強く示すものである。残念ながら、シスチンは、ミトコンドリア遺伝子の発現異常を是正することはできず、ミトコンドリアからの活性酸素の放出を直接抑制することはできなかった。今後、廃用性萎縮筋でなぜミトコンドリア遺伝子の発現に異常をきたすのかを検討していきたい。
男性不妊症に硫酸化糖脂質が関与する：モデルマウスと人工膜を用いた分子機構の解明

硫酸化糖脂質セミノリピドは精巣糖脂質の90%を占める主要成分であり、精細胞のみに発現している。著者らはセミノリピドを欠損するマウスが、精子形成不全による男性不妊症を発症することを見出した。エーテル脂質欠損マウスや長鎖ガングリオシド欠損マウスにおいても精子形成不全が報告され、精子形成における脂質の重要性が示唆される。セミノリピド欠損が他の脂質へ与える影響を調べるため、野生型および欠損マウス精巣のリン脂質を分析したところ、日齢および遺伝子型による組成の変動がみとめられた。また、2D-DIGEによる精巣プロテオーム解析により、欠損マウス精巣において複数のタンパク質に発現変動がみとめられた。少子化対策において不妊症は重要課題の1つであるが、その半数を占める男性不妊症は、精子形成メカニズムの複雑さから、未解明の部分が多い。研究代表者らは、硫酸化糖脂質セミノリピドを欠損するマウスが、精子形成不全による男性不妊症を発症することを見出した。脂質の代謝に関わる遺伝子変異マウスの中では、エーテル脂質欠損マウスや長鎖ガングリオシド欠損マウスにおいても、精子形成不全が報告され、精子形成における脂質の重要性が示唆される。精巣には、精子へと分化する精細胞とセルトリ細胞が存在する。セルトリ細胞は精細胞の支持、栄養供給、血液精巣関門の形成、などの機能を有する。セミノリピドは精巣糖脂質の90%を占め、精細胞にのみ発現していることが知られている。この糖脂質の欠損が他の脂質に与える影響を調べるため、精細胞とセルトリ細胞を分離し、詳細な分析を行うこととした。1.精細胞とセルトリ細胞の分離:野生型マウス精巣を用いて、各細胞を高純度かつ高収率で単離する方法を検討した。初代培養法では、培養初期には相互の混入がみとめられる一方で、培養期間の延長に伴い、細菌の混入や細胞の変異などの可能性が増加するという問題があるため、密度勾配法なども検討中である。2.脂質分析:初代培養法により得た各細胞の総脂質を薄層クロマトグラフィーにより分析した結果、セルトリ細胞からもセミノリピドが検出された。セルトリ細胞は精細胞を取り込み、そのセミノリピドをリソゾームで処理することが報告されているが、培養数日後のセルトリ細胞からも検出されたため、時間経過による変化を分析する予定である。得られる細胞数が少ないため、微量試料から詳細な構造情報を得るための分析方法を検討した。その結果、総脂質画分をMALDI-TOFMSで分析することにより、分子種も含めた情報が得られることが明らかになった。今後は定量に向けて検討を進める。脂質代謝に関わる遺伝子変異マウスの中では、エーテル脂質欠損マウスや長鎖ガングリオシド欠損マウスにおいても、精子形成不全が報告され、精子形成における脂質の重要性が示唆される。精巣には、精子へと分化する精細胞と、これを支持するセルトリ細胞が存在する。この糖脂質の欠損が他の脂質に与える影響を調べるため、精子形成が停止する12日齢前後の野生型およびセミノリピド欠損マウスの精巣を用いて分析することとした。1.マウス試料の採取:細胞周期がそろっている第一ウェーブの中で、精母細胞が分化するレプトテン期からパキテン期に注目し、セミノリピド合成酵素(CGT)遺伝子ノックアウトマウスへテロ接合体の交配により生まれた同胞のマウスを日齢ごとに集め、精巣を採取した。2.リン脂質分析:12日齢前後のマウス精巣試料は微量のため、リン脂質を網羅的に分析するための薄層クロマトグラフィー(TLC)法を検討した。その結果、総脂質画分を用いた1回のTLCによる主要リン脂質を分離・定量に成功した。この方法を用いて、日齢によるリン脂質パターンの変動を見出した。さらにチタニアを用いてコリン含有脂質のみを分離し、MALDI-TOFMSにより、分子種も含めた情報が得られることが明らかになった。3.プロテオーム解析:貴重な精巣試料を有効利用するため、2における脂質抽出残渣を用いて2次元DIGE法によるプロテオミクスを行い、セミノリピド欠損マウス精巣において発現量が異なる複数のスポットを見出した。少子化が進む日本において、不妊症対策は重要課題の1つであるが、その半数を占める男性不妊症は、精子形成メカニズムの複雑さから、未解明の部分が多い。

研究代表者らは、哺乳類精巣に高濃度に発現している硫酸化糖脂質セミノリピドを欠損するマウスが、精子形成不全による男性不妊症を発症することを見出した。糖鎖や脂質の代謝に関わる遺伝子変異マウスは複数知られているが、それらの中で、本研究で使用するマウスに加えて、エーテル脂質や長鎖ガングリオシドなどの複合脂質欠損マウスにおいても、精子形成不全が報告されている。これらの結果は、精子形成における複合脂質の重要性を示唆する。23年度は、複合脂質の役割を解明するための基礎データとして、精子形成細胞脂質の詳細な分析を行った。1.マウスの飼育と試料の採取:細胞周期がそろっている第一ウェーブの中で、精母細胞が分化するレプトテン期からパキテン期に注目し、CGTおよびCST遺伝子ノックアウトマウスへテロ接合体の交配により生まれた同胞のマウスを日齢ごとに集めた。Genotypeの分析により、野生型、ホモ接合体に分けて精巣を採取した。2.精子形成細胞の調製: 1で採取した精巣から精細管を分離し、初代培養法により、セルトリ細胞を含まない精子形成細胞を分取した。さらに、収率・再現性の向上を目指して検討している。3.脂質の分析: 2の方法で得られる精子形成細胞は微量であるため、少ない試料から収率よく抽出・精製するための条件、および詳細な情報を定量的に得るための分析方法を検討した。その結果、溶媒抽出により得られた総脂質画分をMALDI-TOFMSで分析することにより、10日齢前後のマウス精巣1個から、十分なイオン強度の分子関連イオンが得られ、MS/MSにより、脂質の分子種も含めた解析が可能であることが明らかになった。精巣には、精細胞に比べて大型のセルトリ細胞が存在する。それぞれの細胞は精子形成において固有の不可欠な役割をもち、相互に協力することで、正常な精子形成が進行する。精子形成における脂質の役割を検討するためには、精細胞とセルトリ細胞を分離し、それぞれについて分析する必要がある。高純度かつ高収率で単離する方法を検討、および実施に時間を要したが、先ず、初代培養による精細胞とセルトリ細胞の分離を試みた。まず、精巣から精細管を分離し、初代培養法により精子形成細胞を分取した。セルトリ細はさらに培養を続けることにより、精細胞の混在をできる限り除いた。得られる細胞数は少ないため、微量試料から詳細な情報を定量的に得るための抽出条件、および分析方法の確立を目指して、検討を行った。その結果、精巣1個から得られる各細胞の総脂質画分を用いて、薄層クロマトグラフィーによる検出が可能であることが分かった。この方法により、精細胞のみならず、セルトリ細胞のからもセミノリピドが明らかに検出された。これは予想外の結果であり、培養の時間経過を追うなどの方法により、セミノリピドの由来を確認する必要がある。次に、質量分析計に供するため、大量に存在するトリアシルグリセロールやコレステロールなどを効率的に除き、リン脂質・糖脂質核文を得る方法をほぼ確立した。この試料を用いたMALDI-TOFMSにより、脂質の分子種も含めた分析が可能となったが、MALDI-TOF-MS装置の整備に予想維持用の時間を要した。さらに、ガスクロマトグラフィーによる分析や、定量法の確立に向けて検討を進めている。
量子アルゴリズムに対する公開鍵及び共通鍵暗号の安全性評価

平成15年度の主な成果は以下の通り.1.量子アルゴリズムに対する公開鍵暗号に対する安全性Shorのアルゴリズムにより,素因数分解が多項式時間で完了することは明らかになっている.しかしながら,量子計算機固有の問題,すなわち,原理的に可逆計算でなければならないこと,一回の演算時間が古典計算機より遅いこと,などの理由により,必ずしも,意味のある時間で素因数分解が完了するかどうかは明らかではない.本研究では,Shorのアルゴリズムをいくつかの手法により,量子回路で記述し,実際に必要となるgate数,qubit数を厳密に求め,必要となる計算時間を評価した.その結果,演算時間の遅いデバイスを用いた場合や,qubitを節約する回路を用いた場合には,現実的な時間で素因数分解が完了しないことを示した.具体的には,古典計算機よりも,量子計算機が真に有効であるためには,1592qubit以上で,演算時間が70μ秒以内,もしくは,1064qubitで,演算時間が16μ秒以内の量子計算機が実現しなくてはならないこと明らかにした.2.NMR量子計算機に対する共通鍵暗号の安全性評価平成13,14年度に引き続き,量子計算機に対する共通鍵暗号の安全性評価を行った.本年度は,GroverのアルゴリズムのNMR量子計算機への適用可能性に関して考察を行なった.さまざまな物理的条件(すなわち,可能な観測誤差)に対して評価を行ない,従来の量子計算機よりも高速に,暗号化鍵の探索が行なえることを確認した.具体的には,58bit鍵の探索において,測定誤差が1/256であるとき,従来の方式よりも12.5倍高速実行可能であることを数値実験により確認した.平成15年度の主な成果は以下の通り.1.量子アルゴリズムに対する公開鍵暗号に対する安全性Shorのアルゴリズムにより,素因数分解が多項式時間で完了することは明らかになっている.しかしながら,量子計算機固有の問題,すなわち,原理的に可逆計算でなければならないこと,一回の演算時間が古典計算機より遅いこと,などの理由により,必ずしも,意味のある時間で素因数分解が完了するかどうかは明らかではない.本研究では,Shorのアルゴリズムをいくつかの手法により,量子回路で記述し,実際に必要となるgate数,qubit数を厳密に求め,必要となる計算時間を評価した.その結果,演算時間の遅いデバイスを用いた場合や,qubitを節約する回路を用いた場合には,現実的な時間で素因数分解が完了しないことを示した.具体的には,古典計算機よりも,量子計算機が真に有効であるためには,1592qubit以上で,演算時間が70μ秒以内,もしくは,1064qubitで,演算時間が16μ秒以内の量子計算機が実現しなくてはならないこと明らかにした.2.NMR量子計算機に対する共通鍵暗号の安全性評価平成13,14年度に引き続き,量子計算機に対する共通鍵暗号の安全性評価を行った.本年度は,GroverのアルゴリズムのNMR量子計算機への適用可能性に関して考察を行なった.さまざまな物理的条件(すなわち,可能な観測誤差)に対して評価を行ない,従来の量子計算機よりも高速に,暗号化鍵の探索が行なえることを確認した.具体的には,58bit鍵の探索において,測定誤差が1/256であるとき,従来の方式よりも12.5倍高速実行可能であることを数値実験により確認した.
結晶化触媒酵素の分子機構

マラリア原虫内において、ヘムの毒性を結晶化により無毒化するタンパク質Heme Detoxification Protein (HDP)の活性中心の検討を行った。部位特異的アミノ酸変異と、ヘム結晶化アッセイ、さらに電子スピン共鳴や共鳴ラマン分光法を組み合わせ、ヘム結晶化に重要なヒスチジン残基を同定した。また、サシガメにおいて同様にヘムを結晶化する膜タンパク質α- glucosidase (AGLU)を再構成タンパク質として大量調整することに成功した。AGLUに関しても、電子スピン共鳴や共鳴ラマン分光法による検討を行い、ヒスチジン残基が活性中心に存在する事が明らかとなった。マラリア原虫は宿主の赤血球内で増殖する際に、ヘモグロビンを分解し栄養分として利用している。この際にヘモグロビンの活性中心であるヘムが放出される。タンパク質から遊離したヘムは細胞毒性を持つことが知られており、マラリ原虫の場合、ヘムを結晶化することで無毒化している。マラリア原虫におけるヘム結晶化は創薬のターゲットとにもなっている重要なプロセスであるにもかかわらず、その詳細な機構は明らかとなっていない。そこで本研究では、近年マラリア原虫内で発見されたヘム結晶化触媒酵素Heme Detoxif ication Protein (HDP)の反応機構を分光学的手法と遺伝子工学的手法を組み合わせて検討した。また、吸血性昆虫であるサシガメから発見されたヘム結晶化酵素Alpha-Glucosidase (AGLU)についても反応機構を調べた。変異体を利用した分光学的解析により、HDPは2つのヘムを結合し、ヘム結晶化の核となるヘム二量体形成を触媒している事が示唆された。この反応過程において複数のヒスチジン残基が活性に寄与していることが明らかとなり、ヘム結晶化酵素反応において重要な役割を果たしているアミノ酸残基を同定することに成功した。またAGLUに関してはヘム結晶化活性を持つ再構成タンパク質の調製に成功し、変異体を利用した分光学的解析により、HDP同様ヒスチジン残基がヘム結晶化活性に関与していることが示された。これらの結果は、HDP、AGLU共にヘム結晶化反応においてタンパク質内部のヒスチジン残基が鍵となる事を示唆しており、ヘム結晶化反応を理解する上で重要な知見が得られたと考えられる。そこで本研究では、近年マラリア原虫内で発見されたヘム結晶化触媒酵素Heme Detoxification Protein (HDP)の反応機構を分光学的手法と遺伝子工学的手法を組み合わせて検討した。ヘム結晶化反応の中間体において、ヘムがタンパク質内部のアミノ酸残基に配位結合することが各種分光法により明らかとなり、部位特異的アミノ酸置換法を利用して活性中心に存在するアミノ酸残基の同定を薦めた。その結果、HDP内部に存在する2つのヒスチジン残基が中間体におけるヘム結合に関与していることが示された。また、それらのヒスチジン残基を他のアミノ酸残基に置換した場合、ヘム結晶化活性が半分程度まで減少することも明らかとなった。この結果は、ヘム結晶化を阻害する薬剤開発に重要な指針を与える結果である。またAGLUについても検討を開始した。これまでAGLUについては再構成タンパク質の報告例がなかったため、新たに発現・精製系を構築し、ヘム結晶化活性を持つタンパク質を得ることに成功した。分光学的解析ではHDP同様ヒスチジン残基の関与が示唆された。HDPに関しては当該年度の計画どおり紫外可視吸収測定、共鳴ラマン測定、電子スピン共鳴測定を行い、ヘム結晶化反応に関与しているアミノ酸残基がヒスチジンであることが明らかとなった。そこで、HDP内部に存在する9つのヒスチジン残基をそれぞれヘムに結合できないアラニン残基に置換した変異体を作成し、活性測定および各種分光測定を行った。その結果、2つのヒスチジン残基では、ヘムの結合に由来する吸収極大波長に変化が観測され、活性についての低下も観測された。以上の結果よりHDPの活性中心のアミノ酸残基の同定に成功した。当初の予定では、活性部位のアミノ酸残基の同定は平成25年度までを予定していたが、平成24度内に完了することができた。

また、平成25年度に予定していたX線結晶構造解析に向けた試料調製についても検討を行ったが、現在のところ立体構造解析に十分な結晶は得られていない。今後は結晶化条件について検討を行う予定である。AGLUについても、当該年度予定していた活性を持つ再構成タンパク質の調製に成功し、紫外可視吸収測定、電子スピン共鳴測定まで行うことができた。その結果、HDP同様にヒスチジン残基が活性に関与している可能性を示唆する結果を得た。共鳴ラマン分光測定については現在検討中であるが、測定に必要な試料の調製には成功しており、平成25年度の早い段階で実行に移せると考えている。HDP同様に、活性に関与していると予想されるヒスチジン残基に変異を導入することで、活性中心に存在するアミノ酸残基の同定を推進する予定である。以上示したように、ほぼ当該年度計画通り進行しており、一部平成25年度計画分まで研究を推進することができた。当初の平成25年度研究計画では、HDPおよびAGLUに関して反応機構解析を推進し両者を比較することで、より詳細なヘム結晶化機構について検討を行う予定であった。しかし、HDPに関しては当初の予定以上に研究が進行しており、既に活性中心の同定に成功した。そのため平成25年度は、まずAGLUの反応機構解析に重点を置き研究を行う。特に、HDPで有効であった、活性中心に存在するアミノ酸残基の部位特異的置換とヘム結晶化活性を比較する手法を利用することで、効率的に活性中心の同定を推進したい。平成24年度の分光学的解析の結果からは、少なくとも一つのヒスチジン残基の関与が予測されており、活性中心に存在するヒスチジン残基の同定から研究を行う。また、HDPと異なる点については、ヒスチジン残基以外の関与が示唆されており、こちらに関しても分光学的解析と部位特異的アミノ酸置換を利用することで検討を行う。両者の活性中心の構造を明らかにし比較することで、ヘム結晶化反応の分子メカニズムを明らかにしていきたい。また、X線結晶構造解析についても再検討を行い、立体構造解析の観点からもヘム結晶化機構の分子レベルでの解明を目指して研究を推進する。さらに、マラリア原虫の近縁であるタイレリア内に存在するHDP類似タンパク質についても、再構成タンパク質としての調製をめざしHDPと比較検討することを計画している。タイレリア属はマラリア原虫に類似したライフサイクルを持っているが、ヘム結晶化反応の報告はない。このタイレリア属に存在するHDP類似タンパク質のヘム結晶化反応活性を調べることで、マラリア原虫におけるHDPの役割および反応機構をより詳細に検討することが可能になると考えられる。当初参加予定であった平成24年度の国際会議に学務の都合上参加することが不可能となり、研究費の使用を保留した。そのため生じた支出差引額については、平成25年度の学会発表に利用する予定である。HDPの研究は当初計画より順調に進んでいるが、新たにタイレリア属のヘム結晶化タンパク質の研究を開始する予定である。そのため平成25年度における研究費の使用計画に大きな変更はなく、タンパク質の発現・精製用試薬などの物品費および学会発表の旅費に使用する予定である。
操作行動による視空間知覚の変容過程の解明

本研究では網膜外情報と視覚情報の統合過程を検討するために,力覚と視覚情報の統合について実験を行った.力覚と視覚情報の統合研究では,操作している位置と画面内での位置が一致する装置において,被験者には力覚呈示装置のスタイラスを通じた力覚(反発・牽引)と視覚運動情報(凸・凹)が同時に与えられた.一方,能動条件では自ら生成するスタイラスの操作に連動して視覚情報が変化した.その結果,受動的に力覚情報が与えられたときには力覚情報の示す方向へ奥行き知覚は変化を受けたが,能動的に変形させたときには力覚情報は視覚に影響を与えなかった.これらの結果は多感覚の統合における及び予測の関与の重要性を示していると考えられる.本研究では網膜外情報と視覚情報の統合過程を検討するために,力覚と視覚情報の統合について実験を行った.力覚と視覚情報の統合研究では,操作している位置と画面内での位置が一致する装置において,被験者には力覚呈示装置のスタイラスを通じた力覚(反発・牽引)と視覚運動情報(凸・凹)が同時に与えられた.一方,能動条件では自ら生成するスタイラスの操作に連動して視覚情報が変化した.その結果,受動的に力覚情報が与えられたときには力覚情報の示す方向へ奥行き知覚は変化を受けたが,能動的に変形させたときには力覚情報は視覚に影響を与えなかった.これらの結果は多感覚の統合における及び予測の関与の重要性を示していると考えられる.違和感のないヴァーチャル・リアリティ(VR)の呈示や、よりよいインターフェースの提供のためには,運動・操作行動とこれらの行動に伴う認知過程を実験的に検討し,その過程をモデル化する必要がある.この目的のため本研究では当該年度において視覚情報が触覚情報に修飾される場面を実験的に示すとともに,位置の一致性の重要性を示した.実験では触覚と視覚情報の統合を検討するために,立体メガネ,力覚提示装置及び鏡を用いて,操作している位置と画面内での位置が一致するような装置を作成し,この仮想環境に面を呈示した.被験者が力覚呈示装置のスタィラスを用いてこれにタッチすると,力覚(押し返す,引っ張る,なし)と視覚情報(出っ張るへこむ)が同時に提示された,被験者は視覚的に出っ張って見えたか,凹んで見えたかを回答した.その結果:仮想空間内で操作位置と画面内の位置が一致しているときには,力覚情報が引っ張るであったとき,これに従って凹に見えたという反応が増加した.逆は見られなかったが,これは元々視覚系は凸に見る傾向が強いためだと考えられる,つまり,視覚系は触覚情報を用いて3次元構造を復元する,この影響は位置の一致性を必要とする,ことが示されたと考えられる.これらの結果は触覚の付与によるリアルなVRの呈示(=違和感のないVRの提示)や脳内における視覚と触覚情報統合過程のモデル化に重要な知見を与えると考えられる.違和感のないヴァーチャル・リアリティ(VR)の呈示や、よりよいインターフェースの提供のためには,運動・操作行動とこれらの行動に伴う認知過程を実験的に検討し,その過程をモデル化する必要がある.この目的のため本研究では21年度において視覚情報が力覚情報に修飾される場面を実験的に示した.22年度においては同様の環境を用いて,繰り返しの経験がどのような影響を与えるか,及び能動的に力覚を生成する場面とが受動的に生成する場面を比較した.実験では力覚と視覚情報の統合を検討するために,立体メガネ,力覚提示装置及び鏡を用いて,操作している位置と画面内での位置が一致するような装置を作成し,この仮想環境に面を呈示した.被験者が力覚呈示装置のスタイラスを用いてこれにタッチすると,力覚(押し返す,引っ張る,なし)と視覚情報(出っ張るへこむ)が同時に提示された.被験者は視覚的に出っ張って見えたか,凹んで見えたかを回答した.ここで前年度の被験者は視覚と力覚が一致する条件か不一致の条件どちらかに参加したが,今年度は両方に繰り返し参加した.また,能動条件では自ら生成するスタイラスの操作に連動して刺激が変化した.その結果,視覚的な接触点と力覚的なそれが異なっていても本年度の実験では視覚系は3次元構造の復元において力覚情報からの影響を受けた,能動的に変形させるときには視覚情報に力覚情報は影響を与えない,ことが示された.これらの結果は多感覚の統合における力覚的な位置と視覚的な位置の関係性の理解,及び予測の関与の重要性を示していると考えられる.
軽いハイパー核におけるΛN-ΣN結合効果の精密3体・4体理論による研究

この研究は肥山詠美子氏(理化学研究所)の協力のもとに行なわれた。1) ^4_ΛHと^4_ΛHeのハイパー核のエネルギーを3N+Λチャネルと3N+Σチャネルとを結合させた4体模型で、realisticなYN,NN相互作用を用いて計算した。この課題は4体問題の課題として現在最も困難なものといえよう。我々の開発したガウスローブ法によってまず最初に可能となった。YN力にNijmegenのND,NFを用い、NN力にAV8を使った。ND,NFのどちらも実験値に比べてless boundであり、0^+,1^+レベルの間隔は狭すぎる答えが求まった。3N+Σチャネルの混合は約1%であることが初めて克明な4体計算により明らかとなった。また、NΛ-NΣ結合の形は、NDは中心力型であり、NFはテンサー型であることが判明した。2) ^7_ΛLiハイパー核の5/2^+→1/2^+のE2遷移確率を計算した。これをcore核の遷移確率と比較して、核のshrinkを理論上確認した。実験が最近行なわれたのでそれとの比較により、ハイパー核のサイズを初めて導出することが可能となる。また、α+N+N+Λの4体模型により3/2^+-1/2^+doubletのエネルギー間隔を予言した。これも、近く報告される実験データと比較して、YN相互作用のスピン・スピン力のチェックを行なう予定。励起doubletの7/2^+-5/2^+状態には、スピン軌道力も効き、かなりレベル間隔が狭くなることを予言した。3)3α+Λの4体模型によりハイパー核^<13>_ΛCのレベル構造とstate-dependentな核の収縮を議論した。特に、3/2^--1/2^-はΛ粒子がp軌道にいるので、かなりのスピン軌道splittingが期待されるが、これは、およそ0.8MeVであることを示した。