hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
内包フラーレン固体の物性:閉じ込められた空間における分子および単一原子

当該年度においては、内包フラーレンに代表される、ナノスケールのケージ構造とケージ内部空間に内包された原子・分子からなる物質群について、内包原子・分子の動的挙動を種々の物性測定から明らかにし、フォノン状態と電子状態との関係を詳細に検討するための研究を実施した。上述の物質群の一種であり、IV族元素により構成されるクラスレート物質は、ケージ内部空間に閉じ込められた原子の非調和振動モードフォノンが与える特異的な性質から、高温熱電変換材料として高い注目を集めている材料である。Ba8Ga16Ge30半導体クラスレート物質(BGG)において、BaおよびGa元素の比率を精密に制御することで電気伝導キャリアを制御し、そして単結晶化した試料(P-BGGおよびN-BGG)の電子状態を軟X線光電子分光法(XPS)などから詳細に検討した。XPSにおけるBa4d内殻スペクトルを詳細に解析した結果、波形分離したスペクトル成分の相対強度比がP-BGGとN-BGGとでは互いに異なっていることがわかった。X線回折測定から得た精密結晶構造解析結果と考え合わせると、Ga-GeケージにおけるGa原子の占有位置がP-BGGとN-BGGとでは異なり、このことが内包Ba原子の動的挙動に影響してBa4d軌道の電子状態を変化させたと解釈でき、その結果として伝導特性に影響を与えたと考えることができる。これらの結果は、高効率熱電変換材料設計において有益な知見を与えるものである。また本研究の成果はChemical Physics Letters誌に掲載された(472,60-64(2009))。Ga-Ge骨格を用いて内部空間の大きさを一定にして、内包原子の大きさだけを変化させる研究手法を適用するためにM_8Ga_<16>Ge_<30>(M=Sr,Ba,Eu)クラスレート物質を用いた。この物質系では、内殻準位に対して軟X線光電子分光手段を用いた研究から、骨格構造に関して従来とは異なる重要な知見を得ることできた。Ba_8Ga_<16>Ge_<30>ではBa4d内殻準位のスペクトルのうち、広い空間に内包される6dサイトに対応する1種類のスペクトルが観測されるのに対して、Sr_8Ga_<16>Ge_<30>では、2種類のSr3d内殻準位のスペクトルがあることがわかった。6dサイトにおける2種類のSrの存在は、"on-center"モードと"off-center"モードのSr原子位置に対応している。しかし二つのスペクトルは、0.7eV程度のエネルギーシフトの違いを示すという重要な結果が観測された。内包原子の運動が関係したラットリングフォノンは数meVのエネルギースケールであることが知られており、今回の実験事実は、"on-center"と"off-center"のSr原子は元素の配置が異なる別種類の骨格に内包されていることを示している。従来の研究では、Ga-Geの多面体骨格構造はほとんど同じであると想定して、内部原子の内部空間に対する大きさの観点を中心として多くの議論がなされていたが、本研究から、ケージにおける元素配置は内包原子の種類に依存しており同一ではないということが明らかになった。
光ファイバープローブによる消化器腫瘍の診断

光線力学的診断並びに治療の基礎検討Mono-L-aspartyl-chlorine 6(Npe6)の腫瘍親和性を検討し臨床応用の実現性を推測した。自然発症腸腫瘍マウスであるAPC遺伝子ノックアウトマウスにNpe6 3,5,10mg/kgを尾静脈より静注し1,2,4,6,12,24時間後に開腹し各腫瘍への取込みを蛍光画像観測装置により記録、腫瘍の蛍光を画像解析した。26時間後正常粘膜部より有意に取込みが亢進していた。またNpe6,10mg/kg静注2時間後、凍結切片を作成し蛍光顕微鏡写真を撮影した。正常腸管に比べ腫瘍部には明らかなNpe6の橙色蛍光が観察された。特に腫瘍表面に多い傾向が観察された。次に治療への応用について検討した。Npe6,5mg/kgを尾静脈より静注した後、6時間後マウスを開腹し回腸末端部を露出、漿膜側から664nmのダイオードレーザーを50J照射した。照射後17日後照射部を取り出し固定標本を作成したところ、腫瘍部に壊死効果を認めた。腸管腫瘍組織のラマン分析脂質とヘモグロビン分析用に試作した720nm励起専用マイクロラマンプローブと、通常のマクロ試料室を用いた800nm励起での測定を行った。マイクロラマンプローブでの測定では、試料の蛍光が強く、ガンと正常組織でのスペクトル変化は見られなかった。720nmの励起光は脂肪以外の組織観察には適さず、800nm励起での測定ではガン組織に非常に特殊な蛍光バンドが観測されることが示唆された。蛍光バンドを発している生体分子は腫瘍中で径10μm程度の微小領域に局在しており、分子種は特定されていない。800nm近傍数10ナノメートルの励起光だけで蛍光を発し、ラマンバンドの数倍程度の、通常の蛍光バンドに比較して非常に狭いバンド幅を持つ。蛍光強度は正常組織のラマン光強度の100倍程度である。このバンドが腫瘍特異的なものかどうかを今後明らかにする必要がある。ラマン分光計測システムに搭載される電子制御波長可変レーザーは700900nmの発信波長領域を持ち、最高35mWの出力が得られた。ビームはほぼTEM00の分布を示し、光ファイバーカップリングに適するビームクオリティーであった。25±3°Cの室温変化に対して、波長の繰り返しの切り替えに対しても0.1nmの絶対安定性を示しており、通常の分散式波長可変レーザーに比較して非常に高い波長信頼性を持っていることが分かった。新開発分光器とのカップリングの前に、従来型ラマン分光器を用いて波長可変レーザーの評価を行った。試料としては全血、コレステロールエステルを用いた。レーザー光波長の安定度は高く、ビームのクオリティーも高いことから、本システムに用いる電子制御波長可変レーザーはスペクトル測定に最適であることが確認された。全血は、720、767、795nmの励起光で測定し、ヘモグロビン中のヘム色素に前期共鳴したスペクトルが得られた。なかでも720nm励起のスペクトルはもっとも強い共鳴効果を示し、Qバンドへの前期共鳴であることが示唆された。コレステロールエステルは四塩化炭素溶液及び固体で、720nm励起光で測定した。

タンパク質や全血スペクトルとの重なりが少ない1700cm^<-1>以上の波長領域には、1735cm^<-1>にエステルのCO伸縮振動が観測され、組織内のコレステロールエステルの定量が可能であることを示した。溶液と固体でのスペクトル変化はほとんど作らないことが示唆された。電子制御波長可変レーザーは1kHzの繰り返しを持つパルスレーザーである。現在繰り返し周波数を上げることによって平均出力の増強を図っている。新開発の電子制御波長可変チタンサファイアレーザーにラマン散乱光の分光システムを組み合わせ、生体組織の基本的な分光スペクトルの測定を試みた。基礎実験としてマウスの胃、小腸、大腸組織のラマン分光の測定を行った。励起波長として720,800,850nmを用いた。(1)800nm励起・・・小腸粘膜側のラマンスペクトルにおいて、1668,1455,1307,1270cm^<-1>のバンドはそれぞれ蛋白質のアミドI、CH偏角振動、アミドIII、アミドIIIモードに帰属できた。1008,881,856,758,492cm^<-1>のバンドはそれぞれフェニルアラニン、トリプトファン、チロシン、トリプトファン、およびS-S結合のバンドに帰属できた。2940cm^<-1>付近にCHの振動が観察された。粘膜側の計測では脂質のバンドの影響がほとんど観測されないことが実証された。スペクトルと組織の関係を調べる目的で重回帰分析(PCA)によるクラスタリングを試みたが、どの成分も組織の違いを明確に現す指標にはなり得なかった。(2)850nm励起・・・ほとんどバンドの特徴は800nm励起時と同様で胃腸正常組織においては非常に似たスペクトルを示した。次に光線力学的消化管腫瘍の治療についての基礎検討を行った。自然発症大腸癌モデルマウス(APCノックアウトマウス).にNpe6(mono-L-aspartyl chlorin e 6)5mg/kgを尾静脈より静注し、波長664nmで励起した蛍光顕微鏡画象を観測した。Npe6投与後、26時間で蛍光強度の強度は腫瘍部で正常部より有意に高い結果であった。また治療効果判定のため、Npe6投与後2時間後に671nm,50Jを回腸末端部分に照射し、48時間後取り出した照射部位を固定し標本を作成、HE染色にて組織の変化を観察した。非腫瘍部の粘膜に炎症細胞浸潤を軽度認めたが、粘膜の脱落、壊死などは観察されなかった。腫瘍部位は特に腫瘍表面部を中心に細胞の空胞変性を認め、治療効果があるものと考えられた。プローブによる送受光は伝達効率の面で不利、すなわち光ファイバーの入出射光学系でエネルギー損失が大きく、また光ファイバーからのラマン散乱を除去するためにバンドパスフィルター(干渉フィルター)を用いる必要があり、このエネルギー損失は40%以上にも及ぶ。また光ファイバー型プローブの試作には分光器本体の他に高額な予算を必要とするため、今回の研究期間においては光ファイバー型のプローブ作成ではなく、直接検体のラマン散乱光を分光器に導入しエネルギー損失を最小限に押さえる方法を取った。このラマン用光学ユニットの機能及び仕様は以下の通りである。1)レーザー光はレンズ及び平面鏡で構成される光学系で分光器に導入される。2)試料からのラマン散乱光は対物レンズにより集光され、レンズ及び平面鏡で構成される。
超高温用金属/セラミックス複合材料中の異相界面の熱力学と物質移動

本年度はY_2O_3安定化ZrO_2(YSZ)/Ni界面の酸素ポテンシャルや合金の酸化挙動を検討した.YSZを透過する酸素イオンの流速と酸化皮膜であるNiOを透過するNiイオンの流束が等しいと仮定した速度論モデルを構築し,界面での酸素ポテンシャルやNiOの成長速度を計算した.その結果,NiOの成長速度は初期にはYSZの酸素透過が律速してほぼ直線的であり,時間の増加に伴いゆっくりと成長速度が低下していくことがわかった.また,界面の酸素分圧も徐々に増加する.モデルの検証実験として,YSZ板からなる密閉モジュール内にNiを入れて酸化したところ,NiOの皮膜はモデルと一致した.昨年に引き続き,導電率によるNdCrO_3の標準ギブスエネルギの測定を行った.この方法ではそれぞれNd_2O_3あるいはCr_2O_3と二相共存にあるNdCrO_3の導電率の比,すなわち,主たる電荷担体の濃度比からにおける反応の標準ギブスエネルギ変化を求めることができる.本年度は1673Kから1773Kまでの範囲で温度依存性を調査した.1673Kではおよそ40kJmol^<-1>と,他のランタノイドクロム酸塩から予測される値とよく一致したが,温度依存性はそれらのものよりも非常に大きくなった.これは高温ではNdCrO_3中の主たる電荷担体であるホールが増加し,理想希薄溶体近似が成立せず,導電率がホール濃度に比例しなくなったと考えられる.また,Aサイトの2価の陽イオンを有するペロブスカイト酸化物であるBaTiO_3のBaイオンの拡散係数を固体間反応実験により構成成分であるTiO_2の活量の関数として求めた.オーダー的にはランタノイドクロム酸塩のランタノイドイオンと同様の値となり,Aサイトのイオンの拡散係数が主に結晶構造に起因していると考えられる.本年度はY_2O_3安定化ZrO_2(YSZ)/Ni界面の酸素ポテンシャルや合金の酸化挙動を検討した.YSZを透過する酸素イオンの流速と酸化皮膜であるNiOを透過するNiイオンの流束が等しいと仮定した速度論モデルを構築し,界面での酸素ポテンシャルやNiOの成長速度を計算した.その結果,NiOの成長速度は初期にはYSZの酸素透過が律速してほぼ直線的であり,時間の増加に伴いゆっくりと成長速度が低下していくことがわかった.また,界面の酸素分圧も徐々に増加する.モデルの検証実験として,YSZ板からなる密閉モジュール内にNiを入れて酸化したところ,NiOの皮膜はモデルと一致した.昨年に引き続き,導電率によるNdCrO_3の標準ギブスエネルギの測定を行った.この方法ではそれぞれNd_2O_3あるいはCr_2O_3と二相共存にあるNdCrO_3の導電率の比,すなわち,主たる電荷担体の濃度比からにおける反応の標準ギブスエネルギ変化を求めることができる.本年度は1673Kから1773Kまでの範囲で温度依存性を調査した.1673Kではおよそ40kJmol^<-1>と,他のランタノイドクロム酸塩から予測される値とよく一致したが,温度依存性はそれらのものよりも非常に大きくなった.これは高温ではNdCrO_3中の主たる電荷担体であるホールが増加し,理想希薄溶体近似が成立せず,導電率がホール濃度に比例しなくなったと考えられる.また,Aサイトの2価の陽イオンを有するペロブスカイト酸化物であるBaTiO_3のBaイオンの拡散係数を固体間反応実験により構成成分であるTiO_2の活量の関数として求めた.オーダー的にはランタノイドクロム酸塩のランタノイドイオンと同様の値となり,Aサイトのイオンの拡散係数が主に結晶構造に起因していると考えられる.Ni-Cr合金に対して,YやLaなどの希土類元素を添加もしくは酸化物として分散,あるいは表面に塗布すると,高温酸化時に生成するCr_2O_3スケールの密着性が向上することが知られている.本年度ははスケール/合金界面に生成すると考えられるLaCrO_3中のLa^<3+>イオンの拡散係数を求めた.その方法としてはLa_2O_3とCr_2O_3の単結晶を用いた固体間反応を利用した.拡散実験は温度は1483Kから1695Kとし,雰囲気は大気で行い,1697KではAr-1%O_2,Ar-1%H_2-0.6%H_2Oについても行った.また,Pt粉末を用いたマーカー実験も行った.単結晶間に生成したLaCrO_3の厚さの2乗は時間と比例関係にあった.また,PtマーカーはLaCrO_3とLa_2O_3の界面に存在した.この結果から,LaCrO_3の生成はLa^<3+>イオンの拡散により律速されていることがわかった.La^<3+>の拡散はLa空孔を介して起こるのでLa空孔の生成反応を以下のように考えた. Cr_2O_3+3/2O_2【double arrow】2V^<′′′>_<La>+2Cr^×_<Cr>+6O^×_O+6h^・

(1)以上の欠陥化学式をWagnerの理論に適用し、Peckらの報告したLaCrO_3の標準生成ギブスエネルギを用いてLa^<3+>の拡散係数(D_<La3+>)をCr_2O_3の活量の関数として以下のように求めた. D_<La3+>/m^2S^<-1>=2.3×10^<-1>exp(-(480kJmol^<-1>)/(RT_1))(Po_2/Pa)^<3/16>a^<1/5>_<Cr2O3> (2)この値は以前に求めたYCrO_3中のY^<3+>の拡散係数より大きいことがわかった.これはLaCrO_3中のLa^<3+>空孔濃度がYCrO_3中のY^<3+>のそれより多いことに起因すると考えられる.また,1695Kにおける低酸素分圧での実験結果から1×10^<-5>atm程度以下では上式の酸素分圧依存性から離れ始め,以下の欠陥反応が支配的になることがわかった. Cr_2O_3【double arrow】2V^<′′′>_<La>+2Cr^×_<Cr>+3O^×_O+3V_O(3)この酸素分圧では欠陥生成反応に酸素が関与しなくなり,Po_2依存性がなくなる.スケール/合金界面では酸素分圧がCr_<Ni-Cr>/Cr_2O_3平衡分圧まで低下しているのでLaCrO_3中の拡散は(3)式が支配的な条件で起きているものと考えられる.昨年度はLa添加Cr_2O_3形成合金の高温酸化皮膜/合金界面の密着性に重要な役割を演ずると考えられる,LaCrO_3中のLaイオンの拡散係数を構成成分の活量の関数で決定した.本年度はそれに引き続き,以下の結果を得た.(2)2相共存試料の導電率を用いた複合酸化物生成反応の標準ギブズエネルギー変化の新しい測定法を開発した.酸素と強い親和力を有する金属からなる複合酸化物のギブスエネルギーの測定は実験的に多くの困難を伴う.固体間反応のギブズエネルギー変化は構成成分の活量の変化に対応する.また,酸化物の導電率を支配する格子欠陥の濃度は成分の活量に依存する.そこで,成分の活量を規定するために2相共存試料を用い,その導電率を測定することにより,活量変化すなわちギブズエネルギー変化を求める新しい手法を提案し,その有用性を実験的に検証した.さらに,この手法を用いてLaCrO_3およびNdCrO_3の生成反応の標準ギブズエネルギー変化を実験的に求めた.この値は(1)の解析に不可欠のものである.(3)希土類元素-クロム系複酸化物のおける希土類イオンの拡散過程についての一般的な機構について考察した.本年度はY_2O_3安定化ZrO_2(YSZ)/Ni界面の酸素ポテンシャルや合金の酸化挙動を検討した.YSZを透過する酸素イオンの流束と酸化皮膜であるNiOを透過するNiイオンの流束が等しいと仮定した速度論モデルを構築し,界面での酸素ポテンシャルやNiOの成長速度を計算した.その結果,NiOの成長速度は初期にはYSZの酸化透過が律速してほぼ直線的であり,時間の増加に伴いゆっくりと成長速度が低下していくことがわかった.また,界面の酸素分圧も徐々に増加する.モデルの検証実験として,YSZ板からなる密閉モジュール内にNiを入れて酸化したところ,NiOの皮膜はモデルと一致した.昨年に引き続き,導電率によるNdCrO_3の標準ギブスエネルギの測定を行った.この方法ではそれぞれNd_2O_3あるいはCr_2O_3と二相共存にあるNdCrO_3の導電率の比,すなわち,主たる電荷担体の濃度比から0.5Nd_2O_3+0.5Cr_2O_3→NdCrO_3における反応の標準ギブスエネルギ変化を求めることができる.本年度は1673Kから1773Kまでの範囲で温度依存性を調査した.1673Kではおよそ40kJmol^<-1>と,他のランタノイドクロム酸塩から予測される値とよく一致したが,温度依存性はそれらのものよりも非常に大きくなった.
マイノリティーにとってのパフォーマンスと実践の場に関する人類学的研究

本研究の概要は以下の通りである。現在世界では宗教など様々な理由で不均衡な力の働く境界が生まれており、そこで劣位に立たされマイノリティーとされる人々が増加している。彼らは音楽などのパフォーマンスを用い自文化をアピールすることが多い。本研究では、マイノリティーの人々にとって音楽、舞踊などのパフォーマンスはどのような役割を持っているのかを検討するために、オーストラリアに移住したトルコ出身の宗教的マイノリティーであるアレヴィーの身体動作セマー及びその活動に焦点をあて、マイノリティーとパフォーマンスの実践の場の関係性を明らかにする。
作用素平均とその関連分野の研究

各種平均の強い意味(すなわち正定値性および無限分解可能性の意味)での大小関係の比較定理を得た。特に二項平均また更に一般的なStolarsky平均等のパラメータに関する単調性を示すことに成功した。これにより関連する各種作用素平均に関する多くの新しいノルム不等式を示す事に成功した。定義域に様々な制限を付けた上での、非有界正定値自己共役作用素に対する並列和の研究は、世界各地で従来から行われてきた。今回の研究で定義域に全く制限を付けない場合の並列和の満足のいく理論を得ることができた。これによりこのような一般的な非有界正定値自己共役作用素に対する絶対連続性の研究の足掛かりが得られた。東北大学の日合文雄氏(現名誉教授)と研究代表者は共同研究を行い、約10年程前作用素平均とそのノルム不等式に関する一般論を構築した。この理論においては、各種平均の比から自然に決まる関数の正定値性が極めて重要である。正定値性判定のための常套手段はBochnerの定理である。つまり、Fourier変換を計算し、その正値性を判定すれば良い。しかしながら実際には、Fourier変換の計算が不可能な重要な具体例も多く、正定値性のチェックの為には様々な工夫が必要となってくる。その典型的なもの(一つ)はStolarsky平均と関係するものである。正定値性より更に強い性質である強い無限分解可能性を示すことにより、この問題を解決し論文として発表した。ここで用いられた手法は、比として現れる関数のLevy-Khintchine表示であり、この表示に現れる測度を具体的に計算することにより、無限分解可能性を示す事ができた。Stolarsky平均(族)はパラメータを含む系列であり、パラメータを選ぶことにより、多くの典型的平均がカバーされる。従って、これはかなり適用範囲の広い結果であり、様々な応用があるものと期待される。一方、研究分担者綿谷氏は従来から行っている力学系から自然に生じる作用素環の研究を更に進展させた。東北大学日合文雄氏(現名誉教授)と研究代表者は以前共同研究を行い、作用素平均とそのノルム比較に関する一般論を構築した。この理論では、各種平均の比から自然に決まる関数の正定値性の判定が極めて重要である。その判定の為の常套手段はBochnerの定理である。Heinzノルム不等式は作用素平均の理論の出発点となった重要な不等式の一つであるが、今年度はこの不等式のパラメータを含んだ一般化についての研究を行い、論文として発表した。一般化された不等式が成立する為のパラメータの範囲の完全決定に成功した。この問題ではパラメータの入った双曲線関数のある種の比の正定値性の判定が必要となるが、複素関数論的な考察及び複素変数のガンマ関数に関する基本性質を利用した議論に基づいて、これを実行した。この正定値性に関する判定結果は、作用素平均の理論のみならず、多岐にわたる方面への応用も可能かもしれない。一方、分担者の綿谷氏はquiverの表現に関する研究を更に発展させ、論文として発表した。作用素平均及びそのノルム不等式関係の研究では、関係して現れる関数比の正定値性の判定が重要であるが、そのような研究が着実に蓄積されているという点では、満足がいく。一方、本研究のもう一つの研究テーマである非有界作用素の並列和とその関連研究に関しては少々遅れ気味である。しかし、その概要は完成しており、現在論文を準備中であるので、総合的な判断として、「(2)おおむね順調に進展している」とした。研究目的の二つの大きな柱は以下の二点であった: (i)以前日合氏(元東北大・現東北大名誉教授)との共同研究で構築した作用素平均とそのノルム不等式の研究の更なる発展を目指し、特に研究で自然に現れる関数の無限分解可能性の概念に関連する諸研究を行う、(ii)非有界作用素に対する並列和理論の構成とその各種応用の研究を行う。(i)に関しては各種比の正定置性の判定が避けて通れないが、そのような判定結果の更なる蓄積を行った。とくにヘロン型平均と関連して現れる多くの関数の正定値の研究を行った。今まで蓄積した結果と共にこれらの整理・再検討を行い論文に纏める予定である。また作用素平均の理論の典型的応用は量子情報理論に現れるが、この方面への応用に関する研究を行った。(ii)に関しては、今年度は非有界正定値自己共役作用素に対する並列和理論の基礎部分の関する研究をまとめ論文として発表することができた。定義域の異なる作用素の並列和を考察している点が従来の研究と大きく異なる点である。まだ論文の形にはなってはいないが、関連する非有界作用素の絶対連続性に関する研究でも一定の成果が上がった。一方、研究分担者綿谷氏は力学系から自然に生じる作用素環の研究を更に推し進め、論文として発表した。研究のキーとなる非有界作用素の並列和の基礎理論に関する論文をまとめ上げることができ、その応用に関する本格的研究が進行中である。従って、「ほぼ順調」と判断できる。本研究の目的の二つの大きな柱は以下の研究であった:(i)以前日合氏(東北大、現東北大学名誉教授)との共同研究で構築した作用素平均とそのノルム不等式の研究を更に進化させる。特に、研究遂行の為必要な各種平均の比として自然に生じる関数の正定値性・無限分解可能性を詳しく調べる。(ii)一般の(異なった定義域を持つ)

非有界正作用素に対する並列和の理論を整備する。更に、その各種応用に関する研究を実行する。(i)の研究も多少は実行したが、今年度は特に(ii)に研究に専念した。昨年度非有界作用素の並列和理論の研究を整備し論文として発表した。この方向の研究は従来から行われていたが、定義域が一致する非有界作用素しか取り扱われていなかった。しかし、一般の(定義域が等しいとは限らない)非有界作用素の並列和が取り扱われたという点が、我々の研究の大きな特長であった。有界正作用素同士の絶対連続性の研究には並列和理論が基本道具であるが、この我々の研究により、一般の非有界作用素同士の絶対連続性に関する研究が初めて可能となった。このような研究を遂行して、研究結果を論文として発表した。例えば有界正作用素同士の絶対連続性の特徴づけに関する安藤氏(北大名誉教授)による結果が従来から知られていたが、その非有界の場合をも含む極めて自然な形の一般化を得ることができた。一方、分担者綿谷氏(九大)は力学系から自然に生じるC*-環の一研究を更に発展させた。各種平均の強い意味(すなわち正定値性および無限分解可能性の意味)での大小関係の比較定理を得た。特に二項平均また更に一般的なStolarsky平均等のパラメータに関する単調性を示すことに成功した。これにより関連する各種作用素平均に関する多くの新しいノルム不等式を示す事に成功した。定義域に様々な制限を付けた上での、非有界正定値自己共役作用素に対する並列和の研究は、世界各地で従来から行われてきた。今回の研究で定義域に全く制限を付けない場合の並列和の満足のいく理論を得ることができた。これによりこのような一般的な非有界正定値自己共役作用素に対する絶対連続性の研究の足掛かりが得られた。作用素平均に対するノルム不等式の研究に必要な各種関数の正定値性・無限分解可能性に関する結果を地道に蓄積している点はある程度満足がいく。不満足な点も多々あるが数学の研究とはそんなものであり、一方において「研究実績の概要」で触れたStolarsky平均に対する結果は、分野の初期段階からの懸案事項だった作用素binomial平均のノルムの単調性を特別な場合として含んでいる。その意味では満足のできる成果であり、全体としては「おおむね順調」と判断した。1.非有界作用素に対する並列和の理論を整備することが本研究の実行のために必要不可欠である。概要はほぼ完成しているので細部をチェックしてまず論文の形に纏める事が最重要であり、今年度まずやるべきことと考えている。2.作用素平均関連の研究を更に進展させる為に、平均の比として現れる各種関数の正定値性に関する判定結果が重要である。今までこの方面の多くの研究を行ってきたが、更なる結果の蓄積を行うべき努力する。3.今まで得られた作用素平均に関する結果の量子情報理論への応用の可能性を探る。非有界作用素の並列和の基礎理論はほぼ完成したと言ってよいので、その応用に関する研究に重点を置きたい。まずは、その典型例でり現在進行中である非有界作用素に対する絶対連続性に関する研究を更に推し進める予定である。また、作用素平均に関しては、更なる正定値性の判定結果の蓄積と共に、量子情報理論への応用について研究を行いたい。
大口径低電子温度ECRプラズマ源の試作

現在、直径20cmのプラズマ源が主流となっているが、次世代の半導体プロセス装置用プラズマ源として、数mTorrまたはそれ以下の低圧力領域で直径30cmの高密度プラズマ源が産業界から要求されている。電子サイクロトロン共鳴(ECR)効果を利用して生成されるECRプラズマは低圧力・高密度の条件を同時に満たすため早くから注目されてきたが、プラズマの大口径化が困難であるためにその開発が遅れている。即ち、ECRプラズマの一様性が磁場勾配、圧力、マイクロ波パワー等の外部条件に大きく左右され、試行錯誤により直径20cmのプラズマが実現されているのが現状で、直径30cmの均一なプラズマは未だに達成されていない。さらに、プロセスの微細化とともにチャージアップなどによる薄膜の絶縁破壊が問題になってくる。このために次世代プラズマ源としては電子温度を低くする必要がある。我々は、2カ年の本研究により、周波数2・45GHzのマイクロ波の基本モードの他に、900MHz帯の周辺部で、電場が強いマイクロ波の高次モード(円筒)TM_<01>モードを用いて直径30cmの次世代半導体プロセス用ECRプラズマ源を試作した。その主な成果は次の通りである。(1)ECRプラズマの一様化に異常波の高域混成波共鳴が効くことを実験及び数値計算により明らかにした、(2)磁気ミラー効果を利用してECRプラズマの低電子温度化に成功した、(3)マイクロ波パワーを制御し、真空容器周辺での異常波(X波)の高域混成波共鳴(UHR)現象によりプラズマの一様化に成功した。(4)圧力が1mTorr-10mTorrで、密度が10^<11>cm^<-3>以上、直径30cmのプラズマ生成に成功した。(5)磁気ミラー効果の適用により、スロート領域で2eV以下の低電子温度プラズマを実現した。また、窒素ガスプラズマでは電子温度を2eV以下に下げることに成功するとともに、その物理的機構をエネルギーバランス及び粒子バランスの式を用いて説明した。(6)プローブを用いて、反応性ガスプラズマ中の負イオン密度計測法を提案し、その測定に成功した。(7)高感度の可視分光器を用いて、ECRプラズマ中のイオン温度測定に成功するとともに、1mTorr-10mTorr領域ではイオン温度が0.2eV以下であることが分かった。以上の結果はプラズマプロセシング、特に、次世代の半導体プロセス技術開発研究の発展に大きく寄与するものと考えられる。周辺部で電場が強いマイクロ波の高次モード(円筒)であるTE_<01>及びTM_<01>モード(2.45GHz)を用いて直径30cmの次世代半導体プロセス用ECRプラズマ源を試作することを目的としている。具体的には、(1)マイクロ波パワーを制御し、真空容器周辺での異常波(X波)の高域混成波共鳴(UHR)現象によりプラズマの一様化をはかる。そして、(2)圧力が0.1mTorr-10

mTorrで、密度が10^<11>cm^<-3>以上、直径30cm以上のプラズマを生成する。さらに、(3)磁気ミラーのスロート領域で2eV以下の低電子温度プラズマを実現する。以上のことより、直径30cmウエーハ対応の大口径・低電子温度ECRプラズマ源を試作する。先ず初年度は、直径50cmの磁気ミラー装置(主要設備)を直径30cmの大口径ECRプラズマ生成装置に改造した。[1]プラズマの一様化:(1)マイクロ波の基本モーから円筒導波管の高次モードのTE_<01>及びTM_<01>モード変換器を(出力側の直径50cm)設計・製作した。(2)ガス(Ar,N2)を供給し電子サイクロトロン共鳴効果によりECRプラズマを生成し、マイクロ波パワーを徐々に上げ、半径方向に伝播する異常波(X波)がプラズマ周辺部で高域混成波共鳴を起こすようなプラズマ密度(Lカットオフ密度=約2x10^<11>cm^<-3>)に設定することにより、プラズマの一様化に成功した。(3)プラズマパラメータをプローブ及び35GHzマイクロ波干渉計(ヘテロダイン型)により精度良く測定した。(4)電子サイクロトロン波及び異常波のプラズマ生成と一様化における役割を調べるために、プラズマ中のマイクロ波電磁場分布を小型ループアンテナで受信し、3次元モータ駆動装置によりマイクロ波の3次元電磁場分布を測定すると同時にプラズマ中のマイクロ波伝播を干渉法により測定し電磁波の分散式を求めた。。[2]低電子温度プラズマ:(1)磁場配位を変えることにより、磁気ミラーのスロート領域で2 eV以下の低電子温度プラズマ生成に成功した。(2)窒素ガスは低エネルギー領域に大きな断面積を持つ振動励起がある。これにより窒素ガスを供給すると、電子温度が2 eV以下の低電子温度プラズマが実現されることをエネルギーバランス及び粒子バランスの式から示した。今後は、このことを実験的に示す必要がある。現在、直径20cmのプラズマ源が主流となっているが、次世代の半導体プロセス装置用プラズマ源として、数mTorrまたはそれ以下の低圧力領域で直径30cmの高密度プラズマ源が産業界から要求されている。電子サイクロトロン共鳴(ECR)効果を利用して生成されるECRプラズマは低圧力・高密度の条件を同時に満たすため早くから注目されてきたが、プラズマの大口径化が困難であるためにその開発が遅れている。即ち、ECRプラズマの一様性が磁場勾配、圧力、マイクロ波パワー等の外部条件に大きく左右され、試行錯誤により直径20cmのプラズマが実現されているのが現状で、直径30cmの均一なプラズマは未だに達成されていない。さらに、プロセスの微細化とともにチャージアップなどによる薄膜の絶縁破壊が問題になってくる。このために次世代プラズマ源としては電子温度を低くする必要がある。我々は、2カ年の本研究により、周波数2.45GHzのマイクロ波の基本モードの他に、900MHz帯の周辺部で電場が強いマイクロ波の高次モード(円筒)TM_<01>モードを用いて直径30cmの次世代半導体プロセス用ECRプラズマ源を試作した。その主な成果は次の通りである。(1)ECRプラズマの一様化に異常波の
小脳をモデル系とした、神経細胞が個々の固有形質を獲得する機構の解明

bHLH型転写因子Ptflaは、膵臓の発生に関与するPTF1の重要なコンポーネントとして発見された。近年、我々を含む世界各国のグループによって、Ptfla遺伝子が小脳・延髄・脊髄や網膜などの様々な神経領域において発現し、神経細胞の発生にも関与していることが報告されている。最近、我々のグループは、実はPtfla遺伝子が発生過程における視床下部原基においても発現していることを見いだした。視床下部には様々な神経細胞が存在し、個体におけるエネルギー消費や体重バランスの制御を食物摂取や体温の調節などを介して行うことが知られており、非常に重要な神経領域といえるが、その発生メカニズムや機能に関しては未解明の部分が多い。本研究において我々は、視床下部を生み出す間脳神経上皮領域でのPtfla発現ドメインを特定した。また、Ptfla遺伝子座へのCreノックインマウスを用いて遺伝学的に細胞系譜を標識したところ、視床下部の特に腹内側核(VMH)や内側視索前野(MPA)腹側などにおいて、Ptfla発現神経上皮に由来する神経細胞(Ptflaリニエージ細胞)が存在するということが明らかになった。加えて、VMHのグルタミン酸作動性ニューロンにはPtflaリニエージにある細胞とそうでない細胞の2種類があること、VMHのPtflaリニエージ細胞はTyrosine Hydroxylase陽性のグルタミン酸作動性ニューロンであることを同定した。さらに、Ptfla遺伝子をNkx2.1-Creトランスジェニックマウスを用いて視床下部領域特異的に欠失させた変異体(PtflaNkx2.1CKO)においては、個体レベルでは顕著な体重増加が観察された。今後は、体重増加や下垂体形成不全の原因を探るとともに、Ptfla遺伝子が視床下部で欠失することによる視床下部神経細胞の発生や機能への影響を調べる予定である。蝸牛神経核(cochlear nucleus, CN)は、聴覚情報が内耳蝸牛から大脳皮質聴覚野へと伝わる過程において中枢神経系伝達経路のエントリーポイントとなる神経核であり、哺乳類の聴覚にとって重要な領域である。蝸牛神経核は実に10種類以上もの異なる種類の神経細胞を含んでおり、それらの神経細胞は、投射様式、細胞の形態、位置、ニューロトランスミッターサブタイプなど、それぞれ特殊なものであるということが知られている。例えば、Fusiform cell layer(FCL)層に位置するFusiform細胞は、紡錘形をしたグルタミン酸作動性の興奮性神経細胞であり、下丘へと投射する。同じくFCL層に位置するCartwheel細胞は、介在性のグリシン作動性抑制性神経細胞であり、Fusiform細胞や他のCartwheel細胞へと抑制性のシナプスを形成している。しかしながら、これら蝸牛神経核を構成する多様な神経細胞群が生み出される正確な位置と、発生の分子機構についてはほとんど知られていなかった。本研究者は、蝸牛神経核を構成する主要な抑制性神経細胞および興奮性神経細胞が、中央部後脳のPtflaおよびAtohlを発現する神経上皮からそれぞれ生み出されること、そしてその発生にPtflaおよびAtohlが関与していることを見出し、その研究内容を2009年6月に論文として発表した。(Fujiyama et al., Development.2009Jun;136(12):2049-58)ヒトの中枢性難聴の原因は様々であるが、PtflaやMathlが原因遺伝子である可能性があり(実際にMathl遺伝子に変異を持つマウスでは蝸牛神経核の発生および聴覚に異常が起きることが知られている。)、本研究がヒト難聴などの病態解明の手がかりになりうることが期待される。小脳神経発生メカニズムにおける知見として、特に近年、我々や他のグループの研究から小脳を構成する抑制性神経細胞はPtflaを発現する神経上皮領域から生み出されていることが示されたが、いまだ明らかにされていない謎が数多く残っており、その中の一つとして、いかにして多様な種類の小脳抑制性神経細胞が一つの神経上皮から生み分けられているのか、という問いがある。小脳を構成する抑制性神経細胞はその大部分が発生期から幼齢期に生み出されるが、それぞれの種題によって生み出される時期が異なることから、Ptflaを発現する抑制性神経細胞の前駆細胞の性質が時期ごとに変化している可能性が考えられる。これまで、小脳の抑制性神経細胞の前駆細胞のみを集めて移植するという実験は行われていない。今回我々は、Ptflaプロモーターの支配下で発現するYFPの蛍光を用いて、Ptflaを発現する小脳神経前駆細胞をセルソーターにより選択的に選別・回収し、異なる発生段階の小脳へと移植実験を行うことで、時期ごとの性質の変化が細胞自律的なのか、それとも周りの環境に依存した細胞非自律的なものなのかを調べるという実験計画を立てた。その前段階として、まずは移植実験系を確立するために、長期に培養したある時期の小脳神経前駆細胞をマウス胚へ移植する実験を行った。その結果、神経産生期の神経前駆細胞に対し長期培養を行った際、その分化能力が神経産生からグリア産生へと変化するという可能性が示唆された。また、異なる時期の小脳から得られた細胞を単純に移植する実験を行い、どの種類の神経細胞へ分化できるかという能力について解析を行ったところ、発生が進むにつれその分化能力が限られていくという多少の示唆を得た。現在我々は前述のセルソーターを用いた実験を行っており、この結果がまとまり次第、論文を作成する予定である。bHLH型転写因子

Ptflaは、膵臓の発生に関与するPTF1の重要なコンポーネントとして発見された。近年、我々を含む世界各国のグループによって、Ptfla遺伝子が小脳・延髄・脊髄や網膜などの様々な神経領域において発現し、神経細胞の発生にも関与していることが報告されている。最近、我々のグループは、実はPtfla遺伝子が発生過程における視床下部原基においても発現していることを見いだした。視床下部には様々な神経細胞が存在し、個体におけるエネルギー消費や体重バランスの制御を食物摂取や体温の調節などを介して行うことが知られており、非常に重要な神経領域といえるが、その発生メカニズムや機能に関しては未解明の部分が多い。本研究において我々は、視床下部を生み出す間脳神経上皮領域でのPtfla発現ドメインを特定した。また、Ptfla遺伝子座へのCreノックインマウスを用いて遺伝学的に細胞系譜を標識したところ、視床下部の特に腹内側核(VMH)や内側視索前野(MPA)腹側などにおいて、Ptfla発現神経上皮に由来する神経細胞(Ptflaリニエージ細胞)が存在するということが明らかになった。加えて、VMHのグルタミン酸作動性ニューロンにはPtflaリニエージにある細胞とそうでない細胞の2種類があること、VMHのPtflaリニエージ細胞はTyrosine Hydroxylase陽性のグルタミン酸作動性ニューロンであることを同定した。さらに、Ptfla遺伝子をNkx2.1-Creトランスジェニックマウスを用いて視床下部領域特異的に欠失させた変異体(PtflaNkx2.1CKO)においては、個体レベルでは顕著な体重増加が観察された。今後は、体重増加や下垂体形成不全の原因を探るとともに、Ptfla遺伝子が視床下部で欠失することによる視床下部神経細胞の発生や機能への影響を調べる予定である。
GRACE衛星により得られる変動重力場の極域からの検証

本研究の目的は、測地学的な地上検証データとGRACE衛星(2003年3月打ち上げ)の重力データを対照させ、南極域での大気・海洋・氷床変動に伴う重力変動を検出し解釈することである。1999-2003年のVLBIデータ解析から昭和基地の地殻隆起速度は4.6±2.2mm/yrと求められ(Fukuzaki et al.,2005)、GPSによるリュツォ・ホルム沿岸露岩域の結果(1.4±0.2mm/yr ; Ohzono et al., 2006)より大きいこと、DORISによる値はAmalvict et al.(2007)による再解析で3.61±0.21mm/yrと求まり、3種の宇宙測地の比較が明らかになった。絶対重力測定によると、昭和基地での重力減少は-0.27μGal/yrであり(Fukuda et al.,2006)、Makinen et al.(2007)が示すとおり、後氷期地殻隆起モデルの規正に使用されよう。小西ら(2007)は過去17年分のJARE海上重力計データの統一的ドリフト補正を行ったので、昭和基地周辺域360,000km^2において行われた日独航空機重力観測データによる重力異常図を基礎に、staticな地域重力場モデルの精度はさらに向上することになり、南極域での水循環によるdynamicな重力変動の詳細解明につながるだろう。一方、(66°51'S,37°49'E,水深4600m)地点に設置した海底圧力計(OBP)には2004年12月26日発生のスマトラ地震津波が明瞭に記録されていて、水位変動による超伝導重力計や広帯域地震計への荷重効果(Nawa et al.,2007)が示された。さらに、OBPデータから潮汐成分を除去した時に残る長期圧力変動(2年分データ)振幅と、GRACEによる月平均重力変動振幅は同位相であることもわかってきた。湧出量計についても、第46次越冬隊の手によりリュツォ・ホルム湾氷海下で800m深度での測定実績が得られ、南極域においても中緯度での測定と同程度(10^<-8> to 10^<-6>m/s)の湧出量が得られることが判明し、これら新しい測器展開の有効性が立証された。2003年3月に打ち上げられたGRACE衛星は、地球表層の大気・海水・氷床変動を重力変動の観点から明らかにすることを目的とした衛星である。本研究の目的は、極域で取得された(される)データを用いて、地上でのさまざまな時定数の重力変動を検出し、GRACEデータの示す変動とつき合わせ解釈することであるが、(1)従来データの解析でわかった知見、(2)新たな測器を設置しデータを取得する、の2パートから成る。

(1)については1999-2003年のVLBIデータ解析から昭和基地、オヒギンズ基地の地殻隆起速度がそれぞれ3mm/yr,5mm/yrと求められ(Fukuzaki et al.によりJournal of Geodesyへ投稿査読中)、昭和基地の値はGPSによる沿岸露岩域の結果と整合していること(Ohzono et al.により準備中)、絶対重力測定による10年間の変動は-0.27μGal/yrで、VLBI/GPS隆起と調和していること(Fukuda et al.によりIAG Symposia Volume受理)などが上げられる。一方、(2)であるが、研究はほぼ交付申請書通りに進行している。事前調査をもとに66°51'S,37°49'E,水深4600m地点に2台の海底圧力計を設置したが、回収された1台には2004年12月26日発生のスマトラ地震津波も明瞭に記録されていた。これは「しらせ」での設置・揚収訓練を十分行った成果であり、南大洋での観測機器展開の可能性を開いたものである。一方、湧出量計について国内での使用実績を積み重ねる(例えばTaniguchi et al.によりGroundwaterへ投稿)ことはもとより、南極氷海で1500m深度まで適用できるよう設計を工夫し、第46次越冬隊が観測を実施するところまで準備が進んでいる。2003年3月に打ち上げられたGRACE衛星は、地球表層の大気・海水・氷床変動を重力変動の観点から明らかにすることを目的とした衛星である。本研究の目的は、極域で取得された地上検証データを用いてさまざまな時定数の重力変動を検出し、GRACEデータの示す変動とつき合わせ解釈することであるが、(1)従来データの解析でわかった知見、(2)新たな測器を設置しデータを取得する、の2パートから成る。(1)については1999-2003年のVLBIデータ解析から昭和基地、オヒギンズ基地の地殻隆起速度がそれぞれ4.6±2.2mm/yr,4.5±0.7mm/yrと求められ(Fukuzaki et al.,2005)、昭和基地の値はGPSによる沿岸露岩域の結果より若干大きく(Ohzono et al.,2006;Earth Planets Space in press)、結果の違いの検討が必要なこと、絶対重力測定による10年間の重力減少は-0.27μGal/yrで、VLBI/GPS隆起とセンスは調和していて(Fukuda et al.,IAG Symposia,129,280-285,2005)kinematicsによる結果との比較が可能になったこと、などが上げられる。一方、(2)も大きな進展が見られた。(66°51'S,37°49'E,水深4600m)のOBP地点に2台の海底圧力計を設置し、1台は2005年2月に回収されたが、残置されていたもう1台も2006年2月に回収し14ヶ月間という長期データが得られた。予備解析により、昭和基地という沿岸部とOBP地点のopen seaでは分潮振幅に相違が見られ、海洋潮汐モデルの更新が必要になろう。一方、湧出量計についても、リュツォ・ホルム湾氷海下で800m深度までの実績が得られ、現在解析中である。さらには、昭和基地周辺域360,000km^2において航空機測量により、重力、地磁気、氷厚、氷床表面地形の4点セットデータが得られたので、GRACE変動場の基準になる静的重力場が精度良く決まることが期待される。
二肢協調動作の制約因子と動作制御能力及び神経機構との関係

人は両手を使って様々な複雑な動作を巧みに行うことができます.しかし,片手ずつであればできる非常に簡単な動作であっても,両手で同時に行おうとすると非常に困難であったり,できなくなることがあります.本研究は,動作の中に含まれる特徴的な局面に注目し,人はそうした局面を同期させることはうまくできるけれども,ずらして行うことは困難に感じ,いつのまにか同期してしまうことを明らかにしました.ある二肢協調動作が動作組合せ(特徴的局面の動作タイミング)の制約を受けるとしても,その協調動作の制御において方向制御の役割が小さいとは言えない(逆も同様).単純反応課題(予め決められた単一の刺激に対して,決められた動作を開始する)を用い,手指関節と手首関節を用いた二肢協調動作を対象として,反応時間の観点から,二肢協調動作制御における制約について調べるための実験を行った.被験者12名(男性6名,女性6名)を対象として,聴覚刺激に対して決められた動作を行う単純反応課題を行った.対象とする関節動作は示指内転-外転動作と手関節内転-外転動作とした.被験者は,両示指,両手関節,示指と手関節の3種の動作関節組合せ,及び,鏡像動作と非鏡像動作の2種の動作方向を組み合わせた12種の二肢動作と8種の一肢動作を行った.実験の結果,いずれの動作関節組み合わせにおいても鏡像動作と非鏡像動作の間に有意な反応時間の差は認められなかった.この結果は,単純反応課題においては特定の動作関節組み合わせが反応時間に強く影響することを示した先行研究の結果(Obhi and Haggard, 2004)と異なる.こうした違いが生じた原因としては,先行研究においては特徴的動作局面をもつとされる示指の屈曲-伸展動作を用いているが,本研究で用いた関節動作(示指の内転-外転動作と手関節の内転-外転動作)では特徴的動作局面がないために特徴的動作を同期させるという自発的な知覚的目標は生じず,そのため単純反応課題において関節動作の違いによる反応時間の差が認められなかったことが考えられた.周期的二肢協調動作を行う際,動作は知覚的目標を再現するように自発的かつ柔軟に調整されることをMechsner et al. (2001)は主張している.知覚的目標はすなわち動作の制約として機能し,この制約の種類として念頭にあるのは主に肢の動作方向であるが,動作における特徴的局面の動作タイミング(同期・非同期)も含まれる可能性が示唆されている(Mechsner, 2004).しかし,特徴的局面の動作タイミングという制約が二肢協調動作において実際に機能していることは示されていない.被験者21名を対象とし,周期的一肢動作(前腕回内・回外,示指屈曲・伸展)の特定動作局面(屈曲,伸展,回内,回外)を音に合わせて行う課題と,それら一肢動作を組み合わせた二肢協調動作の課題を行わせ,動作安定性を調べた.実験の結果,前腕回内と音を合わせる動作は前腕回外と音を合わせる動作よりも安定し,示指屈曲と音を合わせる動作は示指伸展と音を合わせる動作よりも安定することが示された.さらに,一肢動作における安定性について,(左前腕回内と音,右示指屈曲と音)と(左前腕回外と音,右示指伸展と音)の差異は,二肢協調動作における(左前腕回内と右示指屈曲)と(左前腕回内と右示指伸展)の安定性の差異と相関することが示された.すなわち,左前腕回内・回外と右示指屈曲・伸展という異名筋を用いた二肢協調動作において,特徴的局面の動作タイミングが動作の制約として確かに機能していることが示された.これまでの研究によって,示指内転・外転と手首内転・外転の二肢協調動作においては特徴的局面の動作タイミングではなく動作方向が動作の制約として機能することが示されている.こうした特徴的局面の動作タイミングまたは動作方向が動作の制約として機能する二肢協調動作を用い,制約の種類とその制御機構の関係について今後明らかにしていく.昨年度の運動学的解析で得られた結果が当初の予想と少し異なったため,本年度も引き続き運動学的実験を行い,経頭蓋磁気刺激を用いた実験については予備的実験に留まった.なお,予備的実験の結果は予想されたものであったため,今年度は計画通りに順調に進むと思われる.周期的に二肢を協調させて動作させる時,特定の動作組合せによらずに二肢動作が鏡像(同)方向となる動作で常に安定することから,二肢協調動作は動作方向の制約を受けると考えられてきた.ただし,両手の人差し指を屈曲-伸展させる協調動作は動作組合せの制約を受け(両手で同じ動作をする時に常に安定),動作方向の制約を受けないことが例外的に示され,その理由は不明であった.一方,音に合わせて人差し指を屈曲-伸展させる協調課題の結果から,人差し指屈曲がより特徴的である事が示唆されていた.そこで,両肢動作がより特徴的である動作局面を1つだけ持つ時,特徴的局面の同期・非同期に応じて協調動作は動作組合せの制約を受けるという仮説をたて,一連の実験を行った.まず,仮説が含む範囲を広げるため,単発動作における反応時間という観点から仮説検証を試みたが,仮説は支持されなかった.

これは反応時間課題における運動制御,単発動作と反復動作の運動制御の違いによるものと考えられ,その後に行う研究において反復動作を対象とすることとした.次に,特徴的動作局面を1つだけ持つ関節動作を対象に,被験者による特徴の程度の違いが,各被験者の二肢協調動作安定性の違いにどのように影響するかを調べた.その結果,特徴の程度が高いほどそうした局面を同期させるように二肢協調動作が安定する傾向が強いことが示された.ただし,用いる関節動作によっては,そのような傾向が見られない場合もあった.そこで,最終年度には,この結果をタッピング課題によって確かめるため,音に合わせた片手でのタッピングと両手でのタッピングという実験を行った.その結果,両手でのタッピングの安定性が各指でのタッピングの特徴の程度に応じて決定されていることが示された.本研究の結果から,発育発達や加齢,障害等における二肢協調動作制御能力の変化をより詳細に評価可能となることが期待される.人は両手を使って様々な複雑な動作を巧みに行うことができます.しかし,片手ずつであればできる非常に簡単な動作であっても,両手で同時に行おうとすると非常に困難であったり,できなくなることがあります.本研究は,動作の中に含まれる特徴的な局面に注目し,人はそうした局面を同期させることはうまくできるけれども,ずらして行うことは困難に感じ,いつのまにか同期してしまうことを明らかにしました.運動学的解析で得られた結果が当初の予想と少し異なったため,経頭蓋直流電気刺激,経頭蓋磁気刺激を用いた実験を行う段階には至らなかったため.これまでの運動学的解析で得られた結果を基に,経頭蓋直流電気刺激,経頭蓋磁気刺激を用いた実験を進め,二肢協調動作における制約の種類とその制御機構の関係について明らかにしていく.運動神経生理学動作方向と動作組合せの影響を明確に示すことの出来る課題動作とその解析方法を確立し,その結果を基に経頭蓋直流電気刺激,経頭蓋磁気刺激を用いた実験を進めていく.経頭蓋磁気刺激を用いた実験については予備的実験に留まったため.経頭蓋直流電気刺激,経頭蓋磁気刺激を用いた実験実施に至らなかったため,それら実験に関する被験者謝金及び実験補助者謝金の支出がなかった.本年度にずれ込んだ経頭蓋磁気刺激を用いた実験に係る費用(消耗品費,被験者謝金等)に使用する予定である.経頭蓋直流電気刺激,経頭蓋磁気刺激を用いた実験に関する被験者謝金及び実験補助者謝金に使用する.