hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
端面掘削方式による構造物解体を飛躍的に向上できる無人化施工技術の開発

本研究の目的は、端面掘削方式による掘削効率を飛躍的に向上できる低騒音・低振動の新しい剥離掘削技術を開発することである。端面掘削方式は、エネルギー効率が良好なため、従来の機械掘削工法に勝る新しい掘削工法となる可能性が高く、本技術を利用してバックホウなどのアタッチメントを製作することにより、今後増加すると予想される原子力発電所の解体などの無人化施工への適応が期待できる。昨年度は、実機を想定したモデル実験により、端面掘削方式による剥離破砕技術の力学的なメカニズムを明らかにし、剥離掘削機を設計・開発するための課題を摘出し、通常のモルタルや軟岩における本工法の有効性を確認できた。今年度は、高強度モルタル供試体や花崗岩供試体においてセンターカッタビットの最適化の検討を行った。ポイントアタックビットから摩耗に強い高強度のディスクカッタビットをセンタービットに変更することで、硬質岩盤や構造物に対して効率よく剥離掘削を行うことができる。端面掘削を効率的に行うためには、芯残りのない先行掘削が重要となるため、この技術を応用して、硬質岩盤や高強度コンクリートでも掘削が可能な先行ビットを開発する。実験により、中心からのディスクまでの距離やディスクカッタビット間の距離を変化させることにより、芯残り(削りのこり)といわれる現象がない最適なディスクカッタビットの配置を決定した。また、ソケットにひずみゲージを貼り、適切なキャリブレーションを行うことにより、掘削刃の作用する力を測定することができた。その結果、花崗岩供試体および高強度コンクリート供試体において、掘削速度は最小半径の増加に伴い減少していくことがわかった。また、効率よく芯とれが発生する掘削効率の良い最大半径は55mmであることが分かった。昨年、掘削中の廃土処理を効率的に行うために、実験装置を横向きに倒すように改良し、掘削孔内の掘削残土の排土を効率的に行うことにより、掘削残土が影響しないデータを取得することが可能となった。この実験装置を用いて、多段型のモデル掘削機を制作し実験を行った。モルタル供試体(一軸圧縮強度40N/mm2)においては、端面掘削の掘削段階が進行すると掘削効率が上昇しているため、実機のこの方式を適用すると端面掘削においては掘削段階を増加させると掘削効率が上昇することが判明した。今年度は、岩盤などの高強度のものに対しても対応できる掘削機を設計するために、センターカッタビットをポイントアタックビットからディスクカッタビットに変更することで、センターカッタビットの最適化の検討を行った。また、センターカッタビットの実験では、ソケットにひずみゲージを貼り、適切なキャリブレーションを行うことにより、掘削刃の作用する力を測定することができた。また、Structure From Motion法による表面形状計測を岩盤掘削実験供試体の形状計測に適用し,ひずみゲージによる応力測定に加えて,岩盤の破砕形状の変化を記録することができた。本工法はビットを組み合わせることで、効率よく剥離掘削を発生できる掘削装置のため、押しつけ力によって生じる反力を把握し、掘削機を製作すれば、押しつけのみを制御することにより掘削を制御することができる。そこで、油圧制御をリアルタイムで行うために、電磁弁を配置しコンピュータ制御を行なうことにより最適な制御ができるように実験装置の改良を行った。電磁弁の開度による静特性を把握することができた。今後は、本工法はポイントアタックビットとディスカッタービットを組み合わせることによって、効率よく剥離破砕を発生できる掘削装置が考えられる。本工法は押しつけ力のみで掘削を制御出来るため、岩盤掘削やコンクリート構造物の解体の無人化施工に応用できる。このようなモデル実験や要素実験を行うことによって、押しつけ力に対するそれぞれの反力を把握できるため、実機製作のための重要なデータとなる。そこで、掘削機の1段目に先行掘削のためのディスクカッタビットを設置し、2段目以降はそれぞれ1段目から30mm広がった位置へ刃があたるように、φ60mmのディスクカッタ-ビット2枚を10°の角度をつけて配置し、以降3段目同様な構造となっているモデル掘削機を製作し、実験を行う。端面掘削の掘削段階が進行すると掘削効率が上昇しているため、実機のこの方式を適用すると端面掘削においては掘削段階を増加させると掘削効率が上昇すると予想できる。同時に、油圧制御システムを用いて最適な制御方法を見つけていくと同時に、実機製作のための問題点の検証を行っていく。最後に、基礎的な実験を元にして、掘削刃に作用する力の変化を検知することにより、掘削刃の摩耗度を検知する摩耗度検知システムを開発する。また、それぞれの掘削刃にかかる荷重を制御することにより、最適な掘削速度と掘削刃の摩耗が軽減できる荷重制御システムを開発する。今年度は、モルタル供試体におきて実機を想定したモデル実験により、端面掘削方式による剥離破砕技術の力学的なメカニズムを明らかにし、硬質岩盤やコンクリートにおける剥離掘削機を設計・開発するための課題を摘出した。実験装置を横向きに倒すように改良し、掘削孔内の掘削残土の排土を効率的に行うことにより、掘削残土が影響しないデータを取得し、掘削時の力の関係を把握することが可能となった。

その結果、端面掘削の掘削段階が進むと掘削効率が上昇していたため、実際の多段型掘削機で掘削を行う際にも掘削段数を増やすと、掘削効率が上昇すると推測された。また、摩耗しにくい高強度のディスクカッタビットをセンタービットに使用することで、硬質岩盤や構造物に対して効率よく剥離掘削を行うことができる。端面掘削を効率的に行うためには、芯残りのない先行掘削が重要となるため、この技術を応用して、硬質岩盤や高強度コンクリートでも掘削が可能な先行ビットを開発する。実験により、中心からのディスクまでの距離やディスクカッタビット間の距離を変化させることにより、芯残り(削りのこり)といわれる現象がない最適なディスクカッタビットの配置を決定した。その結果、高強度コンクリート供試体において、掘削速度は最小半径の増加に伴い減少していくことがわかった。また、芯残りが発生しない最大半径は65mmまでが限界であることがわかった。掘削中の廃土処理を効率的に行うために、実験装置を横向きに倒すように改良し、掘削孔内の掘削残土の排土を効率的に行うことにより、掘削残土が影響しないデータを取得することが可能となった。この実験装置を用いて、掘削機の1段目にφ12mm、長さ28mmのポイントアタックビットを2本、中心部にはフィッシュテールを設置し、2段目以降はそれぞれ1段目から30mm広がった位置へ刃があたるように、φ60mmのディスクカッタ-ビット2枚を10°の角度をつけて配置し、以降3段目、4段目同様な構造となっているモデル掘削機を製作し、実験を行った。端面掘削の掘削段階が進行すると掘削効率が上昇しているため、実機のこの方式を適用すると端面掘削においては掘削段階を増加させると掘削効率が上昇すると予想できる。今年度はモルタル供試体(一軸圧縮強度40N/mm2)においての実験であったが、センターカッタビットをディスクカッタビットに変更することで、岩盤などの高強度のものに対しても対応できる掘削機が作製できる。また、センターカッタビットの実験では、ソケットにひずみゲージを貼り、適切なキャリブレーションを行うことにより、掘削刃の作用する力を測定することができた。本工法はビットを組み合わせることで、効率よく剥離掘削を発生できる掘削装置のため、押しつけ力によって生じる反力を把握し、掘削機を製作すれば、押しつけのみを制御することにより掘削を制御することができる。そこで、油圧制御をリアルタイムで行うために、電磁弁を配置しコンピュータ制御を行なうことにより最適な制御ができるように実験装置の改良を行った。本研究の目的は、端面掘削方式による掘削効率を飛躍的に向上できる低騒音・低振動の新しい剥離掘削技術を開発することである。端面掘削方式は、エネルギー効率が良好なため、従来の機械掘削工法に勝る新しい掘削工法となる可能性が高く、本技術を利用してバックホウなどのアタッチメントを製作することにより、今後増加すると予想される原子力発電所の解体などの無人化施工への適応が期待できる。
ナノ粒子複合系の異方性束縛場における構造形成・緩和過程の解析とその固定化

1.(1)球状のシリカ粒子、板状のベントナイト粒子/水系コロイド分散系に関して、レオロジー挙動を検討した。板状粒子系の場合、塩添加にともなって粘度が減少し、さらに高塩濃度では増加する結果が得られ、球状粒子系との相異が認められた。(2)徹底的な脱塩・脱水処理を施した板状のベントナイト、ヘクトライト/有機溶媒コロイド分散系では、粒子分散は分散媒の誘電率増大によって安定化する傾向が得られ、電気二重層が水系と比較して極めて薄いことが考察された。2.(1)フラーレン混合物/ポリスチレンプレス複合膜では、極めて良好な粒子分散、熱安定が得られた。(2)酸化チタン/セルロース誘導体等方水溶液系では、溶媒除去による固定化の初期過程が偏光顕微鏡観察及び動的粘弾性計測により高感度で検出された。後者では、測定治具端部の局所的な挙動を反映したと考えられる。また、電気特性計測によって固定化の後期過程が良好に検出された。大振幅正弦波電場下での固定化試料では、セルロース誘導体のらせん軸は、電場方向と垂直な方向に一軸的に配向する傾向が得られ、粒子の分散は良好である結果が得られた。3.(1)反応性シリコーン、カーボンナノファイバー分散系等について、熱特性、レオロジー特性等を検討した。シリコーン系の硬化過程は、電気的測定よりはレオロジー測定によって、より良く検出される結果が得られた。(2)上記分散系における電場配列を行った結果、分散系における見かけの電気特性との間に相関関係が得られ、その場でのモニタリングに有効である結果が得られた。(3)セルロース誘導体異方性水溶液、多層カーボンナノチュ-ブ分散系において、せん断及び正弦波電場印加を行い、電場配向挙動を検討した。観察初期に与えるせん断方向と電場方向の関係によって、電気的な特性に差異が認められたが、より詳細な検討を行う必要があると考えられる。(i)試料粒子として、球状のシリカ粒子、板状のベントナイト粒子を用いて、水系のコロイド分散系を調製して、レオロジー計測等を現有設備によって行った。その際、添加塩濃度の効果を検討した。板状粒子系の場合、塩添加にともなって粘度が減少し、さらに高塩濃度になると一転して増加する結果が得られ、この点において球状粒子系との相違が認められた。フラーレン混合物/(PS/有機溶剤)系キャスト複合膜において、その固定化過程を光学顕微鏡システムによって観察した結果、凝集体が見られた。この固定化試料の熱処理によって、より微細化した凝集体が観察され、粒子径分布は狭くなる結果が得られた。酸化チタン(TiO_2)/(HPC/水等方溶液)系について、溶媒除去による固定化を偏光顕微鏡観察した結果、溶媒の蒸発により異方性相が出現した後、固体膜が得られた。同時に検討した動的粘弾性計測では、固定化の初期過程を高感度でモニターすることが明らかとなった。一方、試料に正弦波電場を印加して得られる電流応答について直流伝導電流成分と変位電流成分を分離した結果、固定化の後期過程を高感度でモニターすることが明らかとなった。さらに、試料の膜調製時における塗布方向に沿って異方性が発現する結果が得られ、束縛場の効果が認められたと考えられる。また、固体膜中のTiO_2粒子の分散状態は極めて良好であった。(iii)

フラーレン混合物/PS系において、プレス膜調整したフラーレン複合固体膜を検討した結果、粒子分散は極めて良好であり、熱処理後も安定した結果が得られた。また、複合膜について、フラーレンに関係していると考えられる特徴的な可視吸収スペクトルが得られた。1.板状ナノ粒子であるベントナイト、ヘクトライトについて有機溶媒を用いてコロイド分散系を調整し、徹底的な脱塩・脱水を行った。光の透過率、レオロジー測定によって評価した粒子の分散は、分散媒の誘電率増大によって安定化する傾向が得られ、電気二重層の厚さ(デバイ長)によって理解された。また、有機溶媒中で形成される電気二重層が粘度へ及ぼす影響は極めて小さいことが明らかとなり、電気二重層が水系と比較して極めて薄いことが考察された。2.(1)反応性シリコーン、酸化チタンナノ粒子、カーボンナノファイバー分散系について、熱特性、レオロジー特性等を検討した。シリコーン及び分散系の硬化過程は、電気的測定よりはレオロジー測定によって、より良く検出される結果が得られた。(2)分散系における電場配列を行い、光学顕微鏡によるその場観察、電気特性計測を行った。ナノ粒子・ナノファイバーの配列挙動と、分散系における見かけの電気特性、例えば、誘電率、誘電損率との間に相関関係が得られ、その場でのモニタリングに有効である結果が得られた。3.(1)セルロース誘導体等方性水溶液、酸化チタン分散系における正弦波電場下での固定化過程は、偏光顕微鏡観察、100kHz帯域の電気特性計測によって良好に検出される結果が得られた。また、固定化試料における偏光分光解析、広角X線回折等の結果、ヘリックスを形成しているセルロース誘導体のらせん軸は、電場方向と垂直な方向に、一軸的に配向する傾向が得られ、粒子の分散は良好である結果が得られた。(2)異方性水溶液、多層カーボンナノチューブ分散系において、せん断及び1MHz帯域の正弦波電場印加を行い、上記3.(1)と同様に配向挙動を検討した。観察初期に与えるせん断方向と電場方向の関係によって、電気的な特性に差異が認められたが、より詳細な検討を行う必要があると考えられる。
カオス学習に基づく地球観測衛星データの時系列予測

1昨年度は、カオス挙動をする地球観測衛星データの時間的・空間的な動的特性を抽出する手法の構築のため、局所再構成状態空間におけるストレンジアトラクタの挙動を調べ、変化の激しい地球観測衛星データに対して局所再構成状態空間を構成する場合、その構成法は短期的予測精度に影響を及ぼすことを確認した。昨年度は、局所再構成状態空間構成法を用いて、地球観測衛星データの予測を行なう手法の検討を行った。具体的には、エル・ニーニョ現象/ラ・ニーニャ現象の早期判定法の確立を試みた。すなわち、気象庁の定義による判定結果の情報を得るためには10ヵ月間のデータが必要であるという問題を解決し、如何に早く同じ判定結果の情報を得るかの検討を行った。その結果、提案手法の識別判定に要する期間は、10ヵ月分の数値を必ずしも必要とせず、1ヵ月間の場合があることを確認した。本年度は、気象庁からのSST(海面水温)およびSOI(南方振動指数)の月毎のデータを用いて、局所再構成状態空間構成法の埋め込み最適次元推定法の検討を行った。その結果、エル・ニーニョ現象/ラ・ニーニャ現象の早期判定のさらなる早期化を図ることができることを確認した。また、ウェーブレット解析による動的特性抽出手法を検討し、対象時系列の動的特性により基底変更を行うことの有効性を確認した。更に、衛星データにおいては、衛星軌道や大気の影響等により欠損データを含んでいる。そこで、その欠損データの推定のための手法として異種センサ・データの融合による手法を検討し、その有効性を確認した。以上、局所再構成状態空間の構成法および局所再構成状態空間における対象時系列の動的特性抽出手法を検討し、本提案手法の有効性を確認した。昨年度は、カオス挙動をする地球観測衛星データの時間的・空間的な動的特性を抽出する手法の構築のため、局所再構成状態空間におけるストレンジアトラクタの挙動を調べ、変化の激しい地球観測衛星データに対して局所再構成状態空間を構成する場合、その構成法は短期的予測精度に影響を及ぼすことを確認した。本年度は、局所再構成状態空間構成法を用いて、地球観測衛星データの予測を行なう手法の検討を行った。使用データは、気象庁からのSST(海面水温)およびSOI(南方振動指数)の月毎のデータを用いた。本提案手法は、数値モデルや支配方程式を伴う外挿法に基づく識別法ではなく、実観測時系列のみを用いた内挿法に基づく識別法である。そこで、その欠損データの推定のための手法として多重解像度解析による手法を検討し、領域によりパラメータの最適化を行う必要があることを確認した。以上、局所再構成状態空間の構成法および局所再構成状態空間における対象時系列の動的特性抽出手法を検討した。次年度は、これら2手法を組み合わせることにより、従来の予測手法と比較して、より予測精度の良い予測手法を構築することを図る。そして、改めて、様々な地球観測衛星データに本提案予測手法を適用することにより、その有効性/適用限界を明らかにする。
中性抽出剤と陰イオンによるランタノイド(III)の抽出に及ぼす溶媒の効果

ランタノイド(III)(Ln(III))のチオシアン酸錯体のトリオクチルフォスフィンオキシド(TOPO)による抽出平衡では,Ln(III)の原子番号が大きくなるにつれて一様にその分配比も大きくなる.しかし,溶媒としてクロロホルムを用いた場合,隣接するランタノイドの分離係数は大きく,ヘキサンの場合では分離係数は小さいことを明らかにした.Ln(III)の溶媒による挙動の変化について研究を行った.1.Ln(III)のチオシアン酸錯体のTOPOによる抽出平衡において,溶媒に1,2-ジクロロエタン,四塩化炭素を用いた.Ln(III)はヘキサン,四塩化炭素,1,2-ジクロロエタン,クロロホルムの順に抽出されにくくなった.1M NaSCN溶液からの1,2-ジクロロエタンの抽出は,LaとLuでは4桁以上の差が認められたが,四塩化炭素による抽出では,2桁程度の差しかえしかみられなかった.また,抽出されやすくなるにつれて,TOPOが3分子配位した抽出種に加えてTOPOが4配位した抽出種の割合が大きくなることがわかった.2.クロロホルム,1,2-ジクロロエタン溶媒中のTOPOの濃度が高いにも関わらず,抽出種が種に3分子のTOPOであった理由を説明するために,溶媒とTOPOとの相互作用について検討した.TOPOをD置換したシクロヘキサンに溶かし,徐々にクロロホルムを加え,TOPOにあるリン(^<31>P)のNMR測定を行った.また,四塩化炭素をクロロホルムの代わりに使用し,同様の実験を行った.その結果,クロロホルムの方が四塩化炭素よりもTOPOのリンをより反遮蔽していることがわかった.クロロホルム中の水素がTOPOの酸素とより強く相互作用をしていると考えられるとNMRから得られる事実と溶媒抽出から得られた結果とをうまく説明できる.ランタノイド(III)(Ln(III))のチオシアン酸錯体のトリオクチルフォスフィンオキシド(TOPO)による抽出平衡では,Ln(III)の原子番号が大きくなるにつれて一様にその分配比も大きくなる.しかし,溶媒としてクロロホルムを用いた場合,隣接するランタノイドの分離係数は大きく,ヘキサンの場合では分離係数は小さいことを明らかにした.Ln(III)の溶媒による挙動の変化について研究を行った.1.Ln(III)のチオシアン酸錯体のTOPOによる抽出平衡において,溶媒に1,2-ジクロロエタン,四塩化炭素を用いた.Ln(III)はヘキサン,四塩化炭素,1,2-ジクロロエタン,クロロホルムの順に抽出されにくくなった.1M NaSCN溶液からの1,2-ジクロロエタンの抽出は,LaとLuでは4桁以上の差が認められたが,四塩化炭素による抽出では,2桁程度の差しかえしかみられなかった.また,抽出されやすくなるにつれて,TOPOが3分子配位した抽出種に加えてTOPOが4配位した抽出種の割合が大きくなることがわかった.2.クロロホルム,1,2-ジクロロエタン溶媒中のTOPOの濃度が高いにも関わらず,抽出種が種に3分子のTOPOであった理由を説明するために,溶媒とTOPOとの相互作用について検討した.TOPOをD置換したシクロヘキサンに溶かし,徐々にクロロホルムを加え,TOPOにあるリン(^<31>P)のNMR測定を行った.また,四塩化炭素をクロロホルムの代わりに使用し,同様の実験を行った.その結果,クロロホルムの方が四塩化炭素よりもTOPOのリンをより反遮蔽していることがわかった.クロロホルム中の水素がTOPOの酸素とより強く相互作用をしていると考えられるとNMRから得られる事実と溶媒抽出から得られた結果とをうまく説明できる.
都市内における渋滞の時空間過程の抽出とその可視化の手法開発

都市内の一般道路で発生する交通渋滞は、天候・曜日・時刻等で異なる交通需要や、信号制御の影響等により複雑な様相を示す。そのため、渋滞の発生場所や時刻、その延伸・縮小過程、継続時間などで表される渋滞発生状況を定量的に把握することは難しい。本研究は、大量のデータから典型的なパターンを抽出する頻出データマイニングを拡張した手法を構築し、那覇市周辺で長期間観測された車両感知器データから、渋滞領域が時空間上で変化する過程の抽出と可視化を行った。曜日や降雨の有無によって異なる渋滞波及過程の分析を通して、都市内の渋滞発生状況把握における車両感知器データのマイニングに基づく分析手法の有用性を確認した。都市では日常的にほぼ同地域に渋滞が発生するが,その発生地点や時点,渋滞長などで表現される形態は日々異なっている.交通管理者や利用者は,多発する渋滞形態を経験的には認識しているものの,いかなる条件の差異が発現する渋滞形態の違いを産むのかを定量的に把握することは難しい.本研究は,渋滞形態把握を目指す一つのアプローチとして,長期に渉り観測されてきた感知器データに対するマイニングを通して,渋滞形態の類型化を試行する.この解析を通し,分析対象都市に特有の渋滞形態の把握や,曜日・気象などの条件に対応した典型的な渋滞形態の抽出を行う.本年度は,まず,曜日や気象など交通に影響を与える要因を考慮して,感知器で観測された平均速度・交通量から,渋滞発生判定を行う方法を検討した.渋滞情報提供では,平均速度に対して設定した全リンク共通の閾値を用いて渋滞発生判定をしているが,本研究では,各リンクの長期間観測データを用いて,曜日による車両種別や運転者の違い,天候による運転挙動の違いなどを反映した渋滞判定を行った.上記の検討によって,渋滞リンクおよび渋滞時間帯を記録した渋滞履歴情報を作成した.次に,作成した渋滞履歴情報を使用し,頻出パターンマイニングを拡張した分析方法を用いて,同時にある一定の頻度以上で渋滞が発生する地域を抽出した.沖縄本島の感知器データを用いた分析では,朝ラッシュ時には那覇市東部で広範囲に同時に渋滞が発生するが,その渋滞は那覇市西部には影響を及ぼさず,東部と西部で独立に渋滞が発生していることが確認された.以上の分析を通して,提案手法により渋滞形態について新たな情報を得ることができる可能性について示唆された.本研究課題では,車両感知器データを用い,都市で日常的に発生する渋滞の発生・拡大から解消に至る過程を分析する方法として頻出パターンマイニングに着目し,時間的・空間的に連続な渋滞の変遷を効率的に抽出できるアルゴリズムを構築した.本研究では,異なる日に,同じ時間帯に同じ道路リンクに渋滞が発生する状態を渋滞形態として抽出することを目指す.既存手法の単純な適用では,空間的・時間的に不連続な渋滞形態が数多く抽出され,分析時間の増大を招き,分析の実行可能性の障害となる.そこで,本研究課題では,既存アルゴリズムの中で最も効率的なものの一つであるFP-Growthアルゴリズムを改良し,空間的・時間的に連続な渋滞形態だけを探索する効率的なアルゴリズムを構築した.また,渋滞観測データには,ある時間帯に常に渋滞する接続する道路リンクの組み合わせや,ある道路リンクが常に渋滞する時間帯など,非常に高い割合で観察される形態が多く存在する.既存アルゴリズムは,分析過程で頻度が多く発生する形態のすべての部分集合を列挙するが,ある形態の部分集合の数は形態を構成するリンク数や継続時間帯数に対して指数関数的に増加するため,分析の実行可能性が大幅に低下する.そこで渋滞データの特徴である互いに同時に出現する割合が高い共出現集合を,分析手法適用前に集約・記号化する対応を加え,分析手法の実行可能性を向上させた.提案手法を,沖縄本島南部の感知器データに対して適用し,曜日や天気・時間帯などの分析条件の異なる渋滞形態抽出結果の比較から,渋滞の時空間的様相の違いを把握できることを確認した.また,那覇市周辺で発生する典型的な渋滞について,大規模な2箇所の渋滞は直接互いに影響を与えることなく渋滞が発生していることを確認した.車両感知器データを利用し,都市内で発生する渋滞延伸の時空間形態を分析する手法として,頻出パターンマイニングを拡張したアルゴリズムを開発し,沖縄本島南部のデータを用いた適用可能性の検討を行い,良好な結果が得られている.都市内部の一般道路で発生する交通渋滞は,季節・天候・曜日・時刻などで異なる交通需要パターンや,交差点に設置された信号による制御などの影響により,複雑な様相を示している。そのため,渋滞の発生場所や時刻,その延伸や縮小の過程,また渋滞継続時間などで表現される渋滞に関する様々な観測データから,渋滞の日常的な発生状況を定量的に把握することは容易ではない。本研究は,都市内で日常的に発生する渋滞を把握する分析手法として,情報工学分野で発展してきた,大量のデータから典型的なパターンを抽出する頻出パターンマイニングに注目した.既存の頻出パターンマイニングアルゴリズムであるFP-Growthを基に,一般道に設置された車両感知器によって長期間観測された交通データから,日常的に発生する渋滞の時空間推移過程を表す形態(パターン)を効率的に抽出する分析手法を開発・提案した.この提案手法を,沖縄県那覇市周辺で2年3ヶ月に渡って継続的に観測された車両感知器データに適用し,その適用可能性と分析の有用性の評価を行った.まず,広範囲に渉って連なり長時間継続する渋滞が多数観測されるため,分析に最も多くの計算を要する朝・夕の通勤・帰宅時間帯においても,一般的な性能のPC上で数時間という実行可能な計算時間で,半数以上の日で発生する渋滞の時空間推移過程を抽出できることを示し,提案手法が実行可能性を有することを確認した.

また,曜日や降雨の有無など,異なる条件下における渋滞波及過程の抽出,および,その結果の可視化を通して,これまで把握が難しかった都市内の渋滞発生状況の条件毎の違いを抽出・表現できることを示し,提案手法の有用性を確認した.都市内の一般道路で発生する交通渋滞は、天候・曜日・時刻等で異なる交通需要や、信号制御の影響等により複雑な様相を示す。そのため、渋滞の発生場所や時刻、その延伸・縮小過程、継続時間などで表される渋滞発生状況を定量的に把握することは難しい。本研究は、大量のデータから典型的なパターンを抽出する頻出データマイニングを拡張した手法を構築し、那覇市周辺で長期間観測された車両感知器データから、渋滞領域が時空間上で変化する過程の抽出と可視化を行った。曜日や降雨の有無によって異なる渋滞波及過程の分析を通して、都市内の渋滞発生状況把握における車両感知器データのマイニングに基づく分析手法の有用性を確認した。本年度の当初計画では,日本道路交通情報センターが整備している「渋滞統計」に記録された渋滞リンク・渋滞時間帯情報に対して本研究の提案手法を適用し,その適用可能性を評価・検証する予定であった.しかし,渋滞統計では,毎年,一部の渋滞観測リンクの端点座標が更新され,その更新履歴を辿ることが難しいことが判明し,半年以上のデータを用いた分析に支障が生じることが明らかになった.そのため,本年度途中で,警察が所有する,VICSリンク毎に平均速度・交通量が記録された感知器データを用いた分析を行うよう研究計画を変更した.新たなデータを用いると,約2年半に渉る交通観測結果に基づく分析が可能である.しかし,本研究の提案手法で分析を行うには,入力データとなる渋滞リンク・渋滞時間帯情報を感知器データから作成する必要が生じるため,そのデータ作成手法についても検討を行った.以上の研究計画の変更が生じたため,当初計画より多少遅れが生じており,本年度中の成果報告は行えなかった.しかし,感知器データから分析に使用するデータの作成方法については検討が終わり,当初予定の前半の分析については完了し,2015年6月に学会で成果報告を行う予定である.また,既に後半の分析にも着手しており,来年度は当初計画に沿った成果を出すことができると考えている.今後,他都市で観測された車両感知器データに対して提案手法を適用し,渋滞分析への適用可能性を再確認すると同時に,各都市に特有の渋滞発生形態を抽出し,都市間比較分析を行う計画をしている.また,提案手法で得られる分析結果を可視化するツールを整備し,曜日や気象条件など様々な交通条件に対する分析結果を容易に比較・分析できるシステム環境を整備する計画である.地理情報科学今後は,頻出パターンマイニングで抽出された一連の渋滞が発生する地域内のリンクに着目し,系列パターンマイニングによる分析を通して,あるリンクで発生した渋滞が,周辺のリンクに影響を与えて拡大し,最終的に渋滞が縮小,解消に至る時空間過程の抽出を行う.
ファージデイスプレイ法より前立腺癌の癌特異抗原に対し単離した完全ヒト型抗体の研究

藤田保健衛生大学総合医科学研究所抗体プロジェクトではヒト数十人の扁桃、骨髄、末梢血、臍帯血などからBリンパ球を抽出し、ヒトファージ抗体ライブラリー(AIMS5)を樹立した。この抗体ライブラリーからファージ・デイスプレイ法を用い、ICOS法(J Immunol Methods. 351:1-12、2009)によりPSMA(前立腺膜特異抗原)に対する抗体(75-10)を単離した。このPSMA抗体(75-10)は樹立細胞株並びに臨床検体に於いて前立腺癌組織に対する特異的な反応性(膜特異的な染色性)とin vitroにおける癌細胞増殖抑制機能等を認めた。前立腺上皮細胞の構造蛋白であるProstate specific membrane antigen (PSMA)は、内分泌療法下で増幅されることが実験的に証明され、分化度の低い前立腺癌に強く発現が増強する傾向や、大部分の固形腫瘍の新生血管構造においても発現すると報告されている。このことから、臨床応用可能な前立腺癌マーカーとしてだけでなく、診断、治療における標的分子として有望と考えられている。S法(J Immunol Methods. 351:1-12、2009)によりPSMAに対する抗体(75-10)を単離した。臨床検体として本学倫理審査委員会に研究計画および患者説明書、同意書等を提出し、厳正な審査により認可されたものにより患者同意を得た前立腺がん患者の前立腺がん組織、良性組織部分、前立腺肥大症患者の切除前立腺肥大症組織を用いた。染色についてはPSMAに対する抗体だけでなく、他の癌種に反応を有した他の抗体(EpCAM, ALCAM, MCP等)も用い検討した。抗PSMA抗体および既に抗原決定されている抗体(15種類)を用いて前立腺癌組織20例、良性前立腺組織20例に対して免疫組織染色を行なうことにより、ヒト抗体ライブラリーで単離に成功した抗PSMA抗体の有用性を検討した。PSMAの染色性については既に特異的な反応性が確立されており、今後は本抗体を用いて前立腺癌の悪性度や浸潤度、転移巣と原発巣での染色性(抗原の発現性)の違いに付いても検討する。我々は癌細胞膜タンパク質に結合するモノクローン抗体の網羅的単離ー新鮮切除癌組織を用いた免疫組織染色による癌特異的クローンの選別ーマス解析による抗原の同定ーという研究戦略を確立した。この研究戦略を応用して、癌組織を構成する様々な癌細胞膜上に細胞種特異的に存在する抗原に結合するヒトモノクローン抗体を網羅的に単離ーそれぞれの抗体が認識する抗原を同定し現在までに30種類の癌特異抗原の同定および、それぞれの抗原に特異的に結合する450種類以上のヒトモノクローン抗体の単離に成功した(PNAS 105, 7287-92, 2008)。前立腺上皮細胞の構造蛋白であるProstate specific membrane antigen (PSMA;前立腺特異的膜抗原)を用い、AIMSライブラリーよりPSMAに対する特異的抗体を単離した。これは本ファージデイスプレイ法が未知の抗原だけでなく、より純化した既知の癌特異抗原の単離に対しても効果を発揮した初めての例である。これを既に抗原決定されている抗体(15種類)と併せて前立腺癌組織20例、良性前立腺組織20例に免疫組織染色を行った。良性前立腺組織ではMCP、ALCAMが95%、JAM-1は80%の症例で陽性であったのに対してPSMA陽性率は5%であった。一方、前立腺癌組織ではALCAMが全例で膜陽性を示し、PSMAは95%、EpCAM、MCPは70%が膜陽性であった。以上より、今回単離に成功した抗PSMA抗体のみ癌特異的染色性が確認され前立腺癌組織診断において有用な抗体であると考えられた。そして、このPSMA抗体は前立腺癌細胞株であるLNCapに対しin vitroにおいて特異的な細胞増殖抑制機能等を認めた。藤田保健衛生大学総合医科学研究所抗体プロジェクトでPhage display法を用いてヒト抗体ライブラリー【antibody intended formultiple screenings(AIMS)5ライブラリー】が作成された。この抗体ライブラリーから現在までにファージ・デイスプレイ法を用い、ICOS法(J Immunol Methods. 351:1-12、2009)によりPSMAに対する抗体(75-10)を単離した。臨床検体として、前立腺がん患者の前立腺がん組織、良性組織部分、前立腺肥大症患者の切除前立腺肥大症組織を用い、PSMAに対する抗体だけでなく、他の癌種に反応を有した他の抗体等も用いた。

これにおいては、本学倫理審査委員会に研究計画および患者説明書、同意書等を提出し、厳正な審査により認可されたものにより患者同意を得た組織を使用した。抗PSMA抗体および既に抗原決定されている抗体(15種類)を用いて前立腺癌組織20例、良性前立腺組織20例に対して免疫組織染色を行なうことにより、ヒト抗体ライブラリーで単離に成功した抗PSMA抗体の有用性を検討した。前立腺がん細胞株であるLNCapのFACSによる検討において、LNCaPには反応し腎がん細胞株であるCCFRC1には反応しないことが確認できた。PSMA遺伝子ノックダウンを行った細胞と行わなかった細胞において抗体クローン75-10のPSMA分子認識能を比較したところ、PSMA遺伝子ノックダウンを行った細胞では、75-10の認識が低下していることが確認できた。抗PSMA抗体および既に抗原決定されている抗体(15種類)を用いて前立腺癌組織20例、良性前立腺組織20例に対して免疫組織染色を行なうことにより、ヒト抗体ライブラリーで単離に成功した抗PSMA抗体(75-10)の有用性を検討した。既にICOS法を用いてAIMS-5 libraryより単離し認識抗原が決定された抗体として、MCP、ALCAM、JAM-1、ICAM、PSMA(75-10)にたいする抗体を用いた。臨床検体として、良性前立腺組織ではMCP、ALCAMが19例/20例(95%)、JAM-1は16例/20例と80%以上の症例で陽性であったのに対し、ICAM、PSMA陽性例はそれぞれ1例のみであった。一方、前立腺癌組織ではALCAMが全例で膜陽性を示し、PSMAは19/20(95%)、EpCAM、MCPは14/20(70%)が膜陽性であった。以上より、PSMAに対する単離抗体(75-10)が前立腺がんの臨床検体を用いた検討において、感度および特異度共に満足できる癌特異的な認識能を有することが判明した。前立腺癌の悪性度ではグリソンスコアの高い悪性度の比較的高い病巣が染色性が高く、浸潤度、転移巣と原発巣での染色性(抗原の発現性)の違いに付いては明らかな相違を認めていない。まず、前立腺がん細胞株であるLNCapのFACSによる検討において、LNCaPには反応し、腎がん細胞株であるCCFRC1には反応しないことが確認できた。次に、抗PSMA抗体および既に抗原決定されている抗体(15種類)を用いて前立腺癌組織20例、良性前立腺組織20例に対して免疫組織染色を行なうことにより、ヒト抗体ライブラリーで単離に成功した抗PSMA抗体(75-10)の有用性を検討した。
妊婦のストレス緩和を目的としたアロマセラピーの短期的・長期的効果の研究

妊婦のストレス緩和を目的にアロマセラピーの短期的・長期的な効果を検証した。妊婦16名を、アロマセラピー群(9名)とコントロール群(7名)に振り分けた。短期的効果ではPOMSの「緊張-不安」と「怒り-敵意」に改善が認められ(p <0.05)、副交感神経系の活動量が増加した(p <0.05)。長期的効果ではSTAIによる不安が減少し(p<0.05)、VASによるリラックス効果で用量反応がみられた(p<0.016)。妊娠期はできるだけ薬の使用を避け、またストレスを軽減して心身ともに健康に過ごしたい時期であり、最近その一手段として補完代替療法が注目されている。その中でもアロマセラピーは、妊婦が自ら使用できる簡便なリラックス方法であり、ストレスのセルフコントロールに利用できると考えられる。これまでアロマセラピーの短期的な効果に関する研究が多くされてきたが、日常にアロマセラピーを取り入れた時の長期的な効果を検証した研究は少ない。本研究の目的は、妊婦がセルフケアの一環としてアロマセラピーを行うことにより、妊娠中のストレス緩和や産後の育児ストレスに対して効果があるかを明らかにすることである。対象は、妊娠24週以降の妊娠経過に問題のない妊婦とし、定期妊婦健康診査の待ち時間を利用して研究へのエントリーやデータの収集を行った。研究方法は無作為比較試験であり、対象者を封筒法により実験群とコントロール群に振り分けた。実験群には通常のケアの他にアロマセラピーを実施し、自宅でのセルフケアの方法も説明した。精油は、酢酸リナリルを多く含む精油4種類から好みの精油を選択してもらった。コントロール群には通常のケアを行った。測定項目は、短期的な効果としてアロマセラピー実施の前後でPOMS、STAI、VAS、およびアクティブトレーサーによる自律神経系を測定した。また長期的な効果として、妊娠28週、32週、36週の時に、STAIおよびアクティブトレーサーによって日常のストレス状態を比較した。また産後は分娩時の状況や育児に関する質問紙調査を行った。現在、16名が研究にエントリーされ、12名が出産された。現在も縦断調査を実施しており、調査結果を解析中である。妊娠期は、できるだけ医薬品の使用を避けたい時期であり、また心身ともにリラックスして過ごしたい時期である。アロマセラピーはストレス緩和の効果が期待されるとともに、妊婦が自宅で行うことができる利便性もある。そこで、本研究ではアロマセラピーのセルフケアによる短期的および長期的な効果を測定した。対象は、病院の産婦人科外来で妊婦健康診断を受診している妊婦のうち、妊娠経過が順調な単体妊娠の妊娠26週の妊婦とした。研究デザインはランダム化比較試験で、妊娠26週の時点でエントリーし、封筒法によりアロマセラピー群とコントロール群に振り分けた。アロマセラピーの介入は28週から行い、効果の判定は、妊娠32週と36週および分娩時に行った。研究期間中に20名の妊婦がエントリーの対象となり、そのうちの16名から調査の協力を得た。ランダムに振り分けた結果、9名がアロマセラピー群、7名がコントロール群となった。精油は、酢酸リナリルおよびリナロールを多く含み、妊娠中に芳香浴で用いても危険がないラベンダー、プチグレン、ベルガモットから、好みの精油を選んでもらい、単品あるいはブレンドして使用した。その結果、STAIによる特性不安得点が妊娠32週と36週の時点の群間比較でアロマセラピー群が有意に低く、不安軽減の効果がみられた(P<0.05)。またVASで測定したリラックス効果は、妊娠32週の群間比較でアロマセラピー群にリラックス効果があり(p<0.05)、またアロマセラピー群の群内比較に有意差がみられ、(p<0.016)量反応が認められた。自律神経系や分娩の結果には有意差はなく、これらの影響については、さらに対象者を増やして検討する必要がある。妊娠期のストレスは周産期の身体的トラブルやその後の育児にも影響する事が指摘されており、ストレスへのケアは重要である。近年、その一手段として補完代替療法が注目されている。その中でもアロマセラピーは妊婦が自ら使用できる簡便な方法であり、セルフコントロールへの利用が期待できる。これまで、非妊婦への酢酸リナリルやリナロールを含む精油によるリラックス効果が明らかにされてきた。しかし妊娠期におけるアロマセラピーの効果を検証した研究はほとんどない。そこで、妊婦にアロマセラピーを行うことにより、妊娠中のストレス緩和や産後の育児ストレスに対して効果があるかを明らかにすることを目的とし、無作為比較試験を行った。対象者を封筒法によりアロマ群とコントロール群に振り分けた。アロマ群には通常のケアの他に芳香浴によるアロマセラピーを実施し、自宅でのセルフケアの方法も説明した。精油は、酢酸リナリルやリナロールを多く含む精油から好みの精油を選択してもらった。

測定項目は、短期的な効果としてアロマセラピー実施の前後でPOMSと自律神経系を測定した。また長期的な効果として、妊娠28週、32週、36週の時に、STAIおよびアクティブトレーサーによって日常のストレス状態を比較した。また産後は分娩時の状況や育児に関する質問紙調査を行った。その結果、対象者は16名で、アロマ群9名、コントロール群7名となった。短期的効果ではPOMSの緊張や疲労の項目で改善がみられ、心理的効果が認められた。長期的効果では、STAIとVASに有意差があり、不安軽減とリラックスの効果が見られた。自律神経系では短期長期的効果とも有意差がみられず、さらなる検討が必要である。
レーザー駆動高エンタルピー風洞の研究

宇宙往還機や惑星探査機の開発には大気突入時に過酷な空力加熱から機体を守る熱防護システムが必要である.そのためには地上設備により突入環境を模擬する必要があり,このような高エンタルピー気流を生成するため,本研究では連続発振レーザーによりガスを加熱するというレーザー駆動風洞を提案し,その可能性に関する基礎実験を行ってきた。1.純酸素,二酸化炭素レーザープラズマの気流生成本年度は前年度に引き続き作動ガスとして,雰囲気圧力,レーザー出力,レーザープラズマ生成部ならびにオリフィス,超音速ノズルの幾何形状など作動環境や作動条件を変化させて,純酸素,二酸化炭素を用いてレーザー維持プラズマ(Laser Sustained Plasma)の生成実験を行った.その結果,レーザー出力800W1500Wにより総圧0.2MPa0.7MPaの二酸化炭素プラズマの安定作動とその高エンタルピー気流の生成に成功した.一方,100%純酸素プラズマでは着火時のロッド(SUS)の損耗が激しく生成維持が困難であったが,アルゴンなどの希ガスを混合することにより,レーザープラズマの生成と維持が次第に安定化して,当初の目標にほぼ相当する高エンタルピー気流を生成することが可能となった。2.風洞性能評価上記レーザープラズマの生成に関する基礎データを取得後,LSPを超音速ノズルにより加速することで風洞としての性能を検証した.診断法は半導体レーザー吸収分光法システムを用いた.吸収プロファイルのドップラー幅及びドップラーシフトよりノズル出口直後での並進温度分布及び流速分布を取得し,これより,気流の比エンタルピー分布,化学組成分布を求めた.またこれに加えて,二酸化炭素の気流での測定精度を高めるため高感度レーザー吸収分光法(lntegrated Cavity Output Spectoscopy)の適用を試みた.これらの計測実験により,レーザー駆動による高エンタルピー風洞の諸特性を調べ,風洞性能の評価を行った。本年度の研究成果は以下の通りである1.高圧下での作動限界の取得本研究室が所持している2kW級炭酸ガスレーザーを用いてレーザー維持プラズマ(Laser Sustained Plasma)の生成実験を行った.まず,LSPのメリットの一つである高圧下での作動特性を検証した.レーザーパワー800W,スロート径1mmのプラズマ生成装置を用いてアルゴンを作動ガスとし,流量をパラメータとすることでプレナム圧を変化させた.その結果,0.1MPa1MPaでのLSP維持に成功した.現状の上限は流量制御計及びZnSe窓の強度であるため,さらに高圧下でのLSPの維持も可能であると考えられる.2.気流診断作動ガスとしてアルゴン・酸素を用いて本風洞の原子状酸素源としての可能性を検証した.気流診断法としてレーザー吸収分光法を使用し,気流の流速,並進温度を計測し,ノズル膨張での等エントロピー流れ,凍結流れを仮定することでLSP維持部での全温を推定した.また,LSPは高圧下であるため熱化学平衡を仮定することで酸素解離度を計算した.その結果,本風洞により生成される気流は中心から直径10mm程度にわたり完全解離しており,流速3000m/s,酸素原子流束2.2×10^<21>atom/cm^2であることがわかり原子状酸素源としての有用性を実証した.宇宙往還機や惑星探査機の開発には大気突入時に過酷な空力加熱から機体を守る熱防護システムが必要である.そのためには地上設備により突入環境を模擬する必要があり,このような高エンタルピー気流を生成するため,本研究では連続発振レーザーによりガスを加熱するというレーザー駆動風洞を提案し,その可能性に関する基礎実験を行ってきた。
大脳基底核―視床―大脳皮質投射の生理機能と病態生理

大脳基底核の出力核である淡蒼球内節から視床ー大脳皮質への情報伝達様式を調べるため、以下の実験を行った。光に応じて左あるいは右に上肢を用いて到達運動をするようにニホンザルを訓練しておく。あらかじめ大脳皮質一次運動野、補足運動野の上肢領域に刺激電極を設置しておく。また、淡蒼球内節に、黄色光によって神経活動を抑制する光感受性物質であるハロロドプシンを搭載したAAVウイルスベクターを注入しておく。淡蒼球内節から視床への投射終末にハロロドプシンが発現するのを待って、記録電極に光ファイバーを貼り付けたオプトロードを、視床内に刺入した。大脳皮質を電気刺激し逆行性応答により、また淡蒼球内節を電気刺激し、抑制性応答を記録することにより、淡蒼球内節から入力を受け、大脳皮質運動野に投射する視床ニューロンであることを同定した。次に、淡蒼球内節を電気刺激し、同時に光ファイバーから黄色レーザー光を照射すると、抑制性応答が減弱することが分かった。すなわち、光照射により、淡蒼球内節ー視床伝達が抑制されていることが示された。さらに、サルに運動課題を遂行させ、その際の視床ニューロンの活動を記録したところ、運動に際して興奮するものが多く記録できた。次に、運動中に黄色レーザー光を照射したところ、運動に伴う興奮性活動が減弱することがわかった。これまで大脳基底核からの抑制から脱することにより、視床が活動すると考えられてきた(脱抑制説)が、本結果は、大脳基底核からの抑制後のリバウンド興奮によって、視床に信号を伝達していることを強く示唆するものである。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。大脳基底核から視床ー大脳皮質への情報伝達様式を調べるため、以下の実験を行った。覚醒下のサルの視床に金属電極を刺入し、単一ニューロン活動の記録を行った。大脳皮質を電気刺激し逆行性応答により、視床ー大脳皮質投射ニューロンであることを同定した。次に淡蒼球内節刺激をすると、視床ニューロンに抑制とそれに引き続く興奮が観察された。刺激周波数を50Hz程度に上げていくと、刺激に応じて抑制と興奮が観察され、興奮が増強する傾向にあった。この興奮のメカニズムを探るため、記録と薬物注入ができる電極を用いH電流やカルシウム電流のブロッカーを注入しても、興奮に変化は見られなかった。一方、gabazine (GABA-A受容体のブロッカー)を注入すると、抑制とそれに引き続く興奮も消失することがわかった。これらのことから、淡蒼球内節刺激により視床で観察される抑制と興奮は、GABA-A受容体を介した抑制とリバウンドであることがわかった。また、小脳核を刺激すると、視床ニューロンに興奮とそれに続く抑制を生じる。早い興奮はグルタミン酸のブロッカーで抑制されること、視床の中で淡蒼球内節から入力を受けるものより、より後方に位置することも確認された。淡蒼球内節刺激による視床の抑制とそれに引き続く興奮のメカニズムに関して、GABA-A受容体を介した抑制と、それに引き続くリバウンドであることが、明確に証明された。また、リバウンドの機構としては、H電流、カルシウム電流が否定されるなど解明が進んでいる。抑制性の光感受性チャンネルであるハロロドプシンを搭載したAAVベクターをサルの大脳基底核の出力部である淡蒼球内節に注入した。ハロロドプシンの発現を待って、光ファイバーを金属電極に貼り付け光刺激と記録ができるオプトロードを淡蒼球内節に刺入し、神経活動を記録した。光ファイバーを介して黄色レーザーを照射すると、淡蒼球内節ニューロンの活動が抑制されることがわかった。これらの結果は、ハロロドプシンが淡蒼球内節ニューロンに発現し、実際に機能することを示している。次に、オプトロードを視床に刺入した。予め大脳皮質運動野と淡蒼球内節に刺激電極を埋めておき、大脳皮質刺激によって逆行性に応答し、淡蒼球内節刺激によって抑制される視床ニューロンから記録を行った。光刺激によって視床ニューロンに活動変化はみられなかったが、淡蒼球内節刺激によって誘発される抑制を消去することができた。これらのことは、神経終末でもハロロドプシンが発現しており光刺激によって抑制性伝達物質であるγアミノ酪酸の放出が抑えられること、しかし、それによって視床ー大脳皮質投射ニューロンが興奮しないこと、すなわち広く認められている説とは異なり、視床ニューロンは脱抑制によって作動しない可能性が示された。従来の神経化学的方法に加え、光遺伝学的方法によっても淡蒼球内節ー視床投射をブロックできることがわかった。この方法により、時間的に正確に、しかも繰り返し実験することが可能になり、今後の研究の進展が期待できる。光に応じて左あるいは右に上肢の到達運動をさせるようにサルを訓練しておく。また、予め大脳皮質一次運動野、補足運動野の上肢領域、淡蒼球内節に刺激電極を設置しておく。次に、抑制性の光感受性チャンネルであるハロロドプシンを搭載したAAVベクターをサルの大脳基底核の出力部である淡蒼球内節に注入した。

ハロロドプシンの発現を待って、光ファイバーを金属電極に貼り付け光刺激と記録ができるオプトロードを視床に刺入し、神経活動を記録した。淡蒼球内節刺激によって抑制が誘発され、大脳皮質刺激により逆行性に興奮するニューロンを同定した。次に、サルに到達運動課題を課し、課題遂行中の神経活動を記録した。さらに、光ファイバーを介して黄色レーザーを照射し、運動課題関連活動がどのように変化するのか調べた。運動課題遂行に際し、神経活動を増加させる視床ニューロンが多かったが、このような増加活動は黄色光照射によって減少した。また、自発活動も減少する傾向にあった。これらの観察から、淡蒼球内節から視床への投射が、視床の運動関連活動や自発活動を支えていることがわかった。さらに、淡蒼球内節から視床へは脱抑制ではなく、抑制のリバウンドで情報伝達される可能性が示された。光遺伝学的手法により淡蒼球内節ー視床投射をブロックし、ブロック前後の視床の課題関連活動を記録できたことは大きな成果である。大脳基底核の出力核である淡蒼球内節から視床ー大脳皮質への情報伝達様式を調べるため、以下の実験を行った。光に応じて左あるいは右に上肢を用いて到達運動をするようにニホンザルを訓練しておく。また、あらかじめ大脳皮質一次運動野、補足運動野の上肢領域に刺激電極を設置しておく。覚醒下にサルの頭部を固定し、淡蒼球内節・淡蒼球外節に多点同時記録が可能なマルチ電極を、前額断上で斜め45度に刺入した。大脳皮質一次運動野や補足運動野の上肢領域を電気刺激することにより、記録している部位が淡蒼球内節・外節の上肢領域であることを確認したのち、これらの領域の複数のニューロンから同時記録を行った。とくに神経活動が運動に際し変化するのか、また同期発火が起こるのかに注目して調べた。その結果、1)安静時には同期発火は起こらない。2)到達運動に際し、一部のニューロンで同期性が上がった。しかし、その時間幅は短いものであった。3)運動に際し活動変化を示すニューロンペアーにおいても、必ずしも同期活動が上昇しないこともあった。これらの結果は、運動に際し淡蒼球内節が同期発火することにより、視床に強力な抑制効果と、それに引き続くリバウンドをもたらす可能性を示している。以前の研究から、淡蒼球内節ー視床投射は単に抑制や脱抑制ではなく、抑制後のリバウンドによって情報伝達を行っている可能性が示唆されたが、本研究結果はこれを支持するものである。大脳基底核の出力核である淡蒼球内節の活動を調べるなど、順調に成果があがっている。あらかじめ大脳皮質一次運動野、補足運動野の上肢領域に刺激電極を設置しておく。また、淡蒼球内節に、黄色光によって神経活動を抑制する光感受性物質であるハロロドプシンを搭載したAAVウイルスベクターを注入しておく。淡蒼球内節から視床への投射終末にハロロドプシンが発現するのを待って、記録電極に光ファイバーを貼り付けたオプトロードを、視床内に刺入した。大脳皮質を電気刺激し逆行性応答により、また淡蒼球内節を電気刺激し、抑制性応答を記録することにより、淡蒼球内節から入力を受け、大脳皮質運動野に投射する視床ニューロンであることを同定した。