hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
有機機能プラズモニック・メタマテリアルの創製

導電性高分子ポリピロールならびに有機電荷移動錯体によるテラヘルツ素子の検討を行った。様々ドーピングレベルを調整した試料のテラヘルツ時間領域分光測定を行い、そのキャリアダイナミクスがLocalization modified Drude modelによい一致を見せることを明らかとした。MEH-PPV/TNFについてテラヘルツ電磁波放射実験を試みたが、放射の確認には至らなかった。DBTTF-TCNQについては、フェムト秒レーザーを励起光源とした光照射下において印加電圧に比例した電流変調を確認することができた。従来の光学の常識をくつがえす光学材料・素子を実現する技術としてメタマテリアルに関する研究が国内外において近年活発に研究されている。本研究では従来のメタマテリアル研究とは一線を画した新たな試みとして、導電性高分子ポリピロールを用いたリライタブル・メタマテリアルの創製についての研究を遂行している。まずはポリピロールの光学的性質についての知見をさらに深めるべく、数100S/cm程度の高い導電率を示すポリピロール薄膜を低温(マイナス40度程度)での電解重合にて作製し、テラヘルツ時間領域分光解析を行った。また、脱ドープにより数10S/cmへと導電率を下げた試料についても作製し、解析を行った。脱ドープ時におけるポリピロールの光学の特性に関する知見を深めることは、リライタブルなデバイスの作製に向けて重要である。0.12THzにおける複素屈折率、複素誘電率ならびに複素導電率の実部について解析したところ、数10S/cm程度に導電率を低下させた試料は、ドルーデ型の誘電応答を示さないが、Localization modified Drudeモデルによりよく記述されることが明らかとなった。次年度以降に予定しているリライタブルなデバイスの創製にむけて十分期待の持てる知見が得られたと考えている。また、僅かな延伸により光学特性に大きな異方性を誘起できることも見出しており、当初の計画とは多少方針変更とはなるが、新たなデバイス創製に向けた知見が得られたものと考えている。本研究では従来のメタマテリアル研究とは一線を画した新たな試みとして導電性高分子ポリピロールを用いたリライタブル・メタマテリアルの創製についての研究を遂行している。一方で、ある種の導電性高分子低分子複合材料において励起キャリアの寿命がPSオーダーへと著しく短くなるとの研究報告がなされており、その系でのテラヘルツ電磁波発生・検出素子への応用も検討している。電極などを施さない系において、チタンサファイアレーザーからのフェムト秒パルス照射によりテラヘルツ電磁波の表面放射を見出しており、テラヘルツ電磁波発生素子としての応用に向けて期待の持てる結果を得ている。また、当初予定にはなかったが、文部科学省の教育研究高度化事業費によりQスイッチNd : YAGレーザーが導入されたのを受け、非線形光学効果によるテラヘルツ電磁波発生・検出光学系の構築にも取り組んでいる。まずは第一段階として、KTP結晶による光パラメトリック発振(OPO)光学系の構築に取り組み、波長可変な近赤外2波長を出力するOPO光学系の構築に成功している。今後は近赤外光の差周波混合によるテラヘルツ電磁波発生光学系、ならびにテラヘルツ電磁波近赤外光の和周波混合(アップコンバージョン)によるテラヘルツ電磁波検出光学系の構築に取り組んでいく所存である。本研究では従来のメタマテリアル研究とは一線を画した新たな試みとして、有機機能性材料を用いたメタマテリアルの創製について検討してきた。ドナー型導電性高分子MEH-PPVとアクセプター型分子TNFの混合系において、近赤外域の吸収が著しく増大すること、また励起キャリアの寿命がpsオーダーへと著しく短くなるとの研究報告がなされており、その系でのテラヘルツ電磁波発生・検出素子への応用を検討してきた。テラヘルツ電磁波放射のためのマイクロストリップライン電極を施した素子を作製し、時間領域分光光学系によるテラヘルツ電磁波放射実験を試みたが、テラヘルツ波の放射の確認には至らなかった。光学顕微鏡下での観察からは高分子と低分子の相分離が見て取れ、薄膜の不均質性が放射の得られなかった一因であると考えられる。一方、ドナー型分子DBTTFとアクセプター型分子TCNQによる電荷移動錯体結晶においても近赤外領域において吸収が見られることが報告されており、同様にテラヘルツ電磁波発生・検出素子への応用を検討してきた。DBTTF-TCNQ電荷移動錯体結晶については、フェムト秒モード同期チタンサファイアレーザーならびにフェムト秒ファイバーレーザーを励起光源とした光照射下における電流-電圧特性測定において、両励起条件下ともに印加電圧に比例した電流変調を確認しており、光伝導アンテナの光伝導部への応用の可能性を示唆する結果を得ることができた。
植物細胞のアクトミオシン系による滑り運動の機構

テッポウユリ花粉管からのミオシンの単離以前の研究において、テッポウユリ花粉管からミオシンを滑り活性のある状態で抽出することに成功し、この粗抽出液からミオシンの部分精製を行った。その結果120KDの成分が滑り活性を持ったミオシンの重鎖であると結論した。一方米国およびオ-ストラリアの研究者らは動物のミオシン重鎖に対する抗体と反応する成分が植物細胞内に含まれていることを報告している。本年度の研究においては先ず、我々が得た120KDの成分と動物ミオシンの抗体と反応する成分が同じものであるかどうかを検討した。市販されている動物ミオシン抗体を用いて花粉管粗抽出液のイミュノブロットを行ったところ170KDの成分が最も強く反応した。反応条件によっては他にもいくつか反応する成分がみられた。何段階かのカラム操作によってこの170KDの成分を部分精製することに成功した。この部分精製標品をSDSーPAGEによって展開したあと、170KDの含まれている部分を切り出した。マウスを用いてこの170KDに対する抗体を作製して、上述の120KDとの反応性を調べた。その結果、これら2つのタンパク質は抗原性からみて、全く異なるものであることがわかった。また、170KDの成分には滑り運動活性がなかった。しかしながらこの170KDの成分は真性粘菌のミオシンに対する抗体とも反応することから、花粉管に2種類のミオシンが存在する可能性が考えられる。シャジクモの原形質流動の制御外液K^+濃度上昇による原形質膜の脱分極にともなう原形質流動の停止機構についての解析を行った。その結果、EGTA,Ca^<2+>,Mg^<2+>がK^+ー脱分極によって停止した原形質流動を回復させる作用を持つことがわかった。
バイオメトリクス認証技術の利用と個人情報の保護

バイオメトリクスが情報セキュリティの確保のための有効な手段として急速に晋及している現状に鑑み、セキュリティ確保のための手段として可用性を維持しつつ確実に本人確認を行うことができる手段として、その社会的受容性の側面に焦点を当てて研究を行った。また、バイオメトリクスを利用する際の問題を個人情報保護法の規定に基づいて検討した結果、バイオメトリクスを用いた認証システムの実装前に検討しなければならない事柄として、生体情報の「個人情報該当性」、取り扱う個人情報の「個人データ該当性」、システムの稼動に伴い取り扱う個人データの「保有個人データ該当性」等の問題の検討の必要性を明らかにした。さらに、実際に日々の業務においてバイオメトリクスを利用するにあたっては、利用目的の特定や個人情報の取得時の手続に関する問題に関し、システムを構築するためにその仕様を決定する前に、これらの義務を遵守するために必要な対応事項を綱羅的に検討した。その他、技術的な側面における問題としては、技術的信頼性の問題、利用する確証装置のセキュリティの確保、安全管理措置の評価、利用する技術の標準化などの問題について検討を行った。また実際に確証装置を運用するにあたっても、個人情報の保護からアクセシビリティの確保に至るまで多岐に渡る対応事項について問題点を抽出し、機密性、完全性、可用性を確保した上での運用を行うにあたっては、生体確証の導入に対応した指針が必要となることから、生体確証の実装にあたって検討が求められる課題を総合的に研究した。本年度は,(1)技術的及び運用面における研究について,顔認証装置を設置してバイオメトリクス認証装置の利用に伴い生ずる可能性がある問題の洗い出しを行うとともに,(2)法的側面における研究について,バイオメトリクスの利用と個人情報保護法上の問題について検討した。(1)については,バイオメトリクスの利用局面に応じて,その利用をめぐる問題の検討を主に顔認証証装置を利用することによって実際に生ずる可能性がある問題を把握した。(2)については,日本の個人情報保護制度とバイオメトリクスの利用をめぐる問題について検討した。検討内容は,主にバイオメトリクスの個人情報該当性について検討を行った。(1)個人情報への該当性判断については,a)生存性の要件,b)個人識別性の要件,c)身体的特徴と個人識別性,d)行動的特徴と個人識別性,e)バイオメトリクスとDNA,f)テンプレートの個人情報該当性について検討を行った。(2)個人データに該当するバイオメトリック・データに係る問題については,サーバ認証型とクライアント認証型では個人データへの該当判断が異なることを示すことができた。(3)個人情報の取扱いに係る問題については,登録処理過程及び認証処理過程におけるバイオメトリック・データの取扱いに係る問題を検討し,バイオメトリック・データを一度登録することで複数の認証装置において利用する場合や,不特定多数者から特定個人を抽出する際に利用するなど,バイオメトリック・データの共同利用に係る問題の検討が重要な問題であることを認識した。今後の課題は,a)バイオメトリクスの利用に伴う予測不能な問題(Function Creep)への取組みの問題、b)監視手段としての利用に関する問題、c)透明性を確保した上での利用のあり方をめぐる問題を検討し,(1)法制度(バイオメトリクスの利用に係る法整備の問題)、(2)指針や課題解決のための枠組みの方向性(バイオメトリクスの利用に係る基本的な枠組みや指針の策定、諸課題への対応のあり方)、(3)技術的検討課題(耐タンパ性やPETsの利用など)などの問題にも焦点を当てて研究を行いたい。本年度の研究では、バイオメトリクスの利用に伴う技術的側面及び運用面における問題、ならびに、法的側面における問題について、それぞれ、以下の研究を行った。a)バイオメトリクスの利用に伴う予測不能な問題への取組みの問題の検討b)監視手段としての利用に関する問題の検討c)透明性を確保した上での利用のあり方をめぐる問題の検討これにより、バイオメトリクスの利用に伴い解決が求められる課題として、主に以下の問題点が明らかになった。バイオメトリクスを利用するにあたって取得される個人情報とバイオメトリック・データの取得について、プライバシー侵害リスクの低減のための対応、なりすましへの対応など、「個人情報の取得及び利用」にあたっての問題。取得対象となる個人情報の特定、バイオメトリクスの利用目的の明確化など、「公正かつ適法な処理」の問題。バイオメトリック・データの本来の利用目的を逸脱した利用に伴う個人の権利利益侵害の可能性、バイオメトリクスを用いた認証を利用できないことによる身体的障害に起因する差別、誤った本人拒否・他人受入に伴う問題など、「過剰利用や差別助長のリスク」への対応。テンプレート以外に副次的に取得される個人情報など、「センシティブ・データの取扱い」に関する問題。バイオメトリック・データと他の個人情報との結合、他の組織が保有する情報との結合や共同利用に伴う問題など、「他の情報との照合や関連づけ(マッチングやリンケージ)」の問題。特定個人の情報の自動集積や追跡に伴う問題、一度取得されたデータが際限なく自動処理されることによる問題など、「バイオメトリック・データの自動処理」に伴う問題。バイオメトリクスを利用した「モニタリング」の問題。サーバ認証とクライアント認証モデルそれぞれにおける個人データの「安全管理」上の法的義務の相違に関する問題。

また、バイオメトリクスを利用する際の問題を個人情報保護法の規定に基づいて検討した結果、バイオメトリクスを用いた認証システムの実装前に検討しなければならない事柄として、生体情報の「個人情報該当性」、取り扱う個人情報の「個人データ該当性」、システムの稼動に伴い取り扱う個人データの「保有個人データ該当性」等の問題の検討の必要性を明らかにした。さらに、実際に日々の業務においてバイオメトリクスを利用するにあたっては、利用目的の特定や個人情報の取得時の手続に関する問題に関し、システムを構築するためにその仕様を決定する前に、これらの義務を遵守するために必要な対応事項を綱羅的に検討した。その他、技術的な側面における問題としては、技術的信頼性の問題、利用する確証装置のセキュリティの確保、安全管理措置の評価、利用する技術の標準化などの問題について検討を行った。また実際に確証装置を運用するにあたっても、個人情報の保護からアクセシビリティの確保に至るまで多岐に渡る対応事項について問題点を抽出し、機密性、完全性、可用性を確保した上での運用を行うにあたっては、生体確証の導入に対応した指針が必要となることから、生体確証の実装にあたって検討が求められる課題を総合的に研究した。
Helicobacter Pylori感染と胃局所免疫応答に関する研究

我々はすでに胃液中の含有物質を解析することで、Helicobacter plyori(HP)感染胃粘膜において腸上皮化生の進展とともに胃のHP排除機構としての局所免疫応答に変化が起こり、本来は胃液中に分泌されないIgAが分泌されることを報告した。その過程において、胃液中に可溶性Tumor Necrosis Factor(TNF)受容体の放出も増加することを見いだした。HP感染胃粘膜では炎症性cytokineであるTNFが病態形成に重要であることが知られ、一方敗血症などにおいては可溶性TNF受容体がその病態を修飾することが知られている。そこで、HP感染下における可溶性TNF受容体の意義につき検討した。まず、胃液中のTNF含量と可溶性受容体含量、胃粘膜組織像の関係では、I型、II型受容体ともTNF含量に有意に相関したが、両受容体間での含量の相関は認めなかった。また、sydneysystemに準じた胃粘膜組織像との関係ではTNF含量は単核球浸潤のみに相関し、可溶性受容体含量は組織像との相関を認めなかった。すなわち、TNFは単核球を主とした炎症細胞より放出され、可溶性受容体の産生はそれとは異なるが、TNFに反応して放出されている可能性が示唆された。そこで、胃癌培養細胞MKN45及びKATOIIIを使用し、さらなる検討を行った。MKN45、KATOIIIにTNFを作用させると、用量依存性にI型、II型可溶性受容体の放出が確認された。TNFにより両細胞のviabilityの低下はわずかであったが、可溶性TNF受容体の中和抗体を同時に作用させることでviabilityの有意な低下が観察された。また、apoptosisを示すDNA ladderは、TNF単独ではほとんど認められなかったが、中和抗体の同時投与によりapoptosisの亢進が確認された。Western blottingでは細胞表面のI型、II型模型受容体の発現は減少し、RT-PCRでは両膜型受容体mRNAレベルのわずかな亢進が観察された。以上の結果より、炎症細胞より放出されたTNFに対し、上皮細胞は膜型受容体を切断し、可溶化することでシグナルのdown regulation、さらには可溶性受容体によるTNFのblockといった2段階の調節機構が存在することが示唆された。そこで、胃癌培養細胞株MKN45を用い検討したところ、培養上清中のTNFの濃度に依存してsTNFRI、IIの放出が確認できた。また、MKN45細胞においてはTNFはFACSおよびDNA ladderにおける検出においてもapoptosisの誘導はほとんど検出されず、TNF100ng/mlの高濃度の作用においてようやくわずかな細胞増殖能の抑制が観察されたのみであった。そこで、sTNFRI、II各々に対する中和抗体存在下でTNFを作用させたところ、それぞれ単独の作用では有意な変化は認められなかったが、両中和抗体を同時に作用させることで、DNA ladderの増強と細胞増殖の有意な抑制が観察された。さらに、Weatern blottingでは、MKN45細胞膜表面のTNFRI、IIの発現量は減少しており、RT-PCRによる検討では、mRNA量は不変ないしはやや増加傾向を認めた。

以上の結果より、MKN45細胞においては、TNFに対し膜表面のTNF受容体を可溶化する一方で、可溶化受容体はTNFそのものの中和作用を示すといった一種のdown regulationの機構の存在が推定された。我々はすでに胃液中の含有物質を解析することで、Helicobacter pylori(HP)感染胃粘膜において腸上皮化生の進展とともに胃のHP排除機構としての局所免疫応答に変化が起こり、本来は胃液中に分泌されないIgAが分泌されることを報告した。その過程において、胃液中に可溶性Tumor NecrosisFactor(TNF)受容体の放出も増加することを見いだした。HP感染胃粘膜では炎症性cytokineであるTNFが病態形成に重要であることが知られ、一方敗血症などにおいては可溶性TNF受容体がその病態を修飾することが知られている。そこで、HP感染下における可溶性TNF受容体の意義につき検討した。まず、胃液中のTNF含量と可溶性受容体含量、胃粘膜組織像の関係では、I型、II型受容体ともTNF含量に有意に相関したが、両受容体間での含量の相関は認めなかった。また、sydneysystemに準じた胃粘膜組織像との関係ではTNF含量は単核球浸潤のみに相関し、可溶性受容体含量は組織像との相関を認めなかった。すなわち、TNFは単核球を主とした炎症細胞より放出され、可溶性受容体の産生はそれとは異なるが、TNFに反応して放出されている可能性が示唆された。そこで、胃癌培養細胞MKN45及びKAT0IIIを使用し、さらなる検討を行った。MKN45、KATOIIIにTNFを作用させると、用量依存性にI型、II型可溶性受容体の放出が確認された。TNFにより両細胞のviabilityの低下はわずかであったが、可溶性TNF受容体の中和抗体を同時に作用させることでviabilityの有意な低下が観察された。また、apoptosisを示すDNA ladderは、TNF単独ではほとんど認められなかったが、中和抗体の同時投与によりapoptosisの亢進が確認された。Westernblottingでは細胞表面のI型、II型膜型受容体の発現は減少し、RT-PCRでは両膜型受容体mRNAレベルのわずかな亢進が観察された。以上の結果より、炎症細胞より放出されたTNFに対し、上皮細胞は膜型受容体を切断し、可溶化することでシグナルのdown regulation、さらには可溶性受容体によるTNFのblockといった2段階の調節機構が存在することが示唆された。
勤成殿扉における塗装設計技術に関する復原的研究

本研究は太和殿扉の古式文様を対象として、原寸大の古式文様記録調査図作成と塗膜の分析より、古式文様、配置構成、顔料成分などの特徴を解明し、勤成殿扉塗装設計方法に関する復原的考察を目的とする。フエ遺跡保存センター協力のもと、伝統的建築塗装設計技術の分析を試みた。太和殿扉の古式文様記録調査図の作成、剥落塗膜片のX線回析測定やFT-IR測定などを通じ、扉の色彩や文様に関する復原的考察と基礎的な研究資料を蓄積した。本研究では,太和殿扉の古式文様を対象として,日本の木造文化財等で行われる文様調査技法を援用し,原寸大の古式文様記録調査図作成と塗膜の分析より,古式文様,配置構成,顔料成分などの特徴を解明し,勤成殿扉塗装設計方法に関する復原研究を具体的に前進させることを目的とするものである.太和殿の玉座後方に位置する扉(以下太和殿扉)には,古式の黄色塗膜や龍文を主体とする文様などが残存している.フエ遺跡保存センター協力のもと,伝統的建築塗装設計技術に関する分析を行った.太和殿扉の塗膜状況を肉眼で観察し,塗膜層が重なっている状況や修理痕跡などを確認した.太和殿扉付近に剥落していた黄色の塗膜片を採取し,剥落場所と塗膜の状況観察から,塗膜片は,扉の塗膜の一部であると推定した.採取した分析用試料は,日本の専門機関に分析を委託し,X線回析による顔料に関する分析と,FT-IR測定による塗料成分に関する分析を行った.太和殿扉の古式文様記録調査図を作成した.調査図はトレーシングフイルムをあてがい固定した上で,残存状況を書き記し,写真記録を併用して行った.古式文様記録調査図は,カラーデジタルスキャニングを行い,データのデジタル化を図った.扉の色彩構成と平面配置との関係については,概要を整理した.塗装修理や伝統建築塗装技術に関しては,技能者やフエ遺跡保存センター担当技官に聞き取り調査を行った.現地建築調査による現存遺構の調査と文献研究などから得られた成果より,勤成殿扉における色彩や文様などの塗装設計案について復原的に考察を試みた.25年度が最終年度であるため、記入しない。25年度が最終年度であるため、記入しない。
代数曲面上の半安定層と導来圏

2次元複素アフィン空間上の枠付き連接層のモジュライ空間から定まるNekrasov分配関数とよばれる母関数の満たす関数等式を示した。手法としては望月拓郎氏の開発した壁越え公式の理論を用いた。この理論は中島-吉岡による先行研究においてNekrasov分配関数に対しても適用できる形に整備された。本研究では虚ルートにより定義される壁を扱った。この場合、議論の中で先行研究にはなかった特異点を持つモジュライスタックが現れるため、Graber-Pandharipandeの局所化公式が成立することを確認する必要があった。最終的にはKreschによるスタック上の交点理論を使えば、Graber-Pandharipandeの議論と平行に証明が与えられることがわかった。ここまでの話はモジュライ空間上の交点理論から定まるNekrasov分配関数についてのものだが、モジュライ空間のK理論を用いて定義される別バージョンのNekrasov分配関数についても考察した。途中までは議論が並行に進むことを確認したがK理論のバージョンでは計算が複雑になる部分があり今のところ最後までは実行できていない。これまで述べた2次元複素アフィン空間上の議論をA_1型特異点の極小解消へと拡張することも試みた。これについての物理学者Ito-Maruyoshi-Okudaの予想を上記と類似の壁越え公式により証明した。A_1型特異点の場合は安定性条件のパラメータ空間は2次元になるが虚ルートにより定義される壁はひとつのみである。中島ー吉岡の結果から実ルートにより定義される壁では実際には積分の値に変化が起こらないことがわかる。また虚ルートにより定義される壁では2次元複素アフィン空間の場合と類似の壁越え公式が得られる。これよりIto-Maruyoshi-Okudaの予想した関数等式が示せた。27年度が最終年度であるため、記入しない。3点上に2次の巡回群を安定化群として持つ重み付き射影直線の場合に、構造層のFrobenius射による押し出しについて、特にその直既約成分への直和分解を調べた。結果として標数が2の場合は1回の押し出しが直既約であることがわかり、また、さらに押し出しを複数回繰り返した時の直既約成分への分解を記述した。一方、標数が3以上の場合は、一回の押し出しが直既約でないことも分かった。植田一石氏との共同研究では3次元特殊線形群の有限部分群Gによる射影平面の大域的商スタックについて、直線束からなる充満的な例外列が存在するための条件を調べた。結果として、Gがアーベル群であるという条件が必要十分であることが分かった。これらの結果を本研究課題において重要な代数多様体と箙表現との導来同値について理解を深めるための材料としたい。その他の現在進行中の研究として、重み付射影直線上のベクトル束のモジュライスタックの仮想的ポアンカレ多項式の計算、また枠付きのクロネッカー箙の半安定表現のモジュライ空間上の交点数の計算を実行している。前者は箙表現のモジュライ空間の壁越え現象を解析することにより計算を試みる。これによって新たな知見が得られることを期待する。後者は射影直線上の連接層と切断との半安定な対からなるモジュライ空間上の交点数を壁越え現象の解析により計算する試みである。さらに最近では、次数2のヒルツェブルフ曲面のルートスタック上の枠付き捻じれなし連接層のモジュライ空間上の交点数の計算にも取り組んでいる。モジュライ空間が滑らかでないと推測されるが、障害理論をより精密に用いることにより従来の方法が適用されると考えられる。これらの計算を通じて導来圏や各種の方法、特に壁超え現象を解析する方法について理解を深め、さらに代数曲面上の半安定層と導来圏についての研究を進めていきたい。次数2のヒルツェブルフ曲面のルートスタック上の枠付き捻じれなし連接層のモジュライ空間について考察した。ここで枠付き連接層とは連接層とその無限遠直線への制限から自明束への同型写像との対のことである。このような対のモジュライ空間は中島啓氏により構成された箙多様体の一種であり、ADHMデータと呼ばれる行列の組を用いて記述される。ADHMデータに対して複数の安定性条件が存在し、安定性条件を決めるごとに安定なADHMデータのモジュライ空間が得られ、ある安定性条件に対しては上記の枠付き連接層のモジュライ空間と一致する。ADHMデータのモジュライ空間上に存在する自然なベクトル束のオイラー数を係数とする母関数は安定性条件の変化に応じて変換する。このような現象を壁越え現象、母関数の変換の法則を与える公式を壁越え公式と呼ぶ。壁越え公式については中島啓-吉岡康太著“Perverse coherent sheaves on blow-up III"において望月拓郎氏の理論を彼らの状況に修正することにより調べられている。この先行結果を参考に研究を進め、まず先行結果の状況よりも複雑なモジュライ空間の障害理論について調べた。結果として彼らの手法と同様に本研究で扱う状況にも望月拓郎氏の理論を適用できることがわかった。これにより物理学者によって提案された母関数の満たすべき関数等式についての予想の解決を試みた。類似の予想は射影平面上の枠付き連接層のモジュライ空間についても考えることができる。この場合にも望月拓郎氏の理論を用いて壁越え公式を考察した。結果として関数等式についての予想を導出できそうな正しいと思われる変換公式の候補を見つけた。

現在のところ完全に証明することはできていないが、この変換公式自体の正しさや予想の導出について幾つかの場合に計算機により確かめた。2次元複素アフィン空間上の枠付き連接層のモジュライ空間から定まるNekrasov分配関数とよばれる母関数の満たす関数等式を示した。手法としては望月拓郎氏の開発した壁越え公式の理論を用いた。この理論は中島-吉岡による先行研究においてNekrasov分配関数に対しても適用できる形に整備された。本研究では虚ルートにより定義される壁を扱った。この場合、議論の中で先行研究にはなかった特異点を持つモジュライスタックが現れるため、Graber-Pandharipandeの局所化公式が成立することを確認する必要があった。最終的にはKreschによるスタック上の交点理論を使えば、Graber-Pandharipandeの議論と平行に証明が与えられることがわかった。ここまでの話はモジュライ空間上の交点理論から定まるNekrasov分配関数についてのものだが、モジュライ空間のK理論を用いて定義される別バージョンのNekrasov分配関数についても考察した。途中までは議論が並行に進むことを確認したがK理論のバージョンでは計算が複雑になる部分があり今のところ最後までは実行できていない。これまで述べた2次元複素アフィン空間上の議論をA_1型特異点の極小解消へと拡張することも試みた。これについての物理学者Ito-Maruyoshi-Okudaの予想を上記と類似の壁越え公式により証明した。A_1型特異点の場合は安定性条件のパラメータ空間は2次元になるが虚ルートにより定義される壁はひとつのみである。中島ー吉岡の結果から実ルートにより定義される壁では実際には積分の値に変化が起こらないことがわかる。また虚ルートにより定義される壁では2次元複素アフィン空間の場合と類似の壁越え公式が得られる。これよりIto-Maruyoshi-Okudaの予想した関数等式が示せた。本研究の目標は壁越え現象をより深く理解することであった。平成26年度は次数2のHirzebruch曲面のルートスタック上の枠付き連接層のモジュライ空間を調べた。このモジュライ空間は中島啓氏により構成された箙多様体の一種であり、箙表現のモジュライ空間としても理解することができる。壁越え現象の理解を深めるための第一歩として箙表現のモジュライ空間を調べることは本研究の計画の一つであった。これらのモジュライ空間から定まる母関数は本研究のテーマと関連深く今後の手がかりになると期待される。本年度は望月拓郎氏が開発した技術を先行結果を参考にしつつ具体的な問題に適用し解決の道筋をつけながら身に付けることができた。この経験はこれからの研究へと大いに役立てることができると思われる。さらに本研究は数理物理学をはじめとする数学の諸分野との関連に動機を持っていた。枠付き連接層のモジュライ空間から定まる母関数はNekrasov分配関数と呼ばれ物理学においても大きな興味を持たれ活発に研究されている対象である。本研究は先行研究では扱われていない物質場をもつ理論における分配関数を扱った。
近代宝生流能楽史の地方展開

金沢・安江神社能舞台保存会能番組など、能楽史研究の基本資料となる番組の収集が進んだ。また、「鳴和の滝」「業平の井筒」など、絵画や地誌類の記述に研究対象を拡大するとともに、それらを活用して泉鏡花作品解釈に新見を打ち出した。さらに、和泉流狂言の演出の変遷を名古屋と金沢の実演を比較することで明らかにし、「棒縛」を題材として従来の狂言史観を見直す提案を行った。そして近代以前の資料批判を再検討し、加賀藩中期・後期の能楽の実態を詳細に記述した。近代宝生流能楽史の地方展開をより詳細・具体的に把握するための基礎資料の収集に大きな進展が見られた。一つには明治41年から大正2年にかけて金沢・安江神社能舞台で行われた同神社能舞台保存会開催の番組がまとまって入手できたことが挙げられる。ちょうど近代能楽史の最隆盛期に当たり、宝生流の能楽が金沢という地方都市でどのように展開したかを番組掲載の催しの規模や演者の名前から知ることができる。また、どう保存会の趣意書も綴じ込まれていて、設立の経緯や変遷をたどるに有益であり、従来より広い視野のもとに近代宝生流能楽史の地方展開を追跡することが可能になった。さらに、同じく入手できた「金沢紳士鑑」、尾山神社昇格記念出版物たる「高徳公事略」「梅薫録」、雑誌『風俗画報』等によっても、明治期後半の宝生流能楽の地方における隆盛を具体的に知ることができ、従来の近代能楽史記述を更新・充実させる資料が揃いつつあることは、本研究にとって大きな収穫といえる。なお、付随して弘化5年の宝生大夫勧進能の番組や、掛け軸「鳴和の滝」図も入手できた。後者は能「安宅」の詞章の一部が名所化した上で、絵画化されたものであり、地元の絵師の手に成ると推定されるが、こうした絵画化の例は資料を増やすことで、新しい研究課題に発展する可能性もある。このほか、明治維新前後の数年、金沢・卯辰山の開拓に伴い、能楽ゆかりの「井筒」が一時期卯辰山の名所となった経緯や、また泉鏡花の作品との関係で注目される景物を確認するために必要な情報を掲載する『卯辰山開拓録』を入手し、その分析結果を口頭発表し、金沢大学所蔵の大蔵流狂言本の解題と翻刻、和泉流野村万蔵家と大蔵流山本東次郎家との比較などを行い、近代宝生流能楽史の周辺を資料から光を当てる試みを続けている。平成23年度平成25年度の3年間の研究期間において、研究課題とした近代宝生流能楽史の地方展開に関して、第一には基礎資料・周辺資料の収集が予想以上に進展したことが挙げられる。金沢・安江神社で明治・大正期に行われた能舞台保存会の番組を入手したことで、まさに近代宝生流能楽史の地方展開が従来より具体的に把握できるようになったし、尾山神社昇格記念出版物、雑誌『風俗画報』等も同様の価値が認められる。また、掛け軸「鳴和の滝」も、能「安宅」の詞章の一部が名所化した上で絵画化されたものであり、能楽文化史の地方展開を知る上で貴重な資料が入手できたことになる。第二には、近代以前(近世)の宝生流能楽史の地方展開を知るための基本資料、『大野木克寛日記』による加賀藩中期の能楽の実態を詳細に解明できたこと、金沢市立玉川図書館蔵『御能方』を再検討した結果、通説を大きく修正して、すべての番組が加賀藩12代・13代藩主の時代の番組であることを明確にすることができたことが挙げられる。そして第三には、宝生流能楽と密接な関係にある和泉流狂言の変遷及び演出の相違を名古屋と金沢を比較して明らかにしたことや、それらの分析を通じて従来の狂言観に見直しを迫る「棒縛」論を書き上げたことが挙げられる。結果的に最終年度となった平成25年度は、近代宝生流能楽史の地方展開を泉鏡花の作品の中に看取すると共に、能楽史研究の側面から泉鏡花作品の研究を更新することに具体的な研究成果が得られた。とくに金沢を舞台とした泉鏡花作品の内、「照葉狂言」の舞台設定や結末の解釈に新見を呈示することができた。その際、前年度に入手した『卯辰山開拓録』の挿絵や記述から有益な示唆や根拠を得た。同書には名所化した「業平の井筒」が描かれ、近世の関西における「井筒」の流転ともつながり、能楽文化史の地方展開をより広くとらえる必要性と可能性が明らかになった。本年度は,宝生流能楽史の地方展開における始まりの時代に当たる加賀藩中期の能楽の状況に関して,年度初めにその全文が公刊された『大野木克寛日記』を分析した結果を論文にまとめた。また,昨年度の公開講座において実演で比較した和泉流狂言の金沢と名古屋の歴史や演出の違いを考察して2本の論文にまとめた。

さらに,北陸を舞台とする能の作品世界を概観する短編の論文及び金沢大学日中無形文化遺産プロジェクトの5年間の活動を総括する報告を行った。これらの取り組みの結果,『大野木克寛日記』の場合は従来知られた番組を量的に補完するだけでなく,自筆日記の信頼性が後年の編纂物の錯誤を訂正するよりどころとなることが明らかになり,番組を含む江戸や京都の情報に寄せる当時の関心,それらからの影響,加賀藩の公式行事における筆者周辺の職務の実態,藩主の慰み能や藩士の稽古会が伝える私的な親炙の程度,その浸透に欠かせない役者の働き,家と芸の継承の在り方などが具体的に詳細に把握された。金沢と名古屋の和泉流の狂言を通史として記述することにおいては,そういう地方展開の視点での記述自体があまり詳細にはなされてこなかった。記述の過程で先行研究が加賀藩5代藩主の時代の番組を含むとしていた金沢市立玉川図書館蔵『御能方』を検証した結果,すべての番組が12代13代藩主の時代の番組であることを明確にした。明治維新前後の新出資料の紹介も行った。狂言の具体的な作品として〈棒縛〉の演出が同じ和泉流でも大きく異なることを実演及びその記録に基づく詳細な分析により明らかにした。これらは,宝生流能楽史の地方展開の前史を今までにない詳細さで明らかにし,通説を補足・訂正することが多く,かつ能楽史記述にその依拠資料を明示し,依拠資料の読み方を検証することの重要性を示す点で,また従来の狂言観に見直しを迫る点で意義がある。人文学安江神社・尾山神社の能楽史記述並びに番組類の収集に進展があった。これらにより、能楽開催の頻度や規模が従来より広い視野で把握できる。また役者名やその活躍ぶりが具体的に知られる。要するに従来の近代宝生流能楽史の地方展開を更新・充実させるに必要な資料整備が進んだ。また、「鳴和の滝」図など能の作品の詞章を踏まえた名所の定着とその絵画上の展開という新しい研究課題につながる資料の入手ができた。これは是非類例を博捜して、発展させたい課題である。同様に、『卯辰山開拓録』を入手して、様々な分野に波及する意味で、これも新しい研究課題となり得る、明治維新前後の卯辰山開拓と能楽史との関係に資料的に着眼できたこと、分析を開始できたことも、研究が進展したとみなし得る。さらに、泉鏡花の作品「卵塔場の天女」に取り込まれた観世清廉殴打事件も、その後の同人の北海道旅行を、むしろ近代能楽史の地方展開として再評価すべき点に気づけたこと、明治維新前後の狂言界の動向を台本や家ごとの対比で追跡したこと、などをもって、本研究はおおむね順調に進展していると自己評価できる。加賀藩中期の能楽の状況を知る上で貴重な資料となる『大野木克寛日記』の全文が年度初めに翻刻・公刊されたことにより,同日記を利用した宝生流能楽史の地方展開における近代以前の部分に関しては,当初の計画以上に研究が進展した。また和泉流狂言史の地方展開を金沢と名古屋の比較を視点として体系的に追跡する研究が進展した。さらに狂言の具体的な作品に即して中世から現代にかけての詞章・演出の変遷と地方展開との関係についての研究が進展した。古態の狂言にはいわゆる下剋上の「抵抗の精神」が鮮明に看取できるであろうとの従来の狂言観に見直しを迫ることができた点も収穫であった。平成24年度に進展した資料収集をさらに続けて、新しい研究課題として発展させる方向を確実なものとする。そのために番組収集と同時に、「鳴和の滝」図のような絵画化の類例を集めることや、卯辰山開拓と「井筒」、泉鏡花作品との関係、そして宝生流に限らず、能楽諸流の流勢の拡大を北海道進出に着目して、具体的にその跡をたどることを進める。これらと並行して、従来から少しずつ進めてきた、宝生流寛政版謡本や『両御神事古今御番組』の翻刻作業を継続して行い、基礎資料の整備をより充実させる。
到達-把握運動における直接下行路と間接下行路の機能的役割分担

骨格筋を支配する脊髄運動ニューロンに対して、興奮性ないし抑制性の投射をもつニューロンはPremotorニューロンと呼ばれ皮質、赤核、網様体と複数の下行路の起始核に存在するが、この冗長な経路についての機能的な意義について未知だった。この問題に取り組むために上肢の関節、筋を協調的に動かす到達一把握運動中のマカクザルから脳幹赤核と大脳皮質一次運動野からニューロンの電気生理学的記録と上肢の筋活動の網羅的な記録を同時に行った。その結果、赤核については複数の筋に投射する細胞が多数存在し、関節をまたいだ筋へ投射する細胞が多いことがわかった。そのうち大多数の細胞が肩の筋の投射し、さらにそれらは手先から手首、肘の関節を問わず広汎に分布していた。そのパタンについても共促通、共抑制、相反抑制など多様性を示した。また手首伸筋と肘屈筋への共促通効果を持つ細胞が顕著であった。このことから、赤核の細胞は上肢到達把握運動に際し、肩を起点とし複数関節にまたぐ遠位の筋を同時に促通、抑制することにより協調的な制御を実現し、さらに手首、指伸筋の共促通効果をもつ細胞が到達から把握に移行する際に活動することで到達運動から把握運動への移行を円滑に行う制御に関しても深く関わることを示した。また、大脳皮質一次運動野の細胞と赤核大細胞の投射パタンを比較することにより、皮質運動細胞は機能的に似通った筋群を選択的に活動させることで緻密な動作を制御する一方で、赤核運動細胞は、複数の筋群を協調的に動かすための機構を備えており、到達把握運動など上肢全体を協調するための神経基盤であることを明らかにした。脊髄運動ニューロンに投射する複数の異なる上位中枢の領域が違った役割を担うことを初めて明らかにしたという点で運動制御の観点から、そして機能代償機構の候補を発見という臨床的な観点からも意義のある研究成果が出たと言える。予定していた計画のうち、網様体脊髄路の運動ニューロン投射細胞を記録するまでには至らなかった。これは大脳一次運動野の細胞が比較的広範囲にわたっており、各筋への投射する細胞をマップするのに多大な時間を要したことに起因する。脊髄運動ニューロンの主要な起点としての網様体脊髄路の細胞を記録し、上肢到達把握運動に関わる上位の運動制御信号の網羅的な記録を達成することが望まれる。それにより、本研究で明らかになった赤核-大脳皮質の対比だけでなく、上肢運動の全体の協調に関わる連関について、より詳細で新しい知見を生み出すことができると考える。また、筋シナジーによって中枢神経系が次元を圧縮して制御する可能性を本研究では示したが、実際筋シナジーに対応する神経基盤についての研究は途上にある。今回得られた様々な細胞を詳細に解析、検討することにより、そうした神経系の担う役割について,より一層研究を進めていく必要がある。運動に関わる主要な下行路の一つである皮質脊髄路に埋め込んだ電極を電気刺激し、その誘発運動が200日以上得られることを確認した。これによって皮質脊髄路等の脳深部を慢性的に刺激する方法を確立した。また、大脳皮質から脊髄へ至る主要な他の下行路である赤核脊髄路へ電極を留置する方法を確立した。具体的には、動眼神経核が吻尾方向に赤核と並行に位置していることから、目の動きに密接に変調する神経の存在する神経群を同定(動眼神経核)後、それらから数ミリ外側を探索し、動物の上肢の運動に関して変調する神経群を同定した。さらにこれらを微小電気刺激し、遠位の筋群の動きが低い閾値(<10μA)で誘発される部位を赤核として同定した。また、実験後、組織化学染色によって実際に電極の留置した部位が赤核かどうかについても確認した。上記の赤核に慢性的に電極を留置した動物に対して、赤核脊髄路から上肢の筋群へ投射を観察するために慢性的に筋電電極を埋め込む外科的手術を行った。母指内転筋、第一背側骨間筋(以上手内在筋)、長母指外転筋、総指伸筋、浅指屈筋(以上手外在筋)、橈側手根伸筋、尺側手根伸筋、尺側手根屈筋、橈側手根屈筋(以上手首の屈曲-伸展筋)、腕橈骨筋、上腕二頭筋、上腕三頭筋(以上上腕筋)、三角筋、大胸筋、大円筋(以上肩の筋)の15の筋群への埋め込みに成功した。赤核を刺激し、その刺激をトリガーにして筋電極からの信号を加算平均する手法を用いた結果、近位の筋群より遠位への筋群に強く刺激効果が得られた。加えて、屈筋群より伸筋群のほうにより強い効果が得られた。この結果は先行研究で得られた結果とよく一致するため、我々が留置した電極は赤核に到達していることを強く支持する。さらに一層安定した脊髄の記録を達成するために、慢性的な脊椎固定のために椎体間スクリュー法の確立にむけて取り組んでいる。外科手術は成功し、脊椎の癒合の状態を経過観察中である。骨格筋を直接支配する脊髄運動ニューロンに対して、興奮性ないし抑制性の投射をもつニューロンはPremotorニューロンと呼ばれ、運動の実行に際して複数の骨格筋を協調的に活動させるための階層として運動制御に関わっていると考えられている。

それらは脊髄に加え大脳皮質運動野、脳幹赤核、網様体と様々な部位に存在し、皮質脊髄路、赤核脊髄路、網様体脊髄路と複数の下行路を形成している。こうした複数の経路が存在する意義として、例えば各々が特定の役割を担っている可能性や、または皮質脊髄路が主な運動指令を担う一方で他の経路は損傷時の予備的な担保として存在している可能性などが考えうるが、未だ運動実行中の複数の下行路を伝わる運動信号について直接比較した研究はほとんどなく、不明な点が多い。ヒトを含む霊長類の上肢の運動においてこの神経機構を解明することは、手を用いた運動の精緻な制御に関する科学的な知見を提供するだけでなく、脳損傷、脊髄損傷からの回復を図るための有用な知見をもたらすことが期待される。この問題に取り組むために以下のような実験を行なっている。上肢の関節、筋を協調的に動かす必要のある行動課題、すなわち到達-把握運動中のマカクザルの脳幹赤核から、ニューロンの電気生理学的活動記録、モーションキャプチャによる上肢の運動力学的計測、上肢の筋群の網羅的な記録を同時に行なっている。さらに、赤核ニューロンの発火(スパイク)をトリガーとした筋活動の加算平均を計算することによって(spike-triggered averaging法)、赤核-運動ニューロンのシナプス投射の有無を検証し、Premotorニューロンを同定することに成功した。これらのPremotorニューロンの発火様式と上肢の運動力学との関連性に関してさらなる詳細な解析、検討を行なっている。骨格筋を支配する脊髄運動ニューロンに対して、興奮性ないし抑制性の投射をもつニューロンはPremotorニューロンと呼ばれ皮質、赤核、網様体と複数の下行路の起始核に存在するが、この冗長な経路についての機能的な意義について未知だった。この問題に取り組むために上肢の関節、筋を協調的に動かす到達一把握運動中のマカクザルから脳幹赤核と大脳皮質一次運動野からニューロンの電気生理学的記録と上肢の筋活動の網羅的な記録を同時に行った。その結果、赤核については複数の筋に投射する細胞が多数存在し、関節をまたいだ筋へ投射する細胞が多いことがわかった。そのうち大多数の細胞が肩の筋の投射し、さらにそれらは手先から手首、肘の関節を問わず広汎に分布していた。そのパタンについても共促通、共抑制、相反抑制など多様性を示した。また手首伸筋と肘屈筋への共促通効果を持つ細胞が顕著であった。このことから、赤核の細胞は上肢到達把握運動に際し、肩を起点とし複数関節にまたぐ遠位の筋を同時に促通、抑制することにより協調的な制御を実現し、さらに手首、指伸筋の共促通効果をもつ細胞が到達から把握に移行する際に活動することで到達運動から把握運動への移行を円滑に行う制御に関しても深く関わることを示した。また、大脳皮質一次運動野の細胞と赤核大細胞の投射パタンを比較することにより、皮質運動細胞は機能的に似通った筋群を選択的に活動させることで緻密な動作を制御する一方で、赤核運動細胞は、複数の筋群を協調的に動かすための機構を備えており、到達把握運動など上肢全体を協調するための神経基盤であることを明らかにした。脊髄運動ニューロンに投射する複数の異なる上位中枢の領域が違った役割を担うことを初めて明らかにしたという点で運動制御の観点から、そして機能代償機構の候補を発見という臨床的な観点からも意義のある研究成果が出たと言える。当該年度の予定としては、脳幹赤核だけでなく、大脳皮質運動野、脳幹網様体からの神経活動記録も計画していたが、最も困難と考えていた動物の行動課題のトレーニングと上肢の筋群への網羅的な慢性電極埋め込み(20筋以上)を達成し、実験を継続して行なっており、データの収集には目処がついたので、計画は概ね順調と評価する。予定していた計画のうち、網様体脊髄路の運動
睡眠時の終末呼気二酸化炭素分圧を指標とした新たな低酸素トレーニング方法の開発

高地トレーニングは高いトレーニング効果を得られる反面、睡眠中に低二酸化炭素血症を原因とする中枢性無呼吸や中途覚醒の増加、徐波睡眠量の減少などの生理応答が生じ、睡眠の質を低下させる可能性がある。本研究は室内の二酸化炭素濃度を高めた低酸素環境が睡眠の質に影響を及ぼすか検討した。その結果、室内の二酸化炭素濃度1500ppmの低酸素環境は通常の二酸化炭素濃度の低酸素環境と比較して、PSGから得られた睡眠変数、動脈血酸素飽和度指数、無呼吸指数、自律神経機能に影響を与えず、睡眠の質に影響を与えなかった。本研究結果は室内二酸化炭素濃度1500ppmの結果であり、より高い濃度を用いて検討する必要がある。高所トレーニングは高いトレーニング効果を得られる反面、高所で眠ること自体が疲労回復の遅延などを生じさせてオーバートレーニングを引き起こす可能性がある。高所、つまり低酸素環境下における睡眠の特徴は中途覚醒の増加や徐波睡眠量の減少による睡眠の質の低下であり、その原因として睡眠時中枢性無呼吸があげられる。本研究では低酸素環境下の睡眠の質を悪化させる原因として考えられる動脈血二酸化炭素分圧(終末呼気二酸化炭素分圧から推定)の低下を平地の正常範囲内に調整し、無呼吸を減少させる新たな低酸素トレーニング「低酸素二酸化炭素負荷法」を開発し、その生理学的基礎データを提供することを目的とする。平成27年度の第一目的は低酸素環境下の睡眠中の終末呼気二酸化炭素濃度を測定し、正常睡眠条件と比較することであった。実験は就寝起床の時間を一定に整える生活調整期間を4日間設けたのち、正常睡眠条件を2夜、低酸素環境睡眠条件を1夜の連続3夜の終夜睡眠実験を行った。低酸素環境は海抜高度2500mに設定した。測定項目は睡眠ポリグラフ検査、動脈血酸素飽和度、胸腹部の呼吸運動、終末呼気二酸化炭素分圧とした。正常睡眠条件では対象者に対して睡眠実験環境に対する違和感を可能な限り軽減できるように正常睡眠条件を2夜設けた。実験条件全てにおいて起床時の睡眠内省をOSA睡眠調査票から評価し、正常睡眠条件では通常の睡眠と同程度の睡眠感が得られていることを確認した。低酸素環境の睡眠条件は正常睡眠条件と比較して睡眠中の動脈血酸素飽和度と終末呼気二酸化炭素分圧は低下していたことから海抜高度2500mに相当する低酸素環境下の睡眠は呼吸性アルカローシスを呈することを実験的に示すことができた。また海抜高度2500mでの睡眠中の無呼吸の頻度は正常睡眠条件より高いことが確認された。研究倫理委員会による承認が8月に得られ、大学生に対する被験者募集を実施するために夏休み明けの9月後半から被験者募集を開始した。実験は11月中旬より開始し、予定していた実験は2月末にほぼ終了することができた。低酸素睡眠条件において確認された無呼吸の頻度は予想より少なかった。これは低酸素耐性の個人間差によるものと推測している。睡眠時の無呼吸判定は通常鼻腔と口唇からの気流変化、胸腹部の呼吸運動、動脈血酸素飽和度を測定して判定する。本研究において最重要な終末呼気二酸化炭素分圧測定のセンサーも鼻・口唇の気流を利用して測定するため、無呼吸判定に利用する鼻腔・口唇のセンサーと設置位置が物理的に干渉し、測定値が安定しなかった。そこで無呼吸判定は終末呼気二酸化炭素分圧の変化曲線と胸腹部の呼吸運動と動脈血酸素飽和度から行った。27年度の実験スケジュールは睡眠時の被験者に対して3泊4日の日程拘束が必要であり、被験者の日程調節は難航し、また検者にとって実験の身体的負担が予想していた以上に大きかった。高所トレーニングは高いトレーニング効果を得られる反面、低酸素環境下で眠ること自体がトレーニングによって生じた疲労の回復を遅延させる可能性がある。その原因は低酸素環境下の睡眠の特徴である睡眠時中枢性無呼吸の出現、中途覚醒の増加、徐波睡眠量の減少などが睡眠の質を低下させるためと考えられている。低酸素環境の睡眠に出現する中枢性無呼吸は低酸素血症に伴う過換気に起因する低二酸化炭素血症が原因と考えられているが、吸気二酸化炭素濃度を変動させた際の生理応答の検討は行われていない。そこで平成28年度は低酸素環境の夜間睡眠において人為的に室内の二酸化炭素濃度を1500ppmに保つよう設定した低酸素高二酸化炭素条件と通常の二酸化炭素濃度の低酸素条件を比較し、低酸素環境における夜間睡眠の生理学的指標に及ぼす室内二酸化炭素濃度の影響を評価することを目的とし、動脈血二酸化炭素分圧の過度な低下を抑制させることで、低酸素環境下の睡眠の質を改善できるか否か検証した。終夜睡眠実験は正常の睡眠条件、低酸素の睡眠条件、低酸素高二酸化炭素の睡眠条件の3条件を6名の対象者に行った。睡眠は低酸素用睡眠用テントを用い、低酸素条件は海抜高度2500 mに相当する15.4 %の酸素濃度に設定し、かつ室内二酸化炭素濃度を正常範囲内で推移するよう設定した。低酸素二酸化炭素負荷条件は酸素濃度15.4 %に加えて室内二酸化炭素濃度を1500 ppmで推移するよう設定した。また起床時の睡眠内省をOSA睡眠調査票から評価した。データ解析は平成29年度に実施予定。低酸素高二酸化炭素の睡眠条件の環境は終末呼気

二酸化炭素分圧モニター(日本光電アプノモニタOLG-2800)の出力をフィードバックしながら室内の二酸化炭素濃度を増加させて、終末呼気二酸化炭素分圧をコントロール条件と同レベルにする予定であったが、室内の二酸化炭素濃度(吸気二酸化炭素濃度)を人為的に高めた場合は測定精度を担保できないことが予備実験から判明した。そこで室内の二酸化炭素濃度測定器からの出力をフィードバックしながら室内の二酸化炭素濃度を調整するシステムに変更した。実験方法の微細な変更に伴い、実験システムの再構築と倫理委員会への再申請、許可の手続き等で時間がかかり、データ解析、学会発表等は次年度に行う予定とした。睡眠には覚醒時の疲労を回復させるという重要な生理的役割があり、睡眠の質の低下は覚醒時のプロダクティビティに悪影響を与える。競技スポーツで行われている高地トレーニングは高いトレーニング効果を期待できる反面、高地における夜間睡眠は睡眠の質が低下する恐れがあり、トレーニングによって生じた疲労の回復が遅延し、慢性疲労に陥る可能性もある。低酸素環境における夜間睡眠の質の低下は中枢性無呼吸の出現や中途覚醒の増加、徐波睡眠の減少との関連性が指摘されており、これらの生理応答は低二酸化炭素血症が原因の一つとして考えられている。そこで本研究では酸素濃度15.4 %に設定した低酸素環境の夜間睡眠において室内の二酸化炭素濃度を1500ppmに保つよう設定した低酸素高二酸化炭素試技(HC試技)を低酸素試技(H試技)と通常環境下のコントロール試技(C試技)と比較し、室内の二酸化炭素濃度1500ppmが夜間睡眠の生理応答に影響を及ぼすか否か検討した。平成29年度は平成28年度から対象者をさらに3名追加実験し、合計9名に対して解析を行った。その結果、ステージN1,ステージN2,ステージN3,ステージRは3試技間に有意差はみられなかった。中途覚醒とRR間隔から解析した交感神経活動はHC試技とH試技はC試技より有意に高値を示したが、HC試技とH試技に差異はみられなかった。睡眠時の無呼吸指数と酸素飽和度低下指数はHC試技とH試技の間に統計的有意差はみられなかった。寝つきや睡眠維持などの睡眠内省についてもHC試技とH試技の間に有意差はみられなかった。今回は低酸素環境下の睡眠中の生理反応に対する室内二酸化炭素濃度の影響を検証した初めての試みであったため、学校環境衛生基準に準じて二酸化炭素濃度を1500 ppmに設定したが、今後は二酸化炭素濃度を3000 ppm以上の濃度で検討する必要性がある。高地トレーニングは高いトレーニング効果を得られる反面、睡眠中に低二酸化炭素血症を原因とする中枢性無呼吸や中途覚醒の増加、徐波睡眠量の減少などの生理応答が生じ、睡眠の質を低下させる可能性がある。本研究は室内の二酸化炭素濃度を高めた低酸素環境が睡眠の質に影響を及ぼすか検討した。その結果、室内の二酸化炭素濃度1500ppmの低酸素環境は通常の二酸化炭素濃度の低酸素環境と比較して、PSGから得られた睡眠変数、動脈血酸素飽和度指数、無呼吸指数、自律神経機能に影響を与えず、睡眠の質に影響を与えなかった。本研究結果は室内二酸化炭素濃度1500ppmの結果であり、より高い濃度を用いて検討する必要がある。平成28年度の計画では被験者1名に対して終夜睡眠実験として4泊5日の日程拘束が必要となり、被験者との日程調節の難しさ、検者の身体的負担の大きさが平成27年度よりも増すことが予想される。