hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
心筋内微小循環の機能的特性の心内膜側と心外膜側の差異とその意義に関する実験的解析

心筋内微小循環系は、物質交換の場であるとともに血流調節の主役となっており、その機能的特性の解明は冠循環系の特性把握のために重要であるが、従来研究方法の欠如のためにそれに関する知見は乏しかった。最近研究代表者らの研究グループは、レーザドプラ法による冠静脈血流の計測とサーボシステムによる冠灌流圧の制御を用いて、心筋内微小循環系の入力持性がunstressed volumeと通常のキャパシタンスよりなることを明らかにした。以上は心筋をglobalにみたものであるが、心筋を層別にlocalにみると、心筋の局所特性は異なり、例えば心筋虚血に際して、心内膜側は心外膜側より虚血に陥りやすいことが知られている。この現象に心筋内微小循環系の機能的特性の心内膜側と心外膜側の差異が関与している可能性が大きいにもかかわらず、その実態は明らかでない。本研究では心筋内微小循環系の特性をより詳細に解析すると共に、心内膜側と心外膜側の微小循環動態の差異とその意義を解明することを目的とした。その結果、心筋内微小循環系の入出力特性がレオロジカルな因子により大きく影響を受けることを明らかにした。すなわち、血液ヘマトクリットの上昇は、心筋内冠血管抵抗を増大させるのみならず、冠流入がゼロとなる冠灌流圧(Pfz)をも増大させた。ヘマトクリットの上昇は血液粘度を増大させるので、心筋内冠血管抵抗はこれに起因すると考えられる。一方、ヘマトクリットの増大によるpfzの増大は、血液のレオロジカルな性質がPfzに影響することを示す点においてpfzの成因との関連で興味深い。一方、心内膜側と心外膜の微小循環系の特性を検討した結果、心内膜側の方が拡張期心期心筋流入血流立ち上りの時定数が大きい傾向を認めた。これは、心内膜側循環系の方が抵抗、またはコンプライアンスが大きいことを意味するので、今後計測精度を上げて、さらに検討する必要があると考えられた。
現代シリアにおけるイスラームと政治-国家の変容とイスラーム思想の関係

本年度は、第1に、2004年3月に京都大学に提出した博士学位論文「現代シリアにおけるイスラームと政治」の加筆・修正をしたものを単著として刊行することに取り組んだ。シリアにおいて1960年代から継続する権威主義体制に対して、近年反体制派から強い不満が表明されている。その代表的な勢力としてのイスラーム運動(シリア・ムスリム同胞団)による「民主化要求」の実態を明らかにし、博士論文で取り組んできた19世紀末からのシリアにおける国家の変容とイスラーム思想の関係を、昨今の「民主化」や「人権」といった現代的な問題群にまで絡めて論じた。以上の成果は、2005年12月に、『現代シリアの国家変容とイスラーム』(ナカニシヤ出版)として刊行した。第2に、グローバル化する「イスラーム・テロリズム」の実態とその内在的論理(の一部)を解明するべく、「シリア系サラフィーヤ運動のネットワーク」についてのフィールド調査を行った。2006年2月に3週間、シリア、レバノン、英国を訪問し、文献資料と関係者、研究者との議論・意見交換を進めた。そこで浮き彫りになったのは、性急な行動主義を採用するイスラーム主義者たちと、アラブ諸国や欧州において大多数を占める穏健な「中道派」のムスリムとのコミュニケーションがいっそうの断絶を見せつつあることであった。この問題については、さらなる調査が必要である。研究の目的は、現代シリア(シャーム地方)における国家の変容のなかで、イスラーム思想がいかに形成・発展し、翻って現実の政治にどのように作用しているかを解明することである。今年度は、現代シリアの構成国家のなかでも特にレバノンとシリア・アラブ共和国に注目し、そこで活動するイスラーム運動の内的論理の分析を試みた。まず、アラビア語原典による文献調査と夏季のフィールドワークを通して、2000年以降のレバノンのヒズブッラーの国内・地域・国際政治の3つのレベルでの戦略・戦術の変容を分析した。ヒズブッラーはその革命理念を変質させることなく、戦略・戦術レベルの巧みな舵取りにより、新たな政治環境に適応している。今日ヒズブッラーはシリア(シャーム地方)政治、特にシリア・アラブ共和国によるレバノン実効支配、シリア・アラブ共和国=イスラエル和平交渉の趨勢を左右する有力な政治アクターとなっている(『現代の中東』論文)。次に、シリア・アラブ共和国の対レバノン、対イスラエル、対米関係を検討した。ここで注目したのが、上記のヒズブッラーをはじめとするイスラーム運動諸派である。国際関係論的なアプローチの一定の有効性を確認した上で、通常の国家間関係の分析からはこぼれ落ちる傾向のある非国家アクターとしてのイスラーム運動の動向を検討することで、地域性・歴史性に特徴付けられるシャーム地方独自の政治的ダイナミズムを描き出すことを試みた(地域研究的成果)(『国際政治』論文)。このようなシーア派イスラーム運動を主軸とした研究の一方で、スンナ派のイスラーム政治思想の実態解明にも取り組んでいる。シリア・アラブ共和国最大のイスラーム運動、シリア・ムスリム同胞団の1970年代のイデオローグの政治思想を、アラビア語の原典調査から明らかにした(日本中東学会第20回年次大会にて発表)。この成果は、次年度に論文にして発表する予定である。
放射線と薬物の併用効果に対する癌関連遺伝子産物P53の寄与に関する研究

本研究ではP53ノックアウトマウス由来線維芽細胞およびこれにワイルドタイプおよびミュータントタイプP53をトランスフェクトした細胞を用い、放射線照射および化学療法剤の単独および併用効果に対するP53の寄与について検討する。また、wild type p53の発現の有無と低酸素条件下における放射線およびbioreductive agentsの単独および併用効果(特にDNA障害からのrepair)との関連について検討した。1)DNAトポイソメラーゼI阻害剤SN-38 200nMと放射線の併用効果はプラトー期の細胞には認められず、一方対数増殖期の細胞には相乗効果が認められる細胞と、認められない細胞があることが明らかになった。2)p53ノックアウトマウス由来の線維芽細胞由来の4種類のp53のステータスのみ異なる細胞に対する薬剤単独の毒性は対数増殖期ではいずれも大きな差異を認めなかった。また、放射線単独効果も差異を認めなかった。3)放射線との併用効果は、一部の実験では差異が予測されたが、追試を繰り返したところ、いずれの細胞でも弱い相乗効果が認められた。フローサイトメトリで細胞周期にたいする放射線と薬剤との併用効果を見たところ、SN-38と放射線の併用では、それぞれ単独よりG2 blockを増強することが示された。しかしながら、処置後のアポトーシスの頻度はSN-38と放射線の併用およびそれぞれ単独処置何れでも、この細胞系では差異が認められなかった。4)上と同様の細胞を常酸素状態および低酸素状態でTirapazamineで処理したところ、いずれのp53ステータスの細胞においてもTirapazamineは低酸素細胞に有効であることが明らかになった。以上より、CPT-11およびTirapazamineはp53のステータスとは無関係に放射線との併用が有効であると考えられた。本研究ではP53ノックアウトマウス由来線維芽細胞およびこれにワイルドタイプおよびミュータントタイプP53をトランスフェクトした細胞を用い、放射線照射および化学療法剤、特にDNAトポイソメラーゼ阻害剤の単独および併用効果に対するP53の寄与について検討した。DNAトポイソメラーゼI阻害剤SN-38200nMを対数増殖期の細胞に照射前30分、照射中および照射後3時間暴露し、その後コロニー法で生存細胞数を求め、薬剤溶解液(DMSO)のみを暴露したものと比較検討した。アポトーシスの測定はSN-38(200nM)および放射線で処理後24-72時間培養し、浮遊細胞および付着細胞について、Apop Tag Kitを用いたTUNEL法およびannexin V-FITCを用いてflow cytometryいる方法にて行った。p53ノックアウトマウス由来の線維芽細胞由来の4種類のp53のステ-タスのみ異なる細胞に対する薬剤単独の毒性は対数増殖期ではいずれも大きな差異を認めなかった。放射線との併用効果は、wild type p53を有する線維芽細胞では放射線との相乗効果を認めたが、wild type53を有さない2種類の線維芽細胞では相加効果を認めたのみであった。wild type p53を有する細胞でSN-38および放射線を併用した場合、アポトーシスの頻度が著明に増加する傾向を認めた。wild type p53を有する細胞ではSN-38と放射線との相乗効果が認められ、その原因としてp53を介したアポトーシス誘導の関与が示唆された。本研究ではP53ノックアウトマウス由来線維芽細胞およびこれに野生型および変異型P53をトランスフェクトした細胞を用い、放射線照射およびDNAトポイソメラーゼ阻害剤の単独および併用効果に対するP53の寄与について検討した。また、生体内還元物質であり、低酸素細胞に特異的毒性を有するTirapazamineの効果に関するワイルドタイプp53の関与についても同様の手技で求めた。DNAトポイソメラーゼI阻害剤SN-38(CPT-11の活性体)200nMはp53ノックアウトマウス

由来の線維芽細胞由来の4種類のP53のステータスのみ異なる細胞に対する薬剤単独の毒性は対数増殖期ではいずれも大きな差異を認めなかった。また、放射線単独効果も差異を認めなかった。放射線との併用効果は、昨年までの研究では差異が予測されたが、本年度追試をしたところ、いずれの細胞でも弱い相乗効果が認められた。フローサイトメトリで細胞周期にたいする放射線と薬剤との併用効果を見たところ、SN-38が放射線にょるG2blockを抑制することが示唆された。上と同様の細胞を常酸素状態および低酸素状態でTirapazamineで処理したところ、いずれのp53ステータスの細胞においてもTirapazamineは低酸素細胞に有効であることが明らかになった。以上より、CPT-11およびTirapazamineはP53のステータスとは無関係に放射線との併用が有効であると考えられた。
屋外の運動が制限される地域での体力向上を目指した体育授業モデルの開発

【研究目的】本校では、『体力アップラン』と称して授業のはじめに長距離走を取り入れている。青空の下のランニングは、持久力をつけるだけでなく、爽快感もあり、意欲的に取り組む姿が見られた。しかし、石川県は、雨が多い地域である。また、11月にはいると、雪などで天候は荒れ始める。11月から3月中旬までは、屋外での運動が、困難になる。スポーツを楽しむ時間を十分確保するとともに、体力アップをはかりたい。そこで、短い時間で効果があり、生徒の実態(体力、年齢、性別、運動経験など)によってアレンジが容易な「TABATAプロトコル」を取り入れたエクササイズを授業開始時に実践しようと考えた。身体及び心にどのような効果があるのか検証した。【研究方法】1立命館大学の田畑泉先生を講師に招いて、意識付けをはかった。2様々な屋内の活動場所、体育館、講堂、トレーニングルームで授業のはじめに「TABATAプロトコル」を師範や映像を用いて実施(ビデオカメラやデジタルカメラで記録)する。取り組みを、石川県高等学校保健体育研究部会で発表した。3生徒を対象にアンケートを取り、結果をまとめた。【研究成果】北陸など冬季に天候が悪く屋外で授業が実施できない地域で、主単元を十分行う時間を確保しながら体力アップをはかることができた。意欲的に取り組む姿がみられた。特に、狭い場所でも、スットップウォッチさえあれば、手軽にでき、準備に時間と手間がかからないことは、継続という視点で考えたとき非常に有効であった。今後の課題としては、種目に合わせた運動のアレンジや組み合わせの工夫や卒業後の生活に取り入れるような取り組みができるかである。
微生物におけるランタノイド元素の意義

mxaF発現にxoxFが必要であることがわかっており、XoxF欠失株からメタノールでの生育がXoxFに依存しない復帰変異株を解析した結果、mxaF発現に必要とされるmxbDセンサーキナーゼに共通変異があった。mxbD欠失株はLn非存在下でメタノールに生育せず、Ln存在下で微弱に生育する。xoxFmxbD二重欠失株に変異型mxbDを導入するとLnに関わらず生育が回復することから、表現型復帰の原因はmxbDにある。この分子がLnを直接・間接的に認識し、2種類のMDHの発現調節を行っていると考えられる。そこで、シグナル伝達下流にあるmxbM転写制御因子について抗体を作製しウエスタン解析を行った結果、MxbD欠失株ではリン酸化が起こらず、XoxF欠失株復帰変異体ではリン酸化されていることから、MxbMがMxbDによりリン酸化されてMxaF誘導を起こすことが示唆された。一方、Lnにより発現誘導されるEF-handモチーフを持つタンパク質は先行研究に寄りLanmodulinと名付けられ、Lnとの結合が詳しく調べられた。本研究でも大腸菌で発現させたタンパク質を用いてランタノイドへの結合と構造変化が起こることを明らかにした。これまで性質が明らかになっていなかったXoxFについてはHisタグタンパク質発現系をMethylobacterium属細菌で作製し、精製した。XoxFはメタノール、ホルムアルデヒドに対しても活性を持つこと、Lnを保持することを確認した。MxaFは発現量が低く、プロモーターの変更などを検討して、同じくMDHとしての性質を明らかにし、二つのMDHの違いを明らかにする。本研究ではMethylobacterium属細菌のLn存在下でのふるまいを明らかにするために、トランスクリプトーム解析のデータを元に新規遺伝子・タンパク質に注目してその機能解析を行っている。機能の分からないタンパク質の解析は仮定を立てて証明するプロセスを踏む。想定している機能とは違う場合もあり、期待以上の成果とまでは言えないが、確実に追い詰めている状況である。本年度はMxbDMのさらに上流にあるMxcEQの二成分系についても同様の方法で解析する。ランタノイド結合タンパク質に関してはその細胞での機能がほぼ明らかになったので論文として発表する。MDHに関しては各種のホルムアルデヒド脱水素酵素系遺伝子の欠失株を作製しており、MDHがホルムアルデヒドの酸化にも関わっているかどうかを詰めていく予定である。
グリーンランドのホッキョクグマにおけるビタミンAの蓄積の研究

グリーンランド東岸のIttoqqortoormiitにおけるホッキョクグマの捕獲のためノルウエーオスロ大学のR.Blomhoff博士と詳細な打ち合わせをおこない、宿舎、研究室の準備、およびヘリコプターを含む交通手段、食料の確保など、ロジスティックの手配は完了した。比較対象研究として今までにノルウエー領スバールバル群島(北緯80°)においての国際共同研究で得られた、ホッキョクグマの全身の器官のビタミンAを解析した。十分な準備を整えた上で平成16年7月から8月にかけてグリーンランド東岸にあるIttoqqortoormiit(デンマーク語ではScorebysund)を基地として、現地のイヌイットハンターの協力を得て、ホッキョクグマを捕獲した。捕獲したホッキョクグマはすべてオスで、体重は500kg(1)、および350kg(2)、250kg(3)、100kg(4)であった。なお、この期間に総数18匹のホッキョクグマを確認したが、子グマとその母グマは捕獲禁止となっているため14頭はその生態の観察のみにとどめた。捕獲した4頭のホッキョクグマの肝臓は直ちに形態学的方法で解析した。ビタミンAを貯蔵している肝臓星細胞を特異的に検出するには塩化金法とビタミンAの自家蛍光を観察するための蛍光顕微鏡がもっともすぐれた方法である。これらの方法にはともに新鮮な試料を必要とするため、凍結ミクロトームと蛍光顕微鏡(Zeiss)を現地に輸送し設置して用いた。肝臓の重さはそれぞれ7.7kg(1)、および5.6kg(2)、4.5kg(3)、2.0kg(4)であった。塩化金法では赤い背景に黒く染まった星細胞が多数観察された。年齢10歳以上(老齢)の(1)では巨大なビタミンA脂質滴がたいてい細胞質に1つ存在していた。蛍光顕微鏡観察でも塩化金法の所見に対応して、巨大な球形のビタミンA脂質滴が観察された。いっぽう、体重100kgの若い(1-2歳)個体(4)では、塩化金法ではやはり赤い背景に黒く染まった星細胞が観察されたが、塩化金反応の大きさは高齢の個体のそれに比較してはるかに小さかった。やはりビタミンA脂質滴が細胞質に1つ存在しており、蛍光顕微鏡観察でもやはり塩化金法の所見に対応して、ビタミンA脂質滴は高齢の個体のそれに比較してはるかに小さかった。以上の所見はホッキョクグマでは年齢とともに肝臓星細胞に貯蔵されるビタミンAは増加していくことを示しており、これら蓄積されるビタミンAは食物連鎖を通じて摂取され貯蔵されることが示唆された。グリーンランドのホッキョクグマの捕獲のためデンマーク国立環境研究所のC.Sonne-Hansenn博士、ノルウエーオスロ大学のR.Blomhoff博士と詳細な打ち合わせをおこない、平成15年4月に現地にて動物を捕獲することとなった。

Sonne-Hansenn博士はすでに100体以上のグリーンランドのホッキョクグマの全身組織の固定試料を収集しており、それを使わせてもらえることとなり、現在解析を進めている。比較対象研究として現在までにノルウエー領のスバールバル群島(北緯80°)においての国際共同研究で得られた、ホッキョクグマの全身の器官および血清や胆汁のビタミンAを解析した、その結果、ホッキョクグマ(食物網の上位に位置する)動物はヒトやラットに比較して100倍もの高濃度のビタミンA(レチニルエステル)を肝臓星細胞に貯蔵していることが明らかになった。この動物では星細胞の数(厳密には細胞密度)はヒトやラットと同じであり、個々の星細胞のビタミンA貯蔵能力が大きいことが判明した。このようなビタミンA大量貯蔵動物では肝臓にいくつかの興味深い形態学的な所見がみつかった。ヒトやラットをはじめ多くの動物では肝臓実質細胞の核は細胞の中心に位置している。ところがこれら食物網の上位に位置し、大量のビタミンAを星細胞に貯蔵している動物では核は類洞(すなわち血液の流れている毛細血管)の側にずれていた。一方でホッキョクグマと同じく食物網の上位に位置するホッキョクギツネではビタミンAは肝臓で星細胞のみでなくグリソン鞘とよばれる結合組織に存在する間葉系細胞にも貯蔵されている。それらのグリソン鞘には構造が破壊されているものも見られた。ビタミンAを実験動物に大量に投与するとグリソン鞘に存在する間葉系細胞にも取り込まれ貯蔵されることはしばしば観察されるが、グリソン鞘の構造そのものが破壊されることはない。近年、北半球の工業国から排出される環境汚染物質は北極圏に「台所の流し」のように流入し、そこに棲む動物には高濃度のダイオキシンやPCBが蓄積している。もちろん動物だけでなく、ヒト例えばイヌイット婦人の母乳にも高濃度の内分泌かく乱物質が検出されている。上述のホッキョクギツネの肝臓で観察された障害はビタミンAと内分泌かく乱物質との相互作用による可能性があり、ヒトにも警告を与える所見といえる。平成15年4月での現地での動物の捕獲の際にはこれらの臓器障害に特に配慮して試料を収集する予定である。平成16年7月から8月にかけてグリーンランド東岸のIttoqqortoormiitにおけるホッキョクグマの捕獲のためノルウエーオスロ大学のR.Blomhoff博士と詳細な打ち合わせをおこなった。すでに宿舎、研究室の準備、およびヘリコプターを含む交通手段、食料の確保など、ロジスティックの手配は完了した。比較対象研究として今までにノルウエー領スバールバル群島(北緯80°)においての国際共同研究で得られた、ホッキョクグマの全身の器官のビタミンAを解析した。その結果、ホッキョクグマではヒトやラットに比較して100倍もの高濃度のビタミンAを肝臓星細胞に貯蔵していることが明らかになった。星細胞の数はヒトやラットと同じであり、個々の星細胞のビタミンA貯蔵能力が大きいことが判明した。ところがこれらの食物網の上位に位置し、大量のビタミンAを星細胞に貯蔵している動物では核は類洞側にずれていた。
非線形常微分方程式の振動理論とその楕円型方程式への応用

本研究課題の目的は,p-Laplacianをもつ常微分方程式と楕円型偏微分方程式の振動問題を考察することである.主な研究成果は,次の通り:(1)一次元p-Laplacianと減衰項をもつ非線形微分方程式に対し,振動条件と非振動条件を与えた.(2)半分線形微分方程式に対して時間遅れを含む非線形摂動項を加え,振動しない解をもつための十分条件を得た.(3)一次元p-Laplacianをもつ非線形微分方程式に対し,解の振動に対する比較定理を与えた.(4)p-Laplacianをもつ楕円型偏微分方程式の球対称解に着目し,正値解をもつための十分条件を与えた.本研究課題の目的は,p-Laplacianをもつ常微分方程式と楕円型偏微分方程式の振動問題を考察することである.主な研究成果は,次の通り:(1)一次元p-Laplacianと減衰項をもつ非線形微分方程式に対し,振動条件と非振動条件を与えた.(2)半分線形微分方程式に対して時間遅れを含む非線形摂動項を加え,振動しない解をもつための十分条件を得た.(3)一次元p-Laplacianをもつ非線形微分方程式に対し,解の振動に対する比較定理を与えた.(4)p-Laplacianをもつ楕円型偏微分方程式の球対称解に着目し,正値解をもつための十分条件を与えた.本年度は,2階非線形常微分方程式の解の振動性について考察した。特に,線形微分方程式を一般化した半分線形と呼ばれる非線形微分方程式の解の構造に着目し,次の研究成果を得た。1.一次元p-Laplacianと減衰項をもつ非線形微分方程式に対して,「全ての解が振動するための十分条件」と「全ての解が振動しないための十分条件」を与えた。これらの十分条件を証明する過程において,ある条件のもとでは,p-Laplacianをもつ微分方程式と半分線形微分方程式の構造について類似点を見つけることができた。なお,二つの十分条件を証明するためには,全ての解が零に収束するための条件を求めなければならない。その条件を得るために, p-Laplacianをもつ微分方程式と同値な2次元微分方程式系を考え,それを相平面上で解析した。2.半分線形微分方程式に対して時間遅れを含む非線形摂動項を加え,非振動条件(振動しない解をもつための十分条件)を与えた。本研究の結果は,先行研究である振動条件(全ての解が振動するための十分条件)と対をなす条件であり,また,振動条件が最善であることを保障する条件でもある。3.上述1と2の研究補助として数値実験を行い,視覚的に微分方程式の解の挙動を捉えた。その数値実験によって,一部の微分方程式については,解の振動性に関する規則性が判明した。また,数値実験の一環として解軌跡描画ソフトを作成するために必要なプログラミング言語の調査を行った。本年度は, 2階非線形常微分方程式の解の振動性について考察した.次の二つの研究成果は,線形微分方程式を一般化した半分線形と呼ばれる非線形微分方程式の解の構造に着目することによって得られた.1.時間遅れ非線形摂動項をもつ半分線形微分方程式が振動しない解をもつための十分条件を与えた.得られた結果は,先行研究で与えられた振動条件(全ての解が振動するための十分条件)と対をなす条件であり,さらに,その振動条件が最善であることを保障するための条件でもある.なお,証明はEuler型半分線形微分方程式の解から構成される関数列を利用する.2.一次元p-Laplacianをもつ非線形微分方程式に対して,解の振動に対する比較定理を与えた.この比較定理とEuler型半分線形微分方程式の振動判定条件を組み合わせることによって,一次元p-Laplacianをもつ方程式の振動条件(全ての解が振動するための十分条件)と非振動条件(全ての解が振動しないための十分条件)を導くことができた.先行研究と本研究の本質的な違いは,条件の中に積分を導入したことである.それによって,従来の結果を大幅に改良することができた,なお,比較定理の証明は,一次元p-Laplacianをもつ方程式を2次元微分方程式系に変換し,それを相平面上で解析する.本年度の研究成果は、2階非線形常微分方程式の解の振動に対する比較定理を与えたことである。線形微分方程式や半分線形微分方程式には、Hille-Wintnerタイプの比較定理のように係数項の積分の大小関係から、振動・非振動を判定できることは知られていたので、本研究では、非線形方程式に対して非線形項の積分の大小関係から、振動・非振動が判定できるのではないかと考えた。非線形方程式の解の性質に合わせて積分範囲を注視しなければならなかったが、積分条件を用いた比較定理を与えることに成功した。それによって、振動・非振動を比較できる非線形方程式の幅が、従来より格段に広がった。なお、本研究で得た比較定理の証明は、非線形方程式と同値な2次元微分方程式系を考察し、それを相平面上で解析することによって行う。また、得られた比較定理を利用して、次の3つについて研究成果を挙げた。(1)振り子の運動方程式に代表されるように非線形方程式は一般に振動解と非振動解が混在するが、対象とした非線形方程式については、「全ての解は振動する」または「全ての解が振動しない」のどちらか一方が成り立つことを示した。(2)比較定理と振動定数をもつ半分線形微分方程式の振動・非振動条件を組み合わせることによって、非線形常微分方程式の新たな振動条件と非振動条件を導いた。
光子の角運動量もつれ合い状態の精密測定に関する研究

本研究ではホログラムを用いた軌道角運動量検出・変換システム、干渉計を用いた重ね合わせ状態検出システム、光子の同時計数による量子相関検出をの3つを組み合わせた新しい軌道角運動量もつれ合い状態測定系を提案し、光子の角運動量もつれ合い状態の精密測定を目指した。測定対象はパラメトリック蛍光による光子対とし、シグナル光・アイドラ光それぞれについて主に2つの軌道角運動量状態からなる部分空間を想定した。以下を明らかにした。1.光子対のアイドラ光側に本研究で提案する干渉計システムを、シグナル光側に従来のホログラムシフト法を用いた量子相関検出実験により、もつれ合い状態の検出に成功した。干渉計システムによって選択される観測基底と従来法によって選択される観測基底との間の対応が確認された。2.干渉計システムの採用により目的外の軌道角運動量成分を相対検出効率で0.4%以下まで遮断できることを確認し、従来法に対して明らかな改善を得た。3.ホログラムの改良、光軸特定の改善等により測定系の高精度化を行った。ホログラムについては歪みを定量化する指標を考案し、これを設計にフィードバックすることで歪みの除去を行った。4.軌道角運動量もつれ合い光子対の検出実験におけるGouy位相の効果について実験・理論の両面から明らかにし、光子の軌道角運動量重ね合わせ状態の新しい操作法について提案を行った。5.シグナル光子・アイドラ光子双方について3つ以上の軌道角運動量状態を含んだ高次もつれ合い状態の生成・検出について、有限の結晶長を考慮して理論的検討を行った。ホログラムシフト法で得られる同時計数率の分布に現われる高次もつれ合いの効果を明らかにした。また結晶長が長くなるにつれて同時計数率が最大となるホログラム位置にずれが生じることが分かった。以下を明らかにした。1.ホログラムを用いた軌道角運動量検出・変換システムと干渉計を用いた重ね合わせ状態検出システムを計画に基づき構成した。干渉計はレーザー光を参照光として光路長差のフィードバックロックを行った。ホログラムは1次回折光の軌道角運動量のシフト量が0のものと1のものを用意した。シフト量0の場合は全体のシステムは軌道角運動量m=0の成分に対する干渉計として、シフト量1の場合はm=0とm=1との重ね合わせ状態検出システムとして働く。シフト量0のホログラムをセットし、非線形光学結晶(BBO)によって発生させたパラメトリック蛍光のアイドラ光を入力し、干渉計としての動作を確認した。2.パラメトリック蛍光のシグナル光側に従来のホログラム中心位置シフトによる重ね合わせ状態検出システムを、アイドラ光側に上述の干渉計によるシステムを設置し、光子の同時計数による量子相関検出を行った。ホログラムを軌道角運動量シフト量1のものに交換し、各光路でのモード分別を確認した後、軌道角運動量もつれ合い状態の検出を試みた。アイドラ光側の干渉計の光路長差をロックしてシグナル光側のホログラム位置を掃引する方法・シグナル光側のホログラム位置を固定してアイドラ光側の干渉計の光路長差を掃引する方法の2通りの実験を行い、同時計数値の明らかな変動を観測することに成功した。後者の実験の同時計数値の変動の平均明瞭度は89.6%で、Bellの不等式の破れを示唆するものであった(川瀬大輔、第14回量子情報技術研究会資料他)。3.空間光変調器を購入して較正を行った。また軌道角運動量状態をより正確に選別するため、ホログラムの歪み補正を行った(尾藤浩一、Optics and Photonics Japan他)。

1.本年度は本研究で提案する干渉計を用いた重ね合わせ状態検出システム(干渉計システム)をパラメトリック蛍光のシグナル光・アイドラ光の両側に適用して、軌道角運動量もつれ合い状態の検出を行うことを目指した。そのために前年度の片側にのみ干渉計システムを適用した実験を再検討し、重ね合わせの相対位相に対する同時計数率の変動が正弦波からはずれること、Gouy位相の影響が未検討であること、の2点を解決すべきことが分かった。前者については測定対象外の方位角成分の遮断について実験による検証を行い、ホログラムの歪みにより遮断が不十分であること、このことが光軸特定にも影響を与えることを確認した(青木、Optics and Photonics Japan他)。後者についてはビームの集光位置を前後きせることでGouy位相を通しく重ね合わせの相対位相を操作できることを示した(川瀬、日本物理学会)。研究期間内に両側に干渉計システムを適用するには至らなかった。2.干渉計システムに必要なホログラムの改良を行った。強度分布の回転対称成分によって歪みを定量化する手法を導入し、2回対称・3回対称の成分をそれぞれ0.3%前後まで削減した(尾藤、Optics and Photonics Japan)。3.測定結果の解釈について、理論面の整備を行った。もつれ合い状態を前提とする場合は、片側にのみ干渉計システムを用いた実験であっても目的とする方位角成分によって張られる部分空間に限定して状態の特定を行えることを確認した。またGouy位相の影響について理論式を導出し、実験とよく一致することを確認した。
多発性硬化症の中枢神経内における抗原認識機構の解析

多発性硬化症(MS)の病態において、MS疾患モデルであるEAEの病勢に応じてCCL19やCCL21がBBBに発現し、CCR7陽性のナイーブT細胞や抗原提示能を持った細胞の浸潤に関わることが報告され、病巣局所において二次リンパ組織と同様の機序で抗原提示が行われる可能性を考察している。我々は、多発性硬化症(MS)の再発時にCCR7陽性のmemory細胞(Tcmに相当)やマクロファージが髄液中に増加することを報告し、またMS脳病巣の局所の血管周囲にCCL19やCCL21が発現することを証明し、CCR7陽性細胞が神経局所に遊走を促される機序を解明した。また、昔から病態の相違が問題となっていたMSおよび視神経脊髄炎(NMO)において髄液中の各種ケモカイン濃度を検討したところ、MSでは再発時の髄液中のMCP1は対照群と比べて有意に減少していたのに対して、NMO髄液ではMS,対象群と比べて高い傾向が認められた。MCP1はマクロファージの遊走に関わるケモカインであり、またTh2を誘導する事が知られている。NMOは、液性因子であるIgGや補体が病態に関わることが知られ、Th2関連の炎症が関わる可能性が指摘されており、今回の結果と矛盾しない結果であった。MCP1が上昇してマクロファージの浸潤が誘導される事が、NMOの病態にとって重要かもしれない。また、髄液中ではTh1関連のケモカイン受容体CXCR3のリガンドであるIP-10がMSおよびNMO患者で対照群に比して有意に増加していた。我々は以前にCXCR3は髄液中に浸潤するT細胞のほとんどで陽性であることを示しており、Th1細胞の中枢神経系への浸潤に重要な因子と考えている。これらのTh1関連ケモカインはMSに疾患促進的に病態に関わっていると思われた。治療により、MCP1は正常レベルに近づく傾向も見られ、今後治療への応用なども期待される。EAEの病態において、病勢に応じてCCL19やCCL21がBBBに発現し、CCR7陽性のナイーブT細胞や抗原提示能を持った細胞の浸潤に関わることが報告され、病巣局所において二次リンパ組織と同様の機序で抗原提示が行われる可能性を考察している。また、MSやOB陽性の視神経炎(ON)患者(初発のMS疑い)の髄液中CCL19は、対照群に比して有意に増加しているのに対し、OB陰性のON患者では増加していなかった。また、CCL21は対照群では全例発現感度以下であったのに対し、MSでは9例(n=47)で発現がみられた。我々も、MSの再発時にCCR7陽性のmemory細胞(Tcmに相当)やマクロファージが髄液中に増加することを学会に報告している。Lymphoidchemokineと呼ばれたケモカインも、リンパ組織がないと言われてきた中枢神経内において何らかの生理機能を担うことが推測され、今後MSの病態における意義が注目される。MS患者の髄液中のCD4あるいはCD8陽性T細胞のCCR5やCXCR3の発現細胞の割合は有意に末梢血中に比して増加しており、MS患者末梢血中のT細胞のCCR1、CCR5やCXCR3の発現率は正常対照に比して有意に増加していることが報告された。また髄液中ではCCR1やCCR5のリガンドであるRANTES、MIP-1αが一部のMS患者で対照群に比して増加しており、またIP-10が有意に増加すること等が報告されている。特にCXCR3は髄液中に浸潤するT細胞のほとんどで陽性であることが示されており疾患との関わりが注目される。CXCR3は、脱髄巣周囲のT細胞の多くが発現すること、CXCR3のリガンドであるCXCL10/IP-10がMS病巣の血管周囲のアストログリアに発現すること、MS患者髄液中のCXCL10は髄液細胞数と相関することが示されるなど、Th1細胞の中枢神経系への浸潤に重要な因子と考えている。

また、髄液中ではTh1関連のケモカイン受容体CXCR3のリガンドであるIP-10がMSおよびNMO患者で対照群に比して有意に増加していた。我々は以前にCXCR3は髄液中に浸潤するT細胞のほとんどで陽性であることを示しており、Th1細胞の中枢神経系への浸潤に重要な因子と考えている。これらのTh1関連ケモカインはMSに疾患促進的に病態に関わっていると思われた。治療により、MCP1は正常レベルに近づく傾向も見られ、今後治療への応用なども期待される。
ハイブリッド光トラップにおける極低温アルカリ原子とSr原子混合系の研究

我々は、ハイブリッド光トラップ中でのアルカリ原子とSr原子の研究を行った。光トラップのために、Sr原子の689 nmレーザー冷却用光源を開発し、MOTに成功した。また、各レーザー光の大強度化、および準安定状態の分光に成功した。光トラップ中のアルカリ原子を用いたアナポールモーメントの測定方法について研究し、磁場揺らぎの影響をキャンセルする手法を研究した。また、光トラップ中でのパリティ非保存効果誘起の光シフトを研究し、TeVスケールの物理が探索できることを示した。冷却CaH分子、窒素分子イオン、酸素分子イオンの振動回転遷移周波数を用いて10のマイナス17乗以降の効果を抑える方法を考案した。本研究は、アルカリ原子とアルカリ土類原子Srの同時量子縮退実現を目指すため、ハイブリッド光トラップを行うことや、その後の冷却分子研究について理論面からも研究を行うことを目的としている。我々は波長461nmのレーザー冷却に成功しているが温度は2-4mK程度であり、光トラップを行うためにはさらなる冷却が望ましい。波長689nmのレーザー光を用いた2段階目のMOTを行えば、温度1マイクロK程度へとさらに冷却することで光トラップが容易になる。そこで本年度は、波長689nmの光源システムの開発とMOT実験を行った。Sr原子の689nm光の遷移は自然幅が7.4kHz程と非常に狭いため、レーザー光の線幅狭窄化が必要である。そのため、リットマン型外部共振器型半導体レーザーを構築し、ULE共振器を立ち上げPDH法を用いることで、線幅狭窄化を行った。Sr原子のヒートパイプを作製して689nmの飽和吸収分光を行い、ULE共振器との差周波数とそのドリフトを測定した。次に、この光源システムを用いて、Sr原子の2段階目のレーザー冷却を行った。689nmレーザー光を461nmで磁気光学トラップされた原子集団へ照射し、MOTに用いる磁場勾配を下げることで、689nm光を用いたレーザー冷却に成功した。また、アルカリ原子とSr原子混合系として、(1)RbSrの同時トラップに成功し論文発表した。(2)FrSrの研究について学会発表を行い、FrSr混合系実現で重要となるFr実験についても論文と学会発表を行った。分担者の梶田氏は、レーザー冷却後に光トラップされたCaH分子の振動遷移周波数の精密計測の可能性を検討し、17桁の確度が得られると結論付けた。また、クーロン結晶内のN2+分子イオンの振動遷移周波数の計測でも17桁の確度が出せることがわかった。分子振動遷移周波数の精密計測は陽子ー電子質量比の検出に有効である。689nmのレーザー冷却に成功したが、効率の改善や最適化を行う必要がある。具体的には、原子数、キャプチャー速度、リポンプ効率の改善であり、そのために、波長461 nm、689 nm、497 nmの光源システムにテーパーアンプ3台を導入し、大強度レーザー光源システムを構築した。これにより、レーザーパワーを大幅に改善することができた。Sr用のレーザー光の周波数安定化に必要なガルバノセルについて、ガス種に依存した分光を行った。これにより、2種類のバッファガスでガス圧を下げたときに、線幅が細く信号が大きいスペクトルが得られる条件をつきとめた。これらをまとめて学会発表を行った。また、応用である電子EDM探索についても、アルカリ原子とアルカリ土類原子Srから成るFrSr分子について、その基礎となるFrについて学会発表や論文発表を行った。分担者の梶田氏は、分子の振動遷移周波数の精密計測をRaman遷移で行う際に、2本のレーザー光の強度安定化をしないでStarkシフトを17桁目以降の効果に抑える方法を考察、論文にまとめた。その一方で、微小原子時計の周波数安定度を与えるためにレーザー光をパルス状で照射する方法を考案し、論文にまとめた。689nmのレーザー冷却に成功したことと、レーザーパワーの改善について学会発表を行った。その後、レーザーの周波数安定化の改善を行い、特に振動揺らぎの効果の除去に成功し、ハイパワーかつ周波数安定な光源システムを構築することができた。Sr用のレーザー光の周波数安定化に必要なガルバノセルについて、準安定状態でmodulation transfer分光を行った。その上、2種類のバッファガスでガス圧を下げたときに、さらに信号を大きくすることに成功し、学会発表を行った。これにより、準安定状態からのリポンプ遷移の周波数安定化を行うことができる。また、応用である電子EDM探索についても、アルカリ原子とアルカリ土類原子Srから成るFrSr分子について国際会議で発表し、その基礎となるFrについて学会発表や論文発表を行った。特にFrについては、インドのSahoo先生との国際共同研究により、光トラップ中でのアナポールモーメントの測定方法について研究し、論文発表を行った。分担者の梶田氏は、窒素分子の数種類の振動回転遷移周波数の到達可能な精度について解析し論文にまとめた。その一方で、微小原子時計の周波数安定度を与えるための条件を解析し、論文を準備しているところである。光源システムの周波数安定化の改良に時間を要した。

本研究は、アルカリ原子とアルカリ土類原子Srの同時量子縮退実現を目指すため、ハイブリッド光トラップを行うことや、その後の冷却分子研究について理論面からも研究を行うことを目的としている。689nmのレーザー冷却のために、レーザーの周波数安定化の改善を行った。しかし、真空についての不具合もあり、現在改善中である。Sr用のレーザー光の周波数安定化に必要なガルバノセルについて、準安定状態でFM分光を行った。バッファガス圧力と気体種類や混合比を調節することで、JILAでは見れなかった3P0-3S1, 3P1-3S1のホローカソードランプ分光に初めて成功した。これらにより、497 nmのリポンプ遷移から逸脱した場合でも、リポンプのサイクルに戻すことができる。準安定状態からのリポンプ遷移の直接的な周波数安定化を行うことができる。また、応用である電子EDM探索についても、アルカリ原子とアルカリ土類原子Srから成るFrSr分子について発表し、その基礎となるFrについて学会発表や論文発表を行った。Frについては、インドのSahoo先生との国際共同研究により、光トラップ中でのアナポールモーメントの測定方法について研究を発展させ、磁場揺らぎの影響をキャンセルする方法について、論文発表を行った。また、標準模型を超える新物理への感度についても評価し、論文発表を行った。こららは、光トラップの元となる光シフトの応用例であり、原子で光シフトの精密分光を行うことで、TeVスケールの物理が探索できることを示したことは、基礎物理学上、意義は極めて大きい。分担者の梶田氏は、窒素分子イオン、酸素分子イオンの振動回転遷移周波数の到達可能な精度について解析し論文にまとめた。両者はこれまでの原子時計を上回る確度を得る可能性がある。その一方で、微小原子時計の周波数安定度を与えるための条件を解析し、論文にまとめた。我々は、ハイブリッド光トラップ中でのアルカリ原子とSr原子の研究を行った。光トラップのために、Sr原子の689 nmレーザー冷却用光源を開発し、MOTに成功した。また、各レーザー光の大強度化、および準安定状態の分光に成功した。光トラップ中のアルカリ原子を用いたアナポールモーメントの測定方法について研究し、磁場揺らぎの影響をキャンセルする手法を研究した。また、光トラップ中でのパリティ非保存効果誘起の光シフトを研究し、TeVスケールの物理が探索できることを示した。冷却CaH分子、窒素分子イオン、酸素分子イオンの振動回転遷移周波数を用いて10のマイナス17乗以降の効果を抑える方法を考案した。光源システムの大改造や最適化に時間がかかったことと、学生数の大幅な減少による。レーザー強度の大幅な改善ができたこと、および周波数安定化の改善を受け、原子数、キャプチャー速度、リポンプ効率の改善を行う。そして、単一周波数でのレーザー冷却を行うことで、温度1マイクロK程度かそれ以下へと冷却し、ハイブリッド光トラップへと移行する。
海洋生物の鳴音による遠隔的な観察手法の開発と応用：洋上風力発電施設の影響評価

本研究の目的は、洋上風力発電施設の生物への影響を遠隔的、かつ簡便に把握する観察手法を確立することである。本年度は、洋上風力発電施設建設予定水域で得られた小型鯨類の鳴音から、小型鯨類の来遊状況について解析を進めた。鹿島灘や福島県沖合で実施した音響観察の予備的結果をもとに、洋上開発が海洋生物に及ぼす影響についての国際会議において、招待講演を行った。昨年度までに開発した小型鯨類の種判別手法を、福島県沖合で得られた小型鯨類の鳴音データに適用し、目視観察結果と組み合わせて4-5月の小型鯨類来遊種を調べた。その結果、福島県沿岸ではスナメリ、沖合ではカマイルカとイシイルカが観察された。また、深度帯に応じてそれぞれの種が棲み分けている可能性が示唆された。また、スナメリは沿岸の観察地点において観察期間中3日に1回以上検出されたが、カマイルカの検出は5月以降に偏っており、季節的に利用場所が異なる可能性が示唆された。これらの結果を取りまとめて学術誌に投稿予定である。本研究により、小型鯨類に関しては鳴音を利用した音響観察によって洋上風力発電施設の影響を遠隔的、かつ簡便に把握できることが示された。小型鯨類の行動に影響を及ぼす具体的要因については、特に海外で報告が多い騒音との関連について詳細に調べていく必要があると考えている。今後、発電施設の建設・運用の各段階において継続して観察を実施することで、発電施設が生物へと与える長期的な影響を明らかにできると考えられる。調査は、全て京都大学の守屋和幸博士・荒井修亮博士・三田村啓理博士、(独)水産総合研究センターの赤松友成博士、イスタンブル大学のAmaha Ayaka Ozturk博士、および関係協力機関の助言、指導の下行った。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、洋上風力発電の影響を遠隔的、かつ簡便に把握することである。そのために、まず海洋生物が発する鳴音を使って、遠隔的に種を同定し、個体数を計数する手法の開発を行う。具体的には、まず海洋生物の鳴音の音響特性を水槽実験により把握する。また、個体数を計数する手法、音響特性から種を判別する手法の開発を行う(研究項目1)。並行して、洋上風力発電施設建設水域での野外長期音響観察を行う。開発した種判別手法に基づき、水槽実験で得られた真値と照らし合わせることで、野外で録音された鳴音がどの生物種から発せられたものなのか同定する(研究項目2)。さらに、鳴音の発生頻度から当該水域に生息している、鳴音を発した生物種の生息密度を算出し、位置を定位して個体数の計数を行う(研究項目3)。これらの手法が確立できれば、洋上風力発電をはじめとする海洋開発の生物への影響を長期的・広域的・簡便に把握することができる。全ての生物種が鳴音を発するわけではないが、これまで遠隔的・長期的に多様な海洋生物を観察する手法は存在せず、本研究の意義は大きい。当該年度は研究項目1、2について調査・解析を行った。実施した研究の成果について、それぞれの項目別に以下に示す。研究項目1 :海遊館の協力を得て、飼育下で魚類がどのような鳴音を発しているかのカタログ作成を開始した。また、小型鯨類の音響的種判別手法を発展させ、より多種の小型鯨類種の判別が可能となるよう現在解析を進めている。得られた成果の一部は福島沖でのイルカ来遊状況調査に活用されており、その有用性が示されている(平成26年度水産学会春季大会において共著として発表)。研究項目2 :鹿島灘に音響記録計6定点を設置し、継続的なモニタリングを行っている。データは現在解析中であるが、発電施設設置水域内でも場所、時間により異なる生物種が来遊していることが示唆されている。本研究の目的は、洋上風力発電施設の影響を遠隔的、かつ簡便に把握する観察手法を確立し、その影響を評価することである。昨年度からモニタリングを開始した、鹿島灘の洋上風力発電施設建設予定水域において、1年分のデータ取得に成功した。鹿島灘にはイルカの超音波鳴音を主なターゲットとした音響記録計(A-tag)、魚類鳴音を含めた水中低周波音をターゲットとした音響記録計(AUSOMS-mini)を設置している。目視観察ではほとんどイルカが観察されていない本水域であったが、A-tagで記録されたデータの解析により、1年を通してほぼ継続的にイルカが来遊することが分かった。当該水域はまだ洋上風力発電施設建設前であるため、今回得られた結果を着工後と比較することで、洋上風力発電施設建設が海洋生物に与える影響を評価することができる。また、共同研究者が行ったAUSOMS-miniで記録されたデータの解析により、最も鳴音検出頻度が高い魚はイシモチであり、ある一定期間にコーラスのように多くの鳴音が記録されることが分かった。また、鳴音の自動抽出のパラメータも決定された。これらの成果から、より詳細な小型鯨類・魚類の鳴音検出種・頻度の変化やそれらの相互関係を調べることが可能となったため、今後解析予定である。これまで先行研究において、小型鯨類の鳴音を利用した観察手法の有用性が示されてきたが、本研究により小型鯨類とともに魚類の観察に対しても、本手法の有用性が示された。

本研究の目的は、洋上風力発電施設の生物への影響を遠隔的、かつ簡便に把握する観察手法を確立することである。本年度は、洋上風力発電施設建設予定水域で得られた小型鯨類の鳴音から、小型鯨類の来遊状況について解析を進めた。鹿島灘や福島県沖合で実施した音響観察の予備的結果をもとに、洋上開発が海洋生物に及ぼす影響についての国際会議において、招待講演を行った。昨年度までに開発した小型鯨類の種判別手法を、福島県沖合で得られた小型鯨類の鳴音データに適用し、目視観察結果と組み合わせて4-5月の小型鯨類来遊種を調べた。その結果、福島県沿岸ではスナメリ、沖合ではカマイルカとイシイルカが観察された。また、深度帯に応じてそれぞれの種が棲み分けている可能性が示唆された。また、スナメリは沿岸の観察地点において観察期間中3日に1回以上検出されたが、カマイルカの検出は5月以降に偏っており、季節的に利用場所が異なる可能性が示唆された。これらの結果を取りまとめて学術誌に投稿予定である。本研究により、小型鯨類に関しては鳴音を利用した音響観察によって洋上風力発電施設の影響を遠隔的、かつ簡便に把握できることが示された。小型鯨類の行動に影響を及ぼす具体的要因については、特に海外で報告が多い騒音との関連について詳細に調べていく必要があると考えている。今後、発電施設の建設・運用の各段階において継続して観察を実施することで、発電施設が生物へと与える長期的な影響を明らかにできると考えられる。調査は、全て京都大学の守屋和幸博士・荒井修亮博士・三田村啓理博士、(独)水産総合研究センターの赤松友成博士、イスタンブル大学のAmaha Ayaka Ozturk博士、および関係協力機関の助言、指導の下行った。小型鯨類、魚類ともに長期間の音響データ取得に成功した。また、鳴音抽出、種判別のパラメータも決定した。これらにより、小型鯨類のみならず、鳴音を発する他の生物種を遠隔的かつ簡便に観察できる手法を確立できた。今年度の研究計画に従い、おおむね順調に進展している。27年度が最終年度であるため、記入しない。検出された鳴音から音源位置の推定手法についてはまだ十分に検討されていないため、今後検討予定である。洋上風力発電施設建設水域への音響記録計設置を予定通り行い、データの記録を開始することができた。また、魚類鳴音のカタログ作成も進んでいる。今後それらのデータを解析し、統合することが必要であるが、当該年度の研究計画に従い、おおむね順調に進展している。今後は飼育下で得られた魚類鳴音から得られた音響的な特徴から、複数種の判別手法を確立する。同様に、小型鯨類についても、複数種判別手法を確立する。前者は主に海遊館、後者はイスタンブル海峡と鹿島灘でデータを取得し、解析を行う。その後、現在鹿島灘で継続して記録中の音響データから、いつ、どの種が、どれくらい、観察水域に来遊しているのかを明らかにする。
先端科学技術への招待と実験工作からなる学習コンテンツの開発

1研究目的:おもに、中・高校生を対象に、先端科学技術への招待と、それに関連させた実験工作からなる学習コンテンツの開発を行う。2研究方法:理科教育的視点や科学史・技術史的視点からのコンテンツの内容の検討と、インパクトのある物理実験工作や電子工作を開発する。特に、多様な実験工作の可能性を持ったPICについて検討する。3研究成果:(1)開発学習コンテンツ「LEDについて学ぼう」物質科学や個体電子工学の招待として開発した。理科教育的視点から小・中・高等学校の段階に応じた学習過程を検討した。特に高校の物理IIの「個体の性質と電子」との関連に力点を置いた。また、科学史・技術史的側面では、日本人技術者による近年の最も顕著な発明である、青色LEDの悪戦苦闘の開発過程やその発明のインパクトの大きさについて教材化した。また、実験工作として、小学生用の(1)「白色LEDフラッシャー」、中・高校生用の(2)「プログラム制御可能なLEDフラッシャー」、(3)「簡単にできる光通信」を開発した。(1)はマルチバイブレーター回路、(2)はPICによる色や点滅モードの制御、(3)はメロディーICの信号を光変調させることで実現し、製作時間や費用も考慮した。実験工作の開発に予定より大幅に時間がかかったため、この学習コンテンツの試行や改訂はできなかった。(2)開発学習コンテンツ「測定器を作ろう」自作の測定器を中学・高校の物理実験に持ち込むことをねらいとして、その実現の可能性を検討した。PICの表示機能、A-D変換機能を使えば、安価で簡単な測定器を製作することができ、興味ある学習コンテンツの開発が可能であることを確認した。4今後の課題:レーザーを用いる学習コンテンツの開発が考えられる。LEDからレーザーは自然な流れであり、レーザーは20世紀最大の発明と言われているだけに、児童・生徒に与えるインパクトは大きい。
運動とダイエットが基礎代謝および骨におよぼす影響に関する臨床的ならびに基礎的研究

今年度は、摂食態度調査表(EAT-26)および記述式アンケートを用いて、中国女子選手(881名)における摂食障害様の食態度・食行動異常(Disordered eating patterns:DEP)と月経異常の発生頻度を一般女性(173名)と比較検討した。種目特性から、選手は6つの系[技術系、持久系I(痩身かパフォーマンス向上に重要である種目)、持久系II(痩身がパフォーマンス向上に重要でない種目)、エステティック系、球技系およびパワー系]に分けられた。EAT-26で評価されたDEPの発生率は、すべての系(技術系1.5%、持久系13.3%、持久系II1.6%、エステティック系3.0%、球技系3.0%、パワー系0.9%)で低く、一般女性(0.7%)と有意差がなかった。無月経の選手は持久系1、持久系II、エステティック系および球技系ではみられず、技術系とパワー系でもそれぞれ0.5%と0.4%と極めて低い発生率であった。これらの値は一般女性での発生率の値(0.7%)と有意差がなかった。このような中国選手での低いDEP発生率は、中国では社会文化的および社会経済的側面からの痩身へのプレッシャーが低いことや、競技力向上のために減量が強く強調されないことに起因すると考えられた。また、中国選手で無月経の発生率が低いことに、DEPの発生率が低い(適切なエネルギー補給)ことが一部関連することが示唆された。また、雌ラットを用いて、「持久性運動および食事制限が基礎代謝ならびに骨代謝におよぼす影響」について検討した結果、自発走運動に70%の食事制限を加えると、運動による血清脂質の低下作用が消失し、エストラジオール濃度は上昇することがわかった。今後、基礎代謝ならびに骨代謝に関する検討を重ねる予定である。わが国の女子アスリ-ト(n=1,000)とその対照群としての一般女子学生(n=593)について、自記式アンケートおよび摂食態度調査表(EAT-26)を用いて、やせ願望度、痩身の理由、ダイエットの状況、摂食障害様の摂食態度・行動を示す者の割合、および月経状況について調査した。アスリ-トはその競技特性から、技術系(n=84)、持久系I(やせが重要と考えられる中長距離走など、n=84)とII(さほど重要と考えられない水泳、ボ-トなど、n=76)、エステティック系(n=120)、球技系(n=447)、およびパワー系(n=189)の6つのカテゴリーに分類された。一般学生、アスリ-ト群の各系を問わず、約4/5の者が減量を希望しており、その程度は絶対値で3.4-4.8kgであった。そしてその理由として、一般学生では「太っているので」、「局部を細く」などであるが、アスリ-ト特に持久系I(79%)、パワー系(52%)、およびエステティック系(34%)では「競技力向上のため」をあげる者が多数認められた。欠食に関しては、持久系のアスリ-トを除き、主として朝食を週4日欠食する者が一般学生、アスリ-トとも約1/4にみられた。また、ダイエット経験者は51-75%にも及んだが、不成功と答えた者が66-79%もみられた。EAT-26によって評価された摂食障害者と同じ摂食態度・行動を示す者の割合は、一般学生では約3%であったが、持久系I(20%)およびエステティック系(12%)では有意に高かった。