hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フィリピン諸語のフォーカス体系の再検討：アルタ語からの視座

本年は、博士論文のリサーチを基盤にし、それを発展させる形でアルタ語を中心としたフィリピンの言語のヴォイスに関する実証的な研究を行った。フィリピンの言語の中でも特に消滅の危機に瀕した言語であるアルタ語について、そのもっとも複雑な言語的特徴であるヴォイスと動詞接辞を中心とする現象を多角的な視点から調査研究した点で評価に値する。特にメルボルン大学の滞在し、そこで行われている情報構造と文法構造との関係を検証するGRAIDアノテーションプロジェクトに参加したことは、ヴォイスの選好性とその意味論的・語用論的基盤を究明する上で大変有効であり、フィリピンタイプの他の言語との比較のほか、通言語的な比較を通じて、アルタ語ひいてはフィリピンの諸言語の特徴をより明確に解明するのに貢献できるという点で評価に値する。本年度は、以下の3つの観点から、アルタ語のヴォイスシステムについての調査と分析を行った。1つ目に、動詞形態論の意味論的分析を行った。本研究では、ヴォイス接辞とどのような動詞の重複形が組み合わさることで、動詞の表層形が実現するかに着目して分析を試みた。その結果、多様なヴォイスの選択にも関わらず、CVC-ないしCV:-という重複形が動詞の語基に付加されることで、行為者の複数性、被動作主や到達点の複数性、イベントの生起の複数性を安定的に表すことが分かった。2点目にヴォイス選択からみる談話と文法の関係について研究を行った。フィリピン型のヴォイスが、どのような要因によって選択されているのかについて、GRAIDという方法論に基づいてタグ付け、分析を行った。本研究では、話し言葉のデータにELANというソフトウェア上で通言語的に適用可能なGRAIDアノテーションの方法で1100以上の節にタグ付けを行うことで、方法論的な明示性、十分なデータ量を持った分析を行った。最後に、データのアーカイブ化とそれを用いた応用的研究を行った。特に、実際の談話ではいわゆる「文法」と一般的には見なされないが、会話を進める上で大きな役割を果たす形式である、位置保持詞(placeholder)について、上記のGRAIDデータを用いた分析を行った。その結果位置保持詞は話者がある語を思い出せない時にその代わりとして用いるほか、ジェスチャーを用いて内容を伝達する際の言語的に対応する形式として用いられることが分かった2年目以降は、今年度行った文法記述を元に、アルタ語とフィリピンの諸言語に見られるフォーカス接辞の機能とその節構造での現れを中心に研究を進めていく。また本研究はアルタ語という未記述の言語を主軸にしながら研究を進めていくため、アルタ語全般の基礎的な研究もアップデートしながら進めていく予定である。3年目は、2年目に行った動詞の意味論に関する考察を論文にまとめて投稿することを予定している。また、2点目に述べたGRAIDアノテーションのプロジェクトでは、アノテーションを完成させ、それを元にいくつかの分析、特に情報構造と文法関係の関係性についての分析と、ヴォイス毎の談話上の分布についての分析を行う予定である。
2部グラフに対する高速な辺彩色アルゴリズムの開発と実装

この研究は, (1)複雑なデータ構造を用いずに線形時間で作動する正則2部グラフの辺彩色アルゴリズムの開発と,(2)FPGAを用いてそのアルゴリズムをスイッチの実装に利用することを目標に始まった。計画の最終年度である本年度途中に、「複雑データ構造を処理する専用回路をFPGAで作成することで高速処理させる」というアイデアを着想した。その後、研究の重点を、理論面・実用面ともに興味深く思えたこちらのアイデアに移動した。その結果、k個の比較器を並列に作動させることで、n≦2^kまでのn個のデータをnに比例する時間でソートできる、ヒープの改良を考案できた。改良により、ヒープの動作をパイプライン的に処理可能になり、比較器を常に動作させることができるようになったため処理時間の改良に結びつけることができた。現在、FPGAでの実装と論文の作成中である。当初の目的であった、正則2部グラフの辺彩色アルゴリズム等は今後の課題として残されたが、データ処理の基本であるソートを高速化できる理論的な成果を得た。また、「並列計算・パイプライン等のハードウェアを意識したアルゴリズムの設計と改良、および、アルゴリズムにあわせた専用ハードウェアの開発」という、今後の発展の期待の持てる研究の方向性を提示することができた。この方向に研究を進めることで、「データ構造・アルゴリズムのプログラミング用ライブラリの機能を高速化する専用処理ボード」といったハードウェア製品の開発に結びつくと期待できる。計画の初年度にあたる平成17年度は,2部グラフの辺彩色問題に対するO(m log Δ)時間の厳密アルゴリズム開発・実装の準備期間として以下を実施した.1.既存の緒アルゴリズムの整理・再検討2部グラフの辺彩色問題の高速解法の多くが用いているKapoor-Rizzi(2000)による正則2部グラフの完全マッチング問題に帰着する手法を再検討した.彩色問題にこの手法を用いる場合は,Takabatake(2005)に示したように,グラフの次数を一時的に増加させる手法も有効であることが確認できた.2.関連する緒問題に対する技法の調査辺彩色問題が帰着されるマッチング問題を含む,ネットワーク型の最適化問題に対する解法の調査を行った.これらの問題に適用されているスケーリング技法を応用することが,本研究の目標とするO(m log Δ)時間の厳密アルゴリズムに効果的との感触を得た.3.応用への考察辺彩色アルゴリズムの応用例に挙げられるスイッチ制御に,諸アルゴリズムを実装するための前段階として,FPGAキット・組み込みLinuxキットの操作を修得し,知見を蓄積した.この過程で,実際のスイッチに欠かせない,ブロードキャストや,IEEE 802.1Qで規格化されたタグVLANといった技術に対する,定式化および高速アルゴリズム開発の必要性を認識した.計画の第2年度にあたる平成18年度は,2部グラフの辺彩色問題に対するO(m log Δ)時間の厳密アルゴリズム開発・実装に向け,以下の1,2を実施した.1.Takabatake(2005)のアルゴリズムを用いた計算機実験2部グラフの辺彩色問題に対し、研究代表者が考案したO(m log Δ+ n log n)時間アルゴリズムを,データ構造・アルゴリズムライブラリのLEDAを用いてプログラムに実装した。Makino-Takabatake-Fujishige(2003)のO(m log Δ+ n log n log d)アルゴリズムとの計算速度の比較を行った.2.FPGAシステム等の調査辺彩色アルゴリズムの応用例に挙げられるスイッチ制御に,諸アルゴリズムを実装するための準備として,FPGAシステムに関し,調査・比較した.効率よく作業が進められるためには,Rabbit Semiconductor製RCM3200等のイーサネットに特化した製品を用いるのがよいとの結論に達した.この研究は, (1)複雑なデータ構造を用いずに線形時間で作動する正則2部グラフの辺彩色アルゴリズムの開発と,(2)FPGAを用いてそのアルゴリズムをスイッチの実装に利用することを目標に始まった。
極限酵素触媒の人工構築

極限微生物由来の酵素がどのようにして極限環境に適応しているかについては,ほとんど明らかにされていない.本研究では、アルカリ性条件下で高活性を示す好きアルカリ性バシラス属細菌41M-1株に由来するアルカリキシラナーゼを例にとり,その好アルカリ性機構の分子レベルでの解明を目的として,遺伝子のクローニングとタンパク質工学検討を行った.1.PCRによるアルカリキシラナーゼ遺伝子の増幅既に明らかにしている41M-1株由来アルカリキシラナーゼの部分アミノ酸配列に基づいて,PCR用プライマーDNAを化学合成した.そして41M-1株染色体DNAを鋳型とするPCRを行い,本菌アルカリキシラナーゼ遺伝子の一部の増幅に成功した.2.41M-1株部分染色体ライブラリーの作成41M-1株染色体DNAを種々の制限酵素で切断した後,先に得られたPCR産物をプローブとするDNA断片を調製ゲル電気泳動法にて精製した後,プラスミドベクターに連結,そして大腸菌に形質転換し,部分染色体ライブラリーを作成した.3.アルカリキシラナーゼ遺伝子の染色体からのクローニングキシランを含む平板培地上でのキシラナーゼ活性を指標とする方法により,本菌アルカリキシラナーゼ遺伝子を含むクローンを選抜した.得られたアルカリキシラナーゼ遺伝子についてDNA塩基配列の決定を行い,本酵素の一次構造を明らかにした.4.アルカリキシラナーゼのタンパク質工学検討本酵素にアミノ酸置換を導入した変異型酵素を精製し,野性型酵素との活性比較を行った.その結果,本酵素の触媒活性発現に重要な役割を担うアミノ酸残基を特性することができた.極限微生物由来の酵素がどのようにして極限環境に適応しているかについては,ほとんど明らかにされていない.本研究では、アルカリ性条件下で高活性を示す好きアルカリ性バシラス属細菌41M-1株に由来するアルカリキシラナーゼを例にとり,その好アルカリ性機構の分子レベルでの解明を目的として,遺伝子のクローニングとタンパク質工学検討を行った.1.PCRによるアルカリキシラナーゼ遺伝子の増幅既に明らかにしている41M-1株由来アルカリキシラナーゼの部分アミノ酸配列に基づいて,PCR用プライマーDNAを化学合成した.そして41M-1株染色体DNAを鋳型とするPCRを行い,本菌アルカリキシラナーゼ遺伝子の一部の増幅に成功した.2.41M-1株部分染色体ライブラリーの作成41M-1株染色体DNAを種々の制限酵素で切断した後,先に得られたPCR産物をプローブとするDNA断片を調製ゲル電気泳動法にて精製した後,プラスミドベクターに連結,そして大腸菌に形質転換し,部分染色体ライブラリーを作成した.3.アルカリキシラナーゼ遺伝子の染色体からのクローニングキシランを含む平板培地上でのキシラナーゼ活性を指標とする方法により,本菌アルカリキシラナーゼ遺伝子を含むクローンを選抜した.得られたアルカリキシラナーゼ遺伝子についてDNA塩基配列の決定を行い,本酵素の一次構造を明らかにした.4.アルカリキシラナーゼのタンパク質工学検討本酵素にアミノ酸置換を導入した変異型酵素を精製し,野性型酵素との活性比較を行った.その結果,本酵素の触媒活性発現に重要な役割を担うアミノ酸残基を特性することができた.
災害リスクの認知と自主防災行動を考慮した災害リスクマネジメントに関する研究

1.洪水リスク認知がもたらす資産被害軽減効果に関する基礎的分析洪水リスク認知がもたらす家計の自主防災行動変化を通じた資産被害軽減効果を捉えるモデルを構築した.このモデルを用いて,家計の居住地移転と災害保険加入に着目し,その相互依存関係を考慮した上で洪水リスク認知がもたらす資産被害軽減効果について分析したところ,家計があるレベル以上洪水リスクを認知しないと保険加入が促進されず,便益を得られない可能性があることなどが示された.2.洪水リスクに対する合理的な立地分布への誘導策の検討詳細な立地分布を多期間に渡って世代別に推定するために,ファジィ推論とGISデータを用いた立地均衡モデルモデルを開発した.このモデルを用いて,治水対策,土地利用規制,洪水リスク認知促進策を想定し,各施策の有効性を検討した.その結果,住民が洪水リスクを正しく認知すれば,住民自ら安全な地区に移転し,都市圏全体の洪水リスクを低減させる可能性があることが示された.3.地域住民の洪水リスク認知と自主防災行動とのズレ,およびその改善策に関する考察洪水災害に対する15種類の自主防災行動(事前の備え)を対象に,住民へのアンケート調査を実施し,洪水リスク認知度評価モデルを構築した.このモデルを用いて,リスク認知度と自主防災行動とそれに対する自己評価とのズレについて分析し,自主防災行動促進に関する課題とその解決策について整理した.4.洪水災害に対する自主防災行動とその促進策に関する検討地域住民がどのような思考過程で自主防災行動を実施しているのかを明らかにするために,自主防災行動モデルを構築した.このモデルを用いて,住民の洪水災害に対する備えに関する行動を再現し,岐阜市精華地区を例として施策効果を検討した.検討した7施策中では「学校で行われる防災訓練に参加」が最も地区全体の地域防災力を促進させるという結果を得た.1.洪水リスク認知がもたらす資産被害軽減効果に関する基礎的分析洪水リスク認知がもたらす家計の自主防災行動変化を通じた資産被害軽減効果を捉えるモデルを構築した.このモデルを用いて,家計の居住地移転と災害保険加入に着目し,その相互依存関係を考慮した上で洪水リスク認知がもたらす資産被害軽減効果について分析したところ,家計があるレベル以上洪水リスクを認知しないと保険加入が促進されず,便益を得られない可能性があることなどが示された.2.洪水リスクに対する合理的な立地分布への誘導策の検討詳細な立地分布を多期間に渡って世代別に推定するために,ファジィ推論とGISデータを用いた立地均衡モデルモデルを開発した.このモデルを用いて,治水対策,土地利用規制,洪水リスク認知促進策を想定し,各施策の有効性を検討した.その結果,住民が洪水リスクを正しく認知すれば,住民自ら安全な地区に移転し,都市圏全体の洪水リスクを低減させる可能性があることが示された.3.地域住民の洪水リスク認知と自主防災行動とのズレ,およびその改善策に関する考察洪水災害に対する15種類の自主防災行動(事前の備え)を対象に,住民へのアンケート調査を実施し,洪水リスク認知度評価モデルを構築した.このモデルを用いて,リスク認知度と自主防災行動とそれに対する自己評価とのズレについて分析し,自主防災行動促進に関する課題とその解決策について整理した.4.洪水災害に対する自主防災行動とその促進策に関する検討地域住民がどのような思考過程で自主防災行動を実施しているのかを明らかにするために,自主防災行動モデルを構築した.このモデルを用いて,住民の洪水災害に対する備えに関する行動を再現し,岐阜市精華地区を例として施策効果を検討した.検討した7施策中では「学校で行われる防災訓練に参加」が最も地区全体の地域防災力を促進させるという結果を得た.1.洪水リスク認知がもたらす資産被害軽減効果に関する基礎的分析洪水リスク認知がもたらす家計の自主防災行動変化を通した資産被害軽減効果を捉えるモデルを構築した。このモデルを用いて家計の居住地移転と災害保険加入に着目し、その相互依存関係を考慮した上で洪水リスク認知がもたらす資産被害軽減効果について、解析的な分析を行うとともに、いくつかのシナリオに対する簡単な数値シミュレーションを通した分析を行うことによって、理論的かつ基礎的な分析を行った。2.ファジィ立地均衡モデルを用いた洪水リスク認知促進策の評価様々な情報を認知し判断するという人間の曖昧かつ複雑な思考過程を柔軟に取り扱えるファジィ推論、および洪水リスクの空間分布を捉えるためのGISデータを用いた世代別立地均衡モデルを構築した。このモデルを用いて仮想的な洪水リスク認知促進策を評価したところ、洪水リスクの高い地区の立地変化量が減少し地価が下落する一方、都市圏全体の土地資産額は増大する結果を得た。したがって、洪水リスク認知促進策は、従来型の治水対策と比較してもまったく遜色ない、あるいはそれ以上の効果を獲得できる可能性がある。3.地域住民の洪水リスク認知と自主防災行動とのズレに関する分析災害調査研究資料を整理するとともに、住民へのアンケート調査を実施して、ファジィ推論を用いたリスク認知度評価モデルを構築した。このモデルを用いて地域住民の洪水リスク認知に対する評価を行い、自主防災行動とのズレについて分析したところ、自主的な洪水減災対策が可能な16項目の特性を明らかにできた。例えば「避難時の心得確認」や「防災グッズ・非常食の準備」などはズレが大きいため典型的な「総論賛成・各論賛成・実行不履行」であることや、「居住地の浸水履歴確認」はズレ幅に対する世帯間格差が大きいため一様な対応が難しいことなどがわかった。1.地域住民の洪水リスク認知と自主防災行動とのズレ,およびその改善に関する考察

洪水災害に対する15種類の自主防災行動(事前の備え)を対象に,岐阜市精華地区住民へのアンケート調査結果に基づいて,洪水リスク認知度評価モデルを構築した.このモデルでは住民の行動や意識からファジィ推論を用いてリスク認知度(知識量)を推定するものである.このモデルを用いて,リスク認知度と自主防災行動に対する自己評価とのズレ,および実施している自主防災行動とそれに対する自己評価とのズレを分析することにより,自主防災に関する課題とその解決策について整理した.2.洪水災害に対する自主防災行動とその促進策に関する検討地域住民がどのような思考過程で自主防災行動(洪水に対する備え)を実施しているのかを明らかにするために,自主防災行動モデルを構築した.このモデルは,15種類の自主防災行動について,世帯属性,地域属性,防災知識,情報収集を入力要素とし,各世帯の自主防災行動レベルを出力するものである.この自主防災行動モデルを用いて,住民の洪水災害に対する備えに関する行動を再現し,岐阜市精華地区を例として施策効果を検討した.その結果,検討した7施策中では「学校で行われる防災訓練に参加」が最も地区全体の地域防災力を促進させるという結果を得た.3.洪水リスクに対する合理的な立地分布への誘導策の検討500mメッシュという詳細な立地分布を多期間に渡って世代別に推定するために,ファジィ推論とGISデータを用いた立地均衡モデルモデルを開発した.このモデルを用いて,洪水リスクに対して合理的な立地分布に誘導するために,治水対策,土地利用規制,洪水リスク認知促進策を想定し,各施策の有効性を検討した.その結果,住民が洪水リスクを正しく認知すれば,住民自ら安全な地区に移転し,都市圏全体の洪水リスクを低減させる可能性があることが示された.
高イオン強度電解質溶液の基礎研究と次世代型蓄電池への展開

リチウム塩を溶解した炭酸プロピレン(PC)にさらにリチウム塩を濃厚化したものあるいはカルシウム塩あるいはマグネシウム塩を加えた有機電解液をベースに黒鉛負極の研究を行った。特に本年度は高イオン強度電解液の電極/電解液界面での動的挙動を調べることを主目的とした。手法としてその場ラマン分光測定法を用いた。通常のその場ラマン分光測定では合剤電極表面にレーザー焦点を合わせるが、本研究では合剤電極内部に焦点を合わせることで合剤電極内部に存在する電解液のスペクトル中の割合をバルク電解液に対して増加させることで界面近傍での電解液の構造変化を捉えることを目指した。特に濃厚リチウム塩溶解電解液に注力し、測定手法を検討した。その結果、黒鉛へのリチウムイオン挿入が進行可能な濃厚リチウム塩含有PC系電解液では表面被膜形成電位付近で溶媒和リチウムイオンの構造が変化し、溶媒和数が増加することが見出された。一方、通常濃度で黒鉛へのリチウムイオン挿入が進行する電解液では表面被膜形成電位付近で溶媒和数の減少が見出されている。この結果を踏まえると表面被膜形成が可能な溶媒和リチウムイオン構造が存在し、このような構造をリチウムイオン挿入時にとることのできる電解液が黒鉛へのリチウムイオン挿入が進行可能にすることが分かった。さらに界面構造に注目し、イオン液体電解液/金属電極界面でのイオン液体の構造について種々の分光法を適用し、界面構造の変化を捉えることができることを明らかにした。また、次世代型蓄電池としてマグネシウム二次電池に注目した。本年度は水系マグネシウム二次電池に注目し、金属マグネシウムの析出溶解反応を濃厚マグネシウム塩溶解水溶液で試みた。その結果、わずかではあるが金属マグネシウムの析出を示唆する結果が認められ、高イオン強度電解液の特異性が示唆された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)アミド(LITFSA)を1 mol dm-3となるように炭酸プロピレン(PC)に溶解した有機電解液にカルシウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(Ca(TFSA)2)あるいはマグネシウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(Mg(TFSA)2)を加えた有機電解液を調製した。リチウムイオンに対してカルシウムイオンあるいはマグネシウムイオンを0.9、1.0、1.1となるようにCa(TFSA)2あるいはMg(TFSA)2を加えた。その結果、イオン伝導度は添加前と比べて、減少した。この要因は活性化エネルギーと粘度の増大によるものであった。また、イオン液体電解液/金属電極界面でのイオン液体の構造について分光学的手法による検討を始めた。LiTFSA/PCにCa(TFSA)2を添加した場合、Ca2+/Li=1.1が黒鉛への電気化学的リチウムイオン挿入脱離反応が進行する閾値であったが、Mg(TFSA)2を加えた場合はこの閾値が0.9であった。すなわち、Ca2+とMg2+ではリチウムイオン挿入脱離反応に及ぼす影響が異なることが明らかとなった。上記で述べたように電解液の物性としては大きな差がなかったことから、電極/電解液界面の構造の違いが影響していると考えている。この違いは黒鉛負極に形成されるSolid Electrolyte Interphase (SEI)と呼ばれる表面被膜の形成過程に影響を与えることをその場原子間力顕微鏡による観察から明らかにした。黒鉛合剤電極内における溶媒和リチウムイオンの構造をその場ラマン分光測定により測定し、リチウムイオン挿入反応時に合剤内部の電解液の構造が電解液バルクと異なることを示唆する結果を得た。当初の研究実施計画にしたがって、高イオン強度電解液の物性評価と黒鉛電極における電気化学反応を調べている。特に有機電解液系では種々の知見が得られており、着実に研究が進捗していると考えている。リチウム塩を溶解した炭酸プロピレン(PC)にカルシウム塩あるいはマグネシウム塩を加えた有機電解液をベースに黒鉛負極の研究を行った。特に本年度はリチウムイオン電池の電解液の高性能化の一つとして難燃性電解液へ高イオン強度という概念を適用した。リン酸トリメチル(TMP)を有機電解液に添加すると難燃性が付与できるが、難燃性付与できる量のTMPを加えると黒鉛層の剥離が進行する。そのため、過剰なTMPの使用はできなかった。リチウム塩を溶解したPCにリン酸トリメチル(TMP)を添加した電解液にカルシウム塩を添加することで黒鉛へのリチウムイオンの挿入が可能であることを明らかにした。この場合のリチウムイオン挿入脱離が可能なLi/Ca閾値はPC単独のものと異なると結果であった。今後より詳細な検討が必要である。また、イオン液体電解液/金属電極界面でのイオン液体の構造について表面増強赤外分光法を適用し、電位による界面構造の変化を見出した。次世代型蓄電池としてマグネシウム二次電池に注目し、負極反応として黒鉛へのマグネシウムイオン挿入反応を高イオン強度電解液で試みた。この系ではイオン液体を用い、リチウム塩とマグネシウム塩を溶解した電解液を作製した。マグネシウム塩の添加によりマグネシウムイオンの挿入は見られなかったが、本来進行するべきイオン液体構成カチオンの挿入が抑制されるという結果が得られ、このような特異性が高イオン強度電解液で発現する可能性が示唆された。着実に研究が進捗していると考えている。

リチウム塩を溶解した炭酸プロピレン(PC)にさらにリチウム塩を濃厚化したものあるいはカルシウム塩あるいはマグネシウム塩を加えた有機電解液をベースに黒鉛負極の研究を行った。特に本年度は高イオン強度電解液の電極/電解液界面での動的挙動を調べることを主目的とした。手法としてその場ラマン分光測定法を用いた。通常のその場ラマン分光測定では合剤電極表面にレーザー焦点を合わせるが、本研究では合剤電極内部に焦点を合わせることで合剤電極内部に存在する電解液のスペクトル中の割合をバルク電解液に対して増加させることで界面近傍での電解液の構造変化を捉えることを目指した。特に濃厚リチウム塩溶解電解液に注力し、測定手法を検討した。その結果、黒鉛へのリチウムイオン挿入が進行可能な濃厚リチウム塩含有PC系電解液では表面被膜形成電位付近で溶媒和リチウムイオンの構造が変化し、溶媒和数が増加することが見出された。一方、通常濃度で黒鉛へのリチウムイオン挿入が進行する電解液では表面被膜形成電位付近で溶媒和数の減少が見出されている。この結果を踏まえると表面被膜形成が可能な溶媒和リチウムイオン構造が存在し、このような構造をリチウムイオン挿入時にとることのできる電解液が黒鉛へのリチウムイオン挿入が進行可能にすることが分かった。さらに界面構造に注目し、イオン液体電解液/金属電極界面でのイオン液体の構造について種々の分光法を適用し、界面構造の変化を捉えることができることを明らかにした。また、次世代型蓄電池としてマグネシウム二次電池に注目した。本年度は水系マグネシウム二次電池に注目し、金属マグネシウムの析出溶解反応を濃厚マグネシウム塩溶解水溶液で試みた。その結果、わずかではあるが金属マグネシウムの析出を示唆する結果が認められ、高イオン強度電解液の特異性が示唆された。当初の研究実施計画にしたがって、有機電解液系とイオン液体電解液系に関する研究を継続するとともに、分光学的手法による界面構造解析を進める。特にその場ラマン分光法を用いた合剤電極内の電極/電解液界面での溶媒和構造の変化を捉えることが可能となってきており、本手法を高イオン強度電解液に積極的に適用する。また、電極/電解質界面における電気二重層構造の界面分光学による解析を継続する。また、リチウムイオン以外の多価金属イオンをキャリアとする二次電池系への高イオン強度電解液の適用を検討する。さらに、リチウムイオン電池の正極材料、多価金属イオンをキャリアとする二次電池系への高イオン強度電解液の適用を検討する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
有用薬剤の橋渡し研究を推進する薬剤自動製造システムの開発

本研究では、薬剤開発研究者が新薬開発を行う上で渇望している高い汎用性とメンテナンス性を兼ね備えた多目的かつ低価格なPET用放射性薬剤自動製造システムの構築を目的として開発に取り組んだ。システムは、ホビー用サーボモータとその制御ボードを応用して、シリンジや活栓ならびに温調器が制御可能なユニットを作製し、スタンダードPET核種のF-18を用いた標識薬剤に適したレイアウト設計を行った。その結果、異なる反応機構の4種類の薬剤に対し高収率で合成できることが示された。本システムは、工学的な専門知識が不要であるため作業者の負担軽減が期待され、有望な薬剤の基礎から臨床への展開を推進できると期待される。本研究では、薬剤開発研究者が新薬開発を行う上で渇望している高い汎用性とメンテナンス性を兼ね備えた多目的かつ低価格な放射性薬剤自動製造システムの構築を目的としている。これまでにホビー向けヒューマノイドロボットに使われるコントロールボードとサーボモータを応用して、滅菌済ディスポシリンジや三方活栓、タイマー付温調器がそれぞれ制御可能なユニットを設計し、平成24年度はスタンダードPET核種であるF-18の標識薬剤に対応した装置開発を行った。その結果、複数の薬剤を合成することに成功したが、F-18標識フルオロ酢酸([F-18]FA)の合成で放射化学的収率に顕著なバラツキがみられた(12-51%)。そのため、本年度はプログラムおよび装置構成を見直して収率の安定化を目指した。[F-18]FAの合成は(1)[F-18]フッ素イオンの濃縮精製(2)前駆体のF-18標識反応(3)NaOH水溶液による加水分解反応の順で行ったが、標識反応後の減圧時に不用意な反応液の損失がみられたため、この工程が収率の変動に大きな影響を及ぼしていると考えられた。この点を改善するため、加熱反応後の大気開放時における動作プログラムの変更および真空ポンプによる減圧調整を行った。また、装置への負担軽減を目的とした装置構成の再構築を実施した。その結果、放射化学的収率が45-55%と安定して[F-18]FAを供給することに成功した。この手法は、他のF-18標識化合物にも適用できると考えられる。本研究では、薬剤開発研究者が新薬開発を行う上で渇望している高い汎用性とメンテナンス性を兼ね備えた多目的かつ低価格な放射性薬剤自動製造システムの構築を目的として、これまでに開発してきた放射性液体ハンドリング技術と融合した放射性薬剤標識合成ユニット等自動合成システムの制作を試みる。本システムにより、研究者のフレキシブルな発想で装置のレイアウト設計が可能となるだけでなく、自動化により放射性薬剤の安定供給および作業者の負担軽減が期待され、有望な薬剤の基礎研究から臨床への展開を推進できると考えられる。本研究では、主にPET(ポジトロン断層撮影)用F-18(フッ素18)標識薬剤の合成を自動化するためのシステム製作に取り組み、ホビー用ヒューマノイドロボットに使われるコントロールボードとサーボモータを利用して、滅菌ディスポシリンジや三方活栓、タイマー付温調器がそれぞれ制御可能なユニットを応用し、スタンダードPET核種であるF-18標識薬剤の製造に適した装置のデザイン、およびその実用性の検討を行った。対象薬剤はPET検査で最も使われているグルコース代謝イメージング薬剤のF-18標識FDG、ならびに酢酸代謝イメージング薬剤として注目されているF-18標識フルオロ酢酸(FA)を選択した。FDGおよびFAの合成は、それぞれ既報の方法を参考に、シリンジユニットと三方バルブユニット、タイマー付温調器を有した標識反応装置で実施した。送液部には、ディスポ製品を用い、収率に重大な影響を及ぼすラインにはデッドボリュームの少ないチューブを利用した。その結果、FDGは放射化学的収率29%、FAは放射化学的収率51%でともに放射化学的純度97%以上と高純度な薬剤を得ることに成功し、本システムの実用性が示された。本研究では、薬剤開発研究者が新薬開発を行う上で渇望している高い汎用性とメンテナンス性を兼ね備えた多目的かつ低価格な放射性薬剤自動製造システムの構築を目的として、主にPET(ポジトロン断層撮影)用放射性薬剤を自動合成可能なシステム製作に取り組んできた。システムは、ヒューマノイドロボット用コントロールボードとサーボモータを滅菌ディスポシリンジや三方活栓、タイマー付温調器が制御可能なユニットへ応用し、スタンダードPET核種であるF-18標識薬剤の製造に適した装置のデザインを行った。実用化評価の対象薬剤は昨年度までに実施したFDGおよびフルオロ酢酸(FA)に続き、新たにエストロゲンレセプターイメージング薬剤のFES、アンドロゲンレセプターイメージング薬剤のFDHTを加えた。これらF-18標識薬剤の合成は、それぞれ既報の方法を参考に以下のように行った。FES:陰イオン

交換樹脂による[F-18]フッ素イオンの抽出後、アセトニトリル溶液中110°Cで8分間標識反応を行い、次いで0.2M塩酸/90%アセトニトリル溶液で加水分解を行った。FDHT:FESと同様の標識反応を行った後に水素化ホウ素ナトリウム/エタノール溶液でケトン基を還元し、1M塩酸で反応を行った。なお、FDHTの合成ではFAやFESに比べ反応が1段階増えるため、試薬数の増加に伴うバルブおよびシリンジの追加を試み、合成プログラムの作成を行った。その結果、FES、FDHTの放射化学的収率はそれぞれ43%、27%で、放射化学的純度はすべて95%以上と高純度な薬剤を得ることに成功し、本システムの実用性が示された。本システムは、研究者のフレキシブルな発想で装置のレイアウト設計が可能であり、さらに工学的な専門知識が不要であるため作業者の負担軽減が期待され、有望な薬剤の基礎研究から臨床への展開を推進できると期待される。核医学本年度は、F-18標識合成反応の試薬や送液工程を考慮して再設計し、これと並行して動作プログラムの改善を行った。その結果、放射化学的収率が安定し、自動合成装置として有用性が高まった。無菌注射剤への製剤化を考慮した液状調製システムの開発では、液組成や容器材質、ならびに回収率向上のための要素を考慮し試作機の製作をしているところである。装置はこれまでの知見と経験をもとにF-18標識合成反応の試薬数や送液工程を考慮して設計し、これと並行して動作プログラムの作成を行った。次いで、非放射性物質によるコールドランを実施し、送液時に生じる問題点の抽出および安全性確認をした後、少量の放射性物質によるホットランを試行した。F-18標識薬剤合成の前工程であるF-18フッ素イオン濃縮精製では、試薬の導入方法を模索した結果、バルブユニット3個分と従来機に比べよりコンパクトな設計が可能となった。各薬剤の合成は、シリンジユニットと三方バルブユニット、タイマー付温調器で構成した装置で条件検討し、FDGは放射化学的収率29%、FAは放射化学的収率51%でともに放射化学的純度97%以上と高純度な薬剤を得ることに成功した。これにより本年度の目標であったF-18標識薬剤製造が達成することができた。多様なPET薬剤の自動合成に対応するため、HPLC分取精製システムの構築ならびに無菌注射剤への製剤化を考慮した液状調製システムの製作を行う。液状調製システムでは、有機溶媒の速やかな留去と容器からの高回収率が要求されるため、加熱や減圧方法を調整し、液量を制御する。より多様なPET薬剤製造に対応するため、HPLC精製システムの導入および、注射剤への調製を考慮した液状調製システムの製作に取りかかる。液状調製システム作成のための部品調達に時間を要するため、次年度で調達を行う。液状調製システムに必要な加熱容器に使用する予定である。液状調製システムは有機溶媒を取り除く必要性があり、溶媒留去工程および固相抽出法による精製工程の自動化を図る。
脳虚血、大脳白質病変における神経軸索伸長阻害因子抑制の効果に関する研究

慢性脳虚血モデルはSDラット(雄210-250g)を用いて永久両側総頚動脈閉塞を行い作製し、術後2、4、6、8週の4群に分類した。脳組織評価は、bregmaより0.30mm後方の冠状断、スライス厚20μmの脳切片を作成し、抗NG2抗体(oligodendrocyte progenitor cell : OPCのマーカー)及び、抗GST-π抗体(mature oligodendrocyte : OLGのマーカー)を用いた免疫組織化学染色によって行った。また、corpus callosumおける一視野(×400)のNG2陽性細胞数、GST-π陽性細胞数を評価し比較検討した(n=6)。認知機能の評価は、各群のsacrifice前5日間水迷路試験によって行った(n=10-14)。運動機能の評価は、Rotarod試験を用い、術前連続した3日間と術後1、3、5日後及び1-8週間目まで各週行った(n=6)。免疫組織化学染色の結果、虚血群におけるNG2陽性細胞数は、対照群に比べ4週で有意に増加しており(P<0.05)、その後も増加の傾向を示した。虚血群におけるGST-π陽性細胞数は、対照群に比べ減少の傾向が見られ、2週では有意に低下を示した(P<0.05)。水迷路試験の結果、虚血群は対照群に比べ有意に成績が低下していた。虚血群間で比較すると虚血群間では6週が低い傾向であった。Rotarod試験の結果、虚血群は対照群に比べ2-3週まででやや低下が見られるものの明確な差は見られなかった。以上の結果は、慢性脳虚血モデルにおけるOPC、OLGの動態と脳機能障害との関連について初めて検討したものであり、本モデルにおいて、OLGの減少のピークは術後2週、OPCの増加のピークは術後4週であり、OLGは4週にはSham群と同程度にまで回復することが考えられた。脳機能障害については、運動機能低下は認めなかったが認知機能低下を認め、術後6週で最低の傾向であったことから、組織学的にOLGは減少後回復を認めたものの、認知機能障害は残存することが示唆された。慢性脳虚血モデルは雄SDラット(200-300g)を用いて両側総頚動脈閉塞を行い作成した。4週(n=9)、6週(n=7)後に脳組織評価を、コントロール群(n=2)と比較検討した。運動機能の評価は術前、両側総頚動脈閉塞後1,2,3,4,5,6週目にローターロッド(毎分8回転)を用いて転落するまでの時間を測定して行った。脳組織評価は脳切片を、bregmaより4.74mm深部の水平断でスライス厚20μmで作成し、corpus callosumにおける変化を評価した。染色はLFB染色とNG2抗体(premature oligodendrocyteの染色)及び、GST-π抗体(mature oligodendrocyteの染色)を用いた免疫組織化学染色を行った。LFB染色によるmyelinの障害はsevere、moderarte、mildの3群に分けて評価した。また、corpus callosumおけるmicroscope一視野(110μm^2)あたりNG2陽性細胞数、GST-π陽性細胞数を評価し、経時的変化およびローターロッドによる運動機能やLFB染色によるmyelinの障害を比較検討した。severe、moderarte、mildの3群におけるローターロッドの結果はsevere群で1438.6±313.4秒、moderarte群で1436.3±264.9秒、mild群で1772.5±350.4秒であった。NG2陽性細胞数はsevere群で161.2±17.4/110μm^2、moderarte群で143.6±14.7/110μm^2、mild群で117±19.5/110μm^2であった。GST-π陽性細胞数はsevere群で482.4±47.6/110μm^2、moderarte群で443.9±40.3/110μm^2、mild群で432.3±53.3/110μm^2であった。NG2陽性細胞およびGST-π陽性細胞の発現数の経時的変化についてはNG2陽性細胞が4週目で125.1±11.9/110μm^2、6週目で164.7±13.5/110μm^2であり6週目で有意に増加を示した(p<0.05)。GST-π陽性細胞数は4週目で444.2±34.8/110μm^2、6週目で464.3±39.5/110μm^2であった。LFB染色での3つのグレートsevere、moderarte、mildにおけるローターロッド1週目の平均値が、それぞれ318、828、1427secであり、組織障害の程度と運動機能低下に相関があることが認められた。4,6週後のNG2染色陽性細胞数とGST-π染色体陽性細胞数はコントロールに比べ、明らかに増加していたことから、prematureのオリゴデンドロサイト並びにmatureオリゴデンドロサイトが増加していることが示唆された。

脳組織評価は、bregmaより0.30mm後方の冠状断、スライス厚20μmの脳切片を作成し、抗NG2抗体(oligodendrocyte progenitor cell : OPCのマーカー)及び、抗GST-π抗体(mature oligodendrocyte : OLGのマーカー)を用いた免疫組織化学染色によって行った。また、corpus callosumおける一視野(×400)のNG2陽性細胞数、GST-π陽性細胞数を評価し比較検討した(n=6)。認知機能の評価は、各群のsacrifice前5日間水迷路試験によって行った(n=10-14)。運動機能の評価は、Rotarod試験を用い、術前連続した3日間と術後1、3、5日後及び1-8週間目まで各週行った(n=6)。免疫組織化学染色の結果、虚血群におけるNG2陽性細胞数は、対照群に比べ4週で有意に増加しており(P<0.05)、その後も増加の傾向を示した。虚血群におけるGST-π陽性細胞数は、対照群に比べ減少の傾向が見られ、2週では有意に低下を示した(P<0.05)。水迷路試験の結果、虚血群は対照群に比べ有意に成績が低下していた。虚血群間で比較すると虚血群間では6週が低い傾向であった。Rotarod試験の結果、虚血群は対照群に比べ2-3週まででやや低下が見られるものの明確な差は見られなかった。以上の結果は、慢性脳虚血モデルにおけるOPC、OLGの動態と脳機能障害との関連について初めて検討したものであり、本モデルにおいて、OLGの減少のピークは術後2週、OPCの増加のピークは術後4週であり、OLGは4週にはSham群と同程度にまで回復することが考えられた。脳機能障害については、運動機能低下は認めなかったが認知機能低下を認め、術後6週で最低の傾向であったことから、組織学的にOLGは減少後回復を認めたものの、認知機能障害は残存することが示唆された。
新規光源を応用した高性能歯科用光線照射器の試作研究

平成1315年度の研究において,光源と照射器の設計試作を行ない,技工特性に関連する物性評価を行った.1.リフレクターの設計と試作:リフレクターの材質は金属,ガラスのどちらかが考えられるが,本研究で用いるリフレクターは光源から照射された光線のうち,不要な部分は透過し,有用な部分は反射するような構造を持つことを必要条件に設定した.したがって,金属ではなく,ガラスに金属酸化物をコーティングすることで所要性質を満たした.2.光源の設計と試作:上記の条件に加えて発光管の電極間距離やリフレクターの曲率を変化させて光源であるランプを設計,試作した.平成1315年度の研究により,歯科技工の現場に供するランプを完成させた.3.光源の性能評価:試作した光源の特性を検討した.光源の波長分布は紫外線を主とした.照度,輝度は歯科材料の重合に十分と判定された.次に完成した光源を搭載した光線照射器を製作した.これを用いて歯科材料に光線を照射して硬化深度を測定した.その結果,試作照射器は多くの従来型照射器の性能を上回った.一例として試作光線照射器MIIIによる歯科用複合材料の硬化深さ(mm)を以下に示す.比較対照は市販の光線照射器UXSである.試作照射器(MIII):市販照射器(UXS)で照射時間20,30,60,90sの順.20s=2.00:1.24.30s=2.13:1.55.60s=2.50:1.95.90s=3.04:2.26.4.技工特性関連事項評価のため,異なる光線照射器で前装材シンフォニーを重合後,ヌープ硬さを測定した.その結果,専用光線照射器ではKHN=24,完成したMIII光線照射器ではKHN=40の値を示した.この結果から,試作した光線照射器の有効性が明らかになった.平成1315年度の研究において,光源と照射器の設計試作を行ない,技工特性に関連する物性評価を行った.1.リフレクターの設計と試作:リフレクターの材質は金属,ガラスのどちらかが考えられるが,本研究で用いるリフレクターは光源から照射された光線のうち,不要な部分は透過し,有用な部分は反射するような構造を持つことを必要条件に設定した.したがって,金属ではなく,ガラスに金属酸化物をコーティングすることで所要性質を満たした.2.光源の設計と試作:上記の条件に加えて発光管の電極間距離やリフレクターの曲率を変化させて光源であるランプを設計,試作した.平成1315年度の研究により,歯科技工の現場に供するランプを完成させた.3.光源の性能評価:試作した光源の特性を検討した.光源の波長分布は紫外線を主とした.照度,輝度は歯科材料の重合に十分と判定された.次に完成した光源を搭載した光線照射器を製作した.これを用いて歯科材料に光線を照射して硬化深度を測定した.その結果,試作照射器は多くの従来型照射器の性能を上回った.一例として試作光線照射器MIIIによる歯科用複合材料の硬化深さ(mm)を以下に示す.比較対照は市販の光線照射器UXSである.試作照射器(MIII):市販照射器(UXS)で照射時間20,30,60,90sの順.20s=2.00:1.24.30s=2.13:1.55.60s=2.50:1.95.90s=3.04:2.26.4.技工特性関連事項評価のため,異なる光線照射器で前装材シンフォニーを重合後,ヌープ硬さを測定した.その結果,専用光線照射器ではKHN=24,完成したMIII光線照射器ではKHN=40の値を示した.この結果から,試作した光線照射器の有効性が明らかになった.平成13年度の研究では光源と照射器の設計試作と評価を行った.1.発光管の設計と試作:照射器に用いられる光源であるランプは一般に発光管とリフレクターを組み合せて製作される.発光管は光線を照射する本体で,石英ガラス製放電容器にタングステンを主成分とする電極を配置した.管内には水銀アルゴンガス,金属ハロゲン化物を封入した.2.リフレクターの設計と試作:リフレクターの材質は金属,ガラスのどちらかが考えられるが,本研究で用いるリフレクターは光源から照射された光線のうち,不要な部分は透過し,有用な部分は反射するような構造を持つことを必要条件に設定した.したがって,金属ではなく,ガラスに金属酸化物をコーティングすることで所要性質を満たした.3.光源の設計と試作:上記の条件に加えて発光管の電極間距離やリフレクターの曲率を変化させて光源であるランプを設計,試作した.4.光源の性能評価:試作した光源の特性を検討した.光源の波長分布は紫外線を主とした.照度,輝度は歯科材料の重合に十分と判定された.次に試作光源を搭載した光線照射器を試作した.これを用いて歯科材料に光線を照射して硬化深度を測定した.その結果,試作照射器は多くの従来型照射器の性能を上回った.一例として試作光線照射器による歯科用複合材料の硬化深さ(mm)を以下に示す.比較対照は市販の光線照射器である.

試作照射器(LI):市販照射器(LBL)で照射時間20,30,60,90秒の順.20 s=1.97:0.00. 30 s=2.27:0.95. 60 s=2.78:1.93. 90 s=3.03:2.28.平成14年度の研究では13年度に引き続き光源と照射器の設計試作と評価を行った.1.発光管の設計と試作:照射器に用いられる光源であるランプは一般に発光管とリフレクターを組み合せて製作される.発光管は光線を照射する本体で,石英ガラス製放電容器にタングステンを主成分とする電極を配置した.管内には水銀,アルゴンガス,金属ハロゲン化物を封入した.2.リフレクターの設計と試作:リフレクターの材質は金属ガラスのどちらかが考えられるが,本研究で用いるリフレクターは光源から照射された光線のうち,不要な部分は透過し,有用な部分は反射するような構造を持つことを必要条件に設定した.したがって,金属ではなく,ガラスに金属酸化物をコーティングすることで所要性質を満たした.3.光源の設計と試作:上記の条件に加えて発光管の電極間距離やリフレクターの曲率を変化させて光源であるランプを設計,試作した.4.光源の性能評価:試作した光源の特性を検討した.光源の波長分布は紫外線を主とした.照度,輝度は歯科材料の重合に十分と判定された.次に試作光源を搭載した光線照射器を試作した.これを用いて歯科材料に光線を照射して硬化深度を測定した.その結果,試作照射器は多くの従来型照射器の性能を上回った.一例として試作光線照射器による歯科用複合材料の硬化深さ(mm)を以下に示す.比較対照は市販の光線照射器である.試作照射器:市販照射器(LBL)で照射時間20,30,60,90秒の順.20s=2.05:0.00. 30 s=2.47:0.95. 60s=2.99:1.93. 90s=3.25:2.28.平成15年度の研究では14年度に引き続き,光源と照射器の設計試作を行ない,技工特性に関連する物性評価も行った.1.リフレクターの設計と試作:リフレクターの材質は金属,ガラスのどちらかが考えられるが,本研究で用いるリフレクターは光源から照射された光線のうち,不要な部分は透過し,有用な部分は反射するような構造を持つことを必要条件に設定した.したがって,金属ではなく,ガラスに金属酸化物をコーティングすることで所要性質を満たした.2.光源の設計と試作:上記の条件に加えて発光管の電極間距離やリフレクターの曲率を変化させて光源であるランプを設計,試作した.本年度の研究により,歯科技工の現場に供するランプを完成させた.3.光源の性能評価:試作した光源の特性を検討した.光源の波長分布は紫外線を主とした.照度,輝度は歯科材料の重合に十分と判定された.次に完成した光源を搭載した光線照射器を製作した.これを用いて歯科材料に光線を照射して硬化深度を測定した.その結果,試作照射器は多くの従来型照射器の性能を上回った.一例として試作光線照射器による歯科用複合材料の硬化深さ(mm)を以下に示す.比較対照は市販の光線照射器UXSである.試作照射器(QIII):市販照射器(UXS)で照射時間20,30,60,90秒の順.20s=2.00:1.24. 30s=2.13:1.55. 60s=2.50:1.95. 90s=3.04:2.26.4.技工特性関連事項評価のため,異なる光線照射器で前装材シンフォニーを重合後,ヌープ硬さを測定した.その結果,専用光線照射器ではKHN=24,完成したQIII光線照射器ではKHN=40の値を示した.この結果から,試作した光線照射器の有効性が明らかになった.
高齢者の生活機能向上および転倒予防のための複合課題トレーニングの開発

本研究では、高齢者における生活機能向上および転倒予防のための複合課題トレーニングの開発を目指し、2007年度は高齢者における複合課題能力低下と運動機能および転倒状況との関連性について分析した。高齢者では静的バランス・動的バランスともにdual taskでは有意に低下した。また、静的バランスではsingle task、dual taskともに転倒群と非転倒群との間に有意差はみられなかった。一方、動的バランスではsingle task、dual taskともに非転倒群より転倒群で有意な低下が認められた。このことから、動的バランス課題ではdual taskだけでなく、single taskでも十分に転倒予測が可能であることが示唆された。さらに2008年度は複合課題トレーニングが高齢者の運動機能や生活機能に及ぼす影響を検討した。対象は施設入所高齢者23名とし、不安定傾斜板を用いての週2回の複合課題トレーニングを9週間行った。その結果、不安定板やバランスマット上での立位保持時間や最大随意重心移動距離などの運動機能に有意な効果がみられた。さらに、不安定板の動揺量の周波数解析を行った結果、練習を重ねるにつれて低周波成分は減少傾向を示した。これらのことから、高齢者に対する不安定板を用いての複合課題トレーニングは、不安定な支持面で姿勢を修正・保持する能力や、素早く姿勢を調節する能力の向上に有効であることが示唆された。高齢化が進み、虚弱高齢者や要介護高齢者が急増している我が国において、高齢者でも積極的に身体機能や認知機能の改善をはかり、転倒を予防し、日常生活の自立を保つための対策を確立することが重要な課題となっている。本研究では高齢者の生活機能向上および転倒予防のための複合課題(dual task)トレーニングの開発を目的として、複合課題(dual task)能力と、生活機能、運動機能、認知・精神機能および転倒状況との関連性について分析した。静的バランス能力として重心動揺計測、動的バランス能力としてステッピングテストを実施し、これらバランス能力(single task)とバランス課題に認知課題を加えた二重課題(dual task)能力を評価して、高齢者と若年者との比較を行った。その結果、若年者ではdual task下で静的バランス能力は低下しないが、動的なバランス能力は有意に低下し、高齢者においては静的バランス・動的バランスともにdual taskでは有意に低下した。さらに高齢者を転倒群と非転倒群とに分類し、バランス能力(single taskおよびdual task)、日常生活動作、認知機能との関連について検討を行った結果、静的バランスではsingle task、dual taskともに転倒群と非転倒群との間に有意差はみられなかった。このことから、ステッピングテストのような動的バランス課題ではdual taskだけでなく、single taskでも十分に転倒予測が可能であることが示唆された。本研究では、高齢者における生活機能向上および転倒予防のための複合課題トレーニングの開発を目指し、初年度は高齢者の複合課題能力と生活機能、運動機能、認知・精神機能および転倒状況との関連性について分析した。本年度は複合課題トレーニングが高齢者の運動機能や生活機能に及ぼす影響を検討した。対象は養護老人ホームに入所している高齢者23名とし、トレーニング群とコントロール群とに対象者を分類した。対象者には研究の内容について十分に説明を行い、同意の下で測定を行った。トレーニング内容はコンピュータの画面上に写し出されるマーカーに視線をあわせて、そのマーカーを追いながら不安定傾斜板上で立位保持する課題とし、週2回の理学療法士の監視下でのトレーニングを9週間行った。その結果、トレーニング群において不安定板やバランスマット上での立位保持時間、最大随意重心移動距離に有意な効果がみられた。また練習を重ねるにつれて不安定板を素早く調節することが可能となった。しかし、Timed Up and Go testや5m歩行時間のような移動能力の改善にはつながらなかった。高齢者は不安定な状況下で素早く姿勢を調節することが困難となる。この能力が低下することで、転倒恐怖感や生活活動量が低下することが考えられる。
ウィグナー結晶のトンネル現象

ヘリウム液面上に乗せた2次元電子系のウィグナー結晶において、二種類の多自由度トンネル現象に関する実験を行なっている。一つは液面に水平な方向へのトンネル現象であり、もう一つは垂直方向へのトンネル現象である。ヘリウム液面上に乗せた2次元電子系は液体ヘリウムの静電分極による鏡像ポテンシャルによって液面と垂直方向に弱く束縛されて、その方向の運動は量子化され、束縛エネルギーは8ケルビン程度である。これに外部から電場を加えることで、この状態を準安定な状態にすると、電子は束縛状態から逸出をはじめる。この現象は崩壊現象と密接に関連したトンネル現象である。この課題については、現在ヘリウム3冷凍機を準備中である。一方前者は、ウィグナー結晶の伝導度で見られる滑べり現象において、トンネル現象で滑べり状態に入る可能性を探求しようという意図に基づいている。ヘリウム上のウィグナー結晶が電子の局在する格子点直下の液面に局在した圧力を及ぼす結果、液面はウィグナー結晶とcommensurateな変形をおこす。この変形はウィグナー結晶にとって束縛ポテンシャルとなるので、一種のピン止め効果が発生する。ピン止めされたウィグナー結晶が束縛を逃れる現象はCDWのスライディング現象との類似性が高い。従って、この現象において、熱活性過程と量子トンネル過程を考えることは自然である。滑べり状態に入る際の閾値電圧の温度依存性を見ると、ウィグナー結晶の固化温度より下で,結晶の秩序が成長することに対応して、閾値は温度を下げるに従って増大する。ところが,さらに温度を下げて行くと、70ミリケルビン以下で、再び閾値が減少に転じることを見い出した。この現象は古典的に考えると、理解の難しい現象で、一つの可能性として量子効果を検討する必要があると考えられる。今年度は、銅核断熱消磁クライオスタットを用いて世界でもはじめて超流動ヘリウム3の自由表面でウィグナー結晶の伝導度の測定に成功した。