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電場下におけるイオン液体中の金属イオン溶媒和構造の解明

一方、非電場下におけるイオン液体中のLi+溶媒和構造やダイナミクスの研究について進めることができ、それら成果の一部は論文として発表できた。ブチル基側鎖にn-ブチル基、sec-ブチル基、iso-ブチル基、tert-ブチル基をもつ[C4mim]カチオンからなる4種類の塩([C4mim][TFSA])を合成した。n-ブチル基を除く3種類の塩はどれも高い融点を示し、イオン液体とはならなかった。そこで、新たに1-オクチル-4-アザ-1-アゾニアビシクロ[2.2.2]オクタンをカチオンとしたイオン液体([C8dabco][TFSA])を合成した。そのイオン液体について、多核種のNMR化学シフトを測定し、リチウムイオンー[C8dabco]カチオン間相互作用を見出した。また、電場印加NMR測定セルを製作した。さらに、平成25年度からの実施を予定していたNaTFSA電解質の合成も行った。電場下の研究については、二電極を組み込んだセルを使って、NMR測定を行う。非電場下の研究については、1-オクチル-4-アザ-1-アゾニアビシクロ[2.2.2]オクタンをカチオンとしたルイス塩基性イオン液体([C8dabco][TFSA])を溶媒とするLiTFSA溶液の二次元NMRスペクトルによるリチウムイオンーカチオン間相互作用の検証を行う。また、そのLiTFSA溶液の縦緩和時間と自己拡散係数を測定し、Li+溶媒和構造とダイナミクスとの相関について検討する。今年度は非電場下におけるイオン液体中のリチウムイオン溶媒和構造をNMR化学シフト測定により明らかにした。次年度はさらに、イオン液体中のナトリウムイオンやベリリウムイオンの溶媒和構造を調べ、溶媒和構造に及ぼす金属イオンサイズや電荷密度効果について検討する。また、作製した交流電場印加NMRセルを用いて[C8dabco][TFSA]や[C8mim][TFSA]を溶媒とするLiTFSA溶液のNMR化学シフトを測定し、電場下におけるリチウムイオン溶媒和構造についても検討する。
光応答型磁気機能を持つスピンネットワークの構築

金属イオンとの結合を強めるため、また配位様式を変化させるために,ジアゾ(4-ピリジル)メタンのビリジン部分を2,2'-ビピリジンやターピリジンに置き換えたジアゾーボリピリジン化合物を合成した。更に枝分かれ構造を持ち複数個のジアゾ基やビリジル基を有する化合物を合成した。得られた新規光応答型磁気カップラー(PMC)を用い種々の金属イオンとの錯体合成を行い、多次元スピンネットワークの構築を目指した。その際、複数個のカルベンを持つ磁気カップラーの基底状態が高スピン種であることを剛体溶媒中での磁化の磁場依存性により確認した。予備実験により次のことを示唆する結果が得られている。1)各種鎖状構造を持つPMCとM(hfac)_2の1:1錯体において、剛体溶媒中で68ユニット連結した一次元構造及びある特定の構造(たとえば環状構造)を持つ集積体をつくる組み合わせがある。2)枝分かれ構造を持つPMCとM(hfac)_2で磁化の磁場依存性において履歴現象が観測される。後者は磁石に特有の磁気的挙動であり、全く新しい剛体溶媒中での分子磁性体の構築研究への展開が期待でき、更に新たな磁性体の開発へつながると考えられる。
心エコー指標と病理デジタル解析データの対比による右心機能低下の病態解明

本研究では、右室生検病理のデジタル画像から、画像処理ソフトウェアを用いて心筋線維化ならびに心筋繊維走行異常の重症度について自動数値化による定量評価を行う。その結果を、心エコーによる右室収縮能指標と比較することで、心エコー右心機能指標の病理的な裏付けを明らかにし、今後の右心不全の治療法開発あるいは的確な治療戦略の基盤を確立とすることを目的とする。現在、当院にて心エコー検査と心筋生検を行った非虚血性拡張型心筋症(左室駆出率40%未満)をリストアップし、そのデータを収集している。これまで、2012年12月2017年12月までに検査を行った110例(平均年齢44±11歳、男性77例)の臨床データの収集が終了している。従来の心エコー指標に加え、2Dスペックルトラッキング法による右室長軸方向ストレイン解析を行った。右室全体のストレインRVGLSは-10.9±5.5%、右室自由壁ストレインRVfwSLは-13.7±6.8%と低下しており、右室収縮能が低下していることが明らかとなった。また、右室収縮能は後負荷の影響を受けやすいことから、より本質的な右室収縮能RV-PC couplingの指標として、これらの指標を推定右室圧で除したRV GLS/RVSPおよびRVfwLS/RVSPも求め、その値はそれぞれ-0.33(-0.55 - -0.19)、-0.45(-0.66 - -0.25)%/mmHgであった。110例のうち、42例に死亡あるいはLVAD(左室補助循環装置)装着の心イベントを認めた。現在、このリストを元にMasson-Trichrome染色を行った心筋組織の解析を進めている。心筋組織はデジタル画像を画像処理ソフトウェアWinRoofで2色化処理し、線維化の程度を定量している。必要なソフトの購入や研究体制は構築済みであり、症例のリクルートも順調に進んでいる。今後病理組織の解析が進めば、予定通り研究結果が得られると見込んでいる。今後は、虚血性拡張型症例の登録を増やし、心筋ストレインと心筋線維化の関係について予定通り検討を進めていく。また、これまでの検討で、本研究に用いた手法が心アミロイドーシスの研究にも応用可能との着想を得た。現在、心筋生検を行った心アミロイドーシス症例のリクルートも併せて行っている。研究結果をまとめることを優先し、海外学会発表を次年度に繰り上げたこと。統計解析ソフトの購入を次年度に行うことにしたこと。受理された論文掲載料の請求が次年度になったこと。これらの予算を次年度として使用する予定。東京大学医学部附属病院循環器内科心エコー室
同変層を用いた不変式論

正標数の体上の簡約群Gの多項式環Sへの線型な作用について、もしSがGの表現とし良いフィルター付けを持てば、Gのパラボリック部分群Pのユニポテント根基U_Pによる不変式環S^{U_P}は有限生成UFDで強F正則、特にGorensteinであることを証明した他、正標数の可換環の性質を論じたり、宮崎充弘氏との共同研究でG素イデアル、G準素Gイデアルを論じる等の研究を行った.これらは代数学における可換環論、不変式論の研究となる.正標数の体上の簡約群Gの多項式環Sへの線型な作用について、もしSがGの表現とし良いフィルター付けを持てば、Gのパラボリック部分群Pのユニポテント根基U_Pによる不変式環S^{U_P}は有限生成UFDで強F正則、特にGorensteinであることを証明した他、正標数の可換環の性質を論じたり、宮崎充弘氏との共同研究でG素イデアル、G準素Gイデアルを論じる等の研究を行った.これらは代数学における可換環論、不変式論の研究となる.簡約群Gの有限次元表現Vについて、対称元環S=Sym Vが良いフィルター付けを持てば、不変式環S^Gが強F正則であることは以前から知られているが、同じ仮定の下で、UがGのパラボリック部分群のユニポテント根基であるときに、S^Uもやはり強F正則であると分かり、5月に開かれたAnn Arborにおける集会で発表を行い、論文を書いて投稿中である。これは標数OにおけるPopovの結果の正標数版と捉えることが出来、また、必ずしも線型簡約ではない群の作用による不変式環のCohen-Macaulay性を保証する定理として、他に類を見ないものであるといえる。また、代数群Gの作用する可換環Sについて、いつ不変式環S^Gが一意分解整域か、という問題について、古典的な代数的閉体上のPopovの結果を閉体ではない体上に拡張するとともに、Sが必ずしも一意分解整域ではない場合についても考察して結果を得、論文にして投稿中である。基礎体,kが代数閉体の場合、Gの有理点のなす群G(k)の作用が十分に大きく、Sの商体へのG(k)の作用を考えることが非常に有効であるが、kが一般の場合を考えると、G(k)が非常に小さくなってしまい、その商体への作用を考えることに意味がなくなってしまう。一方で、一般にはGの作用する可換環Sについて、Sの全商環Q(S)にまでは、Gの作用は拡張されない。この問題を解決するため、Q(S)の部分S代数で、Sの作用が拡張されているものの中で最大のものがあるので、それをQ_G(S)で表し、SのG-同変全商環と名付けて、基本性質を調べ、上記の不変式環の一意分解性の問題に応用した。明治大学の藏野和彦氏と共同で、因子類群が有限生成自由Z加群である正規射影多様体について、Cox環の正準加群の次数付けを決定した。この結果は出版された。また、Yに代数群Gが自明に作用するG射f:X →Yについて、XおよびYから余次元2以上の閉集合を除いた残りが主G束になっているときにfは亜主G束であると定義し、このときにXとYについて、反射層の圏、正準加群、因子類群の関係がうまくいっていることを示し、亜主束には豊富な例があることを示した。特に、最近Braunが証明した渡辺による不変式環のGorenstain性に関する定理の一般化に別証明を与えた。この結果はベトナムでの研究集会に於いて発表された。亜主束を一般化した有理的亜主束は群Gがトーラスの場合にCox環を調べる方法を与えており、今後が期待される。証明には、同変層の振る舞いを調べることが随所に出て来ており、同変層を用いた不変式論の一環になっている。また、genericなm×n行列(m〓n)のm次小行列式全部で生成されるイデアルのr乗I_m^rについて、そのsyzygyの生成系を群GL_m×GL_nの表現として決定した。これにより、I_m^rの極小自由分解が線型であるというAkin-Buchsbaum-Weymanによる古い結果や、I_m^rの射影次元を決定した最近のBruns-Conca-Varbaroの結果を一般化している。また、syzygyの生成系が分かったことにより、今後I_m^rの極小自由分解が具体的に記述出来る可能性が出て来た。これについては、n=m+1の特別な場合等に大渓正浩氏との共同研究で実際に分かっており、今後の研究が待たれる。前年度までに定義され、ある程度基本性質が調べられていた亜主束について、さらに詳しく調べた。特に、正標数の体上の代数群Gと亜主G束X -> Yが与えられたときに、Yの構造層O_YのFrobenius押し出しが適当な条件の下でO_XのFrobenius押し出しのG_e不変部分と一致することを証明した。ここに、G_eはGのe番目のFrobenius核である。このことは、正標数での不変式論において、元々考えたい群Gが通常の代数群であったとしても、infinitesimalな群G_eを考えることが有効であることを示している。

応用として、中嶋祐介氏との共同研究で、一般線形群のpseudo-reflectionを持たない有限部分群Gの多項式環Sへの自然な線型作用について、Gの位数が基礎体の標数を割らない場合に、SへのGの作用による不変式環Rの直既約な極大Cohen-Macaulay加群について、その一般化されたF-signatureを求める公式を得た。この公式は、考えている直既約Cohen-Macaulay加群がR自身の場合には渡辺・吉田による公式s(R) = 1/|G|に一致するものであり、その一般化になっている。Gが有限群でない場合でも、上記公式は適用可能であり、特に上でYがdeterminantal varietyやGrassmann多様体の座標環の素スペクトルの場合を考えることにより、これらYのFrobenius押し出しとそれに関連して定まる性質(Finite F-representation typeかどうかなど)や不変量(F-signature, dual F-signature, Hilbert-Kunz重複度)が調べられるだろう。有理的亜主束についての研究が進展するなど、当初期待した通り、同変層を応用した不変式論が十分に展開されており、おおむね順調に進展していると言える。この研究が藏野氏との共同研究のCox環に関する研究とも深く関わっていることが判明し、面白い展開となっている。当初計画した内容として、不変式環のF正則性などの問題があり、これについては亜主束の枠組みでの進展はみられなかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。F正則である不変式環の中で最も典型的なdeterminantal ringを定義するdeterminantal idealについて、そのベキ乗の極小自由分解を求めることが大変重要であり、このことについて大渓正浩氏と研究を今後押し進めて行く計画である。また、Pfaffian idealについてもそのベキ乗の極小自由分解を考察する。また、F有限射の概念を定義し、そのdescent等についても調べて来たので、その不変式論的な位置づけについても調べて行きたい。また、亜主束の実例、性質については調べているが、新たな展開が無いか模索して行く。分担者吉田健一氏が24年度から日本大学に移籍したので、環論的側面の研究のために東京に頻繁に必要が出てくると思う。
骨折治癒促進を目指した炭酸ガス経皮吸収療法の確立

骨折に対する炭酸ガス経皮吸収の最適な継続期間・治療間隔を、ラット大腿骨閉鎖骨折モデルを用いて検討した。継続期間の検討では、炭酸ガス経皮吸収は骨折直後から骨癒合まで継続して実施することが、骨折治癒に最も効果的である可能性が示唆された。また、治療間隔の検討では、週2回の炭酸ガス経皮吸収でも骨折治癒促進効果が認められたものの、連日の炭酸ガス経皮吸収ではより骨折治癒促進効果が優れていた。これらのことは、今後の臨床応用に際し重要な知見である。骨折に対する炭酸ガス経皮吸収療法の最適な治療期間を検討することを目的とした。ラット大腿骨の閉鎖性骨折モデルを作成し、骨折肢に対して炭酸ガス経皮吸収を骨折後1週間、2週間、3週間連続で実施した群(炭酸ガス1週群、2週群、3週群)と、sham treatmentを行った群(コントロール群)の4群間で骨折治癒を比較検討した。その結果、骨折後3週における骨癒合率は、コントロール群30%、炭酸ガス1週群50%、炭酸ガス2週群60%、炭酸ガス3週群80%と、炭酸ガス3週群ではコントロール群と比較して骨癒合率が有意に高かった。力学試験(3点曲げ試験)では、最大荷重・剛性・破断エネルギーとも、炭酸ガス3週群ではコントロール群と比較して有意に高い値を示していた。また、骨折後3週の組織染色では、コントロール群、炭酸ガス1週群、2週群では骨折部に厚い軟骨の残存を認めたのに対し、炭酸ガス3週群ではコントロール群と比較して軟骨領域は有意に小さく、ほぼ骨性架橋が完成していた。以上をまとめると、炭酸ガスを3週間連続で経皮吸収させた群では、骨癒合が有意に促進されていた。なお、本研究において明らかな有害事象は認められなかった。炭酸ガス経皮吸収の骨折治癒促進作用は、特に軟骨内骨化促進を介して作用していると考えられた。また、骨折治癒促進を期待した炭酸ガス経皮吸収は、骨折初期から骨性架橋形成期まで継続して実施することが最も効果的である可能性が示唆された。これらのことは、実際の臨床応用において重要な知見であると考えられる。骨折に対する炭酸ガス経皮吸収療法(治療)の最適な治療期間、ならびに最適な治療間隔を検討した。ラット大腿骨の閉鎖骨折モデル作成後、骨折肢に対して炭酸ガス治療を骨折後1週間、2週間、3週間連続で実施した群(炭酸ガス1週群、2週群、3週群)とsham treatmentを行った群群(コントロール群)の4群間で骨折治癒を比較し、炭酸ガス3週群ではコントロール群と比較し有意に高い骨癒合率を認め、力学強度も炭酸ガス3週群では有意に高値を示した。サフラニンO染色では,コントロール群,炭酸ガス1週群,2週群では骨折部に厚い軟骨の残存を認めたのに対し,炭酸ガス3週群ではコントロール群と比較して軟骨領域は有意に小さく,ほぼ骨性架橋が完成していた.以上をまとめると、炭酸ガス治療を3週間連続で行った群では骨癒合が有意に促進されていた。治療期間の検討として、炭酸ガス治療を週2回、連日行った群(連日群)、sham treatmentを行った群(コントロール群)の3群間で3週間後の骨折治癒を比較した。その結果、骨癒合率はコントロール群では8.3%であったのに対し、週2回群では50%、連日群では83%であり、連日群には及ばなかったものの週2回群でも骨癒合率は上昇していた。有害事象は認められなかった。炭酸ガス治療の骨折治癒促進作用は、特に軟骨内骨化を介して作用していると考えられ、骨折治癒促進を期待した炭酸ガス経皮吸収は、骨折初期から骨性架橋形成期まで継続して実施することが最も効果的である可能性が示唆された。週2回の炭酸ガス治療でも骨癒合率は上昇していたが、連日群に劣っており、今後さらなる検討を要する。研究申請者ならびに研究申請者の所属する研究チームは、ラット大腿骨骨折モデル作成やその他の実験手技において豊富な経験を有しており、おおむね順調に実験が進んでいると考えられる。整形外科学平成26年度の研究結果より、骨折に対する炭酸ガス経皮吸収療法は、骨折初期から骨性架橋形成期まで継続して実施することが最も効果的である可能性が示唆された。炭酸ガス経皮吸収の骨折治癒促進作用は、特に軟骨内骨化促進を介して作用していると考えられたものの、その詳細なメカニズムは不明であり、さらなる検討を行う方針である。また、平成26年度の研究結果より、炭酸ガスの適切な治療期間に関しては、ある一定の見解が得られたものの、炭酸ガス経皮吸収療法の適切な条件(たとえば週に何回の治療が望ましいかなど)に関してはいまだ不明であり、今後検討を行う予定である。研究を進めていく上で、必要に応じて研究費を執行したため、当初の見込み額と執行額は異なった。
塩基性染料による部分着色材の教材への利用

木材加工での鮮やかな色彩の装飾効果を踏まえた題材開発は,木材特有の文様を新しい角度から捉えることを意味し,また視覚的な刺激により,今までにない作品づくりが期待できる。また,木材が生物材料である証拠を,時間の推移とともに浸透着色されゆく木目によって,視覚的に確かめられることにもなりうる。そこで鮮やかな色彩の装飾効果を踏まえた学校題材および療育題材として導入される可能性について,準備や方法を簡易化することにより,開発と実践を試みた。小学生向けに実践した題材は,短冊状の着色木材を自由に組み合わせて翼を創る『バランスインコ』および,着色木材で角を創る『走る龍』を開発した。製作過程では工夫次第で発展できる可能性を含めた。実践は,名寄市の児童館で,それぞれ30名ずつ,着色から製作まで試みた。また,知的障害者更生施設において,着色過程および着色材を使った作品を利用者に見てもらい,その感想と意見の聴き取りを行なった。樹木の成長過程の説明と共に行なった着色実験で子どもたちは,瞬く間に色が変わる様子に驚いていた。小学生に木材が生物材料であることを,少なからず認識させられたように思われた。また『バランスインコ』において,翼の重ね方と本体への取り付けに子どもたちそれぞれが工夫をして,色鮮やかで愛着のある小鳥ができた。また翼の付け方で揺れ方に違いも生まれ,より興味深いものとなった。知的障害者への療育題材の開発には,既存の題材への付加価値として着色木材の利用を検討した。しかし実際は利用者の興味や技術を確認しながら,少しでも向上させようとする内容が必要であることから,現場に入って少なくとも23年かけて開発されるべきであろう。ただし,数時間の中で,染め分け着色材の色の鮮やかさに関心を持った利用者もおり,より効果的な活用と既存で取り組んでいる題材の改良によって,題材を示せる可能性もある。部分着色材を利用した教材の開発をしていく中で、ブナ材の着色において異常な未浸透部が存在することがわかり,その原因究明と対応策の検討を行った.ブナ材は木目が不明瞭な散孔材であるが,易浸透な辺材幅が大きく,かつ浸透着色すると年輪の中の早材部だけが選択的に着色されるため,木理明瞭着色には有利な材料である.ところが,伐採直後に発生する傷害チロースによって製品の美観を損ねる着色むらが生じる.そこで,樹体のチロース形成に必要な生理的活性を失わせる処理法を,夏期伐採材および冬期伐採材のそれぞれの条件で検討した.その結果,(1)夏期の伐採では伐採直後に50°C以上の温水浴処理を施す.(2)冬期の伐採では凍結期間中に製材・乾燥をする.または低温で含水率が高いうちに50°C以上の温水浴処理を施す,ことによって,完全に傷害チロースを抑制できることがわかった.また,繊維方向への流動過程において,吸着性および色の異なる塩基性染料2種の組み合わせで2色の染め分け,さらに吸着性のない顔料を配合すると3色の染め分けの可能性が確認されていたが,配合するときの染料の濃度比を調整することにより,各染料の着色幅(範囲)をコントロールできることがわかってきた.この技術が確立されれば,本研究のテーマである“木材が生物材料である証拠を示す教材"の開発がより効果的な形になると期待できる.そこで今後の補足課題として,吸着力の大きい染料と小さい染料および顔料による55とおりの組み合わせによる,着色パターンおよび着色幅(範囲)の検証実験を行うことにした.これにより,より多くの集成加工時の色・配列が考案でき,教育現場での実践および療育訓練における教材の開発につなげられよう.木材加工での鮮やかな色彩の装飾効果を踏まえた題材開発は,木材特有の文様を新しい角度から捉えることを意味し,また視覚的な刺激により,今までにない作品づくりが期待できる。
日米における教員養成の制度ならびに内容・方法の実証的比較研究

本研究の目的は、1.日米の教育実習制度の理念と具体的内容の比較、2.日米の教育実習制度における学部教官及び協力校教官の位置と役割の比較、3.教育実習生に期待する能力・技術の内容の比較、4.教育実習の評価とシステムの比較であった。それぞれについて以下の結論を得た。1.日本の制度は経験・契機としての実習であり、米国は教師としての独り立ちへの実習である。このことは日本46週間、米国18週間以上という本実習の期間設定や米国での早期からの現場実習(例えばブロック実習)の積み上げ方式という具体的内容に如実に現れている。2.学校として実習生を受け入れる日本と教員が個人的に受け入れる米国という制度が根本的な差異を生じさせている。また1.の結論と重ね合わせると、日本の教員は授業と生徒指導の方法モデルであることを求められ米国教員は独り立ちを助ける全人格モデルであることを求められる。したがって、それなりの資格も必須となる。日本の学部教官は連絡役であり、米国は相談役あるいはアドバイザーである。3.米国では、実習生は教室環境をとりまく全体的な状況に責任を持つことが求められる。したがって、学級経営と授業内容の教授の両方の能力・技術を期待される。日本では、学級経営への責任は限られており、教科内容と教授の手順に焦点を当てることが求められる。4.日本の評価システムは協力校に負うところが大きい。最終的な認定は大学が行うが、評価のフォーマットを示し、これへの協力校からの評価に基づいて判定する。経験積み上げ方式の米国では一貫した評価基準が必要であり、それは学生にも公表されている。また、評価にあたっては学部教官、協力校教官、学生の3者による話し合いを行う。本研究は3年間継続研究であるが、平成11年度は、その1年次研究として以下の研究活動を行った。1日米の教育実習システムと形態、実習施設、実習内容の比較検討を、ウィスコンシン州立大学オークレア校と福島大学教育学部を例に行った。2具体的には、以下の4点での研究を行い、第1年度研究報告書としてまとめた。1)教育実習の手引きの比較検討をとおして、教育実習の全体的比較を行った。2)初等学校の教員養成プログラムに焦点化し、ウィスコンシン州立大学オークレア校の一般教育から教員養成プログラムの履修基準ならびに授業形態、内容の概要について、その特徴を福島大学の教育実習制度との比較を意識して整理した。3)主に、複数の初等学校を視察し、教育実習の実習場面をt調査し、教育実習生ならびに教育実習生の指導教員を対象として聞き取り調査を行った。4)ウィスコンシン州立大学オークレア校のDr.Dunlap氏による比較研究発表を、公開研究会として行い、教育実習プログラム比較を行うとともに、福島大学側としての教育実習制度改革の動向について研究報告し、双方で研究交流を行った。3以上の研究は、福島大学の4名の代表と、ウィスコンシン州立大学オークレア校代表2名による、訪米、訪日による実証的研究をもって推進された。4次年度の計画に関しては、(1)中等学校の教員養成プログラムならびに教育実習の評価システムに関しての比較研究、並びに(2)教育実習システム、内容等に関してのアンケート調査の事前研究を行った。本研究は3年間継続研究を予定しており、今年度はその2年次としての研究を次のように行った。1本年度は、中等学校ならびにスペシャル・ニーズ教育の教員養成プログラムならびに教育実習評価システムに関する研究に焦点を当て研究した。2研究作業としては、E-mail等を介した恒常的な研究交流を行うとともに、2000年9月末に日本側研究者が渡米し視察、研究協議を行い、また同年11月には、米国側研究者が訪日して視察ならびに研究協議を行った。3具体的には、訪米においては、a)米国のミドルスクールの学校システムならびにカリキュラム資料の収集と、中等学校教員養成カリキュラムならびに同授業プログラム資料の収集b)スペシャル・ニーズ

教育の教員養成プログラム並びに教育実習評価システムに関する資料収集と学校視察、c)中等学校ならびにスペシャル・ニーズ教育実施校の視察と教育実習生ならびに協力教員からの聞き取り、d)教育実習生、協力校教員ならびに教員対象のアンケート項目の検討と調査の実施(11-12月)、e)同上資料の分析、を行った。4また、訪日に関わっては、a)福島大学教育学部教育実習の視察と附属学校園教員ならびに協力教員からの聞き取り調査、b)福島県立養護学校の視察と教員からの聞き取り調査、c)福島大学教育学部学生対象の教育実習に関わる聞き取り、d)日米教育実習システムの比較研究に関わる研究協議、e)今年度成果の報告書ならびに次年度共同研究とその研究成果のまとめの打ち合わせ、等を行った。5研究報告書は、予算の関係から、2001年度5月期に刊行予定である。本研究の目的は、1.日米の教育実習制度の理念と具体的内容の比較、2.日米の教育実習制度における学部教官及び協力校教官の位置と役割の比較、3.教育実習生に期待する能力・技術の内容の比較、4.教育実習の評価とシステムの比較であった。それぞれについて以下の結論を得た。1.日本の制度は経験・契機としての実習であり、米国は教師としての独り立ちへの実習である。このことは日本46週間、米国18週間以上という本実習の期間設定や米国での早期からの現場実習(例えばブロック実習)の積み上げ方式という具体的内容に如実に現れている。2.学校として実習生を受け入れる日本と教員が個人的に受け入れる米国という制度が根本的な差異を生じさせている。また1.の結論と重ね合わせると、日本の教員は授業と生徒指導の方法モデルであることを求められ、米国教員は独り立ちを助ける全人格モデルであることを求められる。したがって、それなりの資格も必須となる。日本の学部教官は連絡役であり、米国は相談役あるいはアドバイザーである。3.米国では、実習生は教室環境をとりまく全体的な状況に責任を持つことが求められる。したがって、学級経営と授業内容の教授の両方の能力・技術を期待される。日本では、学級経営への責任は限られており、教科内容と教授の手順に焦点を当てることが求められる。4.日本の評価システムは協力校に負うところが大きい。最終的な認定は大学が行うが、評価のフォーマットを示し、これへの協力校からの評価に基づいて判定する。経験積み上げ方式の米国では、一貫した評価基準が必要であり、それは学生にも公表されている。また、評価にあたっては、学部教官、協力校教官、学生の3者による話し合いを行う。
遺伝子DNAのメダカへの導入

この研究の課題は魚類における遺伝子の発現機構を、クロ-ニングされた遺伝子を卵に導入することによって、解明することである。遺伝子発現の調節は5'上流域にある、プロモ-タ-の働きによって行なわれている。ところが、魚類で高い活性を示すプロモ-タ-は現在までほとんど知られていない。そこで今年度はプロモ-タ-の活性を検討するための実験系を作ることを目的にして、プロモ-タ-にレポ-タ-遺伝子としてβ-ガラクトシダ-ゼ遺伝子を結合したものを導入した。導入に用いたプラスミドはpmiwZでRSVとニワトリβ-アクチンの二つのプロモ-タ-を含んでいる。このDNAをメダカの卵母細胞の核に注入した。卵を発生させて、のう胚期胚体形成期、5日胚の三つの段階で胚を固定して、indoxyl法の組織化学によって、遺伝子の発現を調べた。のう胚期では調べた胚の40%に胚体形成期の胚では調べた胚の51%に、5日胚では調べた胚の3%にβ-ガラクトシダ-ゼの発現が見られた。発現している組織の局在性については、のう胚期では外層の細胞が胚体形成期では卵のうの細胞に発現が見られた。胚体での発現は稀であった。5日胚では筋節に発現が見られた。胚そのものの内在性の酵素活性が胚体形成期より後の段階で卵黄のうと消化管に見られる。以上の結果から、この遺伝子の発現は卵黄のうに局在していて、胚体での発現は少ないことが考えられた。5日胚で発現が少なくなっているのは、卵黄のうでの発現が内在性のものと区別がつかないことによると考えられる。今年度の実験によって、ここで用いたプロモ-タ-は遺伝子発現に関してある特異性を持っていること、β-ガラクトシダ-ゼ遺伝子がレポ-タ-として魚類でも有効であることが明らかになった。
不均質な地中における硝酸態窒素浸透プロセスの解明とモデル化

近年、農業活動に起因する硝酸態窒素および亜硝酸態窒素による地下水汚染は、飲料水基準の項目別超過率としては最も高くなっており深刻さを増している。窒素肥料や畜産排水などとして地表近くからアンモニア態窒素などの形で地中に入った窒素はその形態を硝酸態窒素に変化させながら土壌水とともに浸透して地下水へ到達する。地表面から地下水面までの浸透プロセスは、物質を輸送する水の供給源である降水の時空間的不均一性、および多孔体の不均質性のため複雑で予測が非常に困難である。本研究では、不均質場における硝酸態窒素の浸透プロセスを明らかにすることを目的とし、室内降水・蒸発-浸透実験、野外観測およびシミュレーションをおこなった。畑地での野外観測では常に地表面近くに硝酸態窒素の最大濃度があり深度とともに濃度が減衰すること、河川への窒素流出はスポット的に生じていることが明らかとなり、地層中に数多く認められたマクロポアの影響が示唆された。マクロポアを有する媒体を用いた室内実験では降水量・降水強度・先行土壌水分量およびマクロポア径が物質浸透に及ぼす影響を調査した。マクロポア流による早い浸透が生じる場合でも、26mm未満の降水では地表面付近のマトリックス中に高濃度の硝酸態窒素が残留すること、降水強度はマクロポア流の発生に影響することなどが確かめられた。マクロポアは強い降水下では硝酸態窒素の早い浸透、弱い降水を含むすべての降水下で大きな分散に寄与することがわかった。また、無降水時における蒸発量は物質浸透と分布に大きな影響をもち、不均質な地表面からは粗度分布により蒸発速度が異なることが明らかとなった。マクロポア流を考慮した数値モデルでは定性的な物質浸透プロファイルは再現できたが、定量的な精度が不十分で、現在モデリングを継続している。平成13年度は、既存の野外観測データの整理((1))および人工的にマクロポアを形成したライシメータを用いた室内降雨実験((2))を行った。(1)報告者が平成11-12年度に観測した農業地域における土壌水水質データの内、硝酸態窒素とその生成・分解に関連のあるデータの抽出整理を行った。その結果、大豆畑などに比して大麦畑、とうもろこし畑の地表面下20cm(根域下)の土壌水には高濃度の硝酸態窒素が含まれ、濃度は深さと共に減少するが地下水面に窒素が流出していることがわかった。得られた濃度プロファイルを既存の解析モデルにフィットして浸透パラメータの推定を行った結果、不飽和帯においても脱窒反応が典型的な飽和帯の10-100分の1程度の速度で起こっていることがわかった。モデルから推定された浸透速度は降水・蒸発量から推定される浸透速度より早くマクロポアによるすばやい水の浸透の影響が示唆された。(2)風洞下に設置された細砂を充填したライシメータ(深さ60cm)内に直径2mmを中心とするマクロポアを人工的に形成し、塩素イオン、硝酸イオン、硫酸イオンをトレーサーとして5種の降水強度による降雨浸透実験を行った。マクロポアの無い媒体でも同じ実験を行い、結果を比較することによりマクロポアが水・物質の移動に及ぼす影響を明らかにすることが目的である。得られたデータの解析はまだ十分に行われていないが初期的な結果として次のようなことが認められた。水の動きにおいてはマクロポアがある場合には降水後深部でのすばやい圧力水頭の上昇が認められてマクロポアの影響が顕著であるのに対し、物質移動においてはマクロポアがある場合の方が物質濃度のより大きな希釈か認められるものの、浸透速度に大きな違いは認められなかった。平成14年度は平成13年度に行った室内降雨実験のデータ解析((1))および二層構造をもつ土槽を用いた室内降雨実験((2))を行った。

(1)豊浦標準砂を充填した幅1m、長さ3m、深さ0.6mの砂箱内に地下水面を深さ0.55mに設定し、砂箱の3分の1の部分に直径2mmを中心とするマクロポア125本を人工的に形成した。この部分のマクロポアの体積率は0.073%となり、残りの部分のマクロポアの体積率は0%である。簡易降水装置で降水量4mm、5.6mm、6.8mm、13.0mm、26.mmに相当する散水を、総雨量が40mmを越すまで、同一降雨強度で数日おきに繰り返し、各降水イベントに対応した圧力水頭変化とトレーサ(1000mg/lの塩素イオンと硝酸イオン溶液)の動きをマクロポアのある部分と無い部分で測定した。実験の結果、地中におけるマクロポア流に起因する素早い水分増加は地表面が飽和しない中程度の降水強度の場合に最も顕著に認められることがわかった。平均物質濃度プロファイルは26mm降水を除く全ての降雨強度、総降水量において常に地表面近くに最大濃度が位置し、深さとともに濃度が低下するという形状をもつことがわかった。マクロポアを有する多孔体では地下水面直上の深度までマクロポアの無い多孔体より高い物質濃度を持ち、マクロポアがより多くの物質を地下水へ浸透させる役割を果たしていた。本実験条件内では26mm降水の場合のみに、総降水量の増加と共にピーク濃度の深度が下がるピストン流型の物質浸透が認められた。(2)本年度は実際の畑地を想定した上層20cmに土壌、下部に細砂を充填した2層構造をもつ土槽をもちいてマクロポアと降水強度が水および物質移動に与える影響を明らかにすることを目的とした室内実験を行った。実験は3月末に終了し、データの整理・解析を現在進めている。平成15年度は平成14年度末に行った二層構造をもつ土槽を用いた室内降雨浸透実験のデータ解析((1))および降水頻度および強度の異なる条件下における室内降雨浸透実験((2))をおこなった。(1)実際の畑地を想定し、上層20cmに土壌、下部に細砂(豊浦標準砂)を充填した2層構造をもつ土槽を用いてマクロポアと降水強度が水および物質移動に与える影響を明らかにすることを目的とした室内実験を行った。土槽内(W1m×L3m×D0.6m)に地下水面を深さ0.55mに設定し、土槽の3分の1に125本の互いに連続しないマクロポア(φ=2mm、L=.0.2,0.3,0.6m)を人工的に形成した。簡易降水装置を用いて4種類(4.0,6.8,13.0,26.0mm/10min)の異なる降水強度で降水を23日おきに繰り返し与えた。水およびトレーサーとして地表に与えた塩素イオンの動きをテンシオメータおよび土壌溶液の採水・分析により捉えた。最大降水強度時を除くすべての降水強度において、マクロポアのある部分に、よりシャープな圧力水頭変化が降水開始時に認められた。マクロポアのある部分と無い部分の違いは中程度の降水強度でより顕著であった。弱い降水強度時にはマクロポアの影響はわずかであったが、中程度の降水強度時には顕著なマクロポアの影響と考えられる高濃度ピークの深部への到達がマクロポアのある部分でのみ認められた。最大降水強度時には、より早いトレーサーの深部への到達および、1次元鉛直方向におけるより大きなトレーサーの分散が、マクロポアのある部分で認められた。
生体内レニン活性の可視化解析技術の開発と病態解析及び治療法開発への応用

レニン・アンジオテンシン系(RAS)は、内部環境恒常性維持に必須であると同時に各種疾患の病態形成に深く関与している。血管壁・腎組織に存在する“組織RAS"活性化が心血管病・腎臓病の病態に重要な役割を果たしていると想定されているが、その実態は不明である。蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)の原理と多光子レーザー顕微鏡を駆使して、生体組織においてレニン活性を可視化し検出しうる、新規のin vivo imaging技術を開発した。本技術を応用して、組織RASの本態(活性化動態・部位)を検討し、組織RASの生理学的、病態形成上の役割、活性化制御機構を検討した。蛍光共鳴エネルギー移動(Fluorescence resonance energy transfer:FRET)は2つの蛍光分子が近接した場合に、一方の蛍光分子(ドナー)から他方(アクセプター)へ励起エネルギーが電子共鳴によって直接移動する現象である。酵素活性を定量するために、FRET技術の応用が可能である。基質となるペプチド(FRETペプチド)のN端にドナー分子を結合させ、C端をアクセプター(クエンチャー)分子で標識する。2分子が近接状態ではドナー由来の蛍光はクエンチャーによって吸収されるため、蛍光を発しない。酵素によりFRETペプチドが切断されると、ドナーの由来の蛍光が検出可能となり、蛍光強度を測定することで酵素活性が定量評価可能となる。レニン活性の検出には、レニンFRETペプチドとして、レニン基質ペプチドの両端に蛍光色素5-FAM及びクエンチャー分子QXL-520を結合したRenin FRET Substrateを用いた。多光子レーザー顕微鏡を利用し、各種分子量の蛍光標識probeを用いラット、マウスの腎内微小血流、透過性変化を直接可視化するin vivo imaging法を確立している。この方法を基盤として、生体動物においてレニン活性を可視化する新規in vivo imaging技術を開発した。経静脈的にレニンFRETペプチドを投与し、多光子レーザー顕微鏡でレニン活性を検出しうることが明らかとなった。レニン阻害薬(Aliskiren)投与によりこの蛍光が強く抑制されることから、観察蛍光がレニン活性を示していることが支持された。食餌塩分摂取量を変化させ、血漿レニン活性を同時に測定し、蛍光強度との相関を解析し、両者が負の相関を示すことが明らかになった。本技術を活用した各種病態腎における組織レニン活性変化の解析に現在取り組んでいる。腎臓病学
超伝導-強磁性接合によるスピンスイッチングの研究

超伝導-強磁性接合によるスピンスイッチング素子はAF/F/S/Fの4層構造膜をを取り、ある条件下では両強磁性層のスピンが互いに反平行状態を取った時に平行状態を取った時よりも高いTcを持つ可能性がある事が理論的に示唆されている。即ち、ある条件のもとではフリーF層の磁化の反転に伴いS層は常伝導状態から超伝導状態へと転移し、従ってその場合磁気抵抗は有限の値から零へと変化し実際上非常に小さい磁場変化に対して高いS/N比を持った素子が実現される事になる。この様な予測の元に基礎的研究も含めて以下のような研究を行った。行った系は、(1)超伝導体/常伝導体(常磁性体、非磁性体、他の超伝導体等)積層膜、(2)超伝導体/強磁性体積層膜、(3)強磁性体/超伝導体/強磁性体/反強磁性体からなる4層膜の系である。その結果以下のような結果を得る事が出来た。(1)については常伝導体として非磁性体や超伝導体を選んだときのTc、Hc2の挙動を調べた。結果は近接効果の理論やPauli常磁性の効果でかなり説明が出来る事が分かった。(2)に就いてはNb/Co、V/Co等の多層膜を作製し、測定した結果、磁性層厚の変化に伴ってTcが異常な振る舞いを示す事を見いだした。解析の結果、この異常は超伝導秩序因子の位相差を如実に反映して表れている事が判明した。(3)に就いてはFeMn(AF)/FeNiCo(F)/Nb(S)/FeNiCo(F)の4層膜を作製し研究を進めた。FeNiCoバーマロイは保磁力が非常に小さく(0.1Oeの大きさ)磁化の反転が容易であり、またFeMn反強磁性体は片方のパーマロイの磁化反転を抑制するために付けた。F層の厚さを制御する事により、両者のF層の磁化の平行、反平行状態を小さい磁場でコントロールする事が可能になった。またS層の厚さを制御する事により抵抗温度曲線に僅かな違いが見られ、これはF層の磁化の平行、反平行を反映してTcに違いが現れている事が示唆された。しかしS層の層厚のコントロールを種々試みたが現在迄の所違いが現れてもF層の磁化の平行、反平行に伴うTcの変化は高々数10mKと極めて小さかった。本研究の目的は超伝導体を強磁性体で挟んだサンドイッチ構造を作製し両側の強磁性体の磁化を平行、反平行にした時に生ずる超伝導臨界温度(Tc)の違いを利用してそれをスウィッチとして使おうと言うものである。

具体的には超伝導体としてNb、V、Pb、NbTi、Nd3Si、YBCO等色々な超伝導体を選択しまた強磁性体としてはパーマロイ等の保磁力の小さい磁化し易いものを選び、片側の強磁性層だけ反強磁性体で接合し磁化の反転を容易にしないように押さえておく。この様にする事によって小さい外部磁場で上記の平行、反平行状態を作り出す事が出来るが、問題は超伝導体にTcの差が出るかどうかである。このTcの違いの出現はまだ理論的に予測されたのみで実験的には実現はされておらず、そのためにかなりの基礎研究が必要となってくる。本年度はそのためにいくつかの基礎実験を行ってきた。我々はまず.第一段階として超伝導薄膜や多層膜(超伝導体(S)/強磁性体(F)、S/常磁性体(N)、S/S等)のTcの性質をSの相手をF、N、S等色々変える事によって調べてきた。具体的には、(1)多層膜としての超伝導体の性質を調べる。即ち多層膜としては、NbやNbTiを基としてそれが薄膜状態やスペーサーを入れて多層状態を取った時のTcの変化。(2)S/F多層膜(せいぜい2-4層膜をも含めて)の強磁性体の変化(磁化、層厚等)によるTcの変化、等に就いて調べて来た。(1)についての結果より近接効果に依存した超伝導体の振る舞いが大分解ってきた。また(2)に就いての結果より強磁性層の厚さ、層数によってはTcが微妙に変化をする状態が実現することがあり、そのような状態を選ぶ事により当初の目的が実現する可能性も出てきた。従ってこれらの研究を踏まえてこんご上記に述べた系のアプロウチを行っていく。本研究の目的は超伝導体を強磁性体で挟んだサンドイッチ構造の薄膜を作製し、超伝導層の両側の強磁性層の磁化を、平行、反平行にした時に生じる超伝導臨界温度(Tc)の違いを利用してそれをスイッチとして用いようと言うものである。前年度までは、超伝導体層のTcが周囲の環境によりどう変化するかの基礎研究を重点的に行ってきた。その結果、(1)超伝導体(S)/強磁性体(F)においてはS/常磁性体(N)あるいはS/S等の多層膜と異なって、Tcが異常な振る舞いをすることが分かった。即ち具体的には、F層の厚さの関数としてTcはある条件の下では振動現象を示し、またある条件の下ではreentrant的な振る舞いを示すことが分かってきた。また、(2)それに関連して、超伝導体の持つ他の基本的性質、Hc2、Jc等もS/F特有の性質を示すことが分かった。これらの結果を踏まえて今年度は当初の目的である超伝導-強磁性体結合膜の作製を行いTcの変化を調べた。作製に当たって、超伝導体層の両側の磁性体層において平行、反平行状態を実現するために強磁性体としては保磁力の小さい物質を選ぶ必要がある。また片側の強磁性層の磁化方向を低磁場で動きにくくするために反強磁性層で固定する必要がある。従って我々は超伝導体(S)としてNbを、また強磁性体(F)としては保磁力の小さい(0.1Oe程度の大きさ)FeNiCoパーマロイを選んだ。さらに反強磁性体(A)としてFeMnを選んだ。そしてF/S/F/Aなる4層膜をそれぞれの層厚を色々変えて作製しまず磁化の振る舞いを次にTcの振る舞いを調べた。その結果磁化測定の結果により殆どの試料でF層の平行、反平行の出現を確認した。またS層厚の大きな試料についてはTcの違いは確認できなかったがS層厚の小さい試料についてはTcのわずかな違いが認められた。
ダイナミカルトンネリングの理論的な解明

我々はこの四ヶ月の間で、量子カオスの一つの大問題である短い周期軌道でのスカー現象を理論的に明らかにした。古典的にエルゴディクな系を考えると、定常状態になったら、一様な分布しか得られないが、半古典の極限では、パターンが現れ、特に短い周期軌道にエネルギー固有関数の確率密度が増幅されることが数値実験ではしばしば検証されつつある。傷の意味で、この美しい現象をスカーと言う。これまで、二つのすばらしい理論(Bogomolny88,Berry89)が提供されているが、数学のフォルマリズムで、その物理的な意味が不明のままである。我々はスカーの物理的な意味を明らかにした。我々の理論によると、スカーは考えている周期軌道にある一対の特別の量子論的なパスの相互的な干渉効果である。この結果は我々の研究室も担当したこの間の湯川研究所での国際会議で発表し、その内容を物性研究に載る予定である。また、近い内に、洋雑誌に提出する予定である。スカーと言うのはある意味で、局在の現象である。厳密にいうと座標空間での周期軌道の周りの確率密度の局在である。今二つの周期軌道を考えると、スカーにより、二つの局在領域が考えられる。この理由で、この二つの領域での量子輸送はある種の力学トンネリングと考えることができる。二つの周期軌道は古典的にヘテロクリニク軌道によって結びられるので、この特別の軌道はスカーの増幅とスカー同士の間の輸送を半古典の極限で影響することが予想される。これを近い未来の課題とする。
生活環境の変化が暑熱耐性と作業能に及ぼす影響

日本に滞在している熱帯アジア人および日本人の暑熱環境下における夏季前後の体温調節反応を比較検討することを目的として、下腿温浴時の熱帯地域および温帯地域在住者の深部温上昇に対する熱放散反応(発汗量,皮膚血流量)の比較を行った。【目的】安静時下腿温浴により暑熱負荷を行った際の熱帯地域および温帯地域在住者の熱放散反応の比較を行い、夏季前後の熱放散特性を明らかにした。【研究実施】「被験者」日本に滞在している健康な熱帯地在住者8名(インドネシア人5名,フィリピン人2名、マレーシア人1名)および温帯地在住者(日本人)の健康な成人男子大学生7名を被験者とした。上記の熱帯アジア居住者は、夏季前実験時において19.9±4.4ヶ月(平均±標準偏差)日本に滞在していた。「方法」室温28°C,湿度50%RHに制御した人工気候室において40分間座位安静にし,その後, 60分間の下腿温浴(膝から下を42°Cの湯に浸す)を行った.実験は、平成25年5月6月(夏季前実験)、8月末10月上旬(夏季後実験)にわたり実施した。【結果】本実験においては、夏季前に比べ夏季後は直腸温の上昇は抑制されなかった。また、総発汗量と局所発汗についてもまた夏季後に増大はみられず、平均皮膚温も上昇せず、発汗効率に関しても、夏季後で向上することはなかった。以上の結果より、本実験において日本人、熱帯アジア居住者ともに熱放散反応において夏季馴化の影響は受けなかったと言える。さらに、総発汗量・局所発汗は減少せず、発汗効率も変化がなかったことから、熱帯アジア居住者の脱馴化は、日本の夏の暑熱負荷の影響では、緩和されなかったと考えている。日本人と熱帯アジア人の間における暑熱下の体温調節反応の比較において、熱帯アジア人が温暖な日本に滞在する間にどのように脱馴化するのか、日本の夏季における季節馴化も併せて実験データで検討した例は過去に見あたらないものであった。研究アイデア、実験計画もよく、実験そのものも非常に意欲的であった。この成果は6月の日本生理人類学会第70回大会で発表予定であり、その後学術論文として投稿する予定である。「研究目的」同一実験環境において熱帯地域より日本国内に被験者を招聘し,詳細に耐暑性および暑熱環境下での精神作業能の違いを検討し,暑熱環境における適応能を明らかにすることを目的とし,以下の実験を設定した.<実験1:下腿温浴実験>下腿温浴時の熱帯地域および温帯地域在住者の深部温上昇に対する熱放散反応(発汗量,皮膚血流量,血流量),および脳の酸素化ヘモグロビン濃度(Δ02Hb)の比較を行った.<実験2:暑熱環境下での精神作業能の実験>精神作業能に対する下腿温浴の影響を原因調査するを目的とし,暑熱暴露時における精神作業能のメカニズムの解明のために、近赤外分光法(NIRS)を用いて作業中に前頭前皮質の酸素化ヘモグロビン濃度(ΔO2Hb)により測定した.「研究実施」【被験者】熱帯地在住者(インドネシア人5名,ベトナム人4名,マレーシア人1名,タイ人1名,フィリピン人1名)および温帯地在住者(日本人12名)の若年男性各を対象とした.熱帯地域のグループは日本に6ヶ月40ヶ月滞在している東南アジア人男性を対象とした.【方法】実験1:室温28°C,湿度50% RHに制御した人工気候室において40分間座位安静にし,その後,60分間の下腿温浴(膝から下を42°Cの湯に浸す)を行った.実験2:室温28°C,湿度50%RHに制御した人工気候室において60分間下腿温浴後、被験者が3種類課題を行ってもらった.平成23年7月実験の結果をギリシャでの第15回国際環境人間工学会大会(15th ICEE)で発表した.平成23年11月実験1の結果を第50回日本生気象学会大会(京都)で発表した.平成23年11月実験1の結果を日本生理人類学会第64回大会(関西大学)で発表した.熱帯地域より日本国内に移した者を被験者とし,耐暑性および暑熱環境下での精神作業能の違いを検討して,暑熱環境における適応能を明らかにすることを目的として,下腿温浴時の熱帯地域および温帯地域在住者の深部温上昇に対する熱放散反応(発汗量,皮膚血流量,血流量)の比較を行った.「研究実績」【被験者】熱帯地在住者(インドネシア人5名,ベトナム人4名,マレーシア人1名,タイ人1名,フィリピン人1名)および温帯地在住者(日本人12名)の若年男性各を対象とした.熱帯地域のグループは日本に6ヶ月40ヶ月滞在している東南アジア人男性を対象とした.【方法】室温28°C,湿度50%RHに制御した人工気候室において40分間座位安静にし,その後,60分間の下腿温浴(膝から下を42°Cの湯に浸す)を行った.【結果】日本人グループと比較すると,安静時の直腸温は熱帯グループで高い値を示し,下肢温浴による直腸温の上昇度も有意に小さく、総発汗量が少ないことが示された.

熱帯グループの体温調節反応と日本での滞在期間との関係を調べた結果,頭部,背部の発汗するまでの時間と滞在期間との間に,有意な逆相関が見られ,滞在期間が長くなるほど,発汗するまでの時間が早くなった.また,総発汗量についても滞在期間との間に有意な相関が見られ,滞在期間が長くなるほど総発汗量が大きくなることが示された.その他の生理的反応では滞在期間との間に有意な相関は見られなかった.これらの結果から,447ヶ月日本に滞在していた熱帯アジア人は下腿温浴時の発汗反応の脱順化がこの期間に起こったことを示唆した。平成24年5月に研究結果を日本生理人類学会第66回大会(長崎大学医学部)で発表した。平成24年11月に研究結果を日本生理人類学会第67回大会(首都大学東京)で発表した。平成25年2月にニュージーランドで行われた第16回国際環境人間工学会大会(ICEE)で研究結果を発表した。日本に滞在している熱帯アジア人および日本人の暑熱環境下における夏季前後の体温調節反応を比較検討することを目的として、下腿温浴時の熱帯地域および温帯地域在住者の深部温上昇に対する熱放散反応(発汗量,皮膚血流量)の比較を行った。【目的】安静時下腿温浴により暑熱負荷を行った際の熱帯地域および温帯地域在住者の熱放散反応の比較を行い、夏季前後の熱放散特性を明らかにした。【研究実施】「被験者」日本に滞在している健康な熱帯地在住者8名(インドネシア人5名,フィリピン人2名、マレーシア人1名)および温帯地在住者(日本人)の健康な成人男子大学生7名を被験者とした。上記の熱帯アジア居住者は、夏季前実験時において19.9±4.4ヶ月(平均±標準偏差)日本に滞在していた。「方法」室温28°C,湿度50%RHに制御した人工気候室において40分間座位安静にし,その後, 60分間の下腿温浴(膝から下を42°Cの湯に浸す)を行った.実験は、平成25年5月6月(夏季前実験)、8月末10月上旬(夏季後実験)にわたり実施した。【結果】本実験においては、夏季前に比べ夏季後は直腸温の上昇は抑制されなかった。また、総発汗量と局所発汗についてもまた夏季後に増大はみられず、平均皮膚温も上昇せず、発汗効率に関しても、夏季後で向上することはなかった。以上の結果より、本実験において日本人、熱帯アジア居住者ともに熱放散反応において夏季馴化の影響は受けなかったと言える。さらに、総発汗量・局所発汗は減少せず、発汗効率も変化がなかったことから、熱帯アジア居住者の脱馴化は、日本の夏の暑熱負荷の影響では、緩和されなかったと考えている。3月11日の東日本大震災のために、多くの留学生が来日をキャンセルしたために,45月の実験の6ヶ月以内滞在している東南アジアから被験者の確保が難しかった.実験のデータがあまり良くなかったので、11月に投稿する予定論文ができなかった.熱帯住民の精神作業能と暑熱適応の脱順化に関する論文が、Int. J. Biometeorol.とJ. Physiol. Anthropol.に掲載された。その結果、博士課程入学後の研究成果として、3報の原著論文が国際英文誌に掲載されたこととなり、修業年限特例(短縮)が認められ、2年間で博士(工学)の学位が授与された。日本人と熱帯アジア人の間における暑熱下の体温調節反応の比較において、熱帯アジア人が温暖な日本に滞在する間にどのように脱馴化するのか、日本の夏季における季節馴化も併せて実験データで検討した例は過去に見あたらないものであった。研究アイデア、実験計画もよく、実験そのものも非常に意欲的であった。今後、同じ実験を行い,来日する東南アジアからの留学生の被験者を増やし,熱帯地域グループの被験者の人数を追加する.実験の方法が前回と同じ方法をする.今後の実験データを分析し,論文を書き,論文を投稿する予定である.