hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
常時微動の測線展開アレイ観測情報の多重活用に基づく地下構造推定法の開発・応用

福井県勝山盆地をフィールドとした「微動の会」による合同微動観測に参加し,単点3成分観測を行った.微動の会による計測と併せ,100カ所でH/Vスペクトルを算出し卓越周期を判読した.その結果,勝山盆地を構成する段丘および扇状地性の硬質な砂礫層を反映し,卓越周期は0.2から0.4秒程度と短いことを確認した.また独自に,盆地周辺の8カ所で測線展開アレイ観測を行った.提案している測線展開アレイ観測は,アレイ配置の制約が小さく,少ない微動計と人数により観測が可能であること,拡張SPAC法を適用することにより,安定的にRayleigh波位相速度が算出できることを確認した.山本らが地形および火山ガラスの含有率等から判定した勝山盆地の段丘・扇状地の区分ごとに,Rayleigh波位相速度とH/Vスペクトルをターゲットとして,観測点のS波速度構造の推定を行った.推定されたS波速度と堆積層深さの空間補間を行い,勝山盆地全体の3次元的地下構造モデルを提案した.平成29年度までに小浜平野を対象として実施した微動の単点観測および中小と大アレイ観測情報に基づいて,同平野の卓越周期分布を求めるとともに,H/Vと位相速度に基づいて堆積構造の推定を行った.その結果,小浜市の市街地が広がる小浜湾に隣接する埋め立て地ならびに平野中央北部の氾濫原等は,Vs30が小さく沖積層厚も厚く推定され,1622年の寛文地震による被害概要と整合することが確認された.1948年福井地震で被害を受けた九頭竜川堤防を対象とし,堤防の縦断・横断方向で微動の展開アレイ観測を行った.算出された卓越周期およびH/Vと位相速度に基づいて推定した堤体と基礎地盤のS波速度構造は,福井地震の被害と明確な相関があることを確認し,提案手法が堤防の健全性と改修評価の指標として利用できる可能性があることを示した.不整形地盤モデルによる遠方からのランダム加振による微動シミュレーション波形を対象とし,従来の円形アレイと提案する線状展開アレイ観測を想定し,それぞれに拡張SPAC法を適用し,位相速度推定の可否と精度の検証を行った.その結果,柔軟な観測条件を設定できる線状展開アレイ観測によっても円形アレイと同等の推定精度が得られることを確認した.同手法の実地盤に対する適用地点として,河川堤防ならびに谷埋め盛土造成地を選定し,常時微動の線状展開アレイならびに単点3成分微動観測を実施した.堤防においては複数の微動計を縦断方向に列状に並べる同時観測を複数回行うことにより,2台の微動計間隔として1m100m程度までまんべんなく設定でき,堤体および基礎地盤に起因するRayleigh波位相速度が算出できることを確認した.また,谷埋め盛土造成地では,谷埋め部と切土部に対応する道路上で同様の観測を行い,位相速度の算出を試みた.堤防における単点3成分観測では,水平成分のフーリエスペクトルを鉛直成分で基準化して得られるH/Vスペクトルから,盛土の固有周期と,基礎地盤の軟弱層および第四紀層に起因する卓越周期が判読できることを示した.盛土の固有周期は0.51.5秒程度の間に分布しており,築堤材料や施工品質を反映している可能性があることを示した.堤防の平均S波速度と,基礎地盤の軟弱層と第四紀層を未知数として,微動のH/Vスペクトルを基づいて,それらを推定する逆解析法を定式化し,観測値に適用した.その結果,軟弱層は,九頭竜川の河口で厚く,上流に向かって単調に浅くなること,第四紀層厚は平野中央部で厚く,福井地震断層より西の上流側で急激に薄くなることなどが明らかとなった.今後は,福井地震による堤防被害の程度と推定構造との因果関係等を解明し,改修の優先順序などを決定する方法の開発を目標に研究を行う予定である.線状展開アレイの妥当性を検証するために,当初は不整形地盤モデルにおける疑似観測波を自ら作成する予定であったが,他の共同研究においてシミュレーション波形を入手することができ,波形作成に要する時間を大幅に削減できた.堤防縦断方向を対象とする線状展開アレイ観測では,到来方向の偏りの問題があるが,観測地点に隣接する場所での円形アレイ観測との比較から,両者の結果が良好に対応しており,現位置で観測される微動場は等方定常的あり,特別な補正を行う必要性がないことが確認された.微動計間の距離を等比数列的にとり,直線状に配置する線状展開アレイ観測に基づく地下構造推定法を提案するとともに,福井県各地で微動観測を詳密に実施し,提案手法を適用することにより信頼性の高い地下構造モデルを構築し,地震被害予測の精度向上に寄与することを目的とする.本手法の特徴は,微動計間距離ごとの2点アレイによる一般化スペクトル密度と,各測点のH/Vスペクトル比という2種類の情報が,地下領域の異なる特性を含有していることに着目し,S波速度の深度分布を求める段階と,すべての観測情報を再現できる観測点直下のS波速度構造の同時最適化という2段階で活用することにある.

この微動観測情報の多重活用により,従来の微動情報を利用した地下構造推定に際し問題とされていた,S波速度と層厚という未知パラメータのトレードオフの問題が克服され,一義的な地盤モデルの推定が可能となる.はじめにモデル地盤を用いた微動のシミュレーション波形を用いて,提案手法と従来の円形アレイ配置を用いた場合の位相速度や地下構造推定の妥当性を検証する,ついで,本手法の適用地点として,原子力発電所と断層が集中する福井県嶺南地域,ならびに微動に基づく地下構造探査が困難な段丘や扇状地が広がる勝山盆地を選定し,微動観測を集中して実施し,地下構造や断層運動に伴う活構造を評価する.平成29年度までに,上述のS波速度推定法を定式化するとともに,上林・大堀らによる不整形モデル地盤ならびに大阪平野の複数の地点をモデル化した微動シミュレーション波形に本手法を適用し,線状展開アレイ観測が通常配置と同等の性能を有していることを確認した.また,福井県の勝山盆地周辺を対象とし,微動の会と筆者らによる合同微動観測を行い,地下構造の推定を試みた.不整形地盤モデルによる遠方からのランダム加振による微動シミュレーション波形を対象とし,従来の円形アレイと提案する線状展開アレイ観測を想定し,それぞれに拡張SPAC法を適用し,提案する方法が円形アレイと同等の推定精度が得られることを確認した.同手法の実地盤に対する適用地点として,福井県の勝山盆地を対象とし,常時微動の線状展開アレイならびに単点3成分微動観測を実施した.勝山盆地は九頭竜川水系の段丘および扇状地などが大部分を占め,微動を用いた探査が比較的困難な地盤条件であるが,複数の微動計を縦・横断方向に列状に並べる同時観測を複数回行うことにより,微動計間隔として1m100m程度までまんべんなく設定でき,Rayleigh波位相速度が算出できることを確認した.勝山盆地における単点3成分観測によるH/Vスペクトルから,軟弱層および第四紀層に起因する卓越周期が判読できることを示した.勝山盆地では,1数m程度の薄い盛土および軟弱層に起因する卓越周期と,第四紀層に起因する卓越周期が存在することが確認できた.微動観測から算出されたRayleigh波位相速度とH/Vスペクトルをターゲットとし,軟弱層と第四紀層のS波速度構造を推定する逆解析法を適用した.その結果,扇状地および段丘の形成区分ごとに矛盾のない構造が推定された.福井県勝山盆地をフィールドとした「微動の会」による合同微動観測に参加し,単点3成分観測を行った.微動の会による計測と併せ,100カ所でH/Vスペクトルを算出し卓越周期を判読した.その結果,勝山盆地を構成する段丘および扇状地性の硬質な砂礫層を反映し,卓越周期は0.2から0.4秒程度と短いことを確認した.また独自に,盆地周辺の8カ所で測線展開アレイ観測を行った.提案している測線展開アレイ観測は,アレイ配置の制約が小さく,少ない微動計と人数により観測が可能であること,拡張SPAC法を適用することにより,安定的にRayleigh波位相速度が算出できることを確認した.山本らが地形および火山ガラスの含有率等から判定した勝山盆地の段丘・扇状地の区分ごとに,Rayleigh波位相速度とH/Vスペクトルをターゲットとして,観測点のS波速度構造の推定を行った.推定されたS波速度と堆積層深さの空間補間を行い,勝山盆地全体の3次元的地下構造モデルを提案した.平成29年度までに小浜平野を対象として実施した微動の単点観測および中小と大アレイ観測情報に基づいて,同平野の卓越周期分布を求めるとともに,H/Vと位相速度に基づいて堆積構造の推定を行った.その結果,小浜市の市街地が広がる小浜湾に隣接する埋め立て地ならびに平野中央北部の氾濫原等は,Vs30が小さく沖積層厚も厚く推定され,1622年の寛文地震による被害概要と整合することが確認された.1948年福井地震で被害を受けた九頭竜川堤防を対象とし,堤防の縦断・横断方向で微動の展開アレイ観測を行った.
生体膝関節運動における脛骨高原および半月板の形状が及ぼす影響の解明

本研究は、ACL損傷における危険因子と生体運動の関係を明らかにすることを目的とした研究である。本研究の実験課題は、ACL損傷における解剖学的危険因子として認識されている脛骨後方傾斜角度や、半月板形状などの膝関節の解剖学的構造をMRI画像診断装置により評価し、膝関節三次元動作分析データとの関連性を検証することである。本研究の長期的な展望は、ACL損傷の発症リスクを予測するための基礎的データの一端を担うことができるようになることである。
液晶エラストマーを用いた熱-力学変換デバイスに冠する基礎的研究

平成19年度は(1)自発的・可逆的な変形機能の発現、(2)架橋トポロジーとポリマーネットワーク異方性、(3)液晶・液晶高分子・液晶エラストマーにおけるダイナミクス、の3点を検討した。主な結果は以下の通りである。(1)せん断応力下ならびに2段階一軸延伸下の架橋反応、双方においてモノドメインSmC^*エラストマーを得た。前者はSmA-SmC相転移において"分子が傾くことでせん断変形"し、後者では"層が傾くことでせん断変形"した。応力履歴により分子再配列過程や変形過程を制御できることを見いだした。さらに電界印加により同試料が層法線方向に伸縮することを確認し、電界による形状制御可能なアクチュエータへの応用の可能性を見出した。(2)クロスリンカーの化学構造設計により、ポリマーネットワークのトポロジーと異方性の制御を試みた。メソゲンとして働く棒状クロスリンカーで架橋した試料は、等方相-液晶相転において25%以上の変形が得られた。柔軟クロスリンカーの場合は5%以下の変形であった。さらに、棒状クロスリンカーがメソゲンの配向を支配するためSmA-SmC相転移において層が傾き、柔軟クロスリンカーではメソゲンが傾きことを確認した。(3)液晶エラストマーの変形機構を探索するため、低分子ならびに高分子のスメクチック液晶のダイナミクスについて検討した。低分子系では13C-NMRを用いてスピン-格子緩和を観測し、分子ダイナミクスを核レベルで解析した。ラセミに比べS-エナンチオマーの方が骨格部の分子長軸周りの回転が速く、双極子-双極子相互作用の分子ダイナミクスへの影響が示唆された。また、主鎖型高分子液晶のスメクチック相において低分子液晶と同様の集団揺らぎ(ゴールドストーンモードとソフトモード)が観測され、電界による集団的ゆらぎ制御の可能性を指摘した。液晶エラストマーはポリマーネットワークの力学的性質と液晶相の異方性を併せ持つ新しい材料として期待されており、従来の液晶性材料では実現できなかった新たな機能や応用、例えば伸縮を利用した人工筋肉など、が期待される。本研究では液晶相の対称性を反映した自発的かつ可逆的な変形機能を持つ液晶エラストマー材料の研究を行っている。特にスメクチックC(SmC)相の二軸性に注目し、"自発的・可逆的な二軸性の変形機能の発現"、や"変形に伴う液晶相の異方的機能〔圧電性や第2次高調波発生(SHG)〕の発現"を目指している。17年度の主な結果は次の2項目である。(1)応力下架橋反応によるナノ構造制御とモノドメインSmC^*エラストマーの合成;架橋反応に際して力場を加えることにより液晶エラストマーを配向制御に成功した。一軸延伸下における架橋反応で得られたSmC^*液晶エラストマーの場合、ダイレクターが延伸方向に配向しているものの、スメクチック層の傾く方向を規定できないため、多結晶(ポリドメイン)構造となった。一方、せん断応力など二軸性の変形を加えることにより、ダイレクターと層がともに均一に配向した単結晶(モノドメイン)試料を得た。(2)モノドメインSmC^*エラストマーにおける可逆的・自発的変形に関する研究;上記(1)で得られたモノドメインSmC^*

エラストマーについて、その逐次的な"等方相⇔SmA相⇔SmC相転移"に対応して"自発的・可逆的な二軸性の変形機能を発現"することを見出した。昇・降温におけるサンプル長ならびにサンプルエッジと初期配向の際の応力方向(層法線方向と一致)とのなす角を計測し、フイルム状試料の可逆的・自発的な形状変化を定量的に評価した。同時にX線回折により層法線とメソゲンの成す角などを求め、両者の比較検討からミクロな分子配列変化がマクロな試料形状変化と対応することを示した。ポリマーネットワークの力学的性質と液晶相の異方性を併せ持つ新しい材料である液晶エラストマーを取り上げ、液晶相の対称性を反映した自発的かつ可逆的な変形機能を持つエラストマー材料の研究を行っている。18年度は17年度に得られたモノドメインSmCエラストマーの変形挙動の詳細を検討した。またクロスリンカーや高分子の化学構造と液晶エラストマーの力学的性質との関係を検討するため、異なるクロスリンカーを用いた液晶エラストマーの変形挙動、さらに液晶と高分子の異方性が直接カップリングした主鎖型高分子液晶エラストマーにおける秩序形成の検討を行った。主な結果は次の通り。(1)モノドメインSmCエラストマーにおける可逆的自発変形;17年度に得られた単結晶(モノドメイン)SmCエラストマー試料を用い、18年度はそのフイルム状試料の可逆的・自発的な形状変化を定量的に評価すると同時に、X線回折により局所的な配向状態(層法線とメソゲンの成す角など)の温度依存性をまとめ、両者の比較からミクロな分子配列変化がマクロな試料形状変化とほぼ正確に対応することを示した。(2)クロスリンカーの配向状態・変形挙動への影響;2種類のクロスリンカー(メソゲン型クロスリンカーとハイドロキノン型クロスリンカー)を用い、一軸応力下の架橋反応により配向SmCエラストマーを得た。SmA-SmC相転移において、堅固な構造を持つメソゲン型クロスリンカーではダイレクターは変化せず(応力方向に配向)層が傾くが、より柔軟性のあるハイドロキノン型クロスリンカーにおいては層法線は変化せずメソゲンが傾いた。これら2種の液晶エラストマーとも、等方相を含む逐次相転移における自発的・可逆的な変形機能(伸縮)を確認した。メソゲン型クロスリンカーを用いた液晶エラストマーの場合、SmC相の温度域において層の再配列にも関わらずほとんど伸縮は観測されなかった。一方、ハイドロキノン型クロスリンカーを用いた液晶エラストマーの場合、メソゲンの傾きに応じて層間隔が増減すると伴に、液晶エラストマーフイルムの長さも伸縮することを確認した。(3)主鎖型高分子液晶ならびにエラストマーにおける秩序形成の予備的検討;強誘電相(SmC*相)を有する主鎖型高分子液晶(ポリエステル)を用い、電気光学応答などから集団的揺らぎを観測した。SmA-SmC*相転移近傍にてソフトモード(メソゲンの傾き)を、SmC*相においてはゴールドストーンモードを確認した。さらに主鎖型高分子液晶を用いた液晶性ポリマーネットワークの予備的な合成に成功した。平成19年度は(1)自発的・可逆的な変形機能の発現、(2)架橋トポロジーとポリマーネットワーク異方性、(3)液晶・液晶高分子・液晶エラストマーにおけるダイナミクス、の3点を検討した。主な結果は以下の通りである。(1)せん断応力下ならびに2段階一軸延伸下の架橋反応、双方においてモノドメインSmC^*エラストマーを得た。
超音波振動によるリニア駆動システムの開発

本研究で得られた主要な結果は以下の通りである。(1)進行波生成に関して;伝送棒両端に圧電振動子を取り付け、進行波を発生させる方式について検討した。一方の圧電振動子を発振側、他方を抵抗消費側とする方式に対して、両方の圧電振動子を共に加振する方式について比較した。後者は超音波振動数に対応した位相差を適切に設定することで、理想的な進行波を生成することが可能となった。この原理はシミュレ-ションにより理論的に明らかにされた。(2)駆動特性について;生成された片振幅23μm程度の進行波の上にスライダを圧着させることにより、速度特性、駆動力特性を調べた。その結果、圧着力に比例した駆動力が得られること、圧着力の上昇に対してスライダの進行速度が低下することが判明した。この駆動特性は、圧電メカニズムのモデリングによる計算機シミュレ-ションにより定量的に説明できた。なおこの特性はスライダ圧着面の材質に左右されやすい。(3)効率に関して;伝送棒1次側、スライダ2次側とする本方式による効率は高々2%程度と見込まれる。スライダを一次側、伝送棒を2次側とする方式にすると、効率が1桁上がることがシミュレ-ションで示された。しかし、実験で確認することが今後の課題として残された。(4)実用化に向けての課題;本研究では進行波の生成法と駆動特性の基本特性を実験ならびにシミュレ-ションで明らかにしたにとどまった。停止時の高保持力といった特徴をいかした高精度位置決め制御等の設計や材質面の設計が今後の課題と考えられる。まずアルミ合金による長さ540mm、縦横6mmの正方形断面の伝送棒の両端から一波長分内側の点に、それぞれ圧電素子からなるランジュバン振動子を取り付けて、一方で超音波振動を励振して他方で吸振させるリニア超音波モ-タを試作した。これは吸収側の振動子に取り付けた負荷抵抗により反射波を抑えて、進行波のみを生成するものである。非接触センサによる測定結果によると、共振周波数近傍の25.1kHz程度でほぼ完全な進行波を生成することができた。次に伝送棒上を移動するスライダの駆動力特性を調べるために、スライダと伝送棒間の圧着力を空気圧で変化させる機構を開発して、圧着力に対する速度特性と駆動力特性を調べた。この結果によると圧着力を13kgf/cm^2の範囲で増加させると、駆動力は比例係数0.250.35程度でほぼ比例的に増加し、速度は圧着力により大きくは変化しないが0.10.2m/sの範囲で減少する特性が得られた。これらの数値は応用面からまだ充分ではないが、再現性があり安定した特性が得られている。上記の実験と並行して理論的解析を行うために、伝送棒はベルヌ-イ/オイラのはりの方程式、振動子は集中質量系のバネマスダンパ系でモデル化し解析を行った。まず所定の超音波振動数と波長でこの伝送棒が共振することをモ-ド分解法で確認し、進行波についても理論的に解析できる事が判明し、今後種々の用途に応じた設計が可能であるとの見通しを得た。一方の圧電振動子を発振側、他方を抵抗消費側とする方式に対して、両方のの圧電振動子を共に加振する方式について比較した。

(2)駆動特性について;生成された片振副23μm程度の進行波の上にスライダを圧着させることにより、速度特性、駆動力特性を調べた。その結果、圧着力に比例した駆動力が得られること、圧着力の上昇に対してスライダの進行速度が低下することが判明した。この駆動特性は、圧電メカニズムのモデリングによる計算機シミュレ-ションにより定量的に説明できた。なおこの特性はスライダ圧着面の材質に左右されやすい。(3)効率に関して;伝送棒1次側,スライダ2次側とする本方式による効率は高々2%程度と見込まれる。スライダを1次側、伝送棒を2次側とする方式にすると、効率が1桁上がることがシミュレ-ションで示された。しかし、実験で確認することが今後の課題として残された。(4)実用化に向けての課題;本研究では進行波の生成法と駆動特性の基本特性を実験ならびにシミュレ-ションで明らかにしたにとどまった。停止時の高保持力といった特徴をいかした高精度位置決め制御等の設計や材質面の設計が今後の課題と考えられる。
RCT肉腫細胞の血管内皮増殖因子発現調節および遺伝子治療による転移制御の基礎研究

腫瘍血管新生は局所の腫瘍増大および血行性転移の成立に関与し、腫瘍の悪性度を規定する重要な因子である。そこで肺転移能の異なるマウス未分化RCT肉腫細胞株を用いて、血管新生の中心的な制御機構を担う血管内皮増殖因子(VEGF)の、腫瘍血管新生における作用を検討した。その結果、転移能の低いRCT(-)細胞に比べ、より肺転移能の高いRCT(+)細胞においてVEGF産生能が高かった。またマウス肺由来血管内皮細胞のin vitro三次元培養による管腔形成においても、RCT(+)細胞は有意に血管新生を誘導した。さらにVEGFと血管内皮細胞表面接着因子であるE-セレクチンとの関連を検討したところ、腫瘍細胞の産生するVEGFが血管内皮細胞におけるE-セレクチンの発現を誘導すること、またその誘導はVEGF産生能の高いRCT(+)細胞においてより高いことが明らかとなった。さらに抗E-セレクチン抗体はVEGFの誘導する血管内皮細胞の管腔形成を有意に抑制した。以上の結果より、RCT肉腫細胞のVEGF産生能の差が、血管内皮細胞のE-セレクチン発現を介した血管新生の差となり、肺転移能を規定する一因子であることが示唆された。一方、近年、αVβ3インテグリンの新しいリガンドとして、胎生期の血管内皮細胞に特異的に発現する胎生期血管内皮細胞蛋白(Del1)が、生理的な血管系の初期形成に重要な役割を担うことが報告された。そこでDel1の腫瘍血管新生への関与、すなわちRCT肉腫細胞産生のVEGFがDel1発現に及ぼす作用を検討した。その結果、培養RCT(+)、RCT(-)細胞およびマウス肺由来血管内皮細胞は、いずれもDel1を発現していなかった。しかし腫瘍細胞の培養上清およびリコンビナントVEGFの添加によって、血管内皮細胞におけるDel1の発現が誘導された。また培養腫瘍細胞を移植したマウスの原発巣および肺転移巣のin vivo腫瘍組織において、Del1の発現が認められた。よって腫瘍細胞の産生するVEGFが分化した血管内皮細胞においてもDel1発現を誘導し、Del1が腫瘍血管新生に関与することが明らかとなった。現在、腫瘍細胞産生のVEGFが血管内皮細胞におけるDel1発現を誘導するメカニズムについて、より詳細な検討を行っている。そこで肺転移能の異なるマウス未分化RCT肉腫細胞株において、血管新生の中心的な制御機構を担う血管内皮増殖因子(VEGF)の発現をNorthern blottingにて検討したところ、より肺転移能の高いRCT(+)細胞が転移能の低いRCT(-)細胞に比べVEGFの発現が高かった。また腫瘍産生VEGFの誘導するマウス肺由来血管内皮細胞のin vitro三次元培養による管腔形成も有意にRCT(+)細胞にて高かった。このことから腫瘍細胞の産生するVEGFが転移能を規定する一因子であり、またVEGF発現能の差がRCT肉腫細胞における肺転移能の差を規定する一因となっていることが示唆された。さらにVEGFが管腔形成を誘導するメカニズムを明らかにするために、血管内皮細胞表面接着因子であるE-セレクチンの発現の誘導をフローサイトメトリーにて検討した。VEGFがE-セレクチン発現を誘導する一因であること、またVEGF発現能のより高いRCT(+)細胞においてE-セレクチン発現遊導能がより高いことが明らかとなった。よって血管内皮細胞上のE-セレクチンの発現を誘導することが、VEGFの血管新生を誘導する一機序であることが示唆された(論文投稿中)。

しかし腫瘍細胞の培養上清およびリコンビナントVEGFの添加によって、血管内皮細胞におけるDel1の発現が誘導された。また培養腫瘍細胞を移植したマウスの原発巣および肺転移巣のin vivo腫瘍組織において、Del1の発現が認められた。よって腫瘍細胞の産生するVEGFが分化した血管内皮細胞においてもDel1発現を誘導し、Del1が腫瘍血管新生に関与することが明らかとなった。現在、腫瘍細胞産生のVEGFが血管内皮細胞におけるDel1発現を誘導するメカニズムについて、より詳細な検討を行っている。
感じられる自己と見える自己とは分離可能か:変換視研究からの検討

本研究では、視野を左右変換された状態において、被験者は自らの手や指の動きを視覚情報に基づいて定位するのか、それとも触運動情報に基づいて定位するのかが吟味された。視野反転は直角プリズムを用いて、手指の運動生成は、細かく振動する円筒に軽く触れると手指が円筒に沿って回転するという方法を用いて実現された。手は被験者の意志によらず、受動的に時計回りまたは反時計回りに回転することになる。被験者の課題は、覗き窓を通して見ている手指の回転方向が、時計回りか反時計回りのどちらと知覚されるかを、言語を用いて報告することであった。左右反転視状況では、視覚と触運動感覚とで反対方向の回転感が与えられることになる。その結果、ほとんどの被験者が、覗き窓を通して見ているときには、見えの上での回転方向を報告することが明らかとなった。(吉村・古賀,1995)。これは、自らの身体分銅の定位は、たとえ誤った情報であっても視覚情報に強く負うことを示している。この結果を受けて、回転作業を連続して行っている被験者に対し、突然視覚情報を遮断する条件を加えた実験が行われた。視覚情報を遮断するための時間制御には、液晶シャッターが用いられた。実験結果は、被験者の反応様式は2つに大きく分かれることを示した。見えが遮断されると、即座に触運動情報に基づく回転感を報告する被験者がいる一方で、今まで見えていた視覚情報に基づく定位感を持続させる者も半数近くいることが分かった。(Yoshimura,1995)。この発見は、自らのボディ・イメージは、視覚定位に依存するものであることを強く示唆する。本研究ではさらに,このような実験データを受けて,変換視状況のみならず正常視事態での視覚と触覚の関係を論じた理論論文(吉村,1996)と,わが国で集中的に行われてきた変換視研究の善貌を広く海外に紹介するための組織的展望(Yoshimura,1996)を行った。本研究では、感じられる自己と見える自己との正常な関係を変換視事態により破壊し、いわゆる“ボディ・イメージ"が自己受容感覚的自己と視覚的自己それぞれにどの程度依存したものであるかを明らかにすることを目的とした。本年度の研究では、視野変換には左右反転視を用い、触・運動刺激としては手指に振動を与えることによって生じる受動的回転運動を用いた。この方法により、これまで左右反転視状況下では生じにくいとされていた“視覚の優位"を確認するデータが得られた。さらに、瞬時調光ガラスを導入したことによって、被験者の自発的開閉眼にたよることなく、視覚情報の有無の迅速な切り替えを管理・統制することができた。それにより、視覚情報が与えられていない状況でも、それまで見えていた左右反転視像に基づくボディ・イメージが自らの身体位置感覚として表象されることが明らかとなった。この結果は、15名の被験者中、約半数に認められた性質ではあるが、彼らにあっては、わずか15秒の視覚情報しかさらされなかったにもかかわらず、左右反転した手指の受動的運動感を報告したのである。本実験結果は、左右反転視状況下での“視覚の優位"を示す、これまでで最も強力なデータとなった。

そして、わずか15秒の左右反転視像の観察の後、視覚情報が遮蔽された状況で、触・自己受容感覚的な身体表象ではなく、“誤った"視覚像に基づいて自己が表象されるというデータは、さらに“視覚的自己"の支配力の強さを示すデータとなった。昨年度行った実験研究の成果を踏まえ、本年度は理論的考察を行い、「視覚と触覚の関係」に関する論文を作成した(吉村、1996)。変換視状況への知覚順応過程の検討を通して、一般に触運動的(自己受容感覚的)身体表象と考えられるものから視覚成分を排除することはできないのとの論を展開した。論文の中では最後に視覚、触・自己受容感覚、聴覚のそれぞれのチャンネルを通して受け入れられる情報がどのような道筋で空間表象に至るかについてモデルを提案した。また、本研究の補助を受け、これまで進めてきたわが国における変換視研究の組織的展開に関するレビュー論文を完成させた(Yoshimura,1996)。1960年、牧野らによりわが国の視野変換めがね長期着用実験が開始されて以来、これまでに37回の多きにわたり変換視研究を重ねてきた歴史を跡づけ、その研究成果の概要を海外に紹介する目的で、英文による論文作成を行った。その成果を、国際的な英文雑誌“Psychological Research"に掲載できることになった。これにより、これまで世界で最も集中的かつ高水準に行ってきたわが国のこの分野での研究が、いよいよ世界的に評価される礎が築かれることになった。このレビュー論文では、これまで行ってきたわが国での実験の概要を紹介するに留まらず、知覚順応の全体像を捉えた順応図式も提示した。そこでは、視覚や触・運動感覚(自己受容感覚)から上ってくる感覚情報(ボトム・アップ情報)のみならず、高度な認知的枠組みに基づいて変換された視野に立ち向かう被験者の用いるトップ・ダウン情報も重要な役割を果たすことが主張された。さらには、感覚間相互作用による調整過程のみならず、受け入れた感覚情報に基づき外界に対してはたらきかけることの大切さも、提案された図式の中で主張された。
極低温における界面熱抵抗の界面状態依存性の研究

昨年度までの試料と比較して被測定体の取り付け状態を変化させた試料を準備した。界面熱抵抗の測定は、熱伝導測定手法として一般的に用いられている手法を改良した我々が提案している新しい方法を採用している。すなわち、試料への入熱とそれにより発生する温度差より、界面抵抗と熱伝導率を同時に評価する手法である。昨年度までの測定では被測定体である金属とセンサーを取り付けるための銅ブロックの間をエポキシ系樹脂により接着し、金属-樹脂-銅という構成で、金属と銅の間に樹脂という模擬界面熱抵抗をつくり、界面熱抵抗の測定手法を検討してきた。その結果、本手法により界面熱抵抗を評価できる可能性が示された。そこで今年度では、模擬界面熱抵抗を極限まで小さくすることを目的として、被測定体となる金属(SS304)上に1μm厚程度の銅の蒸着膜を作成し、その部分と温度センサーを取り付ける銅ブロックの間をハンダにより固定する方法を採用した。これにより、抵抗値が小さく質的に安定した界面を作成することができると考えられる。この場合、銅-ハンダ-銅-SS304間のそれぞれの界面について評価することになるが、この時、蒸着された銅は非常に薄いためフォノンの波長とほぼ同レベルとなり、極低温においてはその熱抵抗及び界面を無視できる可能性がある。また常温では電気抵抗値から判断して、熱的にも薄膜層は無視しても良い程度の値である。熱伝導測定の結果、NISTにおいて標準試料であるSS304について測定された結果と今回の構成により測定した熱伝導率の結果が常温100Kではほぼ一致していることがわかった。すなわち常温100Kでは薄膜に関係する熱抵抗を無視しても良いと考えられる。現在、極低温における測定データを解析中であるが、極低温において両者の間に明らかな違いを見つけることができれば、それから界面熱抵抗を評価することができると考える。新たな界面熱抵抗の測定手法の検討とその手法の実証試験を行った。界面熱抵抗の測定には次のような試料及び手法を採用する。温度測定の基盤となる2枚の銅プレートの間に樹脂を挟み込み、同時にその樹脂により銅プレートに接着された構造の試料を作製する。温度測定は2枚の銅プレートに取り付けた温度センサーにより行い、熱流束は一方の銅プレートに取り付けたヒータにより発生させ、他方のプレートはある一定温度状態を維持させる。原理は熱伝導率測定の定常熱流束法と同様である。さて、この試料では樹脂の厚みのみを変化させると、樹脂部分の熱抵抗のみが変化し、樹脂-銅界面の熱抵抗が変化しない状態を得ることができる。この測定では樹脂の熱伝導率と銅-樹脂間の界面熱抵抗の2種類の未知数が含まれる。ここで、樹脂の厚みの異なる2つの試料を用意すると2種類の未知数に対して2つの熱バランスの式を得ることができる。試料の製作精度や測定温度を管理することができれば、この2式から2つの未知数を導き出すことが可能になる。すなわち、本試料及び手法により樹脂の熱伝導率と銅-樹脂間の界面熱抵抗の同時測定が可能である。今年度行った実証試験では最初から界面熱抵抗を評価することは困難であると判断し、温度測定基盤を無酸素銅、先ほどの手法説明中の樹脂に代わり熱伝導材として5mm又は10mmの厚みのSUS、ダミー界面熱抵抗としてStycast薄膜を採用した2つの試料を製作した。測定温度は300K-10Kの範囲とし、冷却には10K-GM冷凍機を使用した。測定の結果、本手法により全ての測定温度範囲でSUSとダミー界面熱抵抗であるStycast薄膜の熱伝導率を正確に評価することができた。また、極低温になるに従い、本来の界面熱抵抗のよる影響であると考えられる測定値の変化が見られた。以上のように本測定手法が界面熱抵抗の測定手法として有効であることを実証した。平成15年度に引き続き、界面熱抵抗の測定手法の検討とその手法の実証試験を行った。界面熱抵抗の測定は次のように行う。温度測定の基盤となる2枚の銅プレート間に測定のための樹脂を挟み込み、同時にその樹脂により銅プレートに接着された構造の試料を作製する。一方の銅プレートに入力した熱とその結果試料内に発生した温度差から、界面熱抵抗を含んだ試料全体の熱伝導率を評価する。この時、樹脂の厚さのみを変化させると、樹脂部分の熱抵抗(熱伝導)のみが変化し、樹脂-銅界面の熱抵抗は変化しない状態を得ることができる。最低限2種類の厚さの異なる試料から得られた結果を解析することにより界面熱抵抗のみを抽出することが可能である(詳細は前年度報告を参照)。平成16年度も引き続き樹脂に代わり熱伝導材として5mm又は10mmの厚さのSUS、ダミー界面熱抵抗としてStycast薄膜(60μm)を採用したSUSの厚さの違う2つの試料を製作し、測定手法の実証と精度の向上に関する検討をおこなった。平成15年度の測定では抽出したダミー界面熱抵抗値が大きな誤差を含み、界面熱抵抗に関する議論を詳細に行うことができなかったため、平成16年度では測定精度向上のために、試料内に温度差を発生させるヒーターの制御手法を変更した。

これまでは試料に発生する温度差を一定に保つためにPID制御によりヒーター出力を変化させていたが、そのことが測定結果の誤差を大きくしていることが判明したため、はじめにある温度差を発生させることができるヒーター出力を詳細に評価し、測定中はその一定出力で熱を入力する手法に変更した。それにより測定誤差を小さくすることに成功し、界面熱抵抗に関する詳細な議論への足掛かりができた。昨年度までの試料と比較して被測定体の取り付け状態を変化させた試料を準備した。界面熱抵抗の測定は、熱伝導測定手法として一般的に用いられている手法を改良した我々が提案している新しい方法を採用している。すなわち、試料への入熱とそれにより発生する温度差より、界面抵抗と熱伝導率を同時に評価する手法である。昨年度までの測定では被測定体である金属とセンサーを取り付けるための銅ブロックの間をエポキシ系樹脂により接着し、金属-樹脂-銅という構成で、金属と銅の間に樹脂という模擬界面熱抵抗をつくり、界面熱抵抗の測定手法を検討してきた。その結果、本手法により界面熱抵抗を評価できる可能性が示された。そこで今年度では、模擬界面熱抵抗を極限まで小さくすることを目的として、被測定体となる金属(SS304)上に1μm厚程度の銅の蒸着膜を作成し、その部分と温度センサーを取り付ける銅ブロックの間をハンダにより固定する方法を採用した。これにより、抵抗値が小さく質的に安定した界面を作成することができると考えられる。この場合、銅-ハンダ-銅-SS304間のそれぞれの界面について評価することになるが、この時、蒸着された銅は非常に薄いためフォノンの波長とほぼ同レベルとなり、極低温においてはその熱抵抗及び界面を無視できる可能性がある。また常温では電気抵抗値から判断して、熱的にも薄膜層は無視しても良い程度の値である。熱伝導測定の結果、NISTにおいて標準試料であるSS304について測定された結果と今回の構成により測定した熱伝導率の結果が常温100Kではほぼ一致していることがわかった。すなわち常温100Kでは薄膜に関係する熱抵抗を無視しても良いと考えられる。現在、極低温における測定データを解析中であるが、極低温において両者の間に明らかな違いを見つけることができれば、それから界面熱抵抗を評価することができると考える。
都市環境問題の研究 -都市住民の対応を中心に-

都市環境問題をめぐる住民の対応についておこなった三つの調査をC.オッフェの社会運動論の枠組[(1)行為の主体、(2)イッシューの特性、(3)運動の価値志向、(4)行為様式]により分析した。第1に、広島市の安佐北区白木町における不燃性廃棄物埋め立て計画に反対する運動では、(1)は強力な個性を持ったリーダーに率いられた旧村住民の山林所有者を中核とした団体、(2)は大量廃棄の問題を周辺の旧村地域に押し付ける一方で、連合自治会の地域有力者には地域振興の利益誘導型の根回しがなされている。(3)は、命の水源をまもるという根源的価値と、大量生産・消費や大量廃棄に対する問いである。(4)は、一般的に行われる署名や請願、宣伝活動の外に、法的根拠を踏まえた立木トラストが注目される。第2は、広島市安佐北区の高陽ニュータウンにおけるJRバス営業所建設反対運動であるが、その(1)は、近隣の二つの自治会である。(2)は、郊外住宅地奥の私有地にバスの営業所建設による居住環境の悪化への住民の不満と、市民センターの建設地を確保するために他区のJR営業所の移転代替地を求めている市行政との対立である。(3)は、住環境を守りたいというマイホーム的環境主義と自治会の運営にたいする草の根民主主義である。また(4)は、署名や請願、宣伝、学習会などが取り組まれている。また自治会内の対立を顕在化させないために、特別委員会を作って対応するという工夫が試みられている。第3に、三田市のニュータウンでは良好な居住環境を維持しながら買い物などの不便を改善するための検討がなされている。(1)は、自治会およびその役員、(2)は、住宅都市整備公団により計画された街のため、居住地内にほとんど商店がなく住民は自動車でショッピングセンターに行かざるを得ず、買い物に不便をきたしている。しかし住宅地内に商店を建設することは土地利用計画からも困難があるし、近くに店のできる住民からは反対がある。(3)としては、都市計画の専門家によるゾーン地区計画制と身近な生活利便性の要求がある。(4)は、専門的な知識をもった自治会役員と行政・公団を巻き込んだ計画案づくりである。今回の助成金の追加配分の連絡があったのは平成8年10月下旬で、調査研究に取りかかれたのは11月中旬からとなったため、調査地点は沖縄県石垣市、神奈川県真鶴町、そして兵庫県三田市となった。これらの市役所や町役場から資料の収集を行うとともに、自治体の取り組みや地域住民の動向について、行政や住民からの聞き取り調査をおこなった。またそれらに基き郵送によるアンケート調査の準備も行った。新空港建設をめぐる自然環境の保全問題で注目されている石垣市では自然環境についての住民の対応はあるが、ゴミや廃棄物問題、町並みなどの景観についの住民の関心は低い。景観保全の「美の基準」をまちづくり条例に盛り込こみ全国的に注目されている真鶴町では、その条例に対する住民の積極的な対応はあまり見られず、町長を中心とした町行政とアドバイザーの専門家の努力が環境問題への力となっている。10年連続で人口増加率が日本一となった三田市は阪神都市圏のベッドタウンであるが、ニュータウン住民と旧住民との間のコミュニケーションは少なく、両者には都市環境にたいする意識にも相違がある。また新住民は良好な近隣住環境のもとで、地元の三田市より大阪市や神戸市などに対する指向がつよく、市域全体にあたる都市環境問題への関心は低い。都市環境問題については以下のようなさまざま視角からの検討が必要であることが明らかとなった。具体的には、都市環境問題は大気・騒音・水質の汚染問題、ゴミ・廃棄物処理の問題、自然的環境や社会的歴史的な景観の保全(眺望・町並み・歴史的風景)、生活環境(居住環境など)、社会環境(近隣との交際・プライバシー)など非常に多面的な位相をもっている。また、これらとかかわる社会構造的側面も計画・開発の主体と運動主体、受益層と苦益層、問題の広がりなど多角的な位相をもっている。

また(4)は、署名や請願、宣伝、学習会などが取り組まれている。また自治会内の対立を顕在化させないために、特別委員会を作って対応するという工夫が試みられている。第3に、三田市のニュータウンでは良好な居住環境を維持しながら買い物などの不便を改善するための検討がなされている。(1)は、自治会およびその役員、(2)は、住宅都市整備公団により計画された街のため、居住地内にほとんど商店がなく住民は自動車でショッピングセンターに行かざるを得ず、買い物に不便をきたしている。しかし住宅地内に商店を建設することは土地利用計画からも困難があるし、近くに店のできる住民からは反対がある。(3)としては、都市計画の専門家によるゾーン地区計画制と身近な生活利便性の要求がある。(4)は、専門的な知識をもった自治会役員と行政・公団を巻き込んだ計画案づくりである。都市環境問題をめぐる住民の対応について,おこなった三つの調査をC.オッフェの社会運動論の枠組〔(1)行為の主体、(2)イッシューの特性、(3)運動の価値志向、(4)行為様式〕により分析した。第1に、広島市の安佐北区白木町における不燃性廃棄物埋め立て地計画に反対する運動では、(1)は強力な個性を持ったリーダーに率いられた旧村住民の山林所有地を中核とした団体、(2)は大量廃棄の問題を周辺の旧村地域に押し付ける一方で、連合自治会の地域有力者には地域振興の利益誘導型の根回しがなされている。(3)は、命の水源をまもるという根源的価値と、大量生産・消費や大量廃棄に対する問いである。(4)は、一般的に行われる署名や請願、宣伝活動の外に、法的根拠を踏まえた立木トラストが注目される。第2は、広島市安佐北区の高陽ニュータウンにおけるJRバス営業所建設反対運動であるが、その(1)は、近隣の二つの自治会である。(2)は、郊外住宅地奥の市有地にバスの営業所建設による居住環境の悪化への住民の不満と、市民センターの建設地を確保するために、他区のJR営業所の移転代替地を求めている市行政との対立である。(3)は、住環境を守りたいというマイホーム的環境主義と自治会の運営にたいする草の根民主主義である。また自治会内の対立を顕在化させないために、特別特別委員会を作って対応するという工夫が試みられている。第3に、三田市のニュータウンでは良好な居住環境をどう維持しながら買い物などの不便を改善するための検討がなされている。(1)は、自治会およびその役員、(2)は、住宅都市整備公団により計画され街のため、居住地内にほとんど商店がなく住民は自動車でショッピングセンターに行かざるを得ず、買い物に大変不便をきたしている。(4)は、専門的な知識をもった住民を交えた自治会役員と市行政である。
ナノメータ時代の超低電圧動作応用SRAM回路端子電位制御技術の研究

SRAMのサイズスケーリングのベースに影響を与える可能性のあるSRAMセルトポロジーとマージンアイッスト方式の技術について調査し、スケーリングのペースに与える影響を定量的に求め、45nm以降15nm迄のプロセススケーリングを考慮した各種アシスト回路のマージンアシスト回路方式の予測を行い、最もサイズスケーリングのペースを速くできるSRAMセルトポロジーとマージンアシスト回路を明らかにした。SRAM回路のスケーリングトレンドを予測するために,MOSFETの閾値電圧Vtのランダムばらつきの大きさσVtの増加トレンドとプロセスのスケーリングの関係を最初に仮定した。その関係はMOSFETのゲート酸化膜の電気的換算膜圧EOTのスケーリングトレンドに依存するために,EOTに応じてσVtとプロセスのスケーリングトレンドを2種類仮定した。その仮定に基づき,考えられるSRAM回路のスタティックノイズマージン(SNM),ライトマージン(WRM)をアシストする回路のスケーリングトレンドを予測した。各アシスト回路の副作用量の増大トレンドを予測し,各アシスト回路が有効に機能するスケーリング寿命を予測した。SNMとWRMの種アシスト回路のスケーリング寿命を比した。各種予測された寿命を延命することに影響を与える可能性のある新たなセルトポロジーとアクセス方式の技術についても調査し,それが寿命に与える影響を定量的に求めた。以上の方法で,45nm以降15nm迄のプロセススケーリングに伴う,各種アシスト回路の寿予測を行い,最も寿命を延命できるアシスト回路を明らかにした。新たなセルトポロシー8T,10T-SRAMセルや,リードとライトアクセスを時分割制御する方式のスケーリング寿命に与える影響,また,その組み合わせのシナジー効果を足量的に示した。以上の成果により各種提案されてきたアシスト回路,新たなセルトポロジー,アクセス方法のスケーリング寿命に対する効果と,そのアプリケーション毎の棲み分け方について明確に定量化した。以上のようにシステマティックに全体をまとめてスケーリングの予測をしたものは初めてであり,この分野で著名なIEEE ISSCC2008でのメモリフォーラムでその成果を発表したり,台湾,中国で開催されたIEEE MTDT2007とASICON2007においてもその成果を発表した。SRAM回路のスケーリングトレンドを予測するために、MOSFETの閾値電圧Vtのランダムばらつきの大きさσVtの増加トレンドとプロセスのスケーリングの関係を最初に仮定した。その関係はMOSFETのゲート酸化膜の電気的換算膜圧EOTのスケーリングトレンドに依存するために、EOTに応じてσVtとプロセスのスケーリングトレンドを仮定した。その仮定に基づき、考えられるSRAM回路のマージンをアシストする回路のスケーリングトレンドを予測した。各アシスト回路の副作用量の増大トレンドを予測し、各アシスト回路が有効に機能するスケーリング寿命を予測した。SNMとWRMの各種アシスト回路のスケーリング寿命を比較した。各種予測された寿命を延命することに影響を与える可能性のある新たなセルトポロジーとアクセス方式の技術についても調査し、それが寿命に与える影響を定量的に求めた。以上の方法で、45nm以降15nm迄のプロセススケーリングに伴う、各種アシスト回路の寿命予測を行い、最も寿命を延命できるアシスト回路を明らかにした。新たなセルトポロジー8T,10T-SRAMセルや、アクセスを時分割制御する方式のスケーリングに与える影響、また、そのシナジー効果を定量的に示した。以上の成果により各種提案されてきたアシスト回路、新たなセルトポロジー、アクセス方法のスケーリング寿命に対する効果と、そのアプリケーション毎の棲み分け方について明確に定量化した。以上のようにシステマティックに全体をまとめてスケーリングの予測をしたものは世界で初めてであり、この分野で著名なIEEEISSCC2009でのチュートリアル講演、韓国で開催されたIEEE ISOCC2008ではBest Paper Awardを受賞した。
脳機能画像分析を用いて前歯部開咬の嚥下運動と脳機能との関連性を明らかにする研究

開咬患者の形態的特徴として、下顎臼歯部が挺出し、下顎は後下方に回転しており、Overjetが大きくOverbiteが小さいことが明らかとなった。また咬合力・咬合接触面積は小さく、顎運動時には下顎頭の運動制限が認められた。ファンクショナルMRIを用いた検証を行った結果、ポジティブな自己顔評価において、後帯状回(PCC)と中脳腹側被蓋野(VTA)に特異的な活動が認められ、PCCとVTAの活動強度と自尊感情の間には正の相関が認められることが明らかとなった。前歯部開咬患者の嚥下運動時の脳の神経基盤を解明することは、前歯部開咬と異常嚥下運動の関連性を知る上で重要であり、この解明により前歯部開咬が脳機能に与える影響が明らかとなる。本課題では、まず前歯部開咬患者の形態的問題と機能的問題を明らかにした。さらに、不正咬合者が有する審美的な問題を検証するために、ファンクショナルMRIを用いた脳の神経基盤の解明を行った。被験者は、東北大学病院矯正歯科を来院した骨格性1級または2級の開咬患者31名。形態分析としてセファロ分析を行った結果、開咬患者の下顎下縁平面角、前下顔面高、Overjet、下顎臼歯部高の分析値はそれぞれ標準値より大きく、Overbiteは標準値より小さかった。模型分析を行った結果、上顎歯列の狭窄とOverjetの過大、Overbiteの過小が認められた。機能分析として顎運動検査と咬合力検査を行った結果、咬合力と咬合接触面積はともに標準値よりも小さく、切歯運動量や下顎頭運動量などの顎運動量も小さかった。以上の分析結果から、開咬患者は下顎臼歯部が挺出し、下顎は後下方に回転しており、Overjetが大きくOverbiteが小さいことが明らかとなった。また、咬合力や咬合接触面積は小さく、顎運動時には下顎頭の運動制限が認められることが明らかとなった。このような問題に加えて、前歯部開咬患者の多くは口唇閉鎖不全や下顔面高の増大による審美的な問題を抱えている。そこでまず、前歯部開咬などの不正咬合者の審美的問題を脳機能の側面から評価するために、ファンクショナルMRIを用いた検証を行った。被験者は健常者24名で、自分の顔写真を含めた様々な顔貌写真を見たときの脳画像をファンクショナルMRIで撮像した。その途中までの解析の結果、他者の顔との比較により自分の顔の評価が変動し、それによって活動が変動する特定の脳領域が存在する可能性が示唆された。今後は前歯部開咬患者の嚥下運動時の脳機能や矯正歯科治療前後における脳機能の変化を検証することにより、前歯部開咬が脳機能に与える影響と矯正歯科治療の脳神経生理学的な意義を明らかにする予定である。被験者は健常者24名で、同性他者の顔の魅力度によって相対的に自己顔評価が変動する知覚効果であるcontrast effectという手法を用いて、自己顔評価に関与する脳領域とその神経基盤を明らかにした。

さらに、自己顔評価と自尊感情の神経学的関連性の検証を行い、ポジティブな自己顔評価において、後帯状回(PCC)と中脳腹側被蓋野(VTA)に特異的な活動が認められ、PCCとVTAの活動強度と自尊感情の間には正の相関が認められることを明らかにした。
ボツリヌス神経毒素の受容体認識機構の解析

ボツリヌス神経毒素はシナプス前部に作用し、神経伝達物質の放出を阻害することで弛緩性の麻痺を引き起こす。毒素が神経細胞内で作用を発現するためには、細胞膜に存在する毒素に対して特異的に結合活性をもつ受容体が存在すること、また毒素分子の受容体認識部位は重鎖C末端領域にあることを明らかにしてきた。本研究ではB型毒素受容体を構成するシナプトタグミンとガングリオシドGT1b/GD1a複合体と毒素の結合機構を詳細に解析した。シナプス小胞膜に存在するシナプトタグミンは細胞内ではN末端を小胞内にC末端を細胞質領域に向けた形で存在している。伝達物質の放出に伴ってN末端領域は細胞膜外に露出し、これを毒素が認識することが予想される。そこで、N末端、C末端領域を欠失した変異体をマルトース結合蛋白(MBP)との融合蛋白の形で調製し、ガングリオシド存在下でそれぞれの毒素結合能を解析した。その結果、膜貫通ドメインを含むN末端領域(87残基)内に毒素結合部位が存在し、膜貫通ドメインを欠くことによりガングリオシドとシナプトタグミンとの結合が低下することも明らかになった。さらに、ガングリオシドGT1bに対するモノクローナル抗体を調製し、毒素の活性発現に及ぼす影響を調べたところ、この抗体はB型毒素の他に、A型毒素のラット脳シナプトソームへの結合を阻害し、さらに培養上頚神経節に対するA、B型毒素の作用を抑制することがわかった。これらの結果から、ガングリオシドGT1bはボツリヌス神経毒素受容体を構成するための共通成分であり、それと結合する蛋白(たとえばシナプトタグミン)により受容体が認識する毒素の型特異性が決定されると考えられた。B型乳児ボツリヌス症起因菌の産生する神経毒素を精製し、その性状を詳細に調べた。この毒素の活性は従来のものより約1/10であり、抗原性も部分的に異なっていた。そこで、毒性発現に関わる受容体への結合能、細胞内標的蛋白(シナプトブレビン)の分解活性を調べた結果、受容体への結合活性が低下していることを明らかにした。また神経毒素遺伝子の塩基配列を決定し、これまでに明らかになっているB型神経毒素遺伝子と比較したところ、受容体認識領域である重鎖C末端部分に変異があることがわかった。現在、このC末端領域のリコンビナントを作成し、受容体認識に関わる部位の同定を試みている。蛋白性細菌毒素は細菌感染症における主要なvirulence factorである。細菌毒素の中でも極めて毒性の高いボツリヌス毒素(A-G型)は、神経終末に作用し伝達物質の遊離を特異的に阻害する。ボツリヌス毒素分子を構成する成分の1つの軽鎖が、神経細胞内のシナプス小胞とシナプス前膜との融合に関与する一連の蛋白群を分解することが明らかになっている。一方、毒素分子を構成するもう1つの成分である重鎖が担っている受容体を認識おする機構や受容体の性状については十分には解明されていない。