hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
硫化亜鉛を触媒とする有機化合物の光還元反応

ZnSO_4,Na2S各水溶液を用い0°Cで調整し硫化亜鉛(以下ZnS-Oと略す)は,水溶液中のアルデヒドやケトンの有効な2電子光還元半導体触媒であることが判明した.以下の研究成果により, ZnS-Oは格子欠陥や不純物による局在準位の少ない微結晶がゆるく凝集した構造を持ち, 313nm光を照射して生成する伝導帯の電子は局在準位(中間準位)にトラップされることなく吸着基質に連続移動しプロトン化を伴ってアルコールを与えるものと解釈した.1.ZnS-Oやそれを100°C加熱処理したZnS-100にはバンドギャップ発光(340nm)と中間準位発光(420-450nm)が観察されるが, 2電子光還元に有効なZnS-Oのバンドギャップ発光の寿命が23nsと最も長寿命である.2.ZnS-Oの反射法による吸収スペクトルは365nm付近から340nmへと急激な吸収の立ち上がりを示し中間準位が少ないことを示した.3.水溶液中ZnS-Oを光触媒とする2-ブタノンの2電子光還元を検討した結果, S^<2->とSO_3^<2->共存下で2-ブタノールに定量的に還元されることが確認された.4.ZnS-Oの450nm付近の中間準位発光がS^<2->とSO_3^<2->の共存下では観測されないことから, S^<2->の存在はS欠陥の生成を抑制し,さらにそれがS_2^<2->に酸化されると共存するSO_3^<2->によってすみやかにS^<2->に還元されるためにZnS-O微結晶表面にS欠陥やS_2^<2->等の不純物による中間準位の生成が抑制されるためと解釈できる.さらに,瞬間マルチ測光システムによるZnS-Oの希薄溶液の吸収スペクトルは短波長側にシフトし, ZnS-Oの微結晶は25A2F2程度の粒径であること,電子源としてS^<2->とSO_3^<2->を用いるZnS-Oの光触媒反応において,還元電位が大きく卑なシクロヘキサノンや2-ブテンー1-オールも相当するアルコールに光還元されることより, ZnS-Oの微結晶部の量子サイズ効果が一部高い還元力の発現に関与するものと結論した.ZnSO_4,Na2S各水溶液を用い0°Cで調整し硫化亜鉛(以下ZnS-Oと略す)は,水溶液中のアルデヒドやケトンの有効な2電子光還元半導体触媒であることが判明した.以下の研究成果により, ZnS-Oは格子欠陥や不純物による局在準位の少ない微結晶がゆるく凝集した構造を持ち, 313nm光を照射して生成する伝導帯の電子は局在準位(中間準位)にトラップされることなく吸着基質に連続移動しプロトン化を伴ってアルコールを与えるものと解釈した.1.ZnS-Oやそれを100°C加熱処理したZnS-100にはバンドギャップ発光(340nm)と中間準位発光(420-450nm)が観察されるが, 2電子光還元に有効なZnS-Oのバンドギャップ発光の寿命が23nsと最も長寿命である.2.ZnS-Oの反射法による吸収スペクトルは365nm付近から340nmへと急激な吸収の立ち上がりを示し中間準位が少ないことを示した.3.水溶液中ZnS-Oを光触媒とする2-ブタノンの2電子光還元を検討した結果, S^<2->とSO_3^<2->共存下で2-ブタノールに定量的に還元されることが確認された.4.ZnS-Oの450nm付近の中間準位発光がS^<2->とSO_3^<2->の共存下では観測されないことから, S^<2->の存在はS欠陥の生成を抑制し,さらにそれがS_2^<2->に酸化されると共存するSO_3^<2->によってすみやかにS^<2->に還元されるためにZnS-O微結晶表面にS欠陥やS_2^<2->等の不純物による中間準位の生成が抑制されるためと解釈できる.さらに,瞬間マルチ測光システムによるZnS-Oの希薄溶液の吸収スペクトルは短波長側にシフトし, ZnS-Oの微結晶は25A2F2程度の粒径であること,電子源としてS^<2->とSO_3^<2->を用いるZnS-Oの光触媒反応において,還元電位が大きく卑なシクロヘキサノンや2-ブテンー1-オールも相当するアルコールに光還元されることより, ZnS-Oの微結晶部の量子サイズ効果が一部高い還元力の発現に関与するものと結論した.ZnSの光触媒酸化還元反応としてプロピルアミンを基質とする系とアセトアルデヒドを基質とする系を選び、触媒活性に及ぼすZnS調製温度の影響について以下の結果をえた。1.硫酸亜鉛、硫化ナトリウム各水溶液を用い0°Cで調製したZnS(ZnS-Oとする)が、N-プロピリデンプロピルアミンを経由するジプロピルアミンへの選択的光還元および、アセトアルデヒドのエタノールへの選択的光還元に有効である。

2.それを100°C10分間加熱処理して得たZnS(ZnS-100とする)では、両反応系で水の還元水素発生が優先し、特にプロピルアミンの系では、N-プロピリデンプロピルアミンがジプロピルアミンに還元されることなく副生した。3.コロイドシリカに分散させた各ZnSの発光スペクトルを測定したところ、ZnS-Oではλmaxが340nmと430nmに観測され、ZnS-100では340nmと450nmに観測された。ZnS-0の吸収スペクトルと450nm発光の励起スペクトルが、ZnS-100のそれよりもわずかに短波長側にシフトしていることから、ZnS-0にサイズ量子化効果がより強く発現しているものと解釈した。4.発光寿命を測定したところ、430nmの発光寿命は全く同じであったが、308nm光励起の350nm発光の寿命はほぼ1次減衰すると共にZnS-0では23ns、ZnS-100では17nsの寿命を有していることが判明した。ZnS-0のバンド間発光の寿命がより長いことは、伝導帯の励起電子の寿命が長く、プロトンまたは水の還元ポテンシャルよりもよりネガティブ側に還元電位をもつ有機基質の還元に有利に働くものと解釈した。5.アセトアルデヒドの重水存在下の反応では、アルデヒド水素が反応初期に重水素と置換することを認め、ZnS表面における酸化還元反応は可逆的であることが示唆された。
植物の塩・乾燥ストレスシグナル経路に介在する機能未知タンパク質CBL5の機能解明

植物の塩・乾燥ストレス耐性の発現や栄養源のバランス確保は、根・篩管・気孔の各種イオン輸送体により担われている。輸送体の調節因子の1つであるCa+センサータンパク質CBL5は、植物の環境適応能力発現における重要性が示唆されているものの、具体的な機能は解明されていない。本研究では、篩管のNa+輸送体HKT1および根のNO3-輸送体SLAH2・SLAH3を候補として、CBL5の機能と役割の解明をめざす。各輸送体についてCBL5とその補因子CIPKによる活性調節の有無を電気生理測定により調べる。さらにcbl5遺伝子欠損植物を用いて植物体におけるCBL5の機能を解明する。
TLRファミリーによる病原体認識シグナルの分子機構

免疫系は、大きく自然免疫と獲得免疫に分けられる。近年、Toll-like receptor (TLR)の発見により、自然免疫系が特異的に病原体の侵入を感知するシステムをもっていること、さらに自然免疫系の活性化が、獲得免疫系の活性化誘導に必須であることが分かってきた。本研究では、リガンドの分かっていないTLRファミリー分子のノックアウトマウスを作製し、病原体認識における役割を調べた。またTLRのシグナル伝達経路に関わる分子を同定し、そのノックアウトマウスを作製することによって機能を解析した。それらの結果を通じて、TLR非依存的なウイルス認識機構の存在を見いだし、その経路に関わる分子を同定し、ノックアウトマウスを作製して機能を解析した。1.TLRファミリー分子の新規リガンド(TLR1/TLR2:トリアシルリルポペプチド,TRL7:イミダゾキノリン誘導体とssRNA, TLR9:ヘモゾイン)を同定した。2.TIRドメインを持つ新規TLRのアダプター分子TIRAP, TRIF, TRAMのノックアウトマウスを作製し機能を明らかにした。3.転写因子IRF3を活性化するキナーゼであるTBK1,IKKiのノックアウトマウスを作製、機能を解析し、MyD88非依存的経路やウイルス感染時のI型IFN産生に必須の役割を果たすことを示した。4.ウイルス感染時に形質細胞様樹状細胞は、TLR7,TLR9を介して大量のIFN-aを産生する。このシグナル伝達経路を明らかにした。5.RNAウイルス感染時にはTLR非依存的にI型IFNを誘導する。ウイルスのdsRNAを認識するRNAヘリカーゼのRIG-Iのノックアウトマウスを作製し機能を解析した。さらに、RIG-Iや、同じくウイルス感染に関わるRNAヘリカーゼMda5を介するシグナル伝達経路における新規アダプター分子、IPS-1を同定した。さらに、トランスフェクションによりDNAを細胞質内に導入することでTLR非依存的にI型IFNを誘導することを明らかにした。TLRを介した細胞内シグナルでは、MyD88がすべてのTLRを介した炎症反応の誘導に必須であるが、MyD88非依存性のシグナルの存在も明らかになっている。最近MyD88と同じTIRドメインを有するアダプターとしてTIRAPが同定され、細胞レベルの解析から、TLR4に特異的に会合することが示された。TIRAPの生理機能を、遺伝子欠損マウスを作製することにより解析した。TIRAP欠損マウスでは、LPSによる炎症性サイトカインの産生が、MyD88欠損マウスと同様に認められなかった。TLR3,TLR7,TLR9リガンドへの反応性は正常であった。しかしながら、TLR2リガンドによる炎症性サイトカインの産生も顕著に障害されていた。次に、細胞内のシグナル活性化を解析したところ、TLR2リガンド刺激では、NF-κB, MAP kinaseの活性化が認められないが、LPS刺激ではMyD88欠損マウスと同様に活性化が遅れて観察された。また、LPS刺激により、MyD88非依存性に誘導されるIFN誘導性遺伝子の発現や樹状細胞の成熟がTIRAP欠損マウスでも正常に誘導された。さらにTIRAP/MyD88二重欠損マウスでも、IFN誘導性遺伝子の発現や樹状細胞の成熟が正常と同様に観察された。以上の結果から、TIRAPはTLR2とTLR4を介したMyD88依存性のシグナル伝達に特異的に関与していることが明らかになった。また、TIRAPがMyD88非依存的なシグナルには関与していないことが明らかになった。

このことは、TIRドメインを有するアダプターTIRAPがTLR2,TLR4のシグナルの特異性を規定していることを示しており、他にもTIRドメインを有するアダプターが、他のTLRファミリーの細胞内シグナルや、MyD88非依存性のシグナルに関与している可能性を示唆している。TLRのシグナル伝達に関わるMyD88,TIRAPはともに、TLRの細胞質内領域に保存されているTIRドメインを有している。そこで、TIRドメインを有する分子をデータベースで検索した。その結果、TIRドメインを持つ新規アダプターTRIFを同定した。TRIFを293細胞に発現させると、MyD88,TIRAPほど強くはないがNF-κB依存性のプロモーターを活性化する。さらに、MyD88,TIRAPとは対照的にTRIFは、IFN-βプロモーターの活性化を誘導した。TLRファミリーの中でTLR3に認識される二本鎖RNAは、IRF-3の活性化を通じてIFN-βの発現を誘導する。293細胞にドミナントネガティブ型TRIFを発現させると、TLR3刺激によるIFN-βプロモーターの活性化を抑制した。また、TRIFとTLR3,IRF-3との会合も免疫沈降法により認められた。以上の結果から、TRIFはTLR3を介したIFN-β誘導のシグナルに関わるアダプターであることが示唆された。われわれはToll-like receptorを介した細胞内シグナル伝達について解析してきた。TLRファミリーは細胞質内に保存されたTIRドメインを介してアダプター分子のMyD88と結合し炎症性サイトカインの産生を誘導する。しかし、TLR3やTLR4を介したシグナルでは転写因子IRF-3の活性化しIFN-βの産生を誘導するMyD88非依存的経路が存在することが解った。TIRドメインを持つ第二のアダプターTIRAPが同定されたが、ノックアウトマウスの解析から、TLR2とTLR4を介したMyD88依存的経路に関与していることが明らかになった。そこで、TLR3とTLR4を介したMyD88非依存性のシグナル伝達にもTIRドメインを有する分子が関与するのではないかと予想し、データベース検索から第3のアダプターのTRIFを同定した。TRIFは過剰発現系によりIFN-β遺伝子のプロモーターの活性化を誘導した。今年度は、TRIFのノックアウトマウスを作製し、その生理機能を解析した。TRIFノックアウトマウスでは、TLR3,TLR4刺激によるIFN-β、IFN誘導性遺伝子の発現が顕著に障害され、転写因子IRF-3の活性化も全く認めなかった。これらの結果から、TRIFがTLR3,TLR4を介したMyD88非依存性のシグナルに必須の役割を担っていることが明らかになった。さらにin vitroの実験からTRIFがIRF3をリン酸化するTBK1とTRAF6に結合し活性化することを示した。さらにTIRドメインを持つ第4のアダプターのTRAMを同定した。
GISTにおけるイマチニブ耐性因子の網羅的解析と創薬への応用

近年、GISTへのイマチニブの耐性の獲得が臨床上問題となっているが、その耐性の機序は明らかとなっていない。また、治療薬の選択肢も他癌腫に比べ少ない。今後イマチニブの耐性機序を解明すること、新規の治療法を確立することは臨床的に非常に重要となると考えられる。本研究の目的は1イマチニブ耐性に関わる因子の同定と、さらに2新規治療への応用を行うことである。そのためにイマチニブ耐性細胞株、耐性GISTのPDXマウスを用いて、シークエンス解析、蛋白解析で網羅的に解析し研究をすすめていく。
好酸球性鼻副鼻腔炎の発症・悪化に関わる環境抗原由来のプロテアーゼの役割

好酸球性副鼻腔炎の鼻茸では内因性プロテアーゼインヒビターが低下しており、抗原に誘導される上皮由来サイトカイン産生に影響を与えていた。また、複数抗原の長期点鼻マウスモデルでは、内因性プロテアーゼインヒビターの発現減少がみられた。内因性プロテアーゼインヒビターを点鼻投与することで、鼻汁好酸球数、Th2サイトカイン産生抑制がみられ、鼻粘膜のポリープ様の変化も抑制された。この論文は、抗原に含まれるプロテアーゼが、内因性プロテアーゼの機能低下を引き起こすことで、上皮バリア機能の破綻、免疫反応の異常が引き起こし、好酸球性副鼻腔炎の病態形成につながっていることを証明した。好酸球性副鼻腔炎の鼻粘膜上皮では、TSLP、IL-25、IL-33などの上皮由来サイトカインの発現が亢進している。また、病因として真菌や黄色ブドウ球菌などの関与が考えられ、これら外来抗原はいずれもプロテアーゼを含有し、その刺激が上皮由来サイトカイン産生に関わっている。また、内因性プロテアーゼインヒビターは内因性、外因性プロテアーゼに作用することが知られ、内因性プロテアーゼインヒビターであるCystatin A, SPINK5の低下、欠損がアトピー性皮膚炎の病態に関与することが知られている。そこで、鼻副鼻腔疾患におけるCystatin A, SPINK5発現とその役割について検討した。鼻副鼻腔疾患における下鼻甲介粘膜と鼻茸の上皮細胞におけるCystatin A, SPINK5の発現を測定した。また、免疫染色を行い、疾患によるCystatin A, SPINK5の発現の違いについても検討した。気道上皮細胞に対するプロテアーゼ刺激によるTSLP、IL-25、IL-33産生の関与について、生化学的手法やsiRNAを利用して分析した。好酸球性副鼻腔炎では内因性プロテアーゼインヒビターであるSPINK5とCystatin Aの発現が鼻茸上皮細胞で低下していた。正常気管上皮細胞における抗原刺激によるTSLP, IL-25, IL-33産生はrecombinant Cystatin A, SPINK5で抑制され、またセリン、システインプロテアーゼにそれぞれ特異的に抑制効果が認められた。siRNAでこれら内因性プロテアーゼインヒビターを欠損させると、逆に、抗原刺激による上皮由来サイトカイン産生は増強した。上記結果から、好酸球性副鼻腔炎の鼻茸上皮細胞における内因性プロテアーゼインヒビターの減少が病態形成に関わっている可能性が指摘された。今後はマウスモデルによる実験追加予定である。好酸球性副鼻腔炎の鼻粘膜上皮には、TSLP, IL-25, IL-33などの上皮由来サイトカインの発現が更新している。また病因として真菌や黄色ブドウ球菌などの関与が考えられ、これら外来抗原はいずれもプロテアーゼを含有し、その刺激が上皮由来サイトカイン産生にかかわっている。また、内因性プロテアーゼインヒビターは内因性、外因性プロテアーゼに作用することが知られ、内因性プロテアーゼインヒビターであるCystatin A, SPINK5の発現低下がアトピー性皮膚炎の病態にかかわってることが知られている。そこで、鼻副鼻腔疾患における鼻粘膜におけるCystatin A, SPINK5の役割について検討した。鼻副鼻腔疾患における下鼻甲介粘膜と鼻茸上皮細胞におけるCystatin A, SPINK5の発現を測定した。気道上皮細胞に対するプロテアーゼ刺激によるTSLP, IL-25, IL-33産生の関与について、生化学的手法やsiRNAを利用し分析した。マウスを用い、2日に1度、抗原複合物(ダニ抗原、アルテナリア、ブドウ球菌由来プロテアーゼ)の点鼻を16週まで行った。また、recombinant Cystatin A, SPINK5の点鼻も行い抑制作用についても検討した。鼻洗浄液、血清、鼻組織を摘出し、分析した。臨床データ、培養細胞を用いたデータ、動物実験もでるの結果も出ており、計画どうりに順調に進んでいる。(はじめに)好酸球性副鼻腔炎の鼻粘膜上皮では、TSLP、IL-25、IL-33などの上皮由来サイトカインの発現が亢進している。(方法)手術の際に採取した、鼻副鼻腔疾患における下鼻甲介粘膜と鼻茸の上皮細胞におけるCystatin A, SPINK5の発現を測定した。(結果)好酸球性副鼻腔

炎では内因性プロテアーゼインヒビターであるSPINK5とCystatin Aの発現が鼻茸上皮細胞で低下していた。正常気管上皮細胞における抗原刺激によるTSLP, IL-25, IL-33産生はrecombinant Cystatin A, SPINK5で抑制され、またセリン、システインプロテアーゼにそれぞれ特異的に抑制効果が認められた。siRNAでこれら内因性プロテアーゼインヒビターを欠損させると、逆に、抗原刺激による上皮由来サイトカイン産生は増強した。(結語)好酸球性副鼻腔炎の鼻茸上皮細胞における内因性プロテアーゼインヒビターの減少が病態形成に関わっている可能性がある。好酸球性副鼻腔炎の鼻茸では内因性プロテアーゼインヒビターが低下しており、抗原に誘導される上皮由来サイトカイン産生に影響を与えていた。また、複数抗原の長期点鼻マウスモデルでは、内因性プロテアーゼインヒビターの発現減少がみられた。内因性プロテアーゼインヒビターを点鼻投与することで、鼻汁好酸球数、Th2サイトカイン産生抑制がみられ、鼻粘膜のポリープ様の変化も抑制された。この論文は、抗原に含まれるプロテアーゼが、内因性プロテアーゼの機能低下を引き起こすことで、上皮バリア機能の破綻、免疫反応の異常が引き起こし、好酸球性副鼻腔炎の病態形成につながっていることを証明した。臨床データでは、好酸球性副鼻腔炎では内因性プロテアーゼインヒビターであるSPINK5とCystatin Aの発現が鼻茸上皮細胞で低下していることを確認できた。またin vitroによるデータはでは、抗原刺激による上皮由来サイトカイン産生の調節に内因性プロテアーゼインヒビターがかかわっていることが証明されたため、計画どうり順調に進んでいると思われます。論文を作成し、投稿する予定である。必要であれば追加実験を行う予定である、医歯薬学内因性プロテアーゼインヒビターが何故、好酸球性副鼻腔炎で低下するのか。そのメカニズムについて、抗原を頻回に点鼻投与するマウスモデルで検証する予定である。
ARX 時系列分析モデルによる CO2 ヒートポンプ給湯システムの性能予測および最適化

新しい高効率かつ低環境負荷の技術として注目されている家庭の給湯用機器のCO2ヒートポンプ給湯システムを対象に,オンラインでのシステムの運転に適用できるように,システム性能値の日変化の予測を行い,それに基づいてヒートポンプ運転条件を最適化する手法を開発した.システム性能の開発した手法による予測値と数値シミュレーションによる計算値との比較によって,開発した手法の妥当性および有効性を示した.新しい高効率かつ低環境負荷の技術として注目されている家庭の給湯用機器のCO2ヒートポンプ給湯システムを対象に,オンラインでのシステムの運転に適用できるように,システム性能値の日変化の予測を行い,それに基づいてヒートポンプ運転条件を最適化する手法を開発した.システム性能の開発した手法による予測値と数値シミュレーションによる計算値との比較によって,開発した手法の妥当性および有効性を示した.本研究では,CO_2ヒートポンプ給湯システムについて,これまでに実施してきた基礎的研究をさらに飛躍的に発展させるため,オンラインでのシステムの運転・制御に適用できるように,時系列分析によって性能日変化の予測を行い,それに基づいて運転・制御の最適化を行うための方法を構築することを目的とした.平成22年度における研究実績を以下に示す.(1)予測モデルの構築:給湯需要量,貯湯量,および残湯量などの過去数日の値および必要に応じて当日の値に基づき,当日のシステム性能値としてのヒートポンプCOP,貯湯槽効率,システム効率,貯湯量,および残湯量を予測するためのモデルを構築した.なお,より柔軟にモデル化を行うために,ARXモデルの代りにニューラルネットワークモデルを適用した.(2)パラメータ値の同定:予測モデルのパラメータ値の同定には,最小二乗法を適用し,性能特性値の実測値と予測値の誤差平方和を最小化するように決定した.その際に,誤差関数の一般的な非線形性を考慮して,非線形計画問題の大域的最適化手法として開発を行ってきたモードトリミング法を適用し,パラメータ値を適切に同定する手法を開発した.(3)性能日変化の予測:同定されたパラメータ値を採用した予測モデルによって,パラメータ値の同定に用いた性能特性値の計算値を用いて性能日変化の予測を行い,予測手法の妥当性を確認した.また,別途動特性分析を行うことによって得られるパラメータ値の同定に用いていない性能特性値の計算値を用いて性能日変化の予測を行い,予測手法の有効性を検証した.本研究では,CO_2ヒートポンプ給湯システムについて,これまでに実施してきた基礎的研究をさらに飛躍的に発展させるため,オンラインでのシステムの運転・制御に適用できるように,時系列分析によって性能日変化の予測を行い,それに基づいて運転・制御の最適化を行うための方法を構築することを目的とした.平成23年度における研究実績を以下に示す.(1)性能日変化予測の拡張:異なる運転条件の下で性能日変化の予測が行えるように,平成22年度に開発した性能日変化の予測手法を拡張した.具体的には,ニューラルネットワークモデルの入力としてヒートポンプの運転条件を追加し,モデルパラメータの値を同定するように変更した.また,動特性分析を行うことによって得られる性能特性値の計算値を用いて性能日変化の予測を行い,予測手法の妥当性および有効性を検証した.さらに,異なる環境条件の下で性能日変化の予測を行うための検討を開始した.(2)運転条件の最適化:拡張した予測手法を用いて性能日変化の予測を行いながら,性能特性値の予測値が望ましい値になるように,ヒートポンプの運転条件を最適化する手法を開発した.また,動特性分析を行うことによって得られる性能特性値の計算値に基づき,最適化手法の有効性を検証した.さらに,給湯需要量の不確定条件下における性能日変化の予測および運転条件の最適化を行うための検討を開始した.(3)実測データに基づく検討:給湯需要量の実測データを入手し,それに基づいて性能日変化の予測および運転条件の最適化を行うための検討を開始した。本研究では,CO2ヒートポンプ給湯システムについて,これまでに実施してきた基礎的研究をさらに飛躍的に発展させるため,オンラインでのシステムの運転・制御に適用できるように,時系列分析によって性能日変化の予測を行い,それに基づいて運転・制御の最適化を行うための方法を構築することを目的とした.平成24年度における研究実績を以下に示す.(1)給湯負荷の予測:給湯需要量の実測データを入手し,それに基づいて当日の給湯需要量を予測する方法を開発することを検討した.しかしながら,給湯需要量はユーザの生活に依存するため,日変化が大きく,正確に予測することが困難であることが判明した.そこで,給湯需要量を複数の区間に分割し,その内の一つの区間をユーザが選択することによって,給湯需要量をその範囲内の値を取るという不確実性を有する量として捉えることにした.(2)給湯負荷不確実性の考慮:不確実な給湯需要量の想定しうるすべての値に対する目的関数の機会損失の中からその最大値を選択し,それを最小化するというミニマックス機会損失基準に基づき,ヒートポンプ運転条件を最適化するというロバスト最適化の手法を開発した.また,開発した手法を利用して,修正M1モードの1箇月間の模擬給湯需要量の日変化に対して,ヒートポンプ運転条件を最適に決定するとともに,それによるシステム性能の予測値と数値シミュレーションによる計算値とを比較し,本手法の妥当性および有効性を示した.(3)実測データに基づく検討:同様に,開発した手法を利用して,入手した実測給湯需要量の日変化に対して,ヒートポンプ運転条件を最適に決定するとともに,それによるシステム性能の予測値と数値シミュレーションによる計算値とを比較し,本手法の妥当性および有効性を示した.

「研究実績の概要」および「今後の研究の推進方策」で述べたように,異なる環境条件の下での性能日変化の予測および運転条件の最適化については本年度に開始したところでやや遅れているが,給湯需要量の不確定条件下における性能目変化の予測および運転条件の最適化については本年度に既に開始しており,全体としてはおおむね順調に進展している.24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度に開始した(1)異なる環境条件の下での性能日変化の予測および運転条件の最適化,(2)給湯需要量の不確定条件下における性能日変化の予測および運転条件の最適化,(3)給湯需要量の実測データに基づく性能日変化の予測および運転条件の最適化を,次年度に本格的に実施する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
学校・学級の適正編制に関する総合的研究

1.原理・歴史研究日本の学校における学級の制度と実態について、明治期における学級の成立、大正期における自由教育を背景とした少人数学級編制の試み、最近の自治体単独教員配置とTTの拡大に注目して、その変遷を明らかにした。また、クラス替えの歴史と論理について歴史的、実証的に明らかにした。2.効果研究・意識調査研究全国の幼稚園の園長、教諭、小学校の校長、教諭、中学校の校長、教頭、教諭を対象にした質問紙調査、及び全国の小学校5年生の児童と中学校2年生の生徒を対象にした質問紙調査を実施した。これらの調査を通して、学級・学習規模が教育・学校活動に及ぼす影響、及び適正な学級規模と教職員配置についての意識を明らかにした。3.政策・予測研究全国の都道府県(政令指定都市を含む)及び市町村の教育委員会に対して質問紙調査を実施し、学級編制及び教職員配置に関する地方自治体の政策動向を明らかにした。学級数の増減があった学校に対して事例調査を実施し、学級数の増減が教育活動に及ぼす影響を明らかにした。また、高校標準法の歴史的変遷を明らかにし、その改革の方向性と課題を明らかにした。4.比較研究諸外国の学級編制及び教職員定数に関する基準を明らかにし、我が国を含めた各国の制度の特質を解明した。また、アメリカ合衆国、ドイツ、イギリス、フランス、ロシアの学級規模及び教職員配置に関する政策動向を明らかにした。5.まとめと提言以上の研究の結果得られた知見に基づいて、学級編制及び教職員配置の制度について、その改革の原則と課題を提起した。1.学校・学級編制文献年表及び学校・学級編制年表の作成研究課題に関する先行研究及び歴史的事象をデータベース化し,それぞれについて年表を作成した。2.研究班による研究の推進(1)原理・歴史研究班先行研究に基づいて学級編制原理に関する検討を行った。また,「標準法」に関わる内閣提案,議員提案,請願等の関係を分析し,その歴史的変遷の過程を明らかにした。(2)効果研究学級編成・学級規模と教育効果の関係に関する先行研究の検討を行い,教育効果を学習効果,指導効果,経営効果に分析してとらえ,それらと学級規模の関係についてのモデルを作成した。(3)比較研究アメリカ・ドイツ・イギリス・フランスを中心に学校・学級編制に関する先行研究を検討するとともに,諸外国における学級編制基準の有無及びその内容を調査し,その特質を明らかにした。(4)意識調査研究効果研究の成果をもとに,次年度に実施する予定の教師等に対する調査の質問紙の原案を作成した。(5)予測調査研究学校基本調査に基づき,学校規模(学級数,児童生徒数)及び学級規模の変化を明らかにした。第1次中間報告書の作成原理・歴史研究,効果研究,比較研究の成果を中心に,第1次中間報告書を作成した(標準法の変遷及び諸外国の学級編制基準に関する資料,学校・学級編制文献年表,学校・学級編制年表を含む)。1原理・歴史研究(1)日本の明治・大正期における学級編制及び学級経営の特質を明らかにした。(2)特別なニーズを持つ子どもの視点から、義務標準法及び高校標準法の変遷を検討し、日本における学校・学級編制と教職員配置の問題点を明らかにした。(3)戦前・戦後の幼稚園の園・学級編制の制度と実態及びその問題点を明らかにした。2調査研究(1)全国の中学校2994校、小学校1490校、幼稚園540園に対し、「学校・学級の規模と教育効果に関する調査」を実施し、中学校1754校、小学校826校、幼稚園235園から回答を得た。調査対象者は、中学校が各校校長、教頭、数学教諭2名、英語教論2名、小学校が各校校長、教諭6名、幼稚園が各園園長、教諭3名である。学校・学級の規模と教育効果及び学級経営の実態との関係、ティーム・ティーチングの効果に関する認識、学級編制及び教職員配置に関する教員の改善意識等を明らかにした。(2)特色ある学校(千葉県千葉市立打瀬小学校など)の事例調査を実施し、特色ある教育活動と学級編制及び学校建築の関係を明らかにした。3比較研究

(1)アメリカの教育改革における学級規模縮小問題について、とくにテネシー州とカリフォルニア州での改革事例の分析を行い、その特質を明らかにした。(2)アメリカ、ドイツ、イギリス、フランス、ロシアにおける学級編制及び教職員配置の制度と実態に関する比較検討を行い、各国の特色を明らかにした。1原理・歴史研究学級崩壊など現代日本の教育問題との関連から,学級編制及び学校編制の原理と制度について検討した。なかでもクラス替えについて歴史的,実証的研究を行い,「クラス替えの教育論理」が学校統廃合を正当化する論理としてはたらき,学級規模の縮小に障害となっていることなどを明らかにした。2効果研究・意識調査研究全国の小学5年に在籍する児童及び中学2年に在籍する生徒それぞれ約1万名を対象に質問紙調査を実施した。全国の小学校,中学校それぞれ約400校をサンプリングし,小学校5年の1学級,中学校2年の1学級を対象に郵送法により実施。児童生徒の学習意欲,対教師関係意識,友人関係意識,自己意識などと学級規模,学校規模との関係を明らかにした。また,生徒児童調査と前年度に実施した教員調査の結果を比較し,児童生徒と教員の間の意識の共通性と差異を明らかにした。3予測調査研究班全国の教育委員会を対象に実施した質問紙調査の分析を行い,学級編制及び教職員配置に関する教育委員会の政策動向を明らかにした。また,高校標準法に関する政策研究を行い,改革課題を明らかにした。4比較研究班アメリカ・ドイツ・イギリス・フランス・ロシアにおける学級編制及び教員定数の積算・配置の制度と実態に関して収集したデータの分析を行い,学級編制及び教職員配置の改革に関する国際的動向を明らかにした。5まとめ以上で得られた知見に基づいて,学級編制及び教職員配置に関する今後の改革課題,とりわけ標準法改正の課題を明らかにした。
母岩を異にする粘性土における風化の進行に伴う工学性と土壌構造の変化

1.母岩を異にする3種類の粘性土を供試土とし、水浸・凍結・乾燥(各状態24時間)を1サイクルとして、0、5、10、20、40、70サイクルの処理を施し、理・化・工学性の変化を調べ、以下の点を明らかにした。(1)、液性限界、塑性限界、保水性はサイクル数の増加に伴って低下する。(2)、aggregateや土粒子の形状はフラクタル次元的(D)で表示でき、前進のDは1.1前後、後者は2.0前後の値を示し、後者の方が複雑な形状をしている。(3)、主要粘土鉱物であるHt(7〓)、Vt、Vt-Chの種類は変化しないが、質的には水に対する親和力が低下する方向に変化する。(4)、サイクル数の増加に伴って、最適含水比は低下し、最大乾燥密度は増大する。また、最大一軸圧縮強度は増大、最小透水係数は減少傾向にある。(5)、これらの変化は、510サイクルの間に大部分が発生し、その後70サイクルにかけての変化割合は少い。(6)、例外的な変化は、いずれも花崗岩由来の粘質マサ土で発生する。2.母岩、造成後の経過年数、植生の有無を異にする切土法面において、表面から垂直方向5cmごとの硬度分布と、各層から採取した土の理工学性を調べた。その結果、砂質マサ土を除いて、表層の硬度は小さい。表層に有機物が集積していなければ、造成後の年数経過に伴って、表層の硬度、液性限界、塑性限界、保水性はいずれも低下する。1で述べたような顕著な変化は造成後10年程度を経過すると現れる。3.変成岩帯地すべり地に施工されている集水井戸において、表面から2m間隔で14m深さまでの、土の理・化・工学性を調べた。その結果、風化帯は04m、410m、1014mの3層に大別され、各層における土の理・化・工学性は、相互に密接に関連しながら変化する。母岩を異にする3種類の粘性土を供試土とし,水浸・凍結・乾燥(各状態24時間)を1サイクルとして0, 5, 10, 20, 40, 70サイクルの処理を施し,それに伴う試料の理工学性の変化に関して以下の点を明らかにした.(1).真比重,粒径分布には有意な変化が認められなかったが,保水性,液性限界,塑性限界はサイクル数の増加に伴って低下する.(2).サイクル数の増加に伴って,最適含水比は低下し,最大乾燥密度は増加する.また,最大一軸圧縮強度と最小透水係数はいずれも増大する.(3).緩和時間はサイクル数の増加に伴って増加傾向を示すが, (2)の変化割合に比べると軽微な変化である.(4).これらの変化は,供試土によって変化割合には差があるが,いずれも510サイクルにかけて急激に発生し,その後の変化割合は小さい.(5).変化の傾向を総括すると,砂質土的に変化するとまとめられる.2.予備実験として,以前のデータ(SEM写真)から,粘性土のaggregateの形状をフラクタル次元で定量的に表現できるか否か検討し,それが可能であることを明らかにし得た.

また,その値は,供試土の生成起源,乾燥や突固め等の外力の有無等によって変化することも明らかにし得た.3.造成後の経過年数と被覆状態を異にする切土法面において,表面から垂直方向5cmごとの硬度分布と,各層から採取した土の理工学性を調べた.その結果,裸地状態の法面では造成後数年を経過すると,表面の硬度,液性限界,塑性限界,保水性はいずれも低下し,風化の影響を強く受けていることが明らかとなった.4.処理土の化学性の変化,フラクタル次元による土壌構造の定量表示,ならびに地すべり地帯の粘性土の理工学と風化度との関連性は, 63年度に引き続き追求する予定である.1.母岩を異にする3種類の粘性土を供試土とし、水浸・凍結・乾燥(各状態24時間)を1サイクルとして、0、5、10、20、40、70サイクルの処理を施した。そして粗粒分と細粒分に節分けした土粒子をSEM撮影し、フラクタル次元を求めた。その結果、土粒子のフラクタル次元は2前後の値を示し、風化処理に伴う変化に着目すると、花崗岩由来の粘質マサ土の粗粒分に特異性が認められた。2.変成岩帯地すべり地に施工されている集水井戸において、表面から2m間隔で14m深さまでの8点で試料を採取し、土の理・化・工学性を実験的に調べ、以下の点を明らかにした。(1)表面から10m深さにかけて、レキ分は深さに正比例しながら増加し、砂、シルト、粘土分は深さに反比例しながら減少する。10m以深ではほとんど一定の分布を示す。(2)液性限界、塑性限界、保水性は表面から4m深さにかけて増加し、その後10m深さにかけては減少し、10m以深ではほぼ一定値を示す。(3)最適含水比(wopt)は表面から4m深さまでは変化せず、4mから8m深さにかけては低下し、10m以深では突固め曲線にピークが現れない。最大乾燥密度は最適含水比とほぼ逆の傾向で変化する。(4)0.8wopt、wopt、1.2woptの3段階に水分調整した試料のC、φを求めたところ、含水比の増加に伴って深さ別のC、φの変化幅は縮小され、値は減少する傾向を示す。乾燥に伴うC、φの変化は、4m深さにおいて特異である。(5)深さ別の主要粘土鉱物を調べたところ、表層ではVt-Ch、48m深さはVt、10m以深ではItであった。3.調査地すべり地の風化帯は04m、410m、1014mの3層に大別され、各層の土の理・化・工学性は相互に関連しながら変化する。
眼球運動長時間計測のための眼電図波形解析手法の研究

本研究では、眼鏡型眼電図測定装置とビデオ式眼球運動測定装置の同時計測を実現すること不可欠である。本年度は第一に、この同時計測を実現するためのソフトウェア開発を行った。まず、眼鏡型眼電図測定装置の無線接続、計測パラメータ設定、計測の開始と終了、測定値とイベントのタイムスタンプ付き記録を行うプログラミング言語Python用のライブラリを作成した。このライブラリを用いて、リモート式(カメラを被計測者の前面に設置する形式)のビデオ式眼球運動測定装置と同時計測を行うためのプログラムを作成した。次年度はこのプログラムを用いた同時計測実験を開始する予定である。第二に、ヘッドマウント式(カメラを被計測者の頭部に固定する方式)ビデオ式眼球運動測定装置を導入し、この装置と眼鏡型眼電図測定装置の同時計測を行うための準備に取り組んだ。ヘッドマウント式測定装置はカメラユニットが装着された保護眼鏡状のデバイスを頭部に装着して計測を行うものだが、このデバイスが眼鏡型眼電図測定装置と干渉して適切に装着することが困難であったため、装着が可能となるようにより大型の防護ゴーグルにカメラユニットを移植し、曇り止めのための加工等を行った。さらに、ヘッドマウント式測定装置の計測開始と終了を制御するPythonのプログラムを作成し、眼鏡型眼電図測定装置との同時計測の開始と終了を実現した。しかし、これらの装置間でのタイムスタンプ付きのイベント記録の実装にまだ課題を残している。本研究課題以外の業務の負担が予想以上に重かったことと、ヘッドマウント式眼球運動測定装置のデバイスの改造が必要となったことが作業の遅れの主な原因である。また、ヘッドマウント式測定装置に無線計測のオプションが追加されることが発表され、そのオプションを導入ことを検討しているため、ヘッドマウント式測定装置の制御を行うプログラムの開発を保留している点も今後の遅れの原因となりうる。リモート式測定装置と眼鏡型眼電図の同時計測実験を速やかに実施する。実験プログラムは現在最終的な動作確認の状態にあり、夏までに本実験に入ることが出来る見通しである。データ解析のプログラム作成は実験と並行して進め、本年度中に解析を終える予定である。ヘッドマウント式測定装置と眼鏡型眼電図の同時計測については、メーカーよりワイヤレス計測を可能とするオプションが発売されたため、夏までに購入して制御用のプログラム作成を始める。作成に要する時間は現時点では見通しがつかないが、本年度中の同時計測実験開始を目指す。ヘッドマウント式測定装置との同時計測実験のために購入したTalk Eye liteはヘッドマウントユニットと計測用PCをケーブルで接続する形式となっており、このケーブルが被計測者の自然な運動の妨げとなりうる。本研究の開始後にメーカーより2019年度に無線計測オプションが発売されるという連絡があったため購入を検討したが、2019年度の交付予定額では不足するため、2018年度から繰り越しを行った。無線計測オプション購入後の残額は謝金および旅費で使い切る予定である。
文化的コンテクストにおけるスピリチュアリティに関する研究:日本人と日系ハワイ人の比較から

本研究では日本人とハワイ人の生活文化を含む文化的コンテクストにおけるホスピス等の終末期患者のQOL(生活の質)及びスピリチュアリティ(SP)に関する比較文化的探求を試みた。調査期間中、日系ハワイ人該当者はなく、最終的に日本人3例とハワイ人3例の合計6例を対象とした。小規模なマルチメソッド調査からではあるが次のような成果を得た。1.日本人共通のカテゴリーは「家族や周囲の者に対し申し訳なく思う」、「運命に身をまかせる」、「自分のことが自分でできないことを悔しく思う」、「残して行く家族の将来を案じる」、「家族や友人に感謝する」であった。終末期の受容、家族・友人など周囲との人間関係や、それらの予期的喪失感に伴う感情が表現された。宗教的世界観の影響を示す言葉は表出されなかった。2.ハワイの対象者に共通するカテゴリーは、「家族や友人に感謝する」、「運命に身をまかせる」、「心配や恐れを取り除く神の導きを信じる」等であった。終末期の受容やQOLに対する宗教的世界観の影響を示す言葉の表出があった。3.共通のカテゴリーは「家族や友人に感謝する」、「運命に身をまかせる」であった。4. WHOQOL26得点は日本人平均3.31点、ハワイ人平均3.49点であった。パフォーマンス・ステイタス不良が必ずしもQOL得点を低くするとは限らず、既存尺度では測定が困難なQOLの側面がある可能性が示唆された。1年目進捗状況平成19年度実施計画に基づき、国内外の関連文献検討及び予備調査を実施した。以下にその概要と今後の課題について報告する。1.保健看護の分野におけるスピリチュアリティ(以下Spi)の概念及び定義付けは多岐に渡り、QOLとの相違点はやや不明確であることがわかった。文献からは、Spiを宗教上の信念や価値と同一視する考え、Spiを生きる意味や目的及び他者とのつながりと捉えるもの、Spiを超宗教的信念や価値とするものに大別された。QOLとの違いに言及するものは稀であり、今後本研究を進める上で、Spiの定義付けとQOLとの位置関係について明確にする必要がある。2.予備調査の対象となった(a)カトリック教を基盤とする1ホスピス(米国ハワイ州)と(b)仏教を基盤とする1ホスピス(日本)における実践の類似点と相違点について。設備・環境的類似点として、(a)(b)いずれにも宗教的偶像を祭る若しくは祈りを捧げる空間(礼拝堂・仏堂)が設けられ、宗教的日課及び年中行事が取り行われている。しかし、(b)施設において、より多くの仏教的年中行事や仏事があり、僧侶常駐システムとの関連があると予測される。両施設共に医学的治療は施さず、医療的行為の中心は疼痛及び苦痛の緩和である。(a)は施設でのケアに限定されている(b)とは異なり、在宅ケア・訪問看護が中心である。両施設共に遺族会や家族会という家族同士の繋がりを重要視する活動を展開している。以上のことを踏まえ、今後の調査では終末期ケアにおける看護システムの相違点、ケアが提供される場所、宗教的活動及び僧侶等の関わり、家族の介入の程度等が対象のスピリチュアリティ及びQLに与える影響について考慮する必要がある。本研究は日本人とハワイ人の生活文化を含む文化的コンテクストにおけるホスピス等の終末期患者のQOL及びスピリチュアリティ(SP)についての比較文化的かつ質的探求を試みた。期間中日系ハワイ人の該当者はなく、対象は日本人4例とハワイ人3例の合計7例であった。小規模ながら今回の面接調査及びWHOQOL26スケールを併用した調査から、次のような成果を得た。1.対象のハワイ人共通のカテゴリーは、「自分の人生を肯定的に捉えて現状を受容する」、「家族や友人に感謝する」、「心配や恐れを取り除く神の導きを信じる」等であり、終末期の受容やQOLに与える宗教的世界観の影響が否定できないこと。

2.対象の日本人共通のカテゴリーは「家族や周囲の者に対し申し訳なく思う」、「自分のことが自分でできないことが悔しいと感じる」、「残して行く家族の将来を案じる」、「家族や友人に感謝する」等、終末期の受容やQOLと家族や友人など周囲の人間関係やその喪失感との関連が否定できず、宗教的世界観との関連性はみられなかった。3.双方に共通するカテゴリーは「家族や友人に感謝する」、「仕方がないと諦める」であった。4. WHOQOL26の応用を試みたが、対象数が少ないことや項目数及び内容から終末期のQOL測定に最適なツールであるか否かについては言及できない。今後は海外で開発された終末期QOL尺度の活用も試みる。今回の前駆的研究は日本人のSP概念構築には至っていない。しかし、これまで欧米文化中心に議論されてきたSP概念の中で、今後終末期における日本人のQOL及びSP概念を構築する上で有用な情報を得ることができた。今後も更なる現地調査を展開し、訪問看護やホスピス及び経済的負担の違い等のシステム分析に加え、死の受容と恐れに対する宗教の役割の相違、家族と地域住民のネットワークが1個人を支える人間関係ネットワークの違い等を包括的に分析する必要がある。
慣性核融合用大型プラスチック燃料容器の開発

本研究は、炉クラスの慣性核融合実験に必要な直径5mm以上の大型プラスチック燃料容器の制作技術開発を目的とした。従来までに開発済の複合エマルション法を大型燃料容器製作の基本とした。大型燃料容器製作のためには、先ず、大型のエマルションを生成する必要がある。エマルション大型化の実現は水と油の界面ポテンシャルを減じることが課題であり、従来までは大きな困難を伴った。生体高分子であるゼラチンをエマルションの水相(W相)として用い、低温下におけるゼラチンのゲル化によって界面ポテンシャルの影響を防いだ。その結果、最大10mmまでの大型エマルション生成に成功した。ゼラチンゲルを保った状態での複合エマルション法により、大型シェルを製作した。燃料容器材料としては、耐放射線性の比較的高いポリスチレン(PS)を採用した。PSをエマルションの油相(O相)に溶融し、W/O/Wエマルションとした後、減圧によってO相溶媒を除去した。O相の最適濃度は10wt%であった。シェル内部に残留したゼラチンゲルを除去するために、系全体を昇温し、ゼラチンをゾル化した。純水中で撹拌しながら内部のゼラチンゾルを純水に置換し、空気中乾燥を経て、大型燃料容器を得た。製作した燃料容器の最大直径は6.2mmであった。この大きさは、慣性核融合においてペレット利得100を想定したシミュレーションの要求を十分に満たしている。電子顕微鏡および原子間力顕微鏡による燃料容器表面、断面の観測からは、従来のPS燃料容器で得られた結果と遜色ない、表面粗さ10nm以下(rms)が得られた。また、容器の厚さはO相の濃度可変によって容易に制御可能なことが判明した。以上、大型プラスチック燃料容器製作技術を開発した。
分泌性病原因子を用いた新規魚類寄生虫ワクチンの開発

多くの魚類寄生虫は生活史ごとに抗原性が変化するため、ワクチン開発は困難である。通常、ワクチンは病原体を抗原とするが、本課題では寄生虫が分泌する病原因子に注目し、ワクチンの開発を目指す。具体的には、ヒラメに被害をもたらす病原繊毛虫Miamiensis avidusの病原因子である分泌性プロテアーゼを分子レベルで特定し、それを大腸菌で大量合成し、魚類に免疫してワクチン効果を調べる。
喉頭の多機能性運動を発現する神経ネットワーク機構の解析

本研究は多様な喉頭運動出力を発現する中枢パターン生成機構のメカニズムを解明することを目的とした。喉頭運動ニューロンに対し、呼吸や上気道反射の運動指令が、どのような時間パターンで入力されているのかについて、電気生理学的アプローチを用いて解析を行った。実験には昨年度に引き続き非動化除脳ネコを用い、喉頭求心性入力である上喉頭神経の電気刺激を行って非動化嚥下を誘発した。非動化時の安静呼吸運動および嚥下運動は、横隔神経、腹筋神経、反回神経、迷走神経咽頭枝の神経電図活動により同定、モニターした。延髄疑核領域に2本の先端を数十μm離して接着した微小ガラス管電極を刺入し、同側反回神経刺激に対する逆行性応答が得られる喉頭運動ニューロンの細胞内電位を記録し、安静呼吸時、嚥下誘発時における膜電位変化を解析した。吸気相に脱分極を示す吸気性喉頭運動ニューロン(ILM)は、安静呼吸時では呼気相前半に、嚥下時では咽頭期嚥下相に過分極性変化がみられ、一方呼気相に脱分極を示す呼気性喉頭運動ニューロン(ELM)は、安静呼吸時では吸気相に、嚥下時では咽頭期嚥下相の初期に過分極性変化がみられた。さらにもう一方の電極よりビククリンを喉頭運動ニューロン近傍に注入した結果、ILMとELMにみられたこれらの過分極性変化の一過性消失が認められた。これらの結果より、安静呼吸時および嚥下誘発時におけるILMとELMの過分極性膜電位変化は、pre motorニューロンからのGABA依存性の抑制性入力に由来することが明らかとなった。喉頭運動ニューロンに対し、呼吸運動あるいは上気道反射の運動指令が、どのような時間パターンで入力されているのかについて、電気生理学的アプローチを用いて解析を行った。実験には非動化除脳ネコを用い、喉頭求心性入力である上喉頭神経の電気刺激を行って非動化嚥下を誘発した。非動化時の安静呼吸および嚥下活動は、横隔神経、腹筋神経、反回神経、迷走神経咽頭枝の神経電図活動により同定、モニターした。延髄疑核領域に微小ガラス管電極を刺入し、同側反回神経刺激に対する逆行性応答が得られる喉頭運動ニューロンの細胞内電位を記録し、安静呼吸時、嚥下誘発時における膜電位変化と運動出力パターンとの相関を解析した。吸気相に脱分極を示す吸気性喉頭運動ニューロン(ILM)と、呼気相に脱分極を示す呼気性喉頭運動ニューロン(ELM)の2種類のニューロン膜電位が記録された。ILMは、安静呼吸時では呼気相前半に、嚥下時では咽頭期嚥下相に過分極性変化がみられ、一方ELMは、安静呼吸時では吸気相に、嚥下時では咽頭期嚥下相の初期に過分極性変化がみられた。さらにC1電流をニューロン内に流すことにより、ILMとELMにみられたこれらの過分極性変化において、逆転電位の出現が認められた。これらの結果、安静呼吸時および嚥下誘発時におけるILMとELMの過分極性膜電位変化は、premotorニューロンからの抑制性入力に由来することが明らかとなった。

喉頭運動ニューロンに対し,呼吸や上気道反射の運動指令が,どのような時間パターンで入力されているのかについて,電気生理学的アプローチを用いて解析を行った,実験には昨年度に引き続き非動化除脳ネコを用い,喉頭求心性入力である上喉頭神経の電気刺激を行って非動化嚥下を誘発した。非動化時の安静呼吸運動および嚥下運動は,横隔神経,腹筋神経,反回神経,迷走神経咽頭枝の神経電図活動により同定,モニターした。延髄疑核領域に2本の先端を数十μm離して接着した微小ガラス管電極を刺入し,同側反回神経刺激に対する逆行性応答が得られる喉頭運動ニューロンの細胞内電位を記録し,安静呼吸時,嚥下誘発時における膜電位変化を解析した。吸気相に脱分極を示す吸気性喉頭運動ニューロン(ILM)は,安静呼吸時では呼気相前半に,嚥下時では咽頭期嚥下相に過分極性変化がみられ,一方呼気相に脱分極を示す呼気性喉頭運動ニューロン(ELM)は,安静呼吸時では吸気相に,嚥下時では咽頭期嚥下相の初期に過分極性変化がみられた。さらにもう一方の電極よりビククリンを喉頭運動ニューロン近傍に注入した結果,ILMとELMにみられたこれらの過分極性変化の一過性消失が認められた。これらの結果より,安静呼吸時および嚥下誘発時におけるILMとELMの過分極性膜電位変化は,pre motorニューロンからのGABA依存性の抑制性入力に由来することが明らかとなった。