hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
降雨時の蒸発を考慮した都市-大気間における水収支の長期モニタリング研究

雨天時および晴天時の水熱輸送過程の定量的な実態を解明し,年間の水熱収支を明らかにすることを目的として,東京都大田区の低層住宅地域において水蒸気の鉛直分布を計測した.水蒸気の鉛直分布を精度よく計測するため,高分解能CO_2/H_2O多点ガスマルチスキャンシステムを構築した.具体的には,分析計を地上部に設置し,多点切り替えフローシステムにより上空11高度の濃度計測を行った.H17年度には,冬季および夏季におけるスカラー濃度の鉛直分布および乱流拡散係数について研究を行った.(1)冬季は地表のCO_2高濃度化が顕著であるが,夏季の日中にはキャノピー内で下方ほどCO_2が低い.都市域は人為起源のCO_2により濃度は下方ほど高いが,夏季の日中は庭木や植え込みの光合成によってキャノピー内ではCO_2濃度が低下する.(2)夏季・冬季に関わらず,H_2Oは地表付近で濃度勾配が大きくなる.オアシス効果により庭木や植え込みからの蒸発が促進されること,境界層上空からの乾燥空気の影響を受けていることが,その理由として挙げられる.(3)熱,CO_2,H_2Oの無次元拡散係数を調べたところ,不安定時に大きく安定時に小さくなる共通の傾向が認められた.しかし無次元拡散係数には高度依存性が見られ,キャノピー近傍では大きくなる傾向があった.またスカラーによってその大きさが異なり,特に水蒸気の拡散係数が小さくなる傾向が見られた.このことは既存の相似則理論を都市接地境界層に適用して潜熱フラックスを見積もることの危険性を示唆している.水蒸気が小さくなった可能性として,境界層上空の空気が地表付近に輸送され結果として水蒸気の鉛直勾配が大きくなることが考えられる.従来の理論では地表付近の接地層内の乱流輸送のみを前提としており上部からの影響は考えられていない.今後,大気境界層との相互作用を考慮したスカラー輸送の相似則を検討する必要がある.雨天時および晴天時の水・熱輸送過程の定量的・動的な実態を解明し,年間の水・熱収支を明らかにすることを目的として,東京都大田区内の低層住宅地域において行っているフィールド観測(放射・熱フラックス,および雨量・流出量などの計測)において,新たに高分解能CO_2/H_2O多点ガスマルチスキャンシステムを構築した.気温、水蒸気、CO_2の鉛直分布を精度よく計測するために以下のようにシステムの改良を重ねた.分析計を地上部に設置し,多点切り替えフローシステムにより上空11高度の濃度計測を行う.このシステムにはバックグランド濃度の時間変化の影響を最小限に抑えるため,計測サイクルを短くする工夫がされている.具体的にはパージ用ポンプにより11高度の空気をアナライザーの直近まで常に流し続け,サンプル空気が短時間でアナライザーに到達するように設計した.各高度の計測時間は10秒であり(切り替え直後の3秒間はデータとして使用しない),全高度のプロファイルを計測するのに必要な時間は120秒である.精度よく計測を行うため,常にゼロガス(乾燥窒素:99.9999%)をリファレンスセルに流し続け,またCO_2標準ガス(500ppm)を1時間毎にサンプルセルに流してリアルタイムキャリブレーションを行った.このシステムを用いて,冬季におけるスカラーの鉛直分布輸送特性を調べた結果,以下のようなことが明らかになった.(1)晴天日における鉛直濃度分布の日変化を調べたところ,温位が高くなる日中には,鉛直方向の濃度が一様化している.また日没後は鉛直方向における温位差が大きくなり,同時にCO_2・H_2O濃度が高くなる.特にCO_2において地表面付近で顕著な濃度の増加が見られる.(2)大気安定度の指標としてバルクリチャードソン数Rbを用いて,大気安定度別のCO_2プロファイルのアンサンブル平均像を調べたところ,CO_2濃度は不安定時(Rb<-1.0)に一様となるが,安定時(Rb≧5.0)はキャノピー内で上空よりも40ppmも増加する.大気が安定なときは主に家庭などから排出されるCO_2が,キャノピー内で滞留し高濃度化するためと考えられる.一方,水蒸気は常にキャノピー下方で最大となる分布をしており,土壌などからの蒸発がこのようなプロファイル形成に寄与していると考えられる.今後は水蒸気プロファイルと渦相関潜熱から水蒸気のシアー関数を求め,水蒸気の鉛直分布からフラックスを算出する手法の検討を行う予定である.雨天時および晴天時の水熱輸送過程の定量的な実態を解明し,年間の水熱収支を明らかにすることを目的として,東京都大田区の低層住宅地域において水蒸気の鉛直分布を計測した.水蒸気の鉛直分布を精度よく計測するため,高分解能CO_2/H_2O多点ガスマルチスキャンシステムを構築した.具体的には,分析計を地上部に設置し,多点切り替えフローシステムにより上空11高度の濃度計測を行った.H17年度には,冬季および夏季におけるスカラー濃度の鉛直分布および乱流拡散係数について研究を行った.(1)冬季は地表のCO_2高濃度化が顕著であるが,夏季の日中にはキャノピー内で下方ほどCO_2が低い.都市域は人為起源のCO_2により濃度は下方ほど高いが,夏季の日中は庭木や植え込みの光合成によってキャノピー内ではCO_2濃度が低下する.

(2)夏季・冬季に関わらず,H_2Oは地表付近で濃度勾配が大きくなる.オアシス効果により庭木や植え込みからの蒸発が促進されること,境界層上空からの乾燥空気の影響を受けていることが,その理由として挙げられる.(3)熱,CO_2,H_2Oの無次元拡散係数を調べたところ,不安定時に大きく安定時に小さくなる共通の傾向が認められた.しかし無次元拡散係数には高度依存性が見られ,キャノピー近傍では大きくなる傾向があった.またスカラーによってその大きさが異なり,特に水蒸気の拡散係数が小さくなる傾向が見られた.このことは既存の相似則理論を都市接地境界層に適用して潜熱フラックスを見積もることの危険性を示唆している.水蒸気が小さくなった可能性として,境界層上空の空気が地表付近に輸送され結果として水蒸気の鉛直勾配が大きくなることが考えられる.従来の理論では地表付近の接地層内の乱流輸送のみを前提としており上部からの影響は考えられていない.今後,大気境界層との相互作用を考慮したスカラー輸送の相似則を検討する必要がある.
ラット大脳多電極同時記録から得た集団神経活動による睡眠相変遷ダイナミクスの解明

本研究課題の目的は、睡眠が脳にとっていわゆる休止状態ではなく、むしろ盛んに情報処理関連神経活動を示すアクティブな状態であることを明らかにすることである。具体的には、睡眠-覚醒を繰り返す無麻酔ラット大脳における多細胞同時記録と、神経回路網モデルによる計算機実験を組み合わせることによって、集団神経活動から睡眠相の動的変化を追跡し、大脳新皮質-海馬間相互作用を明らかにするとともに、記憶固定化と関連した脳内ダイナミクスとしての大脳新皮質自己組織化過程を明らかにした。神経電気生理学において睡眠は、伝統的に局所集合電位の側面から盛んに研究されており、睡眠の各段階はしばしばその電位のパワー分布変化に従い例えばレム睡眠やノンレム睡眠といったように特徴づけられてきた。一方近年の電気生理記録技術の発展によって、無麻酔下においても局所集合電位だけでなく個別神経細胞集団の発火活動を同時に計測することができるようになった。その結果、睡眠中に神経スパイクが特定のパターンを繰り返すことが報告されており、そのような精緻なスパイクパターンと記憶の固定との関連が議論されている。本研究課題においては、睡眠・覚醒を繰り返す無麻酔ラットにおいて、筋電図計測およびビデオモニタリングとともに、その新皮質および海馬からテトロード電極を用いたマルチユニット同時記録を数時間にわたって行い、得られたデータに対して解析を行った。具体的には、テンプレートマッチング法により新皮質スパイク列の高次相関を定量化し、それらが海馬の活動変化によってどのような影響を受けるのかを調べた。その結果、新皮質スパイクの特定時空間パターンの再起性は、海馬の活動の影響を受け、それらを通じた新皮質-海馬相互作用は脳の状態によって変化することを明らかにした。一方、ノンレム睡眠中に顕著に現れるデルタ波の実体として、大脳皮質神経細胞がアップダウン状態と呼ばれる活性の異なる二状態間を自発的に遷移し、それらが精緻な時系列パターンを示すことが報告されているが、その生成メカニズムは依然わかっていない。そこで我々は、非一様性を示す現実的な神経細胞集団が再帰的に結合し、そのシナプスがスパイクタイミング依存可塑性を示すような回路網モデルを構築し大規模計算機実験を行うことによって、回路網が最終的に獲得する結合と神経活動との関係を明らかにし、論文発表を行った。睡眠研究に対する関心は年々高まっており、睡眠と関連した電気生理学においては伝統的にヒト脳波や実験動物の局所電場電位、特に振動の特定周波数成分の変化によって覚醒・睡眠状態を分類するという立場が主にとられてきた。しかし近年の電気生理記録技術のめざましい発展によって、無麻酔下においても局所集合電位だけでなく個別神経細胞集団の発火活動を同時に計測することが可能になってきた。研究代表者が所属する研究室においては、電気生理記録に始まり、高精度のスパイク分離アルゴリズムの開発とデータ解析に至るまで、マルチユニット同時記録から得られる知見から局所回路の理解を目指す研究に包括的に取り組んでいる。本研究課題においては、睡眠・覚醒を繰り返す無麻酔ラットの新皮質および海馬からテトロード電極を用いた多細胞同時記録を数時間にわたって行い、筋電図計測およびビデオモニタリングによって睡眠・覚醒状態を分類し、各状態における脳波と神経発火活動の比較を行った。具体的には、テンプレートマッチング法によって集団発火活動を定量化し、海馬の鋭波リップル生起と関連して新皮質神経活動の高次相関がどのような影響を受けるのかを調べた。その結果、新皮質スパイクの特定時空間パターンの再起性は海馬鋭波リップルの影響を受け、それらを通じた新皮質-海馬相互作用の存在が示された。また、そのような相互作用は脳の覚醒状態に依存して変化を示すことを明らかにした。これらの結果を、睡眠・覚醒の変遷を集団神経発火活動のダイナミクスによってとらえた研究として学会発表を行った。
保健医療サービスへのアクセス基盤としての医療保険制度に関するゲーム理論的分析

社会のすべての構成員が,公平で効率的な保健医療サービスが受けることができるような保健医療制度を構築するために,医療保険の創設や改革に必要な社会的条件を,保険に関与する保険者・被保険者・医療従事者・政府などをプレーヤーと考え,ゲーム理論的に分析することにより明らかにすることを目的に本研究を実施した。本年度は,昨年度分の研究で作成した医療保険の基本モデルをベースに,特に,社会格差と医療保険の負担を巡るゲーム理論的分析に焦点を当ててモデルの作成と分析・検討を行った。このモデルは,高所得者層と低所得者層の医療保険(全般的な所得再配分政策を含む)を巡る利害関係を整理し,もっとも単純なゲーム理論モデルとなっている。ここで,高所得者の基本的な戦略は,「社会的連帯重視」か「自己責任重視」か,低所得者の基本的な戦略は「抗議」か「受容」か,に集約できると考えている。利得設定の詳細にもよるが,分析結果によれば,高所得者の「社会的連帯」と低所得者の「受容」が安定的に実現することは困難であると考えられた。したがって,高所得者の「社会的連帯」と低所得者の「受容」を安定的に実現するためには利得調整のための別のメカニズムが必要と考えられた。米国では、公的な医療保険の実現が簡単に進まない現実や,「競争」が医療の質的向上に結びつかない理由について文献的ならびに聞き取りによる調査を行い、不十分ながら上のモデルで部分的には説明できると考えられた。本研究では,まず,医療保険システムの基本的な構造に関して,被保険者(H,health)・患者(D,disease)・医療機関(C,care)からなる,医療保険の基本構造モデル(HDCモデル)を構築し,その基本的な特性について分析した。HDCモデルには,医療機関での単位時間当たりの治療人数に上限があること(ハンドリングタイム)が組み込まれている。その結果,医療サービスにより有病率を下げることができること,医療供給体制の確保(アクセスのよい医療)のためには,必要な医療費の投入が不可欠であること,医療保険の設定によっては不採算部門が生じること,「出来高払い(Pay for service)」のもとでは必ずしも質の高い医療を供給する医療機関が増えるとは限らないこと,などが,このようなシンプルな基本構造のもとでのシステムの振る舞いとして説明できることがわかった。このことは,今後医療保険制度について理論的に分析・考察する上で,重要な基盤となると考えられた。このような医療保険の基本構造をベースとして,次年度の研究として,社会格差と医療保険へのアクセス・負担の分担に関するゲーム理論的アプローチに取り組む予定とした。
エア・ビーム構造物の数値解析手法に関する研究

本研究は,エア・ビーム構造物の数値解析に際して,ビーム要素を用いた簡易数値解析手法を提起したものである。数値解析,実験解析より得られた結果は次のようである。1)エア・ビームはその内圧の作用によりビームとして挙動する。また,曲げ,圧縮実験より評価された見掛けの剛性に対する弾性係数はほぼ等しいものとなる。よって簡易数値解析に使用する,物性値,ビーム径等を含んだ総合的なはり剛性としては,はり構造の変形に最も影響する曲げに対する見掛けの弾性係数による評価が妥当である。2)エア・ビーム特有のリンクリング現象を有限要素法に導入した木解析法は,理論解との比較により妥当なものであることが検証され,有限要素法の適用範囲の広さの利点より,木解析手法は有用なものであると考えられる。本研究はエア・ビ-ムを構造要素とするエア・ビ-ム構造物に対しての小型計算機による簡易計算手法の確立にある。本研究は2年間にわたり行なわれるものであり、本年度は主として基礎的な静的解析に関する簡易解析手法の研究を取り行ない、相応の成果を挙げた。本年度の研究成果を箇条書きすると以下のようになる。1.曲げ、引張・圧縮実験よりエア・ビ-ムのはり挙動が明らかとなり、集に物性値、内圧、ビ-ム径等の諸量を含んだビ-ムとしての見掛けの剛性が評価でき得ることが考察された。2.エア・ビ-ム構造物に対し、簡単なシェル解析を行ない、シェル解析が大規模膜構造物に対して計算機使用上、効率が著しく低いことを提示した。3.エア・ビ-ム構造物を骨組み構造に置換した解析結果より、はりとしての変形は微小であることより、幾何学的非線形性の考慮の必要性がないことがわかった。4.エア・ビ-ム特有のリンクリング現象による剛性低下を理論的に評価し有限要素法への導入を行ない、理論解との比較を行なうことより、本研究で提起した簡易解析手法の妥当性を検証した。5.理論的に評価の困難なdeeper wrinkles等の影響について、リンクリング現象による剛性低下に対する修正率の概念を導入し、本解析手法における有用性とその適用範囲を明示した。本研究は、エア・ビーム構造物の数値解析に際して、ビーム要素を用いた簡易数値解析手法を提起したものである。数値解析、実験解析より得られた結果は次のようである。また、曲げ、圧縮実験より評価された見掛けの剛性に対する弾性係数はほぼ等しいものとなる。よって簡易数値解析に使用する、物性値、ビーム径等を含んだ総合的なはり剛性としては、はり構造の変形に最も影響する曲げに対する見掛けの弾性係数による評価が妥当である。2)エア・ビーム特有のリンクリング現象を有限要素法に導入した本解析法は、理論解との比較により妥当なものであることが検証され、有限要素法の適用範囲の広さの利点より、本解析手法は有用なものであると考えられる。
その場実測した状態密度に基づく有機半導体デバイスのキャリア動作の解明

本研究は、仮想的な状態密度分布に依拠した現在のデバイス動作モデルから脱却し、実測の状態密度に基づいて有機エレクトロニクス素子の特性を説明できるモデルを構築することを目的とする。そのために(1)高感度紫外光電子分光(UPS)を用いて、従来の検知限界より3桁以上小さい微小な状態密度を直接観測し、(2)さらに同一環境で同一試料に対して電気測定を行い、状態密度と素子特性の関係を明確かつ定量的に解明することを目指している。本年度は有機EL素子のキャリア注入モデルの議論のため、キャリア注入層として広く用いられるHATーCN/αーNPDキャリア生成界面に対して高感度UPSを用いた電子構造観測を行った結果、従来のUPS測定装置では観測できなかったHATーCN層の微少な負イオンの準位の観測に成功した。観測された負イオン準位のDetachment energyは5.9 eVで、代表的な空準位観察手法である逆光電子分光による電子親和力の値5.4 eVとは大きく異なることが明らかになった。これらの実測電子構造に基づき、キャリア生成界面の電荷発生およびホール輸送層へのキャリア注入メカニズムを提案し、第79回応用物理学会秋季学術講演会にて発表した。また、アウクスブルク大学のBruetting教授の協力のもとUPS測定チャンバーで作製予定の構造の素子を作成して電気測定を行い、ホール注入層およびホール輸送層の材料や膜厚等の最適化を進め、素子性能の議論に重要となる温度依存性を含む一連の電気特性のデータを得た。さらに、もう一つの研究対象である太陽電池についても、ワイツマン科学研究所のDavid Cahen教授との共同研究が実現し、高効率を示すペロブスカイト型太陽電池材料の微小状態密度観測を行うことができた。性能および組成の変化に伴う微少なギャップ内準位の違いが明らかになり、現在論文投稿の準備を進めている。研究実績の欄に記載した通り、目的の(1)の面では有機EL素子のほか、2年目に実施予定であった太陽電池についても高感度UPSによる微小状態密度観測を行うことができたため、計画よりも進展があったといえる。しかしながら目的の(2)に示す「同一環境下での同一試料に対する電子分光と電気測定」については足踏みとなる点が多く、方針を転換せざるを得なかった。当初計画では、真空一貫でUPS測定試料を素子化して電気測定まで行うことができるよう蒸着マスク導入機構および電気測定系を新設し、その中核として、有機EL素子のキャリア注入モデルなど素子性能の議論においては温度依存性が決定的に重要であることから試料を冷却・加熱するための液体窒素導入機構とヒーターを組み込む予定であった。しかし、UPS測定システムにおいて試料固定部品と試料との間に生じる空隙によって熱伝導性が大幅に低下し、実用的な時間スケールでは試料を冷却できないことが明らかになった。この解決にはマニピュレーター周辺部品等UPS測定系の基幹部分の変更が必要となり、測定の信頼性や過去に測定されたデータとの整合性に影響を与えかねないため、より現実的な前段階としてUPS測定後の試料を別チャンバーへ移送して電気測定を行う非同一環境下同一試料測定の実現を模索することにした。非同一環境下であっても移送中に十分な真空度を保持できれば、移送前後に測定されるデータの相関について信頼性を確保できると考えている。以上の(1)と(2)の進捗を総合して当該区分の判断とした。来年度は、測定の信頼性に影響しないよう万全を期した上で新たなUPS測定系部品を開発するなど同一環境下測定への手段を検討する一方で、より実際的な戦略としてUPS測定後の試料を別チャンバーに移送して電気測定を行う非同一環境下・同一試料測定の実現に向けた方策を展開する。具体的には、(1)UPS測定試料を可搬式の真空容器へ退避させ、真空を保ったまま別チャンバーへ移動させるための容器および真空系を設計し、試料移送のプロセスを確立する。切り離し可能な容器を用いた真空装置間の試料移送は一般的に行われており、共同研究先にも数多くの先例がある。(2)また、電気測定を別チャンバーで行うことを前提とした蒸着用マスクの製作を行う。同一環境下測定を前提とする場合、蒸着前の段階で3端子素子電気測定用プローブを搭載する必要があり、その上へ被せる蒸着マスクの密着度を十分に確保することが困難であった。しかし非同一環境下測定であればプローブ装着が不要となって設計の柔軟性が上がり、マスクをより試料へ密着させることができるため、本研究で作製する素子の歩留まりと信頼性の向上につながる。これらの素子作成機構の整備を完了させたのち、実際に素子を作製しその電気特性を測定して電子構造との相関を議論する。本年度、有機EL素子のホール注入界面ならびに太陽電池の系について高感度UPSによる微小電子構造の実測を完了していることから、まずそれらを素子作製・特性測定の対象に取り上げる。また、電子構造実測と素子測定の成果について学術論文誌への投稿を行うほか、成果発表および情報収集のため応用物理学会をはじめとする国内学会・国際学会へ積極的に参加する。

本年度は有機EL素子のキャリア注入モデルの議論のため、キャリア注入層として広く用いられるHATーCN/αーNPDキャリア生成界面に対して高感度UPSを用いた電子構造観測を行った結果、従来のUPS測定装置では観測できなかったHATーCN層の微少な負イオンの準位の観測に成功した。観測された負イオン準位のDetachment energyは5.9 eVで、代表的な空準位観察手法である逆光電子分光による電子親和力の値5.4 eVとは大きく異なることが明らかになった。これらの実測電子構造に基づき、キャリア生成界面の電荷発生およびホール輸送層へのキャリア注入メカニズムを提案し、第79回応用物理学会秋季学術講演会にて発表した。また、アウクスブルク大学のBruetting教授の協力のもとUPS測定チャンバーで作製予定の構造の素子を作成して電気測定を行い、ホール注入層およびホール輸送層の材料や膜厚等の最適化を進め、素子性能の議論に重要となる温度依存性を含む一連の電気特性のデータを得た。さらに、もう一つの研究対象である太陽電池についても、ワイツマン科学研究所のDavid Cahen教授との共同研究が実現し、高効率を示すペロブスカイト型太陽電池材料の微小状態密度観測を行うことができた。性能および組成の変化に伴う微少なギャップ内準位の違いが明らかになり、現在論文投稿の準備を進めている。研究実績の欄に記載した通り、目的の(1)の面では有機EL素子のほか、2年目に実施予定であった太陽電池についても高感度UPSによる微小状態密度観測を行うことができたため、計画よりも進展があったといえる。しかしながら目的の(2)に示す「同一環境下での同一試料に対する電子分光と電気測定」については足踏みとなる点が多く、方針を転換せざるを得なかった。当初計画では、真空一貫でUPS測定試料を素子化して電気測定まで行うことができるよう蒸着マスク導入機構および電気測定系を新設し、その中核として、有機EL素子のキャリア注入モデルなど素子性能の議論においては温度依存性が決定的に重要であることから試料を冷却・加熱するための液体窒素導入機構とヒーターを組み込む予定であった。しかし、UPS測定システムにおいて試料固定部品と試料との間に生じる空隙によって熱伝導性が大幅に低下し、実用的な時間スケールでは試料を冷却できないことが明らかになった。この解決にはマニピュレーター周辺部品等UPS測定系の基幹部分の変更が必要となり、測定の信頼性や過去に測定されたデータとの整合性に影響を与えかねないため、より現実的な前段階としてUPS測定後の試料を別チャンバーへ移送して電気測定を行う非同一環境下同一試料測定の実現を模索することにした。非同一環境下であっても移送中に十分な真空度を保持できれば、移送前後に測定されるデータの相関について信頼性を確保できると考えている。以上の(1)と(2)の進捗を総合して当該区分の判断とした。来年度は、測定の信頼性に影響しないよう万全を期した上で新たなUPS測定系部品を開発するなど同一環境下測定への手段を検討する一方で、より実際的な戦略としてUPS測定後の試料を別チャンバーに移送して電気測定を行う非同一環境下・同一試料測定の実現に向けた方策を展開する。
双方向画像伝送システムの多目的利用に関する研究-Quick Micrroscopic Diagnosis System(QMDS)の構築と運用方法の確立-

臨床の現場で感染症の早期診断と的確な治療の導入ができ、卒前、卒後臨床研修にも利用可能な双方向画像伝送・データベースシステムQuick Microscopic Diagnbsis System(QMDS)を構築することを目的とした。本システムは臨床現場を情報発信源とすることに特徴があり、検査部から診断支援を得て、付随する患者情報を院内検査情報システムから取り込むことで、感染症に関わる総合的な臨床病態を把握することを目標とした。1.まず、先進救急医療センター内の検査室を、医師自らがグラム染色・鏡検を実施できるよう整備し、同時に24時間モニタされている自動血液培養装置を導入した。これにより24時間対応が可能になった。2.診療・教育のための双方向画像伝送・データベースシステムの構築を行った。従来の感染症情報システムが検査部からの情報発信であるのに対して、本システムは臨床現場を情報発信源として検査部から鏡検診断支援をえるという逆方向のシステム運用を指向している。3.さらにシステムを構築するために、(1)画像伝送システム、(2)微生物検査結果の画像取り込み、(3)先進救急医療センター患者台帳からの患者情報取り込み、(4)院内検査システムからの生化学など検体検査の取り込み、(5)教育のための症例データペースに基づいたチャレンジパネル、などに対応するソフト開発を行った。今回開発したシステムによって感染症に関わる総合的な臨床病態を把握することが可能となる。また、蓄積されたデータはそのまま感染症の臨床データベースとなる。今後の課題として、大量の患者情報を含むデータベースを結ぶ際に既存の院内LANを使用することはセキュリティ上大きな問題があると判断され、計画されていた検査部とのデータのやり取りを実現するに至ってない点があげられる。しかし、開発したシステムは臨床の現場での使用のみならず、教育支援にも有用である。特に保存された画像と臨床情報を用いてクイズ形式で学習していくシステムは、教科書では体験できない、他に例を見ない優れたシステムになりうる。検査情報、感染症情報、臨床経過などの複数のデータベースからの情報を、感染症管理の目的から一元的に管理する本システムは、臨床支援、教育データベースとしてだけでなく感染症サーベイランスなど多目的活用が可能と思われた。臨床の現場で、医師自らがグラム染色・鏡検を実施し、早期診断とより適切な治療への変換を図ることを主目的として、診療・教育のための双方向画像伝送・データベースシステムQuick Microscopic Diagnosis System(QMDS)の構築を行った.従来の感染症情報システムが検査部からの情報発信であるのに対して、本システムは、臨床現場を情報発信源として検査部から鏡検診断支援を得るという、逆方向のシステム運用を指向している.以下に本年度の実績を列記した.(1)感染症症例データベースとして取り上げるべき項目を検討し、その構造を決定した。これらの項目は、救命センター患者台帳ファイルからのデータと検査システムからの検体検査データを中心とし、とくに微生物検査データに検査材料の肉眼的、顕微鏡的所見などの品質評価情報を含めることとした.これは、適切な検体採取など検査前品質管理を含めたQuality Assuranceに対する医師の理解を深めることを目的としている.(2)卒前および卒後教育システムとしての活用方法を検討し、それに即した症例データベースを構築した.ここでは、画像情報と患者病態とのマッチングが容易であること、および微生物検査における画像と数値・文字情報を統合し、データ解釈のトレーニングに役立てること、などを考慮した.

(3)医師のグラム染色・鏡検技術の向上を図るため、本システムの稼動に先立って、救命センター設置の血液培養装置に毎週トレーニング用ボトルを準備するなど、システムに付随した効果的な運用方法を模索した.約半年間のトレーニング期間を経て、実際の感染症患者に対し、医師がグラム染色・鏡検して迅速な診断と治療が可能であったという貴重な体験を得ており、救命センターにおけるグラム染色・鏡検の24時間体制は徐々にではあるが確立されつつある.検査を診療の現場で実施すること(いわゆるpoint of care testing)の利点は、検査に関する知識の修得や医師による適切な検査の実施、データの正しい解釈など、より良い医療のための教育環境を生み出す点にある.なかでも細菌検査への関心と理解を深めることは、今後のわが国における感染症診療の質を向上させる上で大きく役立つものと考えられる.今後は以下の課題に取り組む.(1)システムの本稼動と感染症例のデータ集積を行う.(2)メンテナンス業務など、救命センターと検査部における円滑なシステム運用のための業務環境を整備する.(3)平成16年度の医師の臨床研修必修化に向けた卒前・卒後教育や、Infection Control Doctor(ICD)による院内感染サーベイランス実施のための情報環境の充実など、多目的システムとしての運用を図るとともに、その有効性の評価方法について検討する.臨床の現場で、医師自らがグラム染色・鏡検を実施し、早期診断とより適切な治療への変換を図ることを主目的として、診療・教育のための双方向画像伝送・データベースシステムの構築を行った。従来の感染症情報システムが検査部からの情報発信であるのに対して、本システムは、臨床現場を情報発信源として検査部から鏡検診断支援をえるという逆方向のシステム運用を指向している。以下に本年度の実績を列挙した。(1)システムは平成14年1月より稼動している。ただしシステムには依然として改良の余地も残されている。システムは救命センター内に設置されており、過去2年間の救命センター入室患者についての臨床データ入力が行われた。(2)大量の患者情報を含むデータベースを結ぶ際に既存の院内LANを使用することはセキュリティ上大きな問題があると判断され、計画されていた検査部とのデータのやり取りについては現時点では実現されておらず、課題として残された。(3)自動血液培養システムはすでに救命センター内に設置され、24時間体勢で培養・監視が可能となっている。グラム染色・鏡検のための設備も整備され、現場の医師が必要に応じて、あるいは研修のために自ら検体を採取、培養、鏡検可能である。検査部が対応困難な夜間・休日にも現場での検査が可能となり、臨床の現場でも役立てられている。
ファイトリメディエーションを活用したエンドリン汚染土壌の浄化

栽培植物として,アサガオ,バジルを供試した.栽培土壌として,愛媛大学農学部附属農場の土壌(農場土),市販の培養土(市販土)を用いた.両者は有機物含量に違いがあり,前者は少なく,後者は多い土壌であった.両土壌ともドリン類が含まれていなかったため,ドリン標準品を用いて,ドリン汚染土壌を調整した.ドリン標準品としてディルドリン,エンドリンを用いた.処理区として,農場土で栽培したアサガオおよびバジル(以下,ア農,バ農と表記)市販土で栽培したアサガオおよびバジル(以下,ア市,バ市と表記)とした.栽培終了後,地際部で刈り取り,植物体および土壌中のドリン含有率を分析した.分析はGC/MS分析により行った.分析結果は,ディルドリン,エンドリンとも同様の傾向になったため,ディルドリンの分析結果のみ示す.植物体の分析の結果,ア農の含有率が,他の処理区よりも有意に高くなった.土壌中に有機物が多いとドリン類が強く吸着される(橋本2008)ため,アサガオは,有機物に吸着されていない遊離状態のドリン類を吸収する能力があることが分かった.また,キュウリの含有率の報告と比較すると,キュウリの方が多くなった.土壌の分析の結果,ア農とバ農を比較すると,含有率に有意差が見られなかった.これは,植物体の分析結果と矛盾する結果となった.そのため,バ農の土壌においてドリン類が分解された可能性が示唆された.ここで,有機塩素系化合物のファイトリメディエーションに関して,植物油が土壌中の微生物を活性化し,有機塩素系化合物の分解が促進されると言う報告(本間2008)がある.そのため,本研究においても,バジルの精油成分が土壌微生物を活性化し,ドリン類の分解が行われた可能性があると考えられた.栽培植物として,アサガオ,バジルを供試した.栽培土壌として,愛媛大学農学部附属農場の土壌(農場土),市販の培養土(市販土)を用いた.両者は有機物含量に違いがあり,前者は少なく,後者は多い土壌であった.両土壌ともドリン類が含まれていなかったため,ドリン標準品を用いて,ドリン汚染土壌を調整した.ドリン標準品としてディルドリン,エンドリンを用いた.処理区として,農場土で栽培したアサガオおよびバジル(以下,ア農,バ農と表記)市販土で栽培したアサガオおよびバジル(以下,ア市,バ市と表記)とした.栽培終了後,地際部で刈り取り,植物体および土壌中のドリン含有率を分析した.分析はGC/MS分析により行った.分析結果は,ディルドリン,エンドリンとも同様の傾向になったため,ディルドリンの分析結果のみ示す.植物体の分析の結果,ア農の含有率が,他の処理区よりも有意に高くなった.土壌中に有機物が多いとドリン類が強く吸着される(橋本2008)ため,アサガオは,有機物に吸着されていない遊離状態のドリン類を吸収する能力があることが分かった.また,キュウリの含有率の報告と比較すると,キュウリの方が多くなった.土壌の分析の結果,ア農とバ農を比較すると,含有率に有意差が見られなかった.これは,植物体の分析結果と矛盾する結果となった.そのため,バ農の土壌においてドリン類が分解された可能性が示唆された.ここで,有機塩素系化合物のファイトリメディエーションに関して,植物油が土壌中の微生物を活性化し,有機塩素系化合物の分解が促進されると言う報告(本間2008)がある.そのため,本研究においても,バジルの精油成分が土壌微生物を活性化し,ドリン類の分解が行われた可能性があると考えられた.
接触線(液体界面-固体表面接線)近傍流れ場のミクロ的アプローチ

接触線の挙動は界面挙動に大きな影響を与えるが,現状での解析モデルは経験的なモデルを用いる場合がほとんどであり,その力学的由来については明らかにされていない.本研究では接触線近傍の流れ場について分子動力学(MD)を用いた解析および粒子画像流速測定法(PIV)を用いた実験により,応力分布等のメカニズムを明確にすることを目的として行った.分子動力学での解析は2つの互いに混ざり合わない流体を2枚の平行平板間に挿入した体系で行った。そして平行平板を逆方向に一定速度で移動させることによりCouette流れ状の境界条件を作り出し、その際の接触線の挙動について調べた。壁面と流体との間にはすべりが生じており,そのすべりは接触線近傍ではより大きくなっている.この際,壁面と流体の間には速度に比例した壁面方向の接線応力が発生しており,接触線近傍では流体-壁面間の速度差の増大に伴ってこの応力も大きくなっていた.このことを利用して接触線での界面張力と壁面-流体間応力の壁面方向成分の釣り合いから接触角を表すモデルを作成し,分子動力学計算の結果と比較したところ,よく一致することが明らかになった.また,表面に凹凸のある場合には接触線が極めてstickしやすくなるのが見出された.PIVによる実験では界面に垂直に挿入した平板を鉛直方向に動かす体系にて2μmの空間解像度で接触線のごく近傍まで速度分布を測定した.流体には水を,壁面にはガラス,アクリルなどを供試材として用いた.その結果,ガラスのように濡れ性がよく,固体面上に濡れ膜を生成する場合には流体の表面は壁面と同じ方向に移動する現象が見られ,特に壁面が上昇する場合には,壁面に沿って上昇してきた流れは界面よりもやや下向きにジェット状の流れを形成しているのが観察された.また,このときには接触線付近では大きな速度勾配に伴うせん断が発生しており,速度の勾配は接触線から10μmよりも近いところでも続いていることが明らかになった.分子動力学法を用いた解析により接触線付近の応力分布と接触角との関係を明らかにした。解析は2つの互いに混ざり合わない流体を2枚の平行平板間に挿入した体系で行った。そして平行平板を逆方向に一定速度で移動させることによりCouette流れ状の境界条件を作り出し、その際の接触線の挙動について詳細に調べた。接触線および界面付近では大きなせん断応力が発生している。この応力の要因を明らかにするために応力の主軸を求めた。その結果、流体界面では界面に平行に、壁面付近では壁面に垂直な成分が大きな要因であることが明らかになった。壁面付近では流体は壁面に平行な層状構造を形成しているが、この構造は界面や接触線のごく近傍まで持続している。壁面と流体との間に働くせん断応力はこの層のうち、一番壁面に近い層(第1層)にしか及ばない。このせん断応力は前進接触線付近を除いたすべての領域で平板速度と層内流体の平均速度の差に比例した。この結果はQianらの結果(2003, Phys.Rev.A)と一致する。このときの比例定数を(流体の粘度/代表長さ)であらわしたとき、代表長さの大きさはおおよそ第1層と壁面距離と同程度の大きさであり、また、濡れ性が大きくなると代表長さは小さくなることが明らかになった。一方、前進接触線部分では壁面と流体との接線応力はほとんど0のままであった。二流体界面の接触線においては、その接触線に対して前進する流体と後退する流体の二つが寄与することになるが、上記の結果から前進流体の粘度が後退流体に比べて著しく大きくはない限りにおいては、接触線付近での壁面-流体間応力は後退流体の物性を用いればよいことが明らかになった。このことを、接触線における力学バランスに考慮したモデルを考案した結果、分子動力学計算における動的接触角をよく再現した。壁面と流体との間にはすべりが生じており,そのすべりは接触線近傍ではより大きくなっている.この際,壁面と流体の間には速度に比例した壁面方向の接線応力が発生しており,接触線近傍では流体-壁面間の速度差の増大に伴ってこの応力も大きくなっていた.このことを利用して接触線での界面張力と壁面-流体間応力の壁面方向成分の釣り合いから接触角を表すモデルを作成し,分子動力学計算の結果と比較したところ,よく一致することが明らかになった.また,表面に凹凸のある場合には接触線が極めてstickしやすくなるのが見出された.PIVによる実験では界面に垂直に挿入した平板を鉛直方向に動かす体系にて2μmの空間解像度で接触線のごく近傍まで速度分布を測定した.流体には水を,壁面にはガラス,アクリルなどを供試材として用いた.

その結果,ガラスのように濡れ性がよく,固体面上に濡れ膜を生成する場合には流体の表面は壁面と同じ方向に移動する現象が見られ,特に壁面が上昇する場合には,壁面に沿って上昇してきた流れは界面よりもやや下向きにジェット状の流れを形成しているのが観察された.また,このときには接触線付近では大きな速度勾配に伴うせん断が発生しており,速度の勾配は接触線から10μmよりも近いところでも続いていることが明らかになった.
ワークステーションによる形態学研究用立体再構築システムの開発とその応用

我々は形態学者の使える三次元再構築システムを開発している。その過程において種々の問題点があきらかになってきたので、それを一つ一つ解決している。コンピュータによる再構築過程においてディジタルデータの転送、取り扱い、管理に時間がかかり、複雑な作業を強いられる。それを改善すべく、統合化されたシステムを構築した。ワークステーションの特徴を活かし、LANにより相互接続された再構築システムをつくり、さらに文部省学術情報センターのSINETともに接続し、広域共同研究を可能にした。インターネット・コンピューティングと形態学者用の再構築システムとを統合化する過程で、目に見えない問題が明らかになり、その解決策を模索し、経験した内容を発表した。我々の扱うカラー画像データは莫大な容量になるので、アナログデータとしてレーザ・ビデオ・レコーダに記録しておき、workstationからこれを制御し、データベース化することにより、デイジタル・データの必要な時に、A/D変換しdataをworkstationに取り込めるようにした。そして、顕微鏡のステージをワークステイションから制御することにより、広視野の組織切片像を分割し自動的に光ディスクに記録し、モンタージュを作成するようにした。さらに、構造物の輪郭を抽出するのに、代表点を指定するだけで、その間をスプライン関数で補間し、また、二次元データを三次元データ化する際に、閉曲線内を指定するだけで、メタボールデータに変換できるようにした。この時間のかかるプロセスはRPC(Remote Procedute Call)により、高速のCPU serverで計算するように負荷分散を試みた。我々は形態学者の使える三次元再構築システムを構築しているが、三次元再構築過程における問題点が徐々にあきらかになってきた。それを一つ一つ解決している。コンピュータによる再構築過程においてディジタルデータの転送、取り扱い、管理に時間がかかり、複雑な作業を強いられてきた。まず、ワークステーションの特徴を活かし、TCP/IPプロトコールのローカル・エリア・ネットワーク(LAN)により相互接続された再構築システムをつくり、さらにWide Area Networkとも接続させ広域共同研究が可能なシステムを構築した。次に、画像データ入力システムとして、TVカメラ、Image scanner、VideoRecorderを用い、これらをworkstationへ直接接続し、ディジタルデータとして取り扱えるようにした。我々の扱うカラー画像データは莫大な容量になるので、アナログデータとしてスチル・ビデオ・レコーダに記録しておき、workstationからこれを制御し、デイジタル・データの必要な時に、A/D変換しdataをworkstationに取り込めるようにした。これにより各種データの共有化が図れ、各ステップを高速化できるようになった。さらに、プログラムの互換性、汎用性を重視し開発している。二次元データを三次元データ化する際に、構造物の認識を行なって、その輪郭を抽出する作業が必要になってくる。この自動化はかなり困難で、人の判断に頼るところが多く、手間のかかる仕事である。そこで、半自動化するために、カラー画像の領域分割による方法で、特殊染色した領域の切り出しが可能となったが、依然、そのデータ精度には問題があり、その精度の評価も困難である。現在のところは、人間が判断して、そのデータを容易に修正できるように改良しつつある。我々は形態学者の使える三次元再構築システムを目指し、三次元再構築過程における問題点を明らかにし、それを一つ一つ解決している。ディジタルデータ化することによりはじめて、コンピュータにより処理ができる。しかし、このディジタルデータの転送、取り扱い、管理に時間がかかり、複雑な作業を強いられる。そのためにアナログデータとディジタルデータとの共存できるシステムを構築した。前年度は、スチルビデオレコーダでおこなったが、その再生時間は、ディジタルデータよりは速いが、実際使う際には、ストレスが多く、大量データ保存、再生には耐えない。そこで、スチルビデオレコーダ接続のノウハウを活かし、LVR(レーザビデオレコーダ)をもコンピュータ制御できるようにした。これにより、秒30コマ程の、full color画像のデータを表示できるようになり、その中から必要な画像をAD変換し、ディジタル画像としてコンピュータで扱えるようにした。

また、ワークステーションの特徴を活かし、TCP/IPプロトコールのローカル・エリア・ネットワーク(LAN)により相互接続された再構築システムをつくり、ネットワーク経由(the Internet)でserverとclient方式でLVRの制御も可能にした。しかし、AD変換のスピード、full-color転送の速さには、まだまだ、問題がありこれから改善の余地がある。再構築するのに非常に時間がかかるので、あらかじめ必要な所をよく吟味してデータを抽出する必要があり、また、広い領域から、全体の形を再構築することも、形態学にとっては必要不可欠のことである。そこで大量のカラー画像データのハンドリングシステムが必要になり、その際、位置的空間的情報も同時に記録する必要がある。そこで、LVRに貯えたカラー画像をAD変換し、その縮小画像をモンタージュ写真のように合成し広領域のパノラマ像を作成する。さらにその画像に位置情報を貯え、マウスでその画像を指定するだけで、原画像を参照できるようなシステムを作成した。我々は形態学者の使える三次元再構築システムを開発しているが、三次元再構築過程における問題点が徐々にあきらかになってきた。それを一つ一つ解決している。コンピュータによる再構築過程においてでディジタルデータの転送、取り扱い、管理に時間がかかり、複雑な作業を強いられてきた。それを改善すべく、統合化されたシステムを構築した。1.我々の扱うカラー画像データは莫大な容量になるので、アナログデータとしてレーザ・ビデオ・レコーダに記録しておき、workstationからこれを制御し、データベース化することにより、デイジタル・データの必要な時に、A/D変換しdataをworkstationに取り込めるようにした。これにより各種データの共有化が図れ、各ステップを高速化できるようになった。さらに、プログラムの互換性、汎用性を重視し開発している。2.顕微鏡のステージをワークステーションから制御することにより、広視野の組織切片像を分割し自動的に光ディスクに記録し、データベース化できるようになった。さらに、構造物の輪郭を抽出するのに、代表点を指定するだけで、その間をスプライン関数で補間できるようになり、これまでの手間を激減できた。また、二次元データを三次元データ化する際に、従来はマニュアルでメタボールに変換していたが、閉曲線内を指定するだけで、自動的にメタボールデータに変換できるようになり、この時間のかかるプロセスはRPC(Remota Procedure Call)により、高速のCPUserverで計算するようにして、負荷の分散が可能になった。
発話における遠心性コピーの神経機構：頭蓋内脳波による検討

発話のセルフモニタリングにおける遠心性コピーの神経基盤を解明するために、まずは発話の運動面に密接な関連のある中心前回に着目した。脳腫瘍切除のための覚醒下手術中に中心前回に電極を留置した症例群において、聴覚及び視覚刺激に対する反応を測定した結果、全症例で中心前回の腹側において、聴覚刺激に特異的な反応が観察された。うち一例では、同部位を切除した結果、音素の系列化異常を特徴とする構音異常を来した。今回のわれわれの観察結果は、運動前野が聴覚入力をもとに、音韻表象が運動表象として系列化される際に重要な機能を担う部位であることが推定され、発話の遠心性コピーの発生源として提唱される部位の反応特性に合致した。発話のセルフモニタリングにおける遠心性コピーの神経基盤を解明するために、脳腫瘍症例の覚醒下手術中、聴覚および視覚刺激を用いた動詞生成課題施行中の頭蓋内脳波誘発反応を測定した。頭蓋内脳波は電極間間隔5mmの電極を用い、1kHzのサンプリングレートで記録した。動詞生成課題においては固視点が提示された後、視覚または聴覚刺激により名詞が呈示され、2秒間のインターバルの後、キューが表示される。被験者には、名詞が呈示された後、呈示された単語に関連する動詞を想起し、コンピュータ画面上にキューが出現した後、想起した動詞を構音するように指示した。聴覚刺激、視覚刺激それぞれ同じ単語の名詞を提示し、3症例において、頭蓋内脳波における誘発反応を測定した。症例1では、中心前回腹側の2領域において、聴覚刺激呈示直後に、高ガンマ帯域の反応が観察された。一方、同部位での視覚(文字)刺激による動詞生成課題では、刺激に対する反応はみられなかった。聴覚刺激で反応が観察された2つのクラスタのうち、腹側のクラスタは腫瘍直上に位置したため、やむなく切除を行った。術後の構音検査において、本症例は発語失行をきたした。症例2では、聴覚反応を呈する部位、視覚反応を呈する部位との間に解離がみられた。症例3においては、聴覚反応がみられる部位、聴覚反応と視覚反応の両方が見られる部位の両方があった。運動前野に構音のプログラミングの神経基盤が存在することは定説となりつつあるが、中心前回内での機能局在について詳細は知られていない。今回観察された所見は、中心前回における聴覚処理を行う領域が構音のプログラミングに関与することを示す直接的な証拠であるとともに、中心前回運動前野の、発話に関する機能局在の多様性について、直接的に示すデータである。発話のセルフモニタリングにおける遠心性コピーの神経基盤を解明するために、発話の運動面に密接な関連のある中心前回、および聴覚関連領野のある上側頭回に着目し、難治性てんかんおよび脳腫瘍の症例において、動詞生成課題遂行時の頭蓋内脳波の測定を行った。中心前回に関しては、脳腫瘍症例の覚醒下手術中、聴覚及び視覚刺激を用いた動詞生成課題遂行中の頭蓋内脳波誘発反応を測定した。本課題においては、視覚または聴覚刺激で名詞が呈示され、2秒間のインターバルの後、キューを表示させる。被検者は、名詞が呈示された後、呈示された単語に関連する動詞を想起し、コンピュータ画面上にキューが出現した後、想起した動詞を構音するように指示した。3症例において、本課題遂行中の頭蓋内脳波における誘発反応を測定した。その結果、3例中3例で、中心前回腹側において、聴覚刺激に対する反応がみられ、これらのいずれの電極でも運動反応を伴った。これら3例のうち1例では、腫瘍の摘出のために、聴覚反応が検出された部位を切除した。術後、この症例では高次の構音異常である発語失行をきたした。特筆すべきは、本例では構音の歪みのほかに音の系列化の異常がみられたことである。今回の観察から、中心前回のなかでも、聴覚情報の入力を有する部位の損傷により、構音運動の遂行、とりわけ系列化に障害が生じることが示された。本症例において切除されたのは運動前野に該当する部位であり、運動前野が、聴覚入力をもとに、音韻表象が運動表象として系列化される際に重要な機能を担う部位であることが示された。

被験者には、名詞が呈示された後、呈示された単語に関連する動詞を想起し、コンピュータ画面上にキューが出現した後、想起した動詞を構音するように指示した。聴覚刺激、視覚刺激それぞれ同じ単語の名詞を提示した。頭蓋内脳波における誘発反応を測定したところ、中心前回腹側の2領域において、聴覚刺激呈示直後に、高ガンマ帯域の反応が観察された。一方、同部位での視覚(文字)刺激による動詞生成課題では、刺激に対する反応はみられなかった。聴覚刺激で反応が観察された2つのクラスタのうち、腹側のクラスタは腫瘍直上に位置したため、やむなく切除を行った。術後の構音検査において、本症例は発語失行をきたした。運動前野に構音のプログラミングの神経基盤が存在することは定説となりつつあるが、中心前回内での機能局在について詳細は知られていない。今回観察された所見は、中心前回における聴覚処理を行う領域が構音のプログラミングに関与することを示す直接的な証拠である。発話のセルフモニタリングにおける遠心性コピーの神経基盤を解明するために、まずは発話の運動面に密接な関連のある中心前回に着目した。脳腫瘍切除のための覚醒下手術中に中心前回に電極を留置した3症例において、聴覚および視覚刺激を用いた動詞生成課題遂行中の頭蓋内脳波における誘発反応を測定した。すべての症例で、中心前回腹側において聴覚刺激に対する反応が観察され、いずれにおいても聴覚反応に引き続いて運動反応を伴った。うち1例では、腫瘍の摘出のために、やむをえず聴覚反応が検出された部位が切除された。術後、この症例では言語の理解障害はみられず、高次の構音異常である発語失行をきたした。構音異常の特徴として、構音の歪みの他に音素の系列化異常がみられた。今回の観察から、中心前回の中でも、聴覚情報の入力を有する部位の損傷により、構音運動の遂行、とりわけ系列化に障害が生じることが示された。今回観察された運動前野の聴覚反応については、先行するfMRI研究でも報告はあり、その機能については、言語の理解に寄与するという説(motor theory of speech perception)が優勢であった。しかし、その後の研究では、雑音の存在下など、一定の負荷がかかる状況でのみ理解に寄与し、通常の言語理解には寄与しないことが定説となった。今回のわれわれの観察結果は、聴覚入力を有する運動前野の一部位が言語の理解よりも構音の表出に強く関与する領域であることを示唆し、先行研究と一致する。また、今回の結果から、運動前野が聴覚入力をもとに、音韻表象が運動表象として系列化される際に重要な機能を担う部位であることが推定された。先行研究では、聴覚反応をもつ運動前野の部位が発話の遠心性コピーの発生源になると推定されており、本研究で得られた知見と一致する。情報科学中心前回における聴覚反応、視覚反応については順調に症例数を重ねているが、当初データ収集予定であった聴覚野からは、該当する症例がおらず、データ収集が進んでいない。当初の計画では、聴覚野から記録した頭蓋内脳波から、聴覚呈示した音節のデコーディングを行い、それをもとに遠心性フィードバックについて解析する予定であった。上側頭回に電極が留置された例において、音節のデコーディングを試みたが、有意な結果は得られなかった。発話のセルフモニタリングを研究するにあたり、発語に関与する部位と聴理解に関与する部位の両方を同定する必要がある。
脊髄鎮痛におけるオピエイトとカルシウムチャンネルの役割とその相互作用について

我々は,L-タイプカルシウムチャンネル拮抗薬の脊髄くも膜下単独投与は,鎮痛作用を生じないこと,そして,モルヒネとの間に相乗作用による強力な鎮痛作用が生じることを報告した(Anesthesiology,79,1993).また,リドカインやテトラカインの局所麻酔薬による脊椎麻酔作用は,L-タイプカルシウムチャンネル拮抗薬,ベラパミールのくも膜下同時投与により,相乗的に麻酔作用が増強しかつ延長することを示した(Anesth.Analg.,80,1995).引き続き,N-タイプカルシウムチャンネルの脊髄鎮痛における役割を研究するため,ω-conotoxin BVIA(ω-CgTx,N-タイプカルシウムチャンネル拮抗薬)の脊髄くも膜下投与による鎮痛作用およびオピエイトとの相互作用を検討している.現在まで,ω-CgTxの脊髄くも膜下投与は,dose-dependentおよびtime-dependentに,輻射熱および機械的侵害刺激に対し,抗侵害作用を示し,かつ,モルヒネの同時投与により,isobolographic analysisにおいても相乗作用を示すことが明かになってきている(Jpn.J.Physiol.,45,1995).現在のところ,オピエイトサブタイプ(μ,δ,χ)とN-タイプカルシウムチャンネル拮抗薬との相互作用について検討中である.我々は,L-タイプカルシウムチャンネル拮抗薬の脊髄くも膜下単独投与は,鎮痛作用を生じないこと,そして,モルヒネとの間に相乗作用による強力な鎮痛作用が生じることを報告した(Anesthesiology,79,1993).また,リドカインやテトラカインの局所麻酔薬による脊椎麻酔作用は,L-タイプカルシウムチャンネル拮抗薬,ベラパミールのくも膜下同時投与により,相乗的に麻酔作用が増強しかつ延長することを示した(Anesth.Analg.,80,1995).引き続き,N-タイプカルシウムチャンネルの脊髄鎮痛における役割を研究するため,ω-conotoxin BVIA(ω-CgTx,N-タイプカルシウムチャンネル拮抗薬)の脊髄くも膜下投与による鎮痛作用およびオピエイトとの相互作用を検討している.現在まで,ω-CgTxの脊髄くも膜下投与は,dose-dependentおよびtime-dependentに,輻射熱および機械的侵害刺激に対し,抗侵害作用を示し,かつ,モルヒネの同時投与により,isobolographic analysisにおいても相乗作用を示すことが明かになってきている(Jpn.J.Physiol.,45,1995).現在のところ,オピエイトサブタイプ(μ,δ,χ)とN-タイプカルシウムチャンネル拮抗薬との相互作用について検討中である.