hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
企業の気候変動対策要因を考慮した企業価値評価モデルの株価説明力に関する実証分析

非財務情報が生み出すキャシュ・フロー因子のうち気候変動対策要因に焦点を当て、企業価値に及ぼす影響を分析した。分析の結果、CO2排出量が株式時価総額に対して有意な負の影響を有すること、CO2排出量が増加(減少)した企業の株価リターンが低い(高い)ことが示された。また、気候変動対策情報開示や対策(環境マネジメントシステムの構築、排出量取引制度参加)によってその負の影響が緩和されることが示された。研究期間初年度の研究会等では以下の論点について検討した。これらはいずれも当研究の主要課題である企業価値評価モデルの前提および枠組みに関するものであり、これらを明確にしたことで、次年度以降に行う企業価値評価モデルに含める各因子の選定と株価説明力に関する実証分析を進める上で、研究者間での共通の認識が共有できた。1.財務報告で前提とする企業価値について企業価値は通常「株主資本価値+有利子負債」とされるが、株主にとっての企業価値とマルチステイクホルダーにとっての企業価値が特に長期的な観点から同一のものとなりつつあることをふまえ、将来の価値因子に気候変動要因等が組み込まれた企業価値を想定することとした。2.企業評価モデルにおける企業価値の表示方法(トータルの金額表現か、企業価値に影響を与える要因の水準提示か)トータルの金額表示よりも、企業価値に影響を与える要因から企業価値を推定するに至る過程に豊かな情報が存在するため、この過程を明らかにすることとし、どこに焦点を当ててモデル化するかを次年度に考察することとした。3.企業価値評価モデルに含める要因の範囲(気候変動因子、社会因子、人的資源因子、イノベーション因子の4因子以外の要因についての検討、4因子の具体的な指標群とその選定方法)4因子は環境・技術立国であるわが国の企業の実情に添うものであるが、価値創造プロセスを取捨選択するプロセスにも着目することとした。なお、気候変動因子については、他の因子に先駆けて企業価値評価モデルに含めるKPIを選定し、それらの株価説明力に関する実証分析を行うための準備として、2006年度・2007年度に関する次のデータの収集を行った。(1)温暖化対策推進法に基づく事業所ごとの温室効果ガス排出量データ、(2)自主参加型国内排出量取引制度(JVETS)参加企業、(3)CDPによる情報開示企業、(4)財務データと株価データ研究期間2年度にあたる2010年度は、研究期間初年度(2009年度)において検討した企業価値評価モデルの前提および枠組みを基礎として、下記の研究を行った。これらの成果をふまえ、最終年度(2011年度)では、企業価値評価モデルに含める各因子のKPIを決定するための、株価説明力に関する実証分析を行う予定である。1.企業価値評価モデルの検討将来の価値因子に気候変動要因等が組み込まれた企業価値を想定し、企業価値評価モデルの意義、企業評価モデルのコンセプト、企業評価の対象について検討を行った。2.企業価値評価モデルに含める要因の選定と企業のKPIデータの収集気候変動因子、人的資源因子、イノベーション因子の具体的な指標群を選定し、企業価値モデルの株価説明力に関する実証分析に用いる企業のKPIデータの収集を行った。3.気候変動因子のKPIデータ((1)2006年度・2007年度・2008年の温暖化対策推進法に基づく事業所ごとの温室効果ガス排出量データ(CO_2単位)、(2)カーボンディスクロージャー・プロジェクトによる企業の温暖化対策等の情報開示データ、(3)排出量取引国内統合市場参加企業データ)を用いて、それらの株価説明力に関する実証分析を行った。分析結果は、CO_2排出量が株式時価総額に対して有意な負の影響を有すること、CO_2関連情報開示によってその負の影響が緩和されること(排出量取引市場参加企業データについては緩和する可能性)が示された。また、CO_2排出量が増加(減少)した企業の株価リターンが低い(高い)ことを確認した。この分析結果は、企業のCO_2排出効率情報とCO_2関連の情報開示が投資家の意思決定に利用されており、気候変動因子が企業評価に影響を与えていることを証拠づけた。本研究では、現時点で世界で唯一得られるCO_2排出量データ(日本企業の排出量データ)を用い、CO_2排出量が企業価値に与える影響を分析し、これまで不明瞭であった、気候変動情報と企業価値との関連を明らかにした。研究成果の概要は、下記のとおりである。これらの研究成果は、現在国際的に議論がなされている気候変動情報の開示の枠組みを構築するにあたっても有用な証拠となると考える。1.企業のCO_2排出総量と売上高一単位あたりCO_2排出量が、企業価値に対して負の影響を有すること。また、CO_2排出量が増加(減少)した企業の株価リターンが低い(高い)ことを示した。2.企業のCO_2関連情報開示であるカーボン・ディスクロージャー・プロジェクト(CDP)への回答が、CO_2排出による企業価値への負の影響を緩和することを示した。3.企業の排出量取引制度への参加が、CO_2排出量による企業価値への負の影響を緩和することを示した。

4. CO_2排出削減に対する中期計画を策定している、または、継続的に環境パフォーマンスを向上させるしくみであるISO14001の認証を取得していることが、CO_2排出量による企業価値への負の影響を緩和することを示した。5.非財務指標の管理を通して財務パフォーマンスを強化するツールであるサステナブル・バランスト・スコアカードを用いて、企業の環境対策活動と企業の財務パフォーマンスが関連すること(環境にやさしい企業が高い株価リターンまたは高い株価を享受すること)を示した。また、カーボン戦略マップによって、これまでブラックボックスであった各環境活動からカーボン財務効率向上への道筋を初めて示した。
超臨界流体を用いた大気エアロゾル成分解析手法の開発

超臨界二酸化炭素抽出法は、有機溶媒を用いた従来のソックスレー抽出法ではエアロゾルの抽出に数時間以上かかっていた時間が数十分以内とかなり短縮される環境調和型の抽出法である。また、二酸化炭素は低温(31.0°C)で超臨界状態となり、有機物を効率よく溶解することが可能であるため、ニトロ化合物のような熱に弱い成分の非破壊的な高効率抽出が可能である。現在、フィルターサンプリング法により捕集した大気エアロゾルの成分解析には、抽出液のGC/MS、LC/MSによる分析が主流である。ナフタレンおよびアントラセン等の多環芳香族炭化水素をシリカゲル等の模擬エアロゾルに吸着させて、超音波抽出法と超臨界二酸化炭素抽出法の比較検討をGC/MSを用いた分析により行った。模擬エアロゾルにアントラセンを付着させ、本成分解析手法の評価を行った結果、抽出されたアントラセンをすべて気体として質量分析器に導入できると仮定して、本実験で得られた抽出速度0.043μg/minを用いると、本実験における超臨界二酸化炭素の流速が3.0 ml/min (5.5 MPa,0°C)であるので、超臨界抽出後に脱圧され、約7ppbのアントラセンを含む二酸化炭素が吐出されることになる。これは、当研究室の有している飛行時間型質量分析器の検出下限よりも濃い濃度である。また、ディーゼル車の排気ガスを直接計測した場合、粒子に含まれるPAHsは大気環境中のものに比べ1ケタ程度濃度が高いことが分かっている。これらのことから、抽出から計測までをオンライン化したとき、現在の抽出能力において排気ガスの直接計測が可能であると考えられる、本手法の有用性が示された。まず、ナフタレン等の多環芳香族炭化水素をシリカゲル等の模擬エアロゾルに吸着させて、ソックスレー抽出法と超臨界二酸化炭素抽出法の比較検討をGC/MSを用いた分析により行い、超臨界二酸化炭素抽出法の優位性を確認した。模擬エアロゾルに芳香族炭化水素を付着させた新規エアロゾル付着物質の実験から、本成分解析手法の評価を行った。超臨界二酸化炭素抽出装置と現有の高感度真空紫外光イオン化質量分析装置(SPI-TOFMS)装置とを接続し、オンラインでエアロゾル成分の抽出と高感度分析が可能な計測システムの開発を行った。ナフタレン等の多環芳香族炭化水素をシリカゲル等の模擬エアロゾルに吸着させ温度や圧力を変化させ超臨界二酸化炭素抽出を行い、GC/MSでの抽出効率の評価を行った。最適な抽出条件下でのSPI-TOFMS装置にて検出感度等の評価を行った。
細胞分化因子としてのインスリン作用の情報伝達系の解析

3T3-L1繊維芽細胞はインスリン、デキサメサゾンおよびイソブチルメチルキサンチン(IBMX)の3種の混合液(分化誘導薬)を添加して培養することにより、脂肪細胞へ分化する。これら3者の薬物は各々脂肪細胞への分化に対して重要な役割を担っているがその中でも、インスリンが重要な役割を担っていることが分かった。すなわち、脂肪細胞特有の性質である脂肪合成酵素系の活性化による中性脂肪の蓄積およびグルコーストランスポーター4型の発現によるグルコース取り込みの亢進はインスリンの作用によるものである。したがって、3T3-L1繊維芽細胞の脂肪細胞への分化に対するインスリンの情報伝達系を中心に検討した結果、以下のことが明らかとなった。(1)インスリンによる脂肪酸合成の亢進は抑制性のGTP結合蛋白質Giの機能を消失させた百日咳毒素処理によって著しく抑制された。(2)インスリンはイノシトールグリカン特異的ホスホリパーゼC(P1-PLC)の活性化を引き起こしたが、百日咳毒素処理はこのPI-PLCの活性化を抑制した。(3)PI-PLCの活性化はdiacylglycerolの生成を伴い、C kinaseの活性化を引き起こす。そこで、直接C kinaseを活性化させるPMAを添加すると、脂肪細胞への分化は抑制され、C kinaseを消失させるPMAの長時間処理は逆に分化を増強させた。(4)各種の細胞において、増殖や分化の過程にプロトオンコジーンの発現が起こることが報告されている。3T3-L1繊維芽細胞に分化誘導薬を添加すると、c fos発現が認められ、百日咳毒素処理はこの発現を完全に阻害した。分化誘導薬中のIBMXが3T3-L1繊維芽細胞の増殖を抑えていたことから、百日咳毒素処理は分化の過程に必須なc fos発現を阻害したと推定した。以上の結果から、インスリンによる3T3-L1繊維芽細胞の脂肪細胞への分化の過程に百日咳毒素感受性のGi蛋白質が介在し、PI-PLCの活性化→→c fos発現→→脂肪細胞への分化が起こるものと推定した。一方、C kinaseの活性化は脂肪細胞への分化を負に調節していると結論した。
いかにして「内面の自由」を保つべきか──モンテーニュの現代的意義と死、異端、主権

本年度の研究目的は、『エセー』における内的自由を「死」という観点から考察し、その現代性・重要性を示すことにあった。そのため、シュテファン・ツヴァイクのモンテーニュ論を手がかりに、現代思想・哲学分野における知見も参照しつつ、なぜ今モンテーニュが重要なのかを明らかにする計画を立てていた。ツヴァイクはブラジルで自死する直前までモンテーニュ論を執筆していたが、背景にはもちろん全体主義の脅威と亡命という出来事があった。法的保護が失われたときにはじめて彼は『エセー』の価値を悟ったのであり、法の外で「内面の自由」を保持しえたモンテーニュを範としたのである。そこで本研究では、ユダヤ人問題に関するツヴァイクの非政治的態度を批判したハンナ・アーレントを参照し、今日の観点からすれば、むしろツヴァイクとモンテーニュの方にアクチュアリティがあることを示した。「生は他人の意志次第」と考えたモンテーニュは「死ぬ自由」こそ重要だとしたが、「死ぬ自由」を保持する以上、実際には死ぬことができない。全体性に依拠しない「内面の自由」はここに場を持ち、シオニズムに関わることなくディアスポラを貫いたツヴァイクは、その理念をモンテーニュ論のうちに結実させたのである。また以上の過程でアーレント自身の政治性も掘り下げて検討する必要性に直面し、ユダヤ人問題とパレスチナ問題を連続するものとして考察するに至った。とりわけ後者に関するアーレントの姿勢については、一般的に流布している見解を「学問の自由」という観点から考え直すべきであることを示した。さらに、それは「内面の自由」に遡る思想史的問題でもあるため、一連の問題を人権問題として考察した(執筆依頼を受けた図書に掲載予定)。結果として、本年度の目的を達成できただけでなく、その過程で直面した検討事項について、研究全体につながる形できわめて有意義に処理できたことから、当初の計画以上に進展していると言うことができる。とくにユダヤ人問題とパレスチナ問題を連続するものとして考察したことで、本研究の今日的意義は非常に深まったと考えている。上述の成果と進展を引き継ぎながら今後も研究を進めていく。当初の計画通り、次年度以降に主として焦点をあてるのは「異端」や「主権」といったテーマになるが、本年度に計画以上に進展した部分を活かす形で、1492年以降のヨーロッパからユダヤ人問題を経てパレスチナ問題に至る流れを踏まえ、同時に最新の国際情勢や国内外における関連分野の研究動向にも留意しつつ、研究のさらなる深化・発展を図る。
西ナイル熱ウイルスなどのフラビウイルス感染症の診断法、疫学および予防法

本研究において、日本に存在しているかまたは侵入の可能性のあるフラビウイルス感染症の流行予防のための診断法の開発、病原性の解明および蚊の調査に関する研究を実施して以下の成果を得た。1.診断法の開発1)ウエストナイル熱について、RT-PCR RFLP法、リアルタイムPCR法およびRT-LAMP法による遣伝子診断法を開発した。この方法によると簡便な設備により、ウエストナイルウイルスと日本脳炎ウイルスおよびウエストナイルウイルス株間の簡別診断が可能となった。2)ダニ媒介性脳炎の迅速な血清診断法として、ウイルス株粒子を用いたヒト用のIgGおよびIgM-ELISA法を開発した。2.病原性の解明1)ウエストナイルウイルスの神経侵襲性毒力がウイルスエンベロープ蛋白への糖鎖付加により決定されることを明らかにした。2)ダニ媒介性脳炎ウイルスの神経侵襲性毒力は、ウイルスエンベロープ蛋白の1個のアミノ酸の置換により電荷が陽性に変化することにより低下することが示された。3)ダニ媒介性脳炎ウイルスの感染性cDNAクローンを用いた解析により、NS5とエンベロープ蛋白における各々一ヶ所のアミノ酸変異が神経毒力の低下に相乗的に作用していることが示唆された。3.蚊の調査1)ウエストナイルウイルスに対する、日本産蚊4種アカイエカ、イナトミシオカ、ヒトスジシマカの感受性、およびアカイエカの媒介能を証明した。2)ウエストナイルウイルス・デングウイルス媒介蚊ヒトスジシマカのJNKタンパクの機能を解析した。フラビウイルスの血清診断用抗原を作製するために、ダニ媒介脳炎ウイルスOshima株のprMとE領域をクローニングしプラスミドCAGGSAに挿入し、大腸菌で増殖させた。prMとEの挿入されたプラスミドDNAを人腎細胞由来293T細胞にトランスフェクトさせ、Eタンパク抗原を発現させた。このEタンパク抗原を用いてダニ媒介脳炎のIgM-ELISAおよびIgG-ELISAを確立した。ロシァハバロフスクのダニ媒介脳炎の患者血清83検体を対象としてIgG-ELISAを行い中和試験の結果と比較したところ、敏感度は98.8%、特異度は100%であった。IgM-ELISAでは17名の患者血清のうち16名(94.1%)が陽性と診断された。次にウエストナイルウイルスと他のフラビウイルスのPCR法による簡便で迅速な鑑別診断法につき検討を加えた。用いたプライマーはウエストナイルウイルスと日本脳炎ウイルスの両者を増幅できるように、NS1とNS2領域にある共通配列を選択した。このプライマーを用いることによりすべてのウエストナイルウイルス株と日本脳炎ウイルス株を増幅することができた。この増幅産物を制限酵素TagIで消化した。TagIの切断パターンによりウエストナイルウイルス株と日本脳炎ウイルス株を区別することができた。さらにウエストナイルウイルスのNY株、Eg101株およびFCG株の区分が可能となった。さらにウエストナイルウイルスを実験感染させたマウスにおいて、死亡個体の脳からPCRによりウイルスRNAを検出できた。フラビウイルスの血清診断用抗原を作製するために、ダニ媒介脳炎ウイルスOshima株のprMとE領域をクローニングしプラスミドCAGGSAに挿入し、人腎細胞由来293T細胞にトランスフェクトさせ、Eタンパク抗原を発現させた。ロシアハバロフスクのダニ媒介脳炎の患者血清83検体を対象としてIgG-ELISAを行い中和試験の結果と比較したところ、敏感度は98.8%、特異度は100%であった。用いたプライマーはウエストナイルウイルスと日本脳炎ウイルスの両者を、増幅できるように、NS1とNS2領域にある共通配列を選択した。

このプライマーを用いることによりすべてのウエストナイルウイルス株と日本脳炎ウイルス株を増幅することができた。この増幅産物のTagIの切断パターンによりウエストナイルウイルス株と日本脳炎ウイルス株を区別することができた。さらにウエストナイルウイルスのNY株、Eg101株およびFCG株の区分が可能となった。ダニ媒介性脳炎ウイルスをBHK細胞に継代したところ、弱毒化変異株が得られた。この変異のマウスにおける神経侵襲性は親株より低かった。この変異はE-タンパクの一つのアミノ酸の違いから起こっており、マウスでのウイルス血症力価の低さと生体内の陰性の電荷を持った分子への高い親和性と関連していた。本研究において、日本に存在しているかまたは侵入の可能性のあるフラビウイルス感染症の流行予防のための診断法の開発、病原性の解明および蚊の調査に関する研究を実施して以下の成果を得た。1.診断法の開発1)ウエストナイル熱について、RT-PCR RFLP法による遺伝子診断法を開発した。この方法によると簡便な設備により、ウエストナイルウイルスと日本脳炎ウイルスおよびウエストナイルウイルス株間の簡別診断が可能となった。2)ダニ媒介性脳炎の迅速な血清診断法として、ウイルス株粒子を用いたヒト用のIgGおよびIgM-ELISA法を開発した。2.病原性の解明1)ウエストナイルウイルスの神経侵襲性毒力がウイルスエンベロープ蛋白への糖鎖付加により決定されることを明らかにした。2)ダニ媒介性脳炎ウイルスの神経侵襲性毒力は、ウイルスエンベロープ蛋白の1個のアミノ酸の置換により電荷が陽性に変化することにより低下することが示された。3)ダニ媒介性脳炎ウイルスの感染性cDNAクローンを用いた解析により、NS5とエンベロープ蛋白における各々一ヶ所のアミノ酸変異が神経毒力の低下に相乗的に作用していることが示唆された。3.蚊の調査1)ウエストナイルウイルスに対する、日本産蚊4種アカイエカ、イナトミシオカ、ヒトスジシマカの感受性、およびアカイエカの媒介能を証明した。2)ウエストナイルウイルス・デングウイルス媒介蚊ヒトスジシマカのJNKタンパクの機能を解析した。
圧電素子をアクチュエータとする小型把持機構の微細力制御に関する共同研究

ロボットの研究開発の進展に伴い,対象物に対して作業を行うロボットの手先効果器の高機能化・超精密化が要求されつつある.現在ロボットハンドの多くは硬い材料で作られており,作業を遂行するにあたり十分大きな一定の把持力で対象物を掴むように設計されている.今後ロボットは様々な環境に導入され,それに伴い,多種多様な物を把持させる機会が増えてくるが,その1例として微小で柔らかい対象物を把持させる場合があげられる.そこで本共同研究は,動いている対象物を損傷せずかつその動きに応じて把持力を一定に保持制御する小型ロボットハンドの開発を行う.新しいマイクロアクチュエータとして圧電素子を導入し,その動特性・制御法を明らかにするとともに,把持力を計測するための小型触覚センサの開発も行い,力制御型小型把持機構の完成を目指す.以下に年度毎の研究計画に沿ってその経過と成果について述べる.平成5年度は理論的な基礎を構築する事を目標として,運動方程式の導出と制御法の構築,圧電素子の駆動法等につき主に共同研究を行なった.(1)開発する小型把持機構の運動方程式を導出した.制御法としてはPID制御を適用する事を考えコントローラの設計と組み立てを行った.理論解析用のシミュレーションプログラムの作成では,日本側と韓国側でコンピユ-タシステムが違うため,その互換性が問題となったが,最終的にプログラムを調整し両国で順調にプログラムが作動する事を確認した.(2)圧電素子を駆動するために素子に高電圧を加える必要がある.このため,コンピュータからの制御電圧を増幅するアンプを製作した.本アンプを使用して圧電素子の動作特性を確認した.平成6年度は,センサの試作開発と機構の開発を行なった.(1)ひずみゲージと柔軟材を用いて微小力測定用センサを試作し,実験を行なった.試作したセンサは半導体ひずみゲージを用いており,高感度で数グラム重の微小力も測定可能であることがわかった.(2)微小力制御を実現するための圧電素子をアクチュエータとして用いた小型把持機構を設計,製作した.機構の指先端の微小変位は圧電素子の駆動で実現し,大変形に対応できるようステッピングモータによる並進機構の併用する事を決定した.この機構に前年度設計したPIDコントローラを組み合わせ,迅速な制御結果の得られることを確認した.(3)得られた研究成果を'94KACC韓国自動制御学術会議)に1編,日本機械学会論文集C編その他の雑誌に13編の論文を雑誌等に発表した.平成7年度は実験装置の調整を行い,さらに制御法をPID制御からH_∞制御に拡張させた.(1)韓国側で日本側と同様の実験装置が組み立てられ,調整の後実験が行われ,日本で得られたのと同様な結果が得られた.(2)制御法PID制御からロバスト安定性の高いH_∞制御に拡張し,またPID制御法との対応から拡張PID制御則を提案し,これらについて理論解析とシミュレーション,実験を行った.これより,対象物及びシステムにに多少の不確定要素があっても高速で安定した把持制御を行う事ができることを確認した.(3)また平成7年12月1日から3日まで,韓国側の研究協力者朴鐘国および日本側の研究代表者長南征二,研究分担者猪岡光を共同実行委員長とする日韓共同セミナーを開催し,同セミナーで圧電素子をアクチュエータとする小型把持機構の微細力制御に関する共同研究を最終報告として発表をした.平成7年度はその他国内外で15編の論文を雑誌等に発表し,本共同研究については計38編の論文発表と講演を行なった.ロボットの研究開発の進展に伴い,対象物に対して作業を行うロボットの手先効果器の高機能化・超精密化が要求されつつある.現在ロボットハンドの多くは硬い材料で作られており,作業を遂行するにあたり十分大きな一定の把持力で対象物を掴むように設計されている.今後ロボットは様々な環境に導入され,それに伴い,多種多様な物を把持させる機会が増えてくるが,その1例として微小で柔らかい対象物を把持させる場合があげられる.そこで本共同研究は,動いている対象物を損傷せずかつその動きに応じて把持力を一定に保持制御する小型ロボットハンドの開発を行う.新しいマイクロアクチュエータとして圧電素子を導入し,その動特性・制御法を明らかにするとともに,把持力を計測するための小型触覚センサの開発も行い,力制御型小型把持機構の完成を目指す.以下に年度毎の研究計画に沿ってその経過と成果について述べる.平成5年度は理論的な基礎を構築する事を目標として,運動方程式の導出と制御法の構築,圧電素子の駆動法等につき主に共同研究を行なった.(1)開発する小型把持機構の運動方程式を導出した.制御法としてはPID制御を適用する事を考えコントローラの設計と組み立てを行った.理論解析用のシミュレーションプログラムの作成では,日本側と韓国側でコンピユ-タシステムが違うため,その互換性が問題となったが,最終的にプログラムを調整し両国で順調にプログラムが作動する事を確認した.(2)圧電素子を駆動するために素子に高電圧を加える必要がある.このため,コンピュータからの制御電圧を増幅するアンプを製作した.本アンプを使用して圧電素子の動作特性を確認した.平成6年度は,センサの試作開発と機構の開発を行なった.(1)ひずみゲージと柔軟材を用いて微小力測定用センサを試作し,実験を行なった.試作したセンサは半導体ひずみゲージを用いており,高感度で数グラム重の微小力も測定可能であることがわかった.

(2)微小力制御を実現するための圧電素子をアクチュエータとして用いた小型把持機構を設計,製作した.機構の指先端の微小変位は圧電素子の駆動で実現し,大変形に対応できるようステッピングモータによる並進機構の併用する事を決定した.この機構に前年度設計したPIDコントローラを組み合わせ,迅速な制御結果の得られることを確認した.(3)得られた研究成果を'94KACC韓国自動制御学術会議)に1編,日本機械学会論文集C編その他の雑誌に13編の論文を雑誌等に発表した.平成7年度は実験装置の調整を行い,さらに制御法をPID制御からH_∞制御に拡張させた.(1)韓国側で日本側と同様の実験装置が組み立てられ,調整の後実験が行われ,日本で得られたのと同様な結果が得られた.(2)制御法PID制御からロバスト安定性の高いH_∞制御に拡張し,またPID制御法との対応から拡張PID制御則を提案し,これらについて理論解析とシミュレーション,実験を行った.これより,対象物及びシステムにに多少の不確定要素があっても高速で安定した把持制御を行う事ができることを確認した.(3)また平成7年12月1日から3日まで,韓国側の研究協力者朴鐘国および日本側の研究代表者長南征二,研究分担者猪岡光を共同実行委員長とする日韓共同セミナーを開催し,同セミナーで圧電素子をアクチュエータとする小型把持機構の微細力制御に関する共同研究を最終報告として発表をした.平成7年度はその他国内外で15編の論文を雑誌等に発表し,本共同研究については計38編の論文発表と講演を行なった.本研究をスタートさせるため,平成5年6月18日から21日まで,工学部機械航空工学科長南征二教授(研究代表者),猪岡光教授(研究分担者)及び齋藤文男国際学術掛掛長(研究協力者)が韓国全北大学校工科大学を訪問し,柳哲魯学長,及び李聖哲教授(研究分担者)と洪〓杓教授(研究分担者)に会見,全北大学校工科大学との間に文部省科学研究費(国際学術研究)大学間協力研究が採択されたことを報告し,今後の研究計画の説明を行った。また,本学と韓国全北大学校との学術交流協定締結に基づく大学間協力研究推進のため,今後の研究者の受け入れ及び派遣に関する事務打ち合わせならびに研究施設視察などの業務を行った。本研究の遂行のため,平成5年8月7日から8月11日の間に,韓国側の洪〓杓教授と研究協力者の朴鍾国教授を東北大学に招へいし,本研究に関する具体的な事項について協議しそれぞれの役割分担を確定するとともに,新たに制御システムにH無限大制御理論とファジイ制御理論も導入することを確認した。平成5年10月19日から10月29日まで,猪岡光教授と江鐘偉助教授(研究分担者)を全北大学校に派遣,韓日共同セミナーに参加するとともに,韓国側の洪〓杓教授と李聖哲教授及び朴鍾国教授と理論式及び制御系の組立てについて協議し,さらに実験装置の準備を行った。また,長南教授は全北大学の招へいにより平成5年9月1日から12月10日までの間,数回に渡って全北大学校を訪問,メカトロニクスに関する講義を行い,合わせて大学院生の指導を行っている。さらに,江鐘偉助教授は平成6年2月と3月に2回渡って全北大学を訪問,今まで得られた結果及び問題点について詳細な討論を行った。全体的に当初に計画した研究目的,研究計画・方法の通り,ほぼ順調に進んでいることが確認された。
ウェアラブル筋電図測定システムを用いた顎関節症患者の覚醒時ブラキシズムの実態解明

顎関節症患者や夜間の歯ぎしり患者の覚醒時ブラキシズムの実態を明らかにするために,日中および夜間の咬筋活動を解析した.健常者では食事以外の日中覚醒時の筋活動量は小さかったのに対し,顎関節症患者や夜間歯ぎしり患者では比較的大きく,食事時間中の合計と同程度であった.また,睡眠中途覚醒期の筋活動は夜間筋活動のかなりの割合を占めた.ブラキシズムの生体への影響を考える上で,睡眠時データだけでなく,日中覚醒期や夜間睡眠途中の覚醒期の筋活動にも十分に注意を払う必要性が示唆された.顎関節症患者や夜間の歯ぎしり患者の覚醒時ブラキシズムの実態を明らかにするために,日中および夜間の咬筋活動を解析した.健常者では食事以外の日中覚醒時の筋活動量は小さかったのに対し,顎関節症患者や夜間歯ぎしり患者では比較的大きく,食事時間中の合計と同程度であった.また,睡眠中途覚醒期の筋活動は夜間筋活動のかなりの割合を占めた.ブラキシズムの生体への影響を考える上で,睡眠時データだけでなく,日中覚醒期や夜間睡眠途中の覚醒期の筋活動にも十分に注意を払う必要性が示唆された.顎関節症の発症因子の一つとして歯ぎしりやくいしばりなどの口腔習癖であるブラキシズムが注目され,その因果関係について多くの研究がなされてきた.しかし,その関係は十分には解明されていない.本研究の目的は,顎関節症とブラキシズムの関連性を解明するための一助として,超小型のウェアラブル筋電図測定システムを用いて顎関節症患者の終日咀嚼筋活動解析を行い,顎関節症患者の覚醒時ブラキシズムの実態を明らかにすることである.平成21年度は,主にウェアラブル筋電図測定システムの構築を行った.新型システムでは,頬部に装着する電極部分を電極-増幅アンプ一体型構造にしたのに加え,メモリーも一体型のデータロガータイプの記録方式とすることにより,テレメトリータイプの記録方式の弱点である通信エラーをなくすことを試みた.電極は双極測定電極と1つの不関電極を平行に配列し,導電性粘着ゲルパッドを用いて皮膚に粘着させる構造とした.筋電図波形の同定を行うためイベントマークユニットを設定した.イベントマークユニットは測定部分とは完全に独立し,被験者の状況に合わせた種々のパターンで持ち運びできる形態とした.食事等の各種イベントの開始,終了時間を識別するためのイベントマーク機能とボイスレコーダー機能を付与し,被験者のスイッチのオン,オフのチェック漏れが起こらないようLEDランプ表示機能,スライドスイッチ機能を設定した.夜間部分の測定のための睡眠覚醒の判別のためのモニター装置としては,小型腕時計型睡眠センサー,アクティグラフと東芝体動計の時間特性を検証し,筋電図との時間差に対する補正式を算出した.平成22年度以降は,本システムを用いてデータの蓄積と解析を行ってゆく.本研究の目的は,歯ぎしりやくいしばりなどのブラキシズムと顎関節症の関連性を解明するための一助として,超小型のウェアラブル筋電図測定システムを用いて顎関節症患者の終日咀嚼筋活動解析を行い,顎関節症患者の覚醒時ブラキシズムの実態を明らかにすることである平成22年度は,主にウェアラブル筋電図測定システムの動作実験を行った.また,予備実験として夜間の睡眠時と睡眠中途覚醒時の筋活動の発現頻度状況を確認するため,睡眠ポリグラフを用いて測定した終夜筋活動データも検討したその結果,ウェアラブル筋電図測定システムの終日筋活動測定に関しては,仕事中も含めた日中活動時,および自宅での夜間睡眠時に使用したところ,日中,夜間とも採取したデータから筋活動波形が十分認識可能であった.室内での生活,仕事中,屋外での通勤中など何れも外来ノイズの影響は明らかには認められず,また夜間の体動の影響も明らかではなく,基線も安定していた.咬みしめ,嚥下,タッピング,ガム咀嚼等の基本運動はもちろん,夜間睡眠時の歯ぎしりと思われる律動性咀嚼筋活動(Rhythmic Masticatory Muscle Activity ; RMMA)の活動も鮮明に認められた.導入したウェアラブル筋電図システムは長時間の測定記録が可能であり,終日咬筋活動測定が期待できるものと考えられた.睡眠ポリグラフを用いて測定した終夜筋活動データからは,咬筋筋電図単独では非常に多くの歯ぎしり以外の筋活動を含めて波形を検出していることが判明し,その大部分が睡眠途中覚醒時のものや体動に伴うものであった.そのため,夜間についてはウェアラブル筋電図に加え,ウェアラブルの睡眠センサーの併用が必要であることがより明確化された.また,ウェアラブルの体動計を併用する体制を整えた平成23年度は,本システムを用いてデータの収集と解析を行ってゆく顎関節症の発症因子の一つとして歯ぎしりやくいしばりなどの口腔習癖であるブラキシズムが注目され,その因果関係について多くの研究がなされてきた.しかし,その関係は十分には解明されていない.ブラキシズムは,日中覚醒時ブラキシズムと夜間ブラキシズムに分類され,夜間ブラキシズムはさらに睡眠時ブラキシズムと夜間覚醒時ブラキシズムに分けられる.本研究の目的は,歯ぎしりやくいしばりなどのブラキシズムと顎関節症の関連性を解明するための一助として,顎関節症患者の覚醒時ブラキシズム(日中覚醒時および睡眠途中覚醒期)の実態を明らかにすることである.

臨床所見で歯ぎしり,顎関節症の何れも認めない健常者と歯ぎしり患者,顎関節症患者を対象とし,超小型無拘束ウェアラブル筋電図測定システムと睡眠ポリグラフを用いて日中および夜間の咬筋活動を記録した.健常者の日中覚醒時の筋活動において,食事以外の日中覚醒時の筋活動は終日総筋活動量の数%から約60%を示し,全般的に食事時間中に比べると小さかったものの個人差はみられた.夜間筋活動量は日中筋活動量と比較しても非常に小さく,終日総筋活動量の数%程度であった.歯ぎしり患者の夜間データの睡眠期と睡眠途中覚醒期の筋活動を解析したところ,睡眠中途覚醒期が波形個数では約30%,筋活動量(波形積分値)では約40%を占めていた.顎関節症患者の終日データでは,個人間の差が大きかったが,夜間の筋活動が正常範囲にもかかわらず,食事時間帯以外の日中に高頻度で大きな筋活動を示すものも見られた.以上より,ブラキシズムの生体への影響を考える上で,睡眠時データだけでなく,夜間睡眠途中の覚醒期や日中覚醒期の筋活動にも十分に注意を払う必要性が示唆された.
骨とメカニカルストレス:圧センサーとしてのTRPV4チャネルの機能の解明

【目的】熱・酸・浸透圧など物理刺激で活性化するCa^<2+>透過性チャネルTRPV4 (Transient receptor potential vanilloid 4)の骨における生理機能を知る目的で、TRPV4欠損マウス(TRPV4-/-)の骨での表現型について、特に軟骨細胞を中心に、組織学的・電気生理学的・分子生物学的に解析した。【結果】1)RTPCRと免疫蛍光染色:TRPV4は軟骨細胞での発現が確認された。2)パッチクランプによる電気生理学的解析:正常マウス由来初代培養軟骨細胞では低浸透圧下で検出されるGdCl_3で阻害される電流が、TRPV4-/-由来細胞では全く検出されなかった。3)組織学的検討:TRPV4-/-の成長板軟骨細胞の分化過程には軽度ながら正常マウスでは見られない異常が散見された。4)骨折修復実験:マウス脛骨切断を施術し治癒過程を比較したが、軟骨細胞の分布や仮骨形成の速度には顕著な差は認められなかった。5)初代培養軟骨細胞での比較:リアルタイムPCRでの遺伝子発現解析では、Collagenの発現パターンが正常とは異なっている可能性が見出された。【結論】本研究課題での結果からJRPV4は、軟骨細胞において、低浸透圧に応答するチャネルとして機能発現しているが、その役割は骨成長や骨折治癒で必須ではなく、外部の刺激、おそらく浸透圧感知の微調整に働いていることが示唆される。チャネル活性化機構と下流の分化調節因子へのシグナル伝達についてはさらに詳細な検討が必要である。TRPV4(Transient receptor potential vanilloid 4)は、細胞での物理的刺激感知に関わるカルシウム透過性チャネルの一つで、骨の圧力感知に重要な役割を果たす可能性がある。予備検討で、軟骨細胞でのTRPV4の機能的発現が示唆されたことから、軟骨細胞が関与する骨の成長、さらには骨折後の修復過程にもTRPV4は機能している可能性がある。そこで、骨組織の何処で、成長のどの時期に、どのような物理的刺激を感受して機能するか、さらには実験的骨折後の治癒過程におけるTRPV4の関与について、TRPV4欠損マウス(TRPV4-/-)を用いて検討を開始した。研究進捗状況1)TRPV4発現の時系列での解析:組織化学的・電気生理学的解析により、成長初期の成長板軟骨において、一部の増殖期・肥大化初期の軟骨細胞にTRPV4が発現していること、TRPV4-/-由来初代培養軟骨細胞では、低浸透圧での反応が欠如していることが明らかとなった。2)TRPV4-/-の骨評価:μCT撮影による、TRPV4-/-と野生型(C57BL/6J系)の骨梁の形態比較を委託外注して解析を開始した。少なくとも両者に構造上大きな差異はなさそうであるが、さらに細部について検討を進めている。3)骨折修復モデル予備実験:目的に適した骨折モデル実験として、東大整形外科(川口浩助教授のチーム)が報告したマウス脛骨切断術を選択し、直接指導により技術を導入した。既に実験を一部開始しているが、予備検討では、TRPV4-/-の骨折後の修復は対照マウスよりも遅延している可能性があることが組織学的解析の結果判明した。今後、例数を追加し、経時的・空間的に詳細な解析を実施する計画である。4)上記の結果を含め、現在論文を作成中である。TRPV4(Transient receptor potential vanilloid 4)は、細胞での物理的刺激感知に関わるカルシウム透過性チャネルの一つで、温度、酸、低浸透圧等で活性化することが知られている。予備検討において軟骨細胞での発現が示唆されたことから、軟骨細胞が関与する骨の成長、さらには骨折後の修復過程にもTRPV4は機能している可能性がある。そこで、TRPV4欠損マウス(TRPV4-/-)と正常マウスとを組織学的・電気生理学的に解析するとともに、骨折モデル実験を行い、骨折修復の過程を比較した。

1)成長板軟骨において、増殖期・肥大化初期の軟骨細胞にTRPV4は発現していた。2)パッチクランプによる解析では、TRPV4-/-由来初代培養軟骨細胞の低浸透圧での反応は欠如していた。2)組織学的には、幼若マウスの成長板の一部に軟骨カラム形成の異常が散見されるが、μCT撮影による骨梁の形態には構造上大きな差異は認められなかった。3)骨折修復モデル実験:脛骨を歯科用ディスクカッターで切断し、その治癒過程を組織学的に比較検討したが、形態学的差異は認められなかった。以上の結果から、TRPV4は軟骨細胞で機能発現しており、少なくとも低浸透圧で活性化するが、欠損による軟骨細胞の増殖分化への影響は比較的軽微であることが示唆される。他のチャネル遺伝子あるいは圧力応答メカニズムによって代償されている可能性が考えられる。
多重拘束マルチモーメント法によるプラズマ遷移現象の再現とその動的制御方法の開拓

断熱層/粒子遮蔽層として作用する「内部輸送障壁」の形成は、磁場閉じ込め核融合プラズマプラズマを高性能化する上で重要な鍵を握っているが、第一原理に基づいた乱流輸送シミュレーションでは再現されていなかった。そこで本研究では、大域的乱流輸送コード「GKNET (GyroKinetic Numerical Experimental Tokamak)」を新たに開発し、このコードを用いて非線形シミュレーションを行った。その結果、運動量を外部から入射することで力学的平衡を介して径電場が変調し、内部輸送障壁が形成されることを世界で初めて実証した。磁場閉じ込め核融合プラズマの性能を大きく左右する過渡的な遷移過程において、従来の理論では説明できない非局所・非拡散的な輸送が現出する。しかしながら、簡約化されたモデルを用いた輸送シミュレーションでは、実験で観測されているそのような現象を、今もなお十分に再現できていない。本研究では、ミクロ-メゾスケールの搖動とマクロな分布の構造形成を自己無頓着に解くことが非局所輸送を再現する上で本質的であるとの着想に基づき、大規模な第一原理シミュレーションを実施することで、プラズマ遷移現象の再現とその動的制御方法を開拓することを目的としている。本年度の主な成果は以下の通りである。(1)大域的トロイダルジャイロ運動論コード「GKMUST」を新たに開発した。本コードでは、外部からの熱ソース/シンク、ならびに衝突効果が適切に導入されており、乱流輸送だけではなく、新古典輸送過程を経て形成される径電場も適切に評価することができる。また、数千コアを用いた大規模計算における並列化効率を十分に確保し、現実的な計算時間で熱源駆動型乱流輸送シミュレーションを行うことが可能となった。(2) GKMUSTによる解析結果から、熱源駆動型乱流における輸送ダイナミックスは、径方向に伸張した大域的な渦構造によって誘発される突発的な輸送と、E×B staircaseを伴って径方向にゆっくりと伝播する温度揺動によって支配されていることを明らかとした。また、そのような相関長の長い輸送ダイナミックスによって、温度分布は大域的な関数形状に強い拘束を受けながら分布緩和を起こすこと(自己相似緩和)を見出した。(3)全エネルギーに対する平均流のエネルギー配分率は、入力パワーが大きい場合に低下することを見出した。この結果は、入力パワーが大きい場合であっても(2)で述べた大域的な関数形状への強い拘束が起きる可能性を示唆している。本研究期間において得られた成果は以下の3点である。(1)大域的トロイダルジャイロ運動論コードGKNET(GyroKinetic Numerical Experiment of Tokamak)を新たに開発した。また新規点としては、準中性条件で現れるsingle/double gyroaveragingについて、補間関数を用いて計算されたジャイロ軌道上の値を用いて評価しており、Tayler展開やPade近似を用いることなく、有限ラーマー半径効果(FLR)を厳密に取り扱っていることが挙げられる。このことにより、捕捉電子モード(TEM)不安定性など長波長のモードの解析が可能となる。また様々な磁場配位(D-shape, Negative D-shape)も直接的に導入可能であり、任意の座標系(直交座標系、円柱座標系)を用いることができるなど、その利点は多い。(2)非局所バルーニング理論に基づき、径電場やトロイダル回転がイオン温度勾配(ITG)不安定性に与える影響についてGKNETを用いて解析した。その結果、径電場はバルーニング構造の対称性を回復する方向に作用するため、安定化効果は弱く、場合によっては不安定化させる一方、トロイダル回転はバルーニング角を大きく反転させるため、安定化に寄与することが明らかとなった。(3)(2)の考察に基づき、GKNETによる熱源駆動型乱流輸送シミュレーションを行い、トロイダル回転による乱流の抑制効果について検証したところ、周辺部に運動量ソースを導入した場合に輸送障壁が形成されることを新たに見出した。これは第一原理に沿った乱流シミュレーションで初めて得られた結果である。平成27年度に得られた主な成果は以下の通りである。(1)準中性条件を実空間で計算可能なソルバーを新たに開発し、磁場形状の三角度が帯状流(ZF)や測地的音波モード(GAM)に与える影響について評価した結果、楕円度が大きくなるにつれて、帯状流の残留振幅が増加することが明らかとなった。この結果は、大域的ジャイロ運動論モデルで初めて解析された結果であり、三角度による帯状流の制御の可能性を示唆している。(2)運動量源を導入した熱源駆動型乱流輸送シミュレーションを行った結果、トロイダル回転が力学的平衡を介して強い径電場を駆動し、内部輸送障壁が安定的に形成されることを第一原理に基づいたシミュレーションで初めて明らかにした。(3)トロイダル回転方向と磁気シアの影響について詳細に解析した結果、「順トロイダル回転」かつ「弱磁気シア」の場合に内部輸送障壁が形成されることを示した。この傾向はJETにおける実験の観測結果と一致する。さらに、順トロイダル回転が輸送障壁形成に有効である物理メカニズムを、非局所バルーニング理論と運動量輸送理論を用いて理論的に明らかにした。(4)反転

磁気シア配位で同様の解析を行ったところ、(3)と同様のメカニズムで強い径電場、ならびに運動量シアが安全係数の極小値近傍で形成され、内部輸送障壁をもたらすことを新たに見出した。この結果は、JT-60Uの反転磁気シア放電における観測結果と定性的に一致する。断熱層/粒子遮蔽層として作用する「内部輸送障壁」の形成は、磁場閉じ込め核融合プラズマプラズマを高性能化する上で重要な鍵を握っているが、第一原理に基づいた乱流輸送シミュレーションでは再現されていなかった。そこで本研究では、大域的乱流輸送コード「GKNET (GyroKinetic Numerical Experimental Tokamak)」を新たに開発し、このコードを用いて非線形シミュレーションを行った。その結果、運動量を外部から入射することで力学的平衡を介して径電場が変調し、内部輸送障壁が形成されることを世界で初めて実証した。昨年度に設定した目標は、(A)新たなFiled solverの実装、(B)熱ソースのパワースキャン、ならびに変調実験による非局所輸送現象の理解、(C)プラズマ遷移現象の再現とその動的制御方法の開拓、の3点であった。(A)については、上述の(1)で示したように、新たなField solverの開発に成功し、線形、非線型における種々のベンチマークテストからその妥当性を十分に検証した。(B)については、径方向に伸張した構造が非局所的な乱流輸送に寄与していることを同定し、径電場がその構造形成の過程で重要な役割を担っていることを上述の(2)で示したように線形的に明らかにした。(C)については、上述の(3)で示したように、運動量ソースを導入した場合に輸送障壁が形成されることを第一原理シミュレーションで初めて見出し、遷移現象の再現とその制御方法として運動量ソースの導入が有効であることを示した。以上の結果からも、当初の予定通り、順調に研究は進展していると考えられる。数物系科学新たに開発したField solverの利点としては、前述したように、(a)様々な磁場配位を直接的に導入可能、(b)捕捉電子モード(TEM)不安定性など長波長のモードの解析が可能、の2点が挙げられる。この2点を軸に今後は以下の研究を推進する。(a)実配位に近い磁場形状を導入し、磁場形状の楕円度、三角度がITG不安定性や、微視的乱流から2次的に生成される帯状流に与える影響について、GKNETを用いて詳細に調べる。(b)GKNETにおいてTEM不安定性を取り扱うために、運動論的電子を実装する。一般に運動論的電子を取り扱う場合は、CFL条件が質量比だけ厳しくなることから、時間積分法の改善や、10,000コア以上を用いた大規模計算における良スケーリングの確保を試みる。これら(a)、(b)を並行して行い、最終的にはITG/TEM不安定性に対する磁場形状の影響、特に負三角度を持った磁場配位の安定化効果について明らかにする。本年度は「大域的トロイダルジャイロ運動論コードの開発」が主な目標であったが、計画通りにコードを開発し、線形、非線型における種々のベンチマークテストからその妥当性を十分に検証することに成功した。
慢性ストレス症候群のメンタルヘルス改善のための運動処方プログラムの開発

本研究では、運動が慢性ストレス症候群の生理機能に及ぼす影響を自律神経機能、呼吸循環系、脳機能の応答を指標として検討し、メンタルヘルス改善のための運動処方プログラムの開発を行うための基礎的資料を得ることを目的とした。呼吸循環系の研究では、中高齢者に対するコンバインドトレーニングすなわち有酸素性及び無酸素性トレーニングの実施がメンタルストレス、体力、頸動脈循環、生活習慣病の危険因子に及ぼす影響を明らかにし、高齢者のストレス、Quality of Life(QOL)、体力を維持・強化する運動の方法を検討することを目的とした。その結果、1)うつ尺度は習慣的な運動の実施により低下する傾向にあったがその変化は有意ではなかった。2)脚の筋力の指標である脚伸展パワーが約20%増加した。3)エネルギー代謝に関連する脚の血流量が約35%増加した。4)脳の血流量を示す頚動脈血流量が有意に約20%増加した。以上の結果から、複雑な運動模倣タスク、等尺性筋力トレーニング、水中での動的運動で構成される6ヶ月間のコンバインドトレーニングによって、筋力、脚血流、脳血流が増加することが示唆された。脳の生理的変化を検討した研究の結果、運動時には安静時に比べ、運動野、補足運動野、小脳、大脳基底核に有意な脳活動の上昇が認められた。実験室内での単純な自転車運動時でも記憶や動機付け、情動に深く関与する大脳基底核に活性が認められた。また、脳活動と末梢血中の基質濃度変化に相関が認められ、基質が間接的に運動時・後に起こる情動の変化に関与する可能性が示された。橋網様体の活動と運動時の乳酸濃度との間に有意な正の相関が認められた。扁桃体の活動がFFA濃度の増加と負の相関を示したことは、運動が情動を改善する一因になる可能性を示唆している。本結果は、身体運動が慢性ストレスに対する防御に有効な対策であることを示唆している。ストレスは循環器病を含む生活習慣病の独立した危険因子である。外的からのストレスが身体の生理機能に及ぼす影響についての研究は数多く報告されており、運動療法によって極めて高い予防及び治療効果が得られることが報告されている。しかし、情報・社会システムの高度化、複雑化に伴い急増するメンタルストレスが、循環器系の成人病の発症にいかなる機序で関与するかについて検討した研究は少ない。また、メンタルヘルス改善に対する運動療法の影響や効果についても研究が行われていないため、メンタルヘルス改善のための運動処方プログラムの開発が遅れている。本年度は、メンタルストレス症候群の呼吸循環機能の生理的応答を指標として、メンタルストレスを生理的に評価する方法の妥当性を検討し、メンタルストレスと循環機能との関連を研究する際の基礎的資料を得ることを目的として実験を行った。その結果、1)脳波の周波数・コヒーレンス解析により大脳皮質の興奮状態を評価することが可能である、2)心拍・血圧変動スペクトル解析により心臓自律神経系調節を評価することが可能である、3)超音波法とトノメトリーにより頚動脈コンプライアンスや血流依存性上腕動脈拡張を評価することが可能であることが確認された。また、これらの指標がメンタルストレスの影響を受けて大きく変動することが明らかになった。従って、これらの指標を組み合わせることによりメンタルヘルス改善のための運動処方プログラムの効果を評価する方法として、極めて重要な評価方法を確立することが可能であると思われる。今後、これらの指標を活用して、メンタルストレスと循環機能ひいては循環器病との関連を検討する。

青少年のメンタルヘルスに関わる諸問題は、青少年自身に問題を意識させ、解決する能力を付けさせることが対応策の一つと考えられる。大脳旁辺縁系は情動の座とされているが、我々は身体運動によって起こる大脳旁辺縁系の活性に注目している。これまでに、我々は世界に先駆け、ポジトロン断層法(PET)を用いて、全身運動時に大脳基底核(情動・記憶の中枢)の活動が亢進することを報告した。本研究では、随意運動がヒトの脳活動におよぼす影響を運動強度との関係から検討した。第1の実験として55%最大酸素摂取量強度(VO_<2max>)での自転車エルゴメータ運動時と安静時の脳活動を比較観察した。続いて、異なる3種類の運動強度(30%、55%、および75%VO_<2max>)における運動中の脳活動を比較観察した。実験1の被験者は健康な男子10名であった(22.0±2.0歳)。実験1において、運動時には安静時に比較して、大脳皮質運動野、補足運動野、小脳、大脳基底核に有意な脳活動の上昇(P<0.001)が認められた。実験室内での単純な自転車運動時に記憶や動機付け、情動に深く関与する大脳基底核に活性が認められたことは興味深い。実験2の被験者は健康な男子7名(22.9±1.6歳)であった。30%と55%VO_<2max>運動時を比較すると、視床のみに有意な活性が認められた(p<0.001)。30%と75%VO_<2max>運動時を比較すると前・後帯状回、線条体に有意な活性が認められた(p<0.001)。この結果は、運動強度の上昇にともない活性化する大脳辺縁系内の脳領域が増加することを示唆している。身体運動は大脳基底核の働きによって調節されており、大脳基底核は情動、記憶にも重要な働きをしている。本研究の結果より、身体運動が精神活動に影響をおよぼす可能性が示唆された。本年度はPETと^<18>F-fluorodeoxyglucose (FDG)を用いて、末梢血中のエネルギー代謝物質と脳活動の関係を検討した。被験者は健康な男子10名であり、運動は55%VO2max強度での50分間の自転車エルゴメータ運動であった。運動開始20分後にFDGを投与し、PET撮影は運動終了15分目に開始した。脳の放射活性を測定する5分間のエミッションスキャンに続き、脳の形態と減弱補正を測定するための3分間のトランスミッションスキャンを行った。脳活動領域の統計的解析はソフトウェアStatistical Parametric Mapping (SPM99)を用いて行った。末梢血中のエネルギー代謝物質として遊離脂肪酸(FFA)と乳酸(La)の濃度を経時的に測定した。扁桃体の活動とFFA濃度との間に負の相関が認められた。運動時のFFA濃度は有意な増加を示した。橋網様体の活動と運動時の乳酸濃度との間に有意な正の相関が認められた。運動時の乳酸濃度も有意な増加を示した。怒りや不安、不快感を司る扁桃体の活動がFFA濃度の増加と負の相関を示したことは、運動が情動を改善する一因になる可能性を示唆する結果である。乳酸の増加と正の相関を示した橋網様体には橋下部持続的吸息中枢が存在する。