hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
口腔癌に対する超選択的動注治療法への分子標的薬の応用

具体的には投与方法による薬剤の効果の違いについて解析を行うため、殺細胞性の抗がん剤であるドセタキセルと頭頸部がんにおいて唯一承認されていたセツキシマブを用いてそれぞれ局所投与および全身投与を行った際の抗腫瘍効果や毒性、さらには腫瘍の微小環境の変化について解析を行った。さらにそれらを併用した際の投与方法の違いによる効果の違いについても検討を行った。その結果分子標的薬を全身投与しながら殺細胞性抗がん剤を局所登用した場合に相乗的な抗腫瘍効果を認めた。経時的に腫瘍を採取して免疫染色にて解析したところ、この効果は微小環境を形成する骨髄細胞の腫瘍内への誘導や血管形成への影響などが関係しているものと思われた。さらに投与時期を同時併用、分子標的薬先行、あるいは殺細胞性抗がん剤選考の3パターンでそのメカニズム解析を行った。本研究では,トランスレーショナルリサーチとして、高い選択性のある分子標的薬を超選択的動注法に応用し、より安全で副作用が少なく高い抗腫瘍効果が期待できる治療法の確立を目的とした。さらに投与方法や薬剤の組み合わせを検討した。初めに,OSC-19細胞をnudeマウスの背部皮下に移植し、抗癌剤および分子標的薬の局所投与あるいは全身投与経路による効果比較のため、TXTと分子標的薬を腹腔内あるいは腫瘍内投与し、それぞれ全身投与および局所投与単独、および併用時の抗腫瘍効果を解析した。cetuximab全身投与とTXT局所投与が最も抗腫瘍効果が高くCD11bなどの微小環境抑制が関与していると思われた。ヌードラットを用いて舌癌の同所移植モデルを確立し、その後動注療法を想定して外頚動脈に薬剤を投与し、全身投与との比較を前年度同様の結果が得られるかどうか検証する。ヌードラットを用いて舌癌の同所移植モデルを確立し、その後動注療法を想定して外頸動脈への薬剤投与を試みる。可能であれば静脈投与との効果の違い、薬剤の種類による違いについてその抗腫瘍効果と微小環境変化について解析する。口腔癌本年度の実験結果が予定よりも少ない動物数で得られたため購入数が抑えられた。研究代表者の業務変化により実験に遅延が出たことと、先述のように動物実験の手法が困難でありその条件検討が必要であったため。次年度に新たに同所移植モデルを確立する上でより動物数を計上する予定である。より大型の動物を使用することで手技的な部分での困難を減らし、実験精度の向上を図る。
3次元がん幹細胞培養系を用いた、卵巣がん腹膜播種促進メカニズムの解明

患者腹水由来卵巣がんスフェロイド細胞の追加樹立を試み、現在までにを20超える細胞の樹立に成功した。樹立したスフェロイド細胞はがん幹細胞性能を有していた。免疫不全マウスへの腹腔内注入による腹膜播種モデルを確立し、卵巣がんスフェロイド細胞の腹膜播種形性能を確認したところ、追加樹立した一部の細胞において腹水暴露による前処理を行わずとも強い腹膜播種形成能をもつものを発見した。また、その細胞はプラチナ製剤に対する耐性も有していた。樹立したスフェロイド細胞に対してRNAシーケンスによる網羅的トランスクリプトーム解析を行い、高転移能をもつ細胞ではSOX2、CD44、ALDH1A1などのがん幹細胞マーカー分子が高発現していることが確認された。さらに、高転移能をもつ細胞で高発現している分子で治療標的になりうるものとして、一群の解糖系関連酵素が同定された。腹水中の腹膜播種促進因子をサイトカインアレイ解析により同定することを目指していたが、まだ計画段階であり遂行できていない。しかし、卵巣がんスフェロイド細胞の追加樹立に成功し、それらの細胞を利用し高腹膜転移性スフェロイド細胞に高発現する分子をトランスクリプトーム解析より同定することができたため、おおむね順調に進展していると判断した。高転移能をもつ細胞で高発現している分子で治療標的になりうるものとして、一群の解糖系関連酵素が同定された。候補分子の阻害剤投与、CRISPR-Cas9システムによるノックアウト等を行い、in vitro,in vivoでの機能解析をすすめる。また、当初の計画であった腹水のサイトカインアレイ解析を遂行し、腹水中の腹膜播種促進因子も同定を試みる。臨床的な意義を検討するため、臨床組織スライドを用いて候補分子の免疫組織染色を行い、カプランマイヤー法による予後解析を行う。以上の結果をまとめ、学会発表、国際科学誌への掲載を目指す。サイトカイアレイ等の前年度で計画していた実験が遂行できなかった。また,英語論文の校正費、投稿費用は今年度末までに投稿準備が完了しなかったため,計上しなかった。外国旅費についても発表機会がなかったため計上しなかった。次年度は計画している機能解析実験のための費用、解析用のソフト購入、論文校正・投稿費用等に使用する予定である。
慢性呼吸不全患者の廃用性生活動作障害への運動によるアプローチ

<研究目的>:慢性呼吸不全患者の生活活動と労作性呼吸困難の関連性を明らかにし、呼吸困難下での運動・活動の実行性と廃用性生活動作障害の予防への示唆を得ること。<研究成果>1.慢性呼吸不全患者の呼吸困難への対処は、吸入薬の使用、ゆっくりまたは休みながらの動作はできていたが、口すぼめ呼吸、呼吸と動作の同調などの呼吸法はほとんど使用されていなかった。これは患者教育や呼吸リハビリでの酸素節約型の呼吸法や動作に関する指導が患者に十分浸透していないこと、指導法の改善・修正を示唆した。2.呼吸困難とADLの関係は、全体に呼吸困難が増すとADLも困難となったが、階段や歩行動作は、呼吸困難が軽度のうちから障害される動作であった。次に入浴、洗髪が、呼吸困難の影響を受けやすい動作であった。呼吸困難は患者に動作を抑制させることから、患者は軽症段階から動きを制限する可能性があり、廃用性動作障害には疾患の早期から注意する必要があることを示唆した。3.疾患の重症度が高くなると、活動が低下する生活活動パターンを示した。一方、同程度の重症度でも、患者の動きの多・少の違いは顕著であり、動きの多い患者の場合、生活の歩行時間が長いが、動きの少ない患者では、生活での休憩時間が長かった。重症度の低い段階からADL低下が始まる可能性を示唆した。4.高齢者は、一般に実施されることの多い歩行運動にさえ、リスク認識を有する者が多く、運動の着手・継続に影響していることが考えられた。慢性呼吸不全患者は高齢化しつつあり、本研究の対象者平均年齢は70歳であった。呼吸困難への対処と生活活動力維持をめざす患者教育では、高齢化による身体機能低下も一方で考慮し、活動・運動に伴う患者のリスク認識も含めて検討する必要がある。<目的>慢性呼吸不全患者の生活活動に運動を組み込む方法と運動継続効果を検討することであるが、今年度は慢性呼吸不全患者の対照群となる3年間継続している体操教室参加の健常高齢者の運動実施と運動継続について取り組むという目的を置いた。慢性呼吸不全患者については、患者会にアクセスし、在宅管理している患者の実態を知ることを目的とした。<方法>対象者の年齢は60歳代80歳代であるが、特に70歳後半から80歳代高齢者には腰痛、膝痛の問題を抱える者が多いこと、椅子を使った体操とし、運動用具としてセラバンドを用いた。運動方法は、1時間の体操教室を、前半30分間が運動効果、エネルギー摂取と消費、疾病の予防、転倒防止の工夫等の講義、後半30分がセラバンド体操という構成とした。運動は研究者がコーチとなり、運動プログラムや危険防止策を案出した。運動頻度は体操教室が1回/週で、自己記録用紙を渡し自宅でも実施するよう説明した。体操実施場所は地区の公民館を利用した。<結果>3年前に対象者17名で開始した体操教室は、現在は定期的参加者が27名に拡大した。拡大は、参加者自身が知人を勧誘するなど、参加によって体操教室の情報が広報されたことが大きな因子であった。運動継続の要因は、健常者の場合、単独での運動より、集団での運動に効果があるという示唆をえた。また対象者の関心領域の講義を設けたことも参加率を高めることになった。疾病を有する者に関しては、自分が疾病を有することを知られたくないという者もあり、集団で行うとしても個別の配慮が必要であった。運動内容に関しては、下肢筋力の強化を目指し、運動評価には、生活体力、握力、下肢筋力、体組成などを用いた。

結果は、過剰体重、過剰体脂肪率傾向の者は、3年間でこれらの減少または維持を得ることができ、起居動作、歩行動作、身辺作業動作などのADLに動作も、3年間ほぼ全員が同じレベルを維持することができた。慢性呼吸不全患者については、患者会の代表と会合し、患者にとっての身体的問題、運動に対する考え方、在宅酸素療法など保険適用ではあっても、患者にとっては疾病に伴う生活負担となっているものなどの情報を収集した。<検討>上記結果より、運動継続の要素として、慢性呼吸不全患者の場合も、運動は集団での取り組みとし、同時に対象が疾患管理に関心を高めるようなプログラムを開発段階である。また呼吸困難対策として、1セッションの運動を断続的なものにする運動プログラムを検討している。これは慢性呼吸不全患者の呼吸筋負荷テストなどで、呼吸困難の影響を避けるために、断続的負荷テストが用いられることから示唆を得たものである。さらに、運動中の低酸素状態を避けるために、経皮的酸素飽和度をどのように活用するか、運動継続によるADL維持、QOL変化など生活への影響の評価方法について検討した。<目的>肺気腫、慢性気管支炎、肺結核後遺症などの慢性呼吸器疾患で、急性増悪により入院治療を受けている患者の在宅復帰準備段階と在宅での活動状況を明らかする。また入院中に指導されたリハビリでの運動継続指導が、在宅でそのように実行されているか、または実行を阻む要素は何かを、自宅訪問をすることで明らかにする。<方法>本年度、研究代表者は所属機関の異動に伴う新たな研究協力機関や新たな対象者の開拓を余儀なくされた。そのため、研究協力機関や研究対象者から研究目的、方法についての理解をもらう広報活動にかなりの時間を要することになった。患者自宅へのアクセスは、患者が治療を受けている病院の院長、看護部長の承諾を得る必要があり、また病院のリハビリ担当者、看護師、主治医との連携・協議が重要となるため、まず研究への協力体制の充実化を図った。新たな慢性呼吸不全患者フィールドの開拓に関しては、大阪府の慢性呼吸不全患者会と在宅酸素療法支援企業と接触し、研究の目的、意義の説明会を催した。また、本大学に併設される療養学習支援センター企画として、慢性呼吸不全患者を対象に、「HOTの集い」(在宅酸素療法を受けている患者との2ヶ月に1回の学習会)、「息々クラブ」(呼吸不全の患者矢高齢の健常者を対象とするストレッチ中心の体操クラブ)を実施し、患者教育としての機能性、運動支援の際の考慮点、問題点、自宅訪問を容易にする因子などを分析した。さらには、在宅での運動支援として、リハビリで指導されている運動内容の継続(歩行が中心)、活動状況に関する有効客観的指標についても、患者会活動を促進する役割の中で、効果的な方法、指標についての示唆を得る試みをした。<結果>各病院に設置される研究計画審査会などで了承を得るなど、協力病院を数箇所確保でき、慢性呼吸不全患者の主治医、看護師、リハビリ担当者の協力が得られることが確実となった。在宅訪問に関しても、病院からの協力で該当の患者と入院中から接触を持つことが可能となった。患者会からは、慢性呼吸不全患者の高齢化、患者会への関心の低下など、慢性呼吸不全患者の介護支援対策の必要性を強く感じる、そのためにADLの低下予防により患者が積極的であるべきなど、本研究の意義を理解できるという意見をもらった。<検討
リコンビナントBMP-2を用いた新しい骨移植法(自家誘導骨移植)の開発

1.リコンビナントBMP-2(rhBMP-2)用いて作製した自家誘導移植骨および凍結乾燥処理を行った他家骨を骨欠損部に移植してその修復状態を比較した。2.コラーゲンを担体としてこれにrhBMP-2(50μg)を浸透させた後、凍結乾燥して直径4mmのペレットを作製した。これを自家誘導移植群のラットの腹直筋内に移植し、暫時、軟X線写真を撮影し、6週後に腹直筋内に形成された新生骨(自家誘導骨)を摘出した。そして同一ラットの頭蓋骨に直径4mmの骨欠損を形成し、その欠損部へ形成された自家誘導骨を移植した。3.屠殺したラットの頭蓋骨から採取した直径4mmの骨片を凍結乾燥し他家骨移植群用の移植骨を作製した。これを他家骨移植群のラットの頭蓋骨に作製した直径4mmの骨欠損部へ移植した。4.移植6週後に両群のラットを屠殺し移植部を摘出し、これをH-E染色後、鏡顕した。5.その結果、自家誘導骨移植群においては、移植3週後には、移植骨と母床骨の間には毛細血管を含んだ線維性組織と結合性組織が介在し、一部に母床骨からの新生骨梁の発育が認められた。また、これは移植骨と母床骨の近接部に特異的に観察された。移植6週後には、母床骨と移植骨間の線維組織中の毛細血管は減少し、母床骨側縁部からの新生骨梁の発育はさらに著明となり、移植骨と母床骨の近接部位においては新生骨が両者を連結している箇所も認められた。移植9週には、母床骨側の辺縁全体に新生骨梁が発育しており、移植骨と母床骨の離開が残存している部分においても、孤立性に骨組織が認められた。また、移植骨が吸収を受けた所見は認められなかった。一方、他家骨移植群は、移植3、6、9週後のすべてにおいて、移植骨と母床骨間は線維性結合組織で満たされるのみで母床骨からの新生骨の発育は認められなかった。6.以上の所見から、他家骨移植に比べ、自家誘導骨移植は優れた移植法であることが示された。rhBMP-2あるいは同種骨を生体軟組織内に移植した時の骨誘導状態を観察するため,移植体を以下の3種類設定した.第2群:無菌脱灰活性骨第3群:コラーゲンのみを凍結乾燥して作製したペレットこれらをラットの大腿筋内に移植し,2,4,8週後に軟X線写真撮影を行い新生骨の形成の有無を観察すると共に,移植体周囲の筋組織のALP-ase値を測定した.第1群のrhBMP-2+コラーゲン群においては,移植2週後より新生骨の形成が認められ,以降4週,8週と経時的にその新生骨のX線不透過度は増大した.ALP-aseは移植2週,4週,8週と経時的に増大した.第2群の無菌脱灰活性骨においては,移植2週後には変化は認められなかったものの,移植4週後にはX線不透過像が出現し,8週後にはさらに不透過度が亢進した.ALP-aseは移植2週,4週,8週と経時的に増大した.

第3群のコラーゲンのみのペレットを移植した場合にはX線不透過像の発生は認められず,ALP-aseにおいても変化は認められなかった.以上から,rhBMP-2+コラーゲンおよび無菌脱灰活性骨は軟組織内に骨を形成する能力(異所性骨誘導能)を有し,コラーゲンのみは新生骨は誘導されないことが示された.1.自家誘導骨移植および他家骨移植による移植部の生体反応を観察した.2.実験群は自家誘導骨移植群,他家骨移植群およびコントロール群の3群である.自家誘導骨移植群は,まずrhBMP-2とコラーゲンを混和したペレットをラットの腹直筋内に移植し腹直筋内に新生骨を誘導させた.そして頭蓋骨に作製した骨欠損部にこの新生骨を移植した.以上の操作は同一のラットにおいて行った.すなわち,ドナーとレシピエントは同一のラットである.3.他家骨移植群は屠殺ラットから採取した頭蓋骨から乾燥骨を作製し,頭蓋骨に骨欠損部を作製した別のラットにこれを移植した.4.コントロール群はラット頭蓋骨に作製した骨欠損部にコラーゲンのみのペレットを移植した.5.以上の3群のラットは移植8週後に屠殺し,移植部の組織変化を観察するためにH-E染色を施し光学顕微鏡で観察した.6.結果はコントロール群では移植部にわずかな骨形成が認められた.これは骨欠損部の辺縁に認められ母床骨からの骨伝導が得られたものと考えられた.他家骨移植群では,移植した5匹中4匹に感染,排膿が認められ,移植骨は生着しなかった.残りの1匹においては感染や排膿は認められなかったものの,移植骨と母床骨の生着は認められず,両者の境界には線維組織が充満していた.自家誘導骨移植群においては全てのラットに感染症状は認められず,移植骨と母床骨は完全に接合している像が認められた.以上から,自家誘導骨移植は拒絶反応のない良好な移植法であることが示唆された.1.リコンビナントBMP-2(rhBMP-2)による自家誘導移植骨および他家骨を骨欠損部に移植して,骨欠損部の修復状態を比較した.2.コラーゲンを担体として、これにrhBMF-2(50μg)を浸透させた後,凍結乾燥して直径4mmのペレットを作製した.これを「自家誘導移植骨群」のラットの腹直筋内に移植し,暫時,軟X線写真を撮影し,6週後に腹直筋内に形成された新生骨(自家誘導骨)を摘出した.そして同一ラットの頭蓋骨に直径4mm骨欠損を形成し,その欠損部へ形成された新生骨(自家誘導骨)を移植した.3.屠殺したラットの頭蓋骨から採取し凍結乾燥した直径4mmの骨片を凍結乾燥し「他家骨移植群」用の移植骨を作製した.これを「他家骨移植群」のラットの頭蓋骨に作製した直径4mm骨欠損部へ移植した.4.移植後6週に両群のラットを屠殺し頭蓋骨から移植部を摘出し,これをH-E染色後,鏡顕した.5.その結果,「自家誘導移植骨群」においては,頭蓋の母床骨と移植骨は接合しており,肉芽の介在や炎症,感染などの所見は認められなかった.一方,「他家骨移植群」においては,頭蓋の母床骨と移植骨の接合は認められず,両者の間には肉芽組織の介在が認められた.以上のことから,他家骨移植に比べ,自家誘導移植骨移植は組織親和性の高い優れた移植法であることが示唆された.
グルタミン酸毒性増悪因子D-セリンを標的とした筋萎縮性側索硬化症の新規治療法開発

本研究では、運動神経疾患の一つである筋萎縮性側索硬化症の新規治療法開発に向けた研究を行った。病態とともに増加するD-セリンを抑えるため、増加に最も寄与の高い調節因子を検索したところ、小脳や脊髄に特異的に発現するD-アミノ酸オキシダーゼの発現および活性の低下が本疾患で著しいことが明らかとなった。この酵素の活性を上昇させるような治療が有効である可能性を、本研究によって明らかにした。本研究は、グルタミン酸受容体の一つであるN-methyl-D-aspartate(NMDA)受容体の共作動因子: D-セリンが、筋萎縮性側索硬化症(ALS)の病態および病勢にどのように影響しているかを検討することが目的である。本年度は、D-アミノ酸オキシダーゼ(DAO)という生体内で唯一のD-セリン分解酵素のノックアウトマウスを用いて、ALSモデルであるG93A-SOD1トランスジェニックマウス(mSOD1tgマウス)と交配することによってALSの病勢がどのように変化するかを検討した。mSOD1tgマウスとDAOノックアウトマウスを2代交配することにより、DAOホモ欠損のmSOD1tgマウスを得た。この得られたマウスをrotarod試験を用いて行動解析した結果、ALSの病勢はDAOをノックアウトすることによって増悪する傾向にあったものの、寿命に対しては有意な影響を認めなかった。DAOノックアウトマウスでは、小脳から脊髄にかけてのD-セリン濃度が上昇し、セリン以外のD-アミノ酸の中枢神経系濃度も変化させる。特にアラニン、ロイシン、プロリンのD体アミノ酸の上昇を認める。D-アラニンは、強度は弱いもののグルタミン酸受容体に結合することが知られている。従って、今回DAOノックアウトによって得られたALSの病勢増悪傾向は、純粋にD-セリンの増加に関連していると結論付けることはできないものの、D-アミノ酸の中枢神経系の増加によって、ALSの病勢が進行するという新規の知見が本研究によって得られた。本研究では、D-セリン上昇が筋萎縮性側索硬化症(ALS)の病態にどのように関連しているかを明らかにし、治療標的を開発することが目的である。平成21度までの検討で、D-セリン分解酵素(DAO)のノックアウトマウスとALSモデルマウスの掛け合わせによって、ALSの病態が悪化することを明らかにした。本年度において、DAOノックアウトALSモデルマウスの脊髄中D-セリン量を2次元HPLCにて定量分析したところ、D-セリンはDAOノックアウト非ALSマウスと比較してやや多いものの顕著には差を認めなかった。このことは、ALSにおけるD-セリンの上昇はD-セリン合成酵素(SRR)の発現上昇による寄与よりもDAOの活性低下による寄与が大きいことを示唆していた。次に、実際、ALSモデルマウスの脊髄中のDAO活性を測定したところ、野生型マウスと比較して50%程度にまで減少していた。また、その他の部位(DAOの発現が豊富な小脳、腎臓)のDAOの活性低下は認めないことから、DAOの活性低下は病態特異的であることが考えられた。これまで我々は、SRRがALSの病態に伴って発現上昇することが、病態増悪の鍵であると考えていたが、これらの結果からDAOの活性低下がALSの病態により重要であることが明らかとなった。家族性ALSの原因遺伝子としてもDAOが近年発見されたことも考慮すると、本研究で明らかとなった新規の知見により、DAOの活性が、ALSの治療標的として非常に重要であることが強く示唆された。
大気オゾン全球分布の変動過程:化学・気候モデルによる20世紀再現実験

本研究では、成層圏および対流圏における全球オゾン分布の変動とその気候影響について、主に数値モデルシミュレーションを用い、総合的に実験・解析を行った。まず、対流圏化学を中心に開発された化学気候モデルCHASERに成層圏化学過程の計算を導入し、成層圏・対流圏オゾンの同時シミュレーションを可能にした。さらに、本モデルを用い過去から現在までのオゾン変動とその気候影響についての再現計算を実施した。この結果、観測データに見られるような対流圏オゾン変動については、前駆汚染物質の増加による影響だけでなく、成層圏オゾン減少(オゾン層破壊)に伴うオゾン流入量減少の影響も重要であることが定量的に明らかになった。本研究は成層圏および対流圏の全球オゾン分布の変動過程とその要因を結合・総合的に解明するものであり、全球化学気候モデルCHASERを用いて20世紀の全球オゾン分布変動の再現実験(成層圏・対流圏オゾン間時シミュレーション)を行い、オゾン場に対して人為起源のハロゲン化学種によるオゾン破壊(成層圏)と大気汚染によるオゾン増加(対流圏)がそれぞれどのように影響するかについて分離して定量的に評価することを目的としている。平成18年度では、対流圏・成層圏オゾンの同時シミュレーションら向けて、モデル改良およびデータ整備作業を中心に行った。これまでのCHASERモデルは気候モデル(CCSR/NIES/FRCGC GCM)のなかで各化学種の米化学反応、人為・自然起源の気体・エアロゾル放出、輸送、降水・地表による沈着などの各化学過程が考慮されオゾン・メタン・エアロゾルについてのシミュレーションが特に対流圏を中心として行えるが、本研究・平成18年度の作業により、この枠組みが成層圏にまで拡張され、CHASER内での成層圏オゾンの基本計算が可能となった。本作業では、CHASERモデルに塩素系および奥素系のハロゲン化学種(ラジカル類・トレーサー)が導入され、これらの光解離反応や化学反応も追加された。また成層圏・中間圏での光解離反応の適切な表現のために、気候モデル中の放射スキームの改良も併せて実行した。またオゾンホールのシミュレーションに必要な極域成層圏雲の生成過程についでスキーム導入の方法等について検討を行った。現時点でのモデルについて試験実験を行い、成層圏での主要な化学種(オゾン、ハロゲン系、nitratesなど)について計算結果の評価を行い、妥当性を確認した。これまでの作業により成層圏・中間圏まで拡張されたCHASERモデルにより現在のオゾン分布を再現するシミュレーション(現在気候値実験)を行った。また本診断シミュレーションの結果(オゾン・前駆気体などの分布)について観測データを用いて詳細な評価を行った。特に対流圏オゾン/関連気体については研究代表者によるこれまでのCHASER開発過程においてオゾンゾンデ・航空機(NASA/GTEキャンペーン等)・地表各観測データを用いた評価方法が確立されており(Sudo, et al., 2002b)、本研究においてもこの方法を適用し評価を実施した。対流圏中の物質分布に関しては最近の衛星観測データ(GOME、MOPITT、TOR)が利用可能であり、これらを用いて対流圏オゾンや汚染前駆物質分布の計算結果を評価した。一方で、成層圏オゾン変動の再現性については、衛星データの整備に留まり、実質的な評価は次年度の課題である。さらに、全球オゾン分布の20世紀再現実験に必要な入カデータ(オゾン前駆気体・メタンemission、ハロゲン化学種濃度、海面水温分布等の過去データ)を整備した。前駆気体(NOx, CO, VOCs)やメタンの過去のemissionについては欧州のグループがRETRO(各40年間のemission)やEDGAR/HYDE(過去100年間のemission)などの各プロジェクトを通じてまとめたデータを取得しCHASERモデル用に加工した。前年度までに構築・改良を行った化学気候モデルCHASERを用い、全球オゾン場の過去再現実験を実施し、その変動要因を詳しく解析した。本研究では、特に気象場の経年変動がオゾン分布に及ぼす影響に着目した実験・解析を行い、過去のオゾン変動と、水蒸気変動や大気循環変動などとの相関について、成層圏起源・対流圏起源の両成分に分離し、それぞれ議論した。CHASERモデルで再現された対流圏オゾン分布およびその季節変動は衛星観測データ(TOMS-SBUV)や熱帯域オゾンソンデ観測データ(SHADOZ)と整合的であり、全球各領域における経年変動(トレンド)についてもモデルは観測を概ね再現していることが確認された。また、本モデル実験で得られた、対流圏オゾンの経年トレンドには、ウォーカー循環(エルニーニョ・ラニーニャ変動)、ハドレー循環、モンスーン循環の各大気大循環の変動パターンと有意な相関をしめしていることを明らかにした。

特に、中緯度太平洋上には、ハドレー循環の変動パターンと対流圏カラムオゾン量との間に強い正の相関が確認され、近年の温暖化に伴うハドレー循環の強化により、対流圏オゾン量が増加していることも明らかになった。一方、本研究では、オゾンの変動がおよぼす気候影響の定量的な評価も実施した。オゾン変動の要因として、大気汚染に伴う前駆気体のエミッション増加によるもの、成層圏オゾン減少の影響によるものと分離して評価を行った。本モデル計算により再現された全球オゾン分布の変動は、オゾンゾンデ観測によるものと極めて整合的であった。大気汚染増加に伴う前駆気体増加による対流圏オゾンの増加は、全球平均で+0.28°Cの加熱効果があり、特に北半球では顕著な昇温を示した。一方、成層圏オゾン減少は全球平均で-0.04°Cの無視できない冷却効果を及ぼすことが判明した。
非常態下における圧縮固定化処理木材の形状変化とその制御

水熱処理、化学処理および樹脂含浸処理等、変形固定化処理を施した木材・木質材料を用い、それらの非常態下における形状変化を評価することで、木材の形状安定に関する広範な知見を体系化することを本研究の第一の目的とした。そして、得られた知見を活用して、外的な刺激(水熱変化、有機溶媒による汚染、火災)に対する寸法安定性が制御可能な木材加工技術の開発を第二の目的とした。成果を以下に示す。◆各種圧縮固定処理を施した圧縮木材の非常態下における力学挙動の解析熱処理を用いた変形固定化木材は、水熱条件に対して高い寸法安定性を示したが、有機溶媒および強アルカリ溶液中では不可逆的な変形回復を示した。一方、樹脂固定処理材は高い寸法安定性を示した。このことによって樹脂を用いた圧密固定の有用性を改めて明らかにした。また、熱処理および樹脂固定処理材の双方で、600°Cまでの加熱による木材の熱減成・熱分解の過程において、試験材寸法の増大と共に変形が大きく回復する現象を新たに確認した。また、これらの変形回復は、インサイジング処理や加熱前処理によって大幅に緩和されたことから、変形回復の原因として、繊維方向の気体通導性が困難になるほど、熱分解ガスの材外部への放出が困難になり材内部が高圧化すること、また、それに伴って屈曲した細胞壁の形状回復が生じていることを明らかにした。◆形状・物性制御技術と圧縮変形技術を活用した新加工技術の開発「スギ材を用いた表層圧密合板の製造」レース単板の前圧縮処理と合板製造用の接着剤を用いた変形固定処理を組み合わせることで、従来の熱圧条件でのワンショットプレスによって表層圧密合板が製造可能となるような、新たな木材加工技術を見出した。「圧密化木材を原料にした高密度木炭の製造」木材の木取りと加熱条件を詳細に検討することで、軟質なスギ材からも大断面の高密度木炭が得られる加工技術の可能性を見出した。成果を以下に示す。
現象学・解釈学・批判理論から見たデュ-イ教育理論の比較哲学的研究

今年度は、デュ-イ哲学の存在論的側面に焦点をあて、その現代的意義を検討した。R.ロ-ティ、R.W.スリ-パ-、T.M.アレグザンダ-、R.D.ボイスヴァ-トなど現代アメリカ哲学者の諸著作を中心に、デュ-イの「経験」の存在論の分析・考案を行なった。1.デュ-イの「経験」に基づいた存在論(自然主義的形而上学)は、絶対的な確実性を求める基盤主義を克服する試みであり、人間が環境との間に生み出すユニ-クな状況のもつコンテクストを重視する「脈絡主義」の哲学である。この立場は、知識・理性を中心にして教育のあり方を正統化しようとする立場を批判・克服するひとつの見解を提示する可能性をもっている。2.デュ-イの「経験・状況」は相互作用が生み出す脈絡的全体としての「質」によっで特徴づけられる。漠然と感じられた未分解の全体性としての不確定状況の中では、直観・センス・フィ-リングを中心とした「感性的思考(質的思考)」が開始される。探究はこの「質的思考と概念的思考との協働」による状況変容である。探究理論に立脚した教育論は知識・認識論中心ではなく、意味拡充を中心とした経験・状況変容の理論である。3.探究の終結は、経験の深まりをもたらす美的な完結的局面をもつ。それが「ひとつの経験」であり、過去・現在、質・概念、自我・対象などの統一を生み出す。探究理論に立脚した教育論は、個性的な自我統一の観点を包含する。今後の課題は、「経験の存在論」と「経験の論理学」を統一したデュ-イの「探究理論」を分析し、それに基づいた教育論の可能性を追求することである。
力学系の位相的指標の研究

本年度の主な研究実績には(1)特異摂動的ベクトル場の軌道の大域的構造の研究,(2)ベクトル場のホモクリニック倍分岐の研究,(3)ベクトル場の標準形の研究,(4)半線型楕円型方程式の解の減衰の研究,が挙げられる.(1)特異摂動的ベクトル場に関してはある種の特異摂動的な2次元常微分方程式を考え,それが適当な条件の下に無限個のヘテロクリニック軌道を持つことをConley indexの理論を用いて示した.これは今後このようなタイプの力学系の研究に有力な手法を提供することが期待される.またshadow systemと呼ばれる非線型偏微分方程式系の解空間の大域的構造についてもConley indexを用いた研究を行い,現在論文を投稿中である.(2)ホモクリニック倍分岐の問題に関してはorbit-flip型のホモクリニック軌道を持つ区分的に線型なベクトル場の族を対象として数値的また数学的な解析を行い,無限回のホモクリニック倍分岐の発生とその集積が起こりうることを示唆する結果を得た.これはホモクリニック倍分岐がある場合にFeigenbaum現象と類似の仕方で無限回繰り返して起こり集積することを示唆しており,カオス的力学系との関わりの新しい側面として興味深い.(3)ベクトル場の標準形に関しては,宇敷によって与えられた標準形の計算方法を改良し,J.Sandersの論文で未解決であった問題に部分的な解答を与えた.(4)半線型楕円型方程式の解の減衰に関しては,松隈型の方程式を典型例として含むような楕円型方程式の無限遠方で最も早く減衰する解の指数と初期値の組のなす集合の形状を研究した.またその振動解で無限遠方でm-ラプラシアンと同じオーダーを持つものが無限個存在することを示した.本年度の主な研究実績には(1)特異摂動的ベクトル場の軌道の大域的構造の研究,(2)ベクトル場のホモクリニック倍分岐の研究,(3)ベクトル場の標準形の研究,(4)半線型楕円型方程式の解の減衰の研究,が挙げられる.(1)特異摂動的ベクトル場に関してはある種の特異摂動的な2次元常微分方程式を考え,それが適当な条件の下に無限個のヘテロクリニック軌道を持つことをConley indexの理論を用いて示した.これは今後このようなタイプの力学系の研究に有力な手法を提供することが期待される.またshadow systemと呼ばれる非線型偏微分方程式系の解空間の大域的構造についてもConley indexを用いた研究を行い,現在論文を投稿中である.(2)ホモクリニック倍分岐の問題に関してはorbit-flip型のホモクリニック軌道を持つ区分的に線型なベクトル場の族を対象として数値的また数学的な解析を行い,無限回のホモクリニック倍分岐の発生とその集積が起こりうることを示唆する結果を得た.これはホモクリニック倍分岐がある場合にFeigenbaum現象と類似の仕方で無限回繰り返して起こり集積することを示唆しており,カオス的力学系との関わりの新しい側面として興味深い.(3)ベクトル場の標準形に関しては,宇敷によって与えられた標準形の計算方法を改良し,J.Sandersの論文で未解決であった問題に部分的な解答を与えた.(4)半線型楕円型方程式の解の減衰に関しては,松隈型の方程式を典型例として含むような楕円型方程式の無限遠方で最も早く減衰する解の指数と初期値の組のなす集合の形状を研究した.またその振動解で無限遠方でm-ラプラシアンと同じオーダーを持つものが無限個存在することを示した.
画像計測による接合部の自動検査システム

溶接・接合部の自動検査システム確立のため、高機能の画像処理・計測システムの構築と、このシステムを用いた物体確認のための基礎的アルゴリズムの開発、さらにその成果をより有効にするための画像ノイズの除去に関する新方式の提唱などを実施した。これらの概要は以下のようである。1.並列動作型画像処理システムの構築--演算処理素子の粗結合による画像データ変換・入力装置を試作し、複数個の並列処理型演算装置で構成された並列動作型画像計測処理システムを構築した。さらにこのシステムと専用LSIから成る特定パターン抽出装置と結合し、相互の並列協調動作最適化を検討した。2.対象物体の輪郭線抽出アルゴリズムの開発--検査対象物体形状認識のために、その輪郭線をSnakesと呼ばれるアルゴリズムにより抽出した。Snakesの解法として、新しく遺伝的アルゴリズムの適用を提唱した。さらに、この遺伝的アルゴリズムを改良したBIGA(BiPhased Genetic Al-gorithm)を提案し、ノイズの多い画像からも効果的に輪郭抽出ができることを示した。3.対象物体の特徴点抽出アルゴリズムの開発--上記アルゴリズムにより抽出した検査対象物体の輪郭形状の特徴を表す点群を抽出する特徴点抽出法として、トップダウンアプローチ的方法を提唱した。この方法は特徴点の個数を画像に対する先験的知識により予め与えることを特徴とするものである。比較実験によりこの方法が従来より優れていることを示した。4.接合部画像からのノイズ除去の新方式の提唱--光スライス法より得た溶接接合部開先形状を表す画像に重畳するアーク光などのノイズを除去するために、ニューラル・ネットを利用する方式を提唱した。平成5年度は以下の2項について実施した。(1)画像処理ハードウェアシステムの構築高機能トランスピュータと専用LSIなどから成る処理モジュールにより並列動作型画像計測処理システムを構築した。これを高能率に動作させるための結合方式と制御アルゴリズムの最適化を追求した。このシステムにTV,サーモビジョン等から画像データを入力し,その処理性能を検証した。(2)画像計測処理ソフトウェアの開発とインプリメント上記ハードウェアにより,入力した接合部画像データを処理し,画像ノイズを有効に除去し,対象物体を効率よく検出,認識するソフトウェアシステムを開発した。このシステムでは高速Hough変換,ニューラルネット,遺伝的アルゴリズムの手法を効果的に取り入れている。これらにより接合部の自動検査システムとして,画像計測の有用性を主張するための知見を得た。溶接・接合部の自動検査システム確立のため、前年度に高機能の画像処理・計測システムを構築したが、前年度に引き続いてこのシステムを用いた物体認識のための基礎的アルゴリズムの開発、さらにその成果をより有効にするための画像ノイズの除去に関する新方式の提唱などを実施した。*対象物体の特徴点抽出アルゴリズムの開発--動的輪郭抽出法により抽出した検査対象物体の輪郭形状の特徴を表す点群を抽出する特徴点抽出法として、トップダウンアプローチ的方法を提唱した。この方法は特徴点数nを先験的知識により予め与えて、原図形を構成する点群のうちから、原図形に最も近い形状のn多角形を与える点群を選んで特徴点と規定する方法である。このようなn点を拡張ラグランジェ関数を最小にすることで選び出すアルゴリズムを創設した。このアルゴリズムによる特徴点抽出を、従来にり提唱されている3種類の方法と数種類の図形について比較実験し、その優位性を示した。*接合部画像からのノイズ除去の新方式の提唱--光スライス法より得た溶接接合部開先形状を表す画像に重畳するアーク光などのノイズを除去するために、ニューラル・ネットを利用する方式を提唱した。この方式を適用する際の適切な学習方式を検討し、それにより重畳ノイズは完全に除去するこができることを示すと共に、原画像との重ね合わせフィルタリング法により、開先の位置精度を損なうことがない形状検出が可能であることを示した。
戦後の山村における電力空白地域の配電過程に関する地理学的研究

第二次世界大戦直後の電気普及率は95%に達していたが,未点灯農家は全国で推定30万戸あった。本研究の目的は,未電化山村がどのような過程を経て電化されたのかを明らかにすることにあった。1952年に農山漁村電気導入促進法が制定され,この法律では農業協同組合が導入主体となり,創業資金の20%を住民が出資し,80%は同時期に設立された政府系金融機関である農林漁業金融公庫が融資することになっていた。こうして設立された形態は,1974年まで続いていた。1951年に9電力が設立されたが,住民出資を伴い電化された事実は,これまで明確にされておらず,本研究によって,ある程度明らかにすることが可能となった。本研究の目的は,第二次世界大戦後においても,非電化地域であった山村地域における小水力を中心とした地域主体の配電過程を解明することにある。初年度である平成25年度は,テーマにある戦後に自ら小水力発電所を建設して,地域電化を果たした山村の具体的事例を研究するために,主に資料収集を中心に行った。国立公文書館,国立国会図書館,都立中央図書館において,基礎的資料,関連研究論文の収集を行い,広島県立文書館,島根県立図書館において,具体的な小水力導入に関する資料収集を行った。この内,広島県立文書館には,広島県下の農業協同組合による山村電化に至る資料が多く保存されていることが判明し,2度にわたって資料調査を行った。全ての資料の分析には時間を要するが,資料収集段階で判明してきたことは,多くの小水力発電は,昭和27(1952)年に導入された農山漁村電気導入促進法によって農業協同組合が事業主体となって進められた際に,住民(組合員)が出資金を増資する形で出資し,農林漁業資金の貸し付けを受ける基礎条件を作っていたことである。国の政策が大きく作用したとはいえ,昭和40年代の初頭ぐらいまでは,こうした形式によって電気が導入されていたことが判明した。こうした小水力発電への住民参加の意義については,広島県立文書館からの依頼によって「文書館だより」38号(平成25年3月)に「先人の取り組みに学び活かす広島県の小水力発電関係文書」と題して寄稿した。しかしながら,小水力発電による地域電化の実態,利益処分のあり方や方法については,資料では判明せず,いくつかの個別の農協に情報提供を求めたものの,合併に次ぐ合併によって資料の在処が判らず,2年度目以降の課題となっている。戦後の山村電化プロセスについて、本年度は広島県、島根県、愛知県、福井県および北海道等で資料調査を実施した。昭和27年の農山漁村電気導入促進法に則して山村電化が進んだが、発電所建設や配線にかかる費用の2割は自己資金として用意する必要があり、資料調査は、電化事業全般に渡るが、とりわけ住民の参加(出資)状況を重点的に調査した。その結果、広島県ではいくつかの電化農協の関係書類から住民が自己資金分に相当する額を負担したことが判明し、島根県では1つの電化農協についてのみ、その事実が判明した。また愛知県や福井県においても、戦後の山村電化に関連した資料収集を行ったものの、住民出資に関する資料は入手できなかった。研究2年目の今年度の大きな研究成果は、昭和49年まで自治体が電気事業に関わっていたということが分かったことである。具体的には、北海道雄武町と枝幸町の共同による電気組合が昭和49年まで経営されていたことを北海道公文書館の資料調査で把握した。これまでの認識は、自治体による電気事業は昭和18年の電力統制で消滅し、戦後は電化農協が地域電化を担い、自治体は関わりを持っていなかったということであった。しかし、雄武枝幸町電気組合は、当初は単独で行うものの、昭和36年以降は一部事務組合事業として取り組んでいた。この組合経営に関する資料が雄武町役場に保存されており、昭和30年当時の住民出資に関する資料をはじめとした資料調査を行うことができたが、最終年度においてさらに調査を重ねることとした。なお、戦後の電化農協関係のモデルは、米国の電化農協組合だと推測しているが、その確証を得るには至っていない。最終年度において、その確証を得るための調査を行う予定である。本研究は,第二次世界大戦後における未電化山村の電化過程を整理しつつ,とくに地域の対応について明らかにすることにあった。本研究では,1952年に公布された農山漁村電気導入促進法によって電化の進んだ山村地域の内,広島県,鳥取県,島根県,福井県,岐阜県,愛知県及び北海道について関係資料の収集を行った。広島県,鳥取県,島根県の未電化山村の多くは,中国配電OBが設立した水力発電所専門会社が小水力発電所の建設を担当し,こうした小水力発電による電気の購入を中国電力だけが受け入れたことによって実現していた。資料調査の結果,未電化山村では農業協同組合とは別組織の電化農業協同組合が設立され,電化のために必要とされる水力発電所,送電線路などの建設費を含めた創業資金は政府系金融機関からの貸し付けによって進められたが,その際,創業費の20%は自己資金として地域の側で用意する必要があり,電化農業協同組合の組合員が出資していたことが判明した。これは,農山漁村電気導入促進法が,費用の20%を自己資金として地域の側で用意するように定めていたことによるが,9電力が成立後においても未電化山村では住民が出資という形で地域電化に参加していた事実は注目すべき歴史事実であった。

岐阜県,愛知県では断片的にしか資料が存在せず,全容を把握することは困難であったが,1974年まで自治体が電気を供給していた北海道雄武枝幸町電気組合の前身は,住民が自己資金を出資した電化農業協同組合であった。この電気組合の存在は研究2年度目に知り,精力的に資料収集行い,今後,詳細に分析を行うことになっている。また,農山漁村電気導入促進法のモデルとなった米国の農村電化組合の歴史についても文献と資料調査によって研究し,米国の農村電化方式の定着と日本への移植過程についての研究を今後の課題としている。第二次世界大戦直後の電気普及率は95%に達していたが,未点灯農家は全国で推定30万戸あった。本研究の目的は,未電化山村がどのような過程を経て電化されたのかを明らかにすることにあった。1952年に農山漁村電気導入促進法が制定され,この法律では農業協同組合が導入主体となり,創業資金の20%を住民が出資し,80%は同時期に設立された政府系金融機関である農林漁業金融公庫が融資することになっていた。こうして設立された形態は,1974年まで続いていた。1951年に9電力が設立されたが,住民出資を伴い電化された事実は,これまで明確にされておらず,本研究によって,ある程度明らかにすることが可能となった。戦後、電化農協方式による山村電化が集中的に見られた広島県、島根県、鳥取県の資料調査はほぼ終えることができた。ただし、戦後山村電化の核心部分である住民参加(出資)に関する資料は十分に得られたわけではなく、なおも地域に保存されている可能性を求めて調査を続ける必要がある。また、北海道において、高度経済成長期を経ても、まだ自治体が電気供給に関わっていた事実は、本研究をより一層充実したものとしてくれている。なお、戦後山村の電化方式のモデルとなったと推測される米国関係の資料の収集は、ニューディール政策下において進んだことが判る資料は相当量収集できたが、日本へ伝播した可能性を探れる資料の存在が年度末になって判明し、最終年度に持ち越した。経済地理学研究最終年度となる平成27年度は、本研究のまとめを念頭に、依然として不足している資料の収集と分析にあたりたい。広島県をはじめとした中国地方の小水力発電導入過程における住民参加(出資)の様子はいくつかの地域で得られており、最終年度は現地に出かけての聞き取り調査を行って、資料だけでは判明していない部分について補いたい。また昨秋、新たに判明した北海道雄武枝幸町電気組合については、さらに資料収集と当時の職員等への聞き取り調査を進めて、高度経済成長期を経てもなおも自治体が電気事業を担わなければならなかった背景を明らかにした。そして、戦後山村電化のモデルになったと推測される米国農村電化関係資料が得られる可能性の高いことが年度末に判明したことから、その収集にも努め、本研究のテーマである戦後山村における配電プロセスを明らかにする。広島県立文書館での資料検索を行った結果,予想より資料の保存量の多いことが判明した。同館所蔵の資料を分析することによって広島県における戦後山村の電化過程はある程度解明が可能となった。島根県についても,調査に入る前段の資料収集は順調に進んだ。しかしながら,事業主体となった農業協同組合から直接資料を得られておらず,各所に問い合わせたが資料を発掘するのは容易ではないことが判った。2年度目の調査研究は,農業協同組合に残されている資料の発掘を一つの目標としたい。
LIGAプロセスと干渉露光を併用したフォトニック結晶の形成と光学応用に関する研究

1.多光束干渉露光装置の構築:除振定盤(設備備品費)上にHe-Cdレ-ザを光源とする、最大4光束を干渉できる光学系を構築し、装置を完全に覆って空気の揺らぎを低減した箱構造の干渉露光装置を完成した。2.多光束干渉縞の解析:X線マスクパタ-ン形成のために、2光束および3光束干渉縞パタ-ンを求めた。さらに理論解析の結果、4光束を特定の入射条件で干渉させることで、所望の格子の格子点で干渉光強度を最大にでき、干渉露光のみで所望の3次元フォトニック結晶を形成できる手法を創出した。3.干渉光の初期位相と干渉縞の空間位置との関係を明らかにし、下記に述べるダイヤモンド構造の形成手法を創出した。4.初年度導出した理論に、多光束でも干渉光強度が低下しない入射偏光条件を明らかにし、ポジ型フォトレジストAZ1500を記録材料として、He-Cdレーザ(λ=441.6nm)を光源として形成実験を行った結果、理論で予測される周期性を持った格子の形成が走査型電子顕微鏡観察で確認され、本理論の正しさが実証された。5.全方向にバンドギャップが開くダイヤモンド構造のフォトニック結晶の形成方法として、ダイヤモンド構造が空間的に1/4周期ずれた2つの面心立方格子から成ることに着目し、干渉光間の位相を変えて2度露光する方法を考案した。数値解析の結果、予測通りにダイヤモンド構造が得られることがわかった。6.周期マスクを用いた3方向からのX線の斜め露光による、いわゆるヤブロノバイト構造の形成のためのX線マスクのパタン形成方法として、3光束干渉により六方晶の約360nm周期の構造の形成に成功した。7.フォトニック結晶の光学応用に向けて、透過率の計算方法として、結晶を実効屈折率分布に置き換えるモデルを考案した。計算では、層数の増加とともにバンドギャップが生じる結果が得られた。1.多光束干渉露光装置の構築:除振定盤(設備備品費)上にHe-Cdレーザを光源とする、最大4光束を干渉できる光学系を構築し、可干渉距離、除振性能等の評価を行った結果、空気の揺らぎの低減が必要と判明し、装置を完全に覆う箱構造の干渉露光装置に改造した。2.多光束干渉縞の解析:X線マスクパターン形成のために、2光束および3光束干渉縞パターンを求めた。さらに理論解析の結果、4光束を特定の入射条件で干渉させることで、面心立方格子および体心立方格子の格子点で干渉光強度を最大にでき、干渉露光のみでも所望の3次元フォトニック結晶を形成できる可能性を見いだした。この結果は、フォトニック結晶合同研究会で発表するとともに、学会講演会(2件)および国際会議(1件)に投稿した。3.X線マスク形成方法を検討し、24光束干渉パターンをフォトレジストに記録現像した後、金メッキによりX線遮光部を形成するのが本方法に適することを見いだした。さらにマスク化のための基板材料、X線透過部のメンブレン化処理方法も検討した。4.本方法で使用するフォトレジスト、X線レジスト、ならびに上記2を実証するための紫外光硬化樹脂材料の調査を行い、候補材料を選定した。5.フォトニック結晶の結晶性の評価手法、評価系の構築を検討し、既存の分光光度計を転用して、測定セルに工夫をして構築することとした。前年度の成果を踏まえて、(1)4光束干渉露光法と、

(2)X線リソグラフィーと干渉露光の併用の二つの手法に絞って研究を実施した。主な成果は次の通りである。1.干渉光の偏光も考慮に入れた干渉光強度分布の解析を行い、多光束間で干渉縞強度が低下しない入射偏光の条件を決定して実験に供した。2.干渉光の初期位相と干渉縞の空間位置との関係を明らかにし、下記に述べるダイヤモンド構造の形成手法を創出した。3.前年度導出した理論に上記1の条件を加えて、ポジ型フォトレジストAZ1500を記録材料として、He-Cdレーザ(λ=441.6nm)を光源として形成実験を行った結果、理論で予測される周期性を持った格子の形成が走査型電子顕微鏡観察で確認され、本理論の正しさが実証された。4.全方向にバンドギャップが開くダイヤモンド構造のフォトニック結晶の形成方法として、ダイヤモンド構造が空間的に1/4周期ずれた2つの面心立方格子から成ることに着目し、干渉光間の位相を変えて2度露光する方法を考案した。数値解析の結果、予測通りにダイヤモンド構造が得られることがわかった。5.周期マスクを用いた3方向からのX線の斜め露光による、いわゆるヤブロノバイト構造の形成のためのX線マスクのパタン形成方法として、3光束干渉により六方晶の300400nm周期の周期構造の形成に成功した。6.フォトニック結晶の反射率の計算方法として、結晶を実効屈折率に置き換えるモデルを考案した。計算では、層数の増加とともにバンドギャップが生じる結果が得られた。
側頭葉視覚連合野における形と面の情報処理

下側頭葉皮質(IT)のニューロンは、特定の形、色、テクスチャー、両眼視差を持つ視覚刺激に対して選択的に反応する。この刺激選択的反応性は、物体やその立体構造の知覚、弁別、認識、記憶の脳内機構を支えている。ITニューロンの刺激選択性の形成機構を明らかにすることは、これらの認知機能の神経メカニズムを理解するうえで重要である。本プロジェクトにおいて、マカク属サルのITおよびその前段であるV4野より、単一または複数神経細胞からの細胞外活動電位を記録し、これらの領域における視覚図形およびその面構造の処理過程について解析を行い、以下の点を明らかにした。(1)ITニューロンは、右目網膜像と左目網膜像のわずかなずれである両眼視差のみによって定義されている形に対して反応することができる。両眼視差により定義された形への反応選択性は、輝度やテクスチャーにより定義された形に対する反応選択性と同じであり、形を定義する視覚てがかりによらない形情報の表現がなされていることが判明した。(2)多くのV4ニューロンは、ランダムドットステレオグラムに与えた両眼視差に対して感受性をもつ。しかしながら、左右に与える視覚刺激の対応するドットの輝度を反転すると、視差感受性V4ニューロンの多くは、両眼視差に対する感受性を失ってしまう。このテストの結果はV1からV4にむけて両眼対応問題が解決に向かっていることを示している。(3)抑制性伝達物質GABAを介する相互作用が、ITニューロンの受容野構造やテクスチャーに対する反応選択性の形成に関わっていることを、ビキュキュリンの微小投与により明らかにした。さらに、多細胞活動同時記録-相互相関解析法により、抑制性ニューロンを同定し、視覚反応性を調べたところ、抑制ニューロンからターゲット細胞への刺激選択的な抑制作用がITにおいて刺激選択性形成に関わっていることを示した。(概要)本研究では、霊長類の下側頭葉皮質(lT野)における視覚情報処理に関する下記の3テーマ6課題の解明を通して、物体視知覚の脳内機構の理解を進めることを目指している。1.lT細胞の受容野形成メカニズム(1)伝達物質GABAの役割(2)受容野の形成過程2.lT細胞による2次元図形特徴の情報処理メカニズム(1)抑制性IT細胞の形選択性の解析(2)IT細胞集団による視覚情報表現3.lT細胞による両眼視差および面の情報処理(1)V4細胞の両眼視差選択性(2)lT野およびV4やの両眼視差選択的活動と知覚の関係本年度は、課題1(1)(2)、2(1)、3(1)の実験を完了し、1(1)と3(1)は論文公表済み、1(2)は論文執筆中、2(1)は投稿中である。2(2)、3(2)の実験を開始した。(成果)1(1)個々のIT細胞への視覚入力は、受容野を超えた広い視野から発している。この視覚入力の収敏斂は受容野内で必ずしも均一ではない。IT細胞の受容野の形成には、抑制性伝達物質であるガンマアミノ酪酸を介する抑制性細胞間相互作用が関与している。1(2)両側視野にまたがる大きな受容野の中で、視覚刺激が同側視野におかれても対側視野におかれても、細胞の選択的反応性は変わらない。両側のIT野間の神経結合は、直径300ミクロン程度のコラム構造同士の間でなされている。2(1)相互相関解析法により同定した抑制性IT細胞は、興奮性IT細胞と同様の選5択性幅をもって特定の視覚刺激に対して選択的反応を示すが、近傍の興奮性細胞とは異なった図形に対して反応する傾向がある。3(1)IT野への主要な入力源であるV4野細胞の多くが、両眼視差の変化に対して感受性を持ち、反応を変化させる。近傍に位置するV4野細胞の視差選択性は類似していることから、V4野の中に両眼視差を処理するためのモジュール構造が存在する可能性を提唱した。