hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
疾患特異的ｉＰＳ細胞より作出したヒト脳スフェロイドを用いた神経発達障害の病理解析

これまでの研究成果から、シアリドーシス疾患iPS細胞由来神経細胞では、プレシナプスの開口放出障害が生じることが示されている。この障害の分子的機序を解析するため、神経細胞から単離したシナプス画分(シナプトソーム)のプロテオーム解析を実施し、健常群と疾患群で発現が変動しているタンパク質を同定した。興味深いことに、疾患群で発現が減少していたタンパク質群には、シナプス小胞の輸送に関連するタンパク質が多く含まれていた。このことは、疾患群においてシナプス小胞の開口放出障害が生じていることとよく一致している。また、グルコースからのATP産生に必要な酵素群の発現が、疾患群において減少していることを見出した。このことは、シナプスにおけるATP産生が減弱している可能性を示唆している。今後、シナプスのATP代謝とプレシナプス機能障害との関連をさらに解析したい。シアリドーシスは、NEU1遺伝子の変異によりその酵素活性が減少することで生じる疾患である。そこで、正常型のNEU1を遺伝子導入することで、疾患細胞における表現型異常が改善するか、検証を行った。NEU1の遺伝子導入は、疾患細胞におけるNEU1酵素活性を健常者レベルと同程度まで回復させた。また、疾患細胞におけるNEU1酵素の分解基質(シアリル糖鎖)とリソソームマーカー分子の過発現を低下させた。さらに、疾患神経細胞のシナプス機能障害を改善した。以上の結果から、これまでの研究により示された疾患神経系細胞の表現型異常は、NEU1酵素の活性低下により生じることが確かめられた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、中枢神経症状を伴うライソゾーム病であるシアリドーシスの患者iPS細胞から神経系細胞およびヒト脳スフェロイドを作出し、同疾患の神経病理学的異常を明らかにすることを目的としている。本年度は、まず、樹立した患者iPS細胞の染色体解析とテラトーマ形成能試験を行い、iPS細胞が正常な核型と三胚葉への分化能を有することを確認した。さらに、健常および患者iPS細胞から神経系細胞と脳スフェロイドを誘導し、以下の解析を行った。1.2次元培養法によりiPS細胞から神経前駆細胞(NPC)への分化誘導を行った。患者NPCは、シアリダーゼ酵素活性の低下やシアリル化物質の増加、リソソームの肥大化といったシアリドーシスに特徴的な表現型異常を示した。続いて、NPCを神経細胞へ分化誘導し、神経細胞への分化効率、神経突起伸展能、シナプス形成数について解析を行ったが、健常群と疾患群の間に顕著な差は見られなかった。そこで、シナプスの機能に着目した解析を行ったところ、疾患群のプレシナプスにおいて、刺激依存的な開口放出が抑制されていることを見出した。以上の結果から、患者神経細胞では、シナプスの機能障害が生じていることが示唆された。2.iPS細胞を神経分化条件下で3次元培養することで、脳スフェロイドを作出した。健常群の脳スフェロイドの形成・発達過程において大脳皮質層特異的なマーカー分子の発現量変化を測定したところ、時間依存的なNPCマーカーの発現減少と神経細胞マーカーの発現上昇が観察され、脳スフェロイドの発達が確認できた。そこで、このマーカー分子群の発現量を指標として、健常群と疾患群の脳スフェロイドを比較したところ、疾患群においてNPCマーカーの発現低下と大脳皮質下層神経細胞マーカーの発現上昇が認められた。このことから、シアリドーシスの脳スフェロイドの形成過程では、分化異常が生じる可能性が示された。本年度は、患者iPS細胞の樹立を確認し、2次元培養系を用いた神経系細胞への分化誘導と3次元培養系を用いた脳スフェロイドの作出を行った。2次元培養系においては、解析を行うのに十分な純度の神経系細胞を誘導するのに成功し、疾患に関連した表現型の異常を発見した。3次元培養においても、健常群と患者群双方の脳スフェロイドを作出し、大脳皮質層のマーカー分子の発現異常を見出した。今後、こうした発現異常が細胞数の変化に起因するものなのか、組織免疫染色により確認する予定である。以上より、患者iPS細胞からの脳スフェロイドの作出と表現型異常の発見という本年度の主目標に達したため、おおむね順調に進展していると評価した。

NEU1の遺伝子導入は、疾患細胞におけるNEU1酵素活性を健常者レベルと同程度まで回復させた。また、疾患細胞におけるNEU1酵素の分解基質(シアリル糖鎖)とリソソームマーカー分子の過発現を低下させた。さらに、疾患神経細胞のシナプス機能障害を改善した。以上の結果から、これまでの研究により示された疾患神経系細胞の表現型異常は、NEU1酵素の活性低下により生じることが確かめられた。今回見出された患者神経細胞におけるシナプス障害に寄与し得る分子的異常の探索を行う。また、患者脳スフェロイドにおけるマーカー分子群の発現変動の実態を組織免疫染色等で詳細に解析する。さらに、これらの表現型異常が、シアリドーシスの原因遺伝子であるシアリダーゼの酵素異常に起因するものか調べるため、正常型シアリダーゼの遺伝子導入を行い、表現型異常が改善するか検証を行う予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
発達障害原因遺伝子ＣＤＫＬ５のプロテオミクスとＫＯマウス解析による包括的機能解明

神経発達障害の原因遺伝子CDKL5の生体内分子機能と遺伝子変異による病態機序の解明を目的として、私はCdkl5ノックアウト(KO)マウスを独自に作製し、神経科学的表現型解析を行った。その結果Cdkl5 KOマウスにおいて、海馬神経細胞樹状突起スパインの形態・密度異常、情動・記憶障害等の行動異常、易痙攣性、更にシナプス機能・蛋白質の異常を同定した。酵母ツーハイブリッド法とプロテオミクス解析を用いたリン酸化基質スクリーニングによって、複数のシナプス関連蛋白質を同定した。以上の結果から、ヒトのCDKL5変異に伴う病態がシナプス機能異常である事が示唆された。【結果】本年度は、我々が作製したCyclin-dependent kinase-like 5 (CDKL5)ノックアウト(KO)マウスの、海馬CA1錐体細胞樹状突起と樹状突起スパインの形態・密度解析、海馬スライス電気生理学的解析、行動解析、更に興奮性シナプス蛋白解析などを行った。その結果、海馬錐体細胞樹状突起の長さ・分枝の異常、樹状突起スパインの形態異常、海馬LTP(長期増強現象)におけるNMDA受容体依存性の興奮性の異常、作業記憶と長期記憶の障害、更に興奮性シナプス受容体サブユニット蛋白の異常、等を同定した。更にCDKL5のリン酸化基質の網羅的同定を目的としたインタラクトーム解析のため、マウスCDKL5のN末端側キナーゼドメイン(野生型、及び活性欠失変異体)のGST標識体をbaculovirus発現システムを用い作製し、名古屋大学大学院医学系研究科・神経情報薬理学講座・天野睦紀先生との共同研究にてプロテオーム解析を用いたリン酸化基質の網羅的スクリーニングを行った。その結果、幾つかの基質候補が得られた。【意義・重要性】本年度の研究成果によって、Cdkl5 KOマウスにおける、作業記憶・長期記憶障害と、記憶・学習に極めて重要な役割を果たす海馬における神経細胞樹状突起とスパインの形態異常、更にシナプス受容体サブユニット蛋白の異常が明らかとなった。CDKL5のシナプス機能調節における機能不全が、CDKL5遺伝子変異に伴う神経発達障害の分子基盤であることを強く示唆し、ヒトの病態機序解明のための大きな進歩と考えられる。【結果】本年度は、我々が作製したCyclin-dependent kinase-like 5 (CDKL5)ノックアウト(KO)マウスの、海馬CA1錐体細胞樹状突起スパインの形態・分類・密度解析、海馬スライス電気生理学的解析、興奮性シナプス蛋白及び足場蛋白解析などを行った。その結果、海馬錐体細胞樹状突起スパインの長さ、密度、形態分類異常、海馬LTP(長期増強現象)におけるNMDA受容体依存性の興奮性の異常、興奮性シナプス受容体サブユニット蛋白及び足場蛋白の異常、等を同定した。CDKL5のリン酸化基質の網羅的同定を目的としたインタラクトーム解析のため、マウスCDKL5のN末端側キナーゼドメイン(野生型、及び活性欠失変異体)のGST標識体をbaculovirus発現システムを用い作製し、プロテオーム解析を用いたリン酸化基質の網羅的スクリーニングを行い、幾つかの基質候補が得られた。各候補蛋白について、組換え蛋白を精製し、CDKL5キナーゼを用いて、キナーゼアッセイ、プルダウンアッセイを行った。【意義・重要性】本年度の研究成果によって、Cdkl5 KOマウスにおいて、記憶・学習に極めて重要な役割を果たす海馬神経細胞樹状突起スパインの密度、長さ、形態分類の異常、更にシナプス受容体サブユニット蛋白及び足場蛋白の異常が明らかとなった。本年度は、我々が作製したCyclin-dependent kinase-like 5 (CDKL5)ノックアウト(KO)マウスの、海馬CA1錐体細胞樹状突起スパインの密度・形態解析、海馬スライス電気生理学的解析、網羅的行動解析、等の詳細な表現型解析を行った。その結果、海馬LTP(長期増強現象)における興奮性の異常、学習障害、長期記憶障害、不安様行動の亢進、うつ様行動の亢進、社会性の変化、などの特徴的な表現型を同定した。yeast two-hybridスクリーニングを用いたCDKL5相互作用分子の網羅的探索により得られた複数の相互作用因子候補について、共免疫沈降、GST pull-downアッセイ、in vitro kinaseアッセイにより相互作用及びリン酸化の検証を行った。その結果in vivoにおける細胞モーター蛋白との相互作用、in vitroにおける細胞骨格蛋白及びシナプス関連蛋白との相互作用及びリン酸化を同定した。

更にCDKL5のリン酸化基質の網羅的同定を目的としたインタラクトーム解析のため、マウスCDKL5のN末端側キナーゼドメイン(野生型、及び活性欠失変異体)のGST標識体をbaculovirus発現システムを用い作製し、small scaleにおいて目的の組み換え体の発現を確認した。本年度の研究成果によって、Cdkl5 KOマウスが、ヒトのCDKL5遺伝子変異による病態と共通した、長期記憶障害、情動異常などを示す事が明らかとなった。本KOマウス表現型の更に詳細な解析が、ヒトの病態解明にとって極めて重要であることを示す。また相互作用蛋白スクリーニングの結果、CDKL5は複数のシナプス関連蛋白と相互作用することが示された。CDKL5のシナプス機能調節における機能不全が、CDKL5遺伝子変異に伴う神経発達障害の分子基盤であることが示唆された。総合領域今年度は、CDKL5 loss-of-function (LOF)分子機構の解明という目的に向けて、Cdkl5 KOマウスにおける、海馬の神経細胞樹状突起・樹状突起スパインの形態解析、海馬の電気生理学的解析、行動解析、シナプス蛋白解析等を行い、樹状突起及び樹状突起スパインの形態・密度の異常、海馬LTPにおける興奮性の異常、作業記憶・長期記憶の障害、更に興奮性シナプス受容体サブユニット蛋白の異常、などの重要な神経学的異常を初めて明らかに出来た。これらは新規知見であり、ヒトの病態解明のための重要なデータである。また、「CDKL5作用ネットワークの解明」という目的に向けて、baculovirus発現系を用いた組換えキナーゼ蛋白を作製、初回のCDKL5リン酸化基質プロテオーム解析を行い、幾つかの基質候補蛋白が得られた。今年度は、「CDKL5 loss-of-function (LOF)分子機構の多次元的な解明」という目的に向けて、Cdkl5 KOマウスの、海馬の神経細胞樹状突起スパインの微細解析、海馬の電気生理学的解析、網羅的行動解析、等の表現型解析を行い、樹状突起スパインの密度・形態の異常、海馬LTPにおける興奮性の異常、学習障害、長期記憶障害、不安様行動の亢進、うつ様行動の亢進、社会性の変化、などの特徴的な異常を初めて明らかに出来た。また、「CDKL5作用ネットワークの解明」という目的に向けて、yeast two-hybridスクリーニングにより得られた相互作用蛋白候補の中から、実際にCDKL5と相互作用し、リン酸化基質となる新規蛋白を同定出来た。CDKL5リン酸化基質プロテオーム解析のための、baculovirus発現系を用いた組換え蛋白も作製した。これまでの研究で明らかにした、Cdkl5 KOマウスの不安亢進等の情動障害と記憶障害の、基礎メカニズムの探索を進める。具体的には、情動障害が興奮性シナプス機能異常によるという仮説を立てその検証を、グルタミン酸作動性シナプス阻害剤を用いた行動解析により検証する。更にモノアミン取り込み阻害剤、GABAアゴニストなどの投与に対する反応性の評価を行う。モノアミン系の脳内濃度、レセプター発現、さらにレセプター活性と、上流から下流へ障害部位の探索を進める。海馬スライスを用いて、NMDAおよびAMPA受容体の入出力関係、NMDA-AMPA
基礎杭およびアースアンカーと地盤との摩擦抵抗に関する原位置試験機の開発

建築基礎に用いる杭の周面摩擦力やアースアンカーの引き抜き抵抗力などの推定は、現在のところ現場載荷試験や経験則に頼っている。本研究では、基礎杭の周面抵抗・引き抜き抵抗および建築用永久アンカーの引き抜き抵抗力を簡便に求める新手法として原位置摩擦試験機の開発および試作を行った。本研究は以下のようにまとめられる。1.杭やアースアンカーの周面摩擦抵抗の基礎となる土と構造材料の摩擦について最近の研究成果を総括した。砂や粘土と構造材料の摩擦抵抗に関する基礎的研究の成果から摩擦抵抗を求めるには、杭周面などでの垂直応力の性質を解明する必要がある。2.杭の周面に作用する側方土圧に関する研究成果の現状を原位置試験と理論解析に分けて総括した。現在までに開発された原位置試験は、地盤の水平方向土圧を求めるための装置もしくは試験機と地盤の摩擦抵抗を測定するものが多く、摩擦抵抗と摩擦面の垂直応力を同時に測定する装置はごくわずかである。理論的研究による杭周面などの応力解析も未だ十分な推定を行える段階には至っていない。3.海外で広く普及している3成分コーンをもとに、側方土圧を測定できる原位置摩擦試験機を試作した。周面摩擦抵抗を測定するフリクションスリーブの一部を薄肉にして、側方土圧による歪を測定することはこれらの他に、先端抵抗および間隙水圧も測定する。圧縮荷重および水圧を載荷して各測定値の間の相互関係を明かにした。4.力学的条件が明確な模型砂地盤を用いて室内実験を行い、試作した原位置摩擦試験機の性能を評価した。その結果から、従来の原位置試験機では測定できなかった摩擦抵抗と側方土圧(摩擦面の垂直応力)を同時に測定出来ることを示した。周面摩擦抵抗を測定するフリクションスリーブの一部を薄肉にして、側方土圧による歪を測定することにより、摩擦抵抗と摩擦面の垂直応力を同時に測定する。本試験機ではこれらの他に、先端抵抗および間隙水圧も測定する。圧縮荷重および水圧を載荷して各測定値の間の相互関係を明らかにした。
加齢によるヒト心臓内幹細胞の役割変化の包括的解析

本研究では新生児と幼児ヒト心臓内幹細胞を対象として研究を行い、老化によるヒト心臓内幹細胞の役割変化を明らかにしてヒト心臓内幹細胞の心筋分化効率向上を試みた。幼児心臓内幹細胞は新生児心臓内幹細胞と比べすでに生体内で老化しており、心臓内幹細胞として扱った細胞は「前駆細胞」の性質をしていることが判明した。また新生児心臓内幹細胞は心筋分化を、幼児心臓内幹細胞は血管分化を生じやすくなっており、老化に伴い心筋細胞の再生能が低下していることが分かった。DNAマイクロアレイを用いることでIGF1受容体の発現が低下することにより心筋分化から血管分化を生じやすい性質に変化していることを突き止めた。まず新生児心臓内幹細胞と幼児心臓内幹細胞を老化関連βガラクトシダーゼ染色やテロメア長で比較した。すると幼児心臓内幹細胞は新生児心臓内幹細胞と比べ、すでに生体内で老化していることが分かった。またテロメラーゼ活性に差はなく、心臓内幹細胞として扱った細胞は「前駆細胞」の性質をしていることが判明した。次に老化に伴うヒト心臓内幹細胞の役割変化が存在するか確認した。ヒト心臓内幹細胞の心臓再生・恒常性の維持における役割は、心筋新生および血管新生であると考える。そこで新生児および幼児心臓内幹細胞を心筋様分化および血管様分化させると、新生児心臓内幹細胞は心筋分化を、幼児心臓内幹細胞は血管分化を生じやすくなっていた。さらに老化することでヒト心臓内幹細胞の分化能が異なる機序を調べるためにDNAマイクロアレイなど用いた。その結果IGF1受容体が新生児ヒト心臓内幹細胞に多く発現しており、その発現が低下することで心筋分化から血管分化を生じやすい性質に変化していることを突き止めた。またIGF1受容体の下流にある転写因子TBX5やHHIPが、ヒト心臓内幹細胞の心筋分化および血管分化に重要であることが分かった。本研究で用いたヒト心臓内幹細胞は、すでに心臓再生治療における細胞移植源として臨床試験で使用されている。そのヒト心臓内幹細胞の加齢による役割変化を明らかにしたことで、心筋分化効率効率を上げる選択肢が増える可能性があり、心臓再生治療の臨床応用につながるものと考える。重症心不全の予後は不良であり幹細胞移植による心筋再生療法は根治的な治療法として期待される。しかし幹細胞の心筋分化誘導効率は低く、臨床応用にあたっては問題となっている。近年ヒトの心筋細胞は少しずつ再生することが明らかとなったが、歴年齢の増加とともに再生する心筋細胞の割合が減少していると予想される。そこで本研究では加齢により老化したヒト心臓内幹細胞の機能低下の機序を解明し、心筋細胞への分化誘導効率を上げることで再生医療に必要な基礎的検討を行う。1.加齢によるヒト心臓内幹細胞の老化の確認、および心筋分化能・血管分化能の解析年齢別に作成したヒト心臓内幹細胞を解析した結果、加齢に伴い老化関連ガラクトシダーゼ染色は増加しテロメア長は減少していた。さらにヒト心臓内幹細胞の心筋分化能は加齢により低下したが、血管分化能は増加した。これらの結果からヒト心臓内幹細胞は加齢とともに老化しており、心筋再生のためにはより若年のヒト心臓内幹細胞の状態にする必要があることが判明した。2.ヒト心臓内幹細胞の老化による役割変化の機序解明上記1で確認した老化による役割変化の機序を解明するために、新生児および幼児ヒト心臓内幹細胞に対してDNAマイクロアレイを行った。その結果新生児ヒト心臓内幹細胞では心筋分化に関与する遺伝子が、幼児ヒト心臓内幹細胞では血管新生に関与する遺伝子が多く発現していた。これらの遺伝子群から治療介入の対象となる遺伝子を選ぶため、IGF1Rに注目した。新生児ヒト心臓内幹細胞でIGF1Rをknockdownすると心筋分化効率は低下し血管分化能は向上した。そこでDNAマイクロアレイで変化があり、かつIGF1R knockdownで変化がある遺伝子を同定した。今後は同定した遺伝子の役割を明らかにし、心筋分化能の向上を検討する。現在まで研究は順調に進展しており、ヒト心臓内幹細胞の老化が心臓の再生能力に与える影響を明らかにした。実際に本研究の研究成果の一部は学会で発表し、一定の評価を受けている。当初の研究計画に基づき以下のように研究を推進し、ヒト心臓内幹細胞による心臓再生医療の発展を目指して研究をさらに発展させていく。今後は今まで同定した遺伝子を老化した心臓内幹細胞に導入し、心筋分化効率の向上を図る。またin vivoでの心筋分化率検討のためNOD-SCIDマウスを使用する。これらの細胞培養関連およびNOD-SCIDマウス購入費のため研究費を使用する。
発達早期の社会的ストレスが辺縁系GABA性神経系機能に及ぼす影響に関する研究

発達早期の社会的ストレスが辺縁系GABA系の機能や社会行動に及ぼす影響をラットで検討した.特定サブタイプのGABA性細胞の増加が辺縁系で認められた.社会行動ではano-genital sniffingが増加傾向を示した.他方,辺縁系領域で記録した自発性抑制性シナプス後電流には変化がなかった.以上より,発達早期の社会的ストレスは, GABA系以外のメカニズムによって社会行動に影響する可能性がある.発達早期の社会的ストレスが辺縁系GABA系の機能や社会行動に及ぼす影響をラットで検討した.特定サブタイプのGABA性細胞の増加が辺縁系で認められた.社会行動ではano-genital sniffingが増加傾向を示した.他方,辺縁系領域で記録した自発性抑制性シナプス後電流には変化がなかった.以上より,発達早期の社会的ストレスは, GABA系以外のメカニズムによって社会行動に影響する可能性がある.平成21年度は、B6系マウスを用いて、発達早期における社会的ストレスが前頭前皮質(PFC)のGABA作動性神経系機能に及ぼす影響の検討を試みた。用いた社会的ストレスは下記の通り。1.生後321日目、1日3回、各1時間の母子分離2.離乳後(生後21日同40日目)の社会的隔離(単独飼育)しかし、5腹中4腹において、母子分離の期間中に、母マウスが分離歴のある仔マウスを捕殺し、仔マウスのNが予定の46から32に減り、以後の解析に支障をきたした。上記2種類の社会的ストレスを加えたマウスは、いずれのストレスも負荷せず、通常の養育環境で養育されたマウスに比べて体重増加に差を認めなかった(p=0.13)。生下時体重生後3W生後6W○予備的な免疫組織学的解析の結果社会的ストレス(+)群では、ストレス(-)群に比べて、内側PFCのII/III層のparvalbumin及びsomatostatin陽性の2種類の細胞だけにおいて、細胞密度の増加を認めた(p<0.01)。他方、PFCの他層では、すべてのGABA作動性神経細胞系で群間差を認めなかった。捕殺による動物数減少の問題を解決するため、マウスの系をB6からICRに変更した。しかし、同様の問題が起こったため、マウスの使用を断念しWistarラットで検討した。その結果、Wistarラットでは、2腹中で仔ラットが捕殺される現象は起きなかったため、平成22年度はWistar系ラットを用いて、扁桃体およびPFCでの研究を継続する予定にしている。平成22年度は,前年度の予備研究から,仔の捕殺減少が少なかったWistar系ラットを用いて,発達早期における社会的ストレスが扁桃体外側核(LA),前頭前皮質(PFC)のGABA作動性神経系に及ぼす影響の検討を試みた.使用した社会的ストレスは下記の通り.1.生後322日目,1日3回,各1時間の母子分離2.離乳後(生後22日同40日目)の社会的隔離(単独飼育)6腹中2腹において,母子分離の期間中に,母ラットが分離歴のある仔ラットを捕殺したため,2群を併せた仔ラットの総数は42となった.上記2種の社会的ストレスを加えたラットは,いずれのストレスも負荷せず,通常の環境で養育されたラットに比べて,生後3週(p<0.05)および6週(p<0.01)のいずれの時期においても体重の増加速度が有意な遅延を示した.生下時体重生後3W生後6W○免疫組織学的解析の結果社会的ストレス(+)群では,ストレス(-)群に比べて,LAおよび内側PFCのII/III層で,parvalbumin陽性細胞のみ,細胞密度の増加を認めた(p<0.01).これに対して,これらの領域においては,calretinin陽性細胞およびcalbindin陽性細胞の密度には差がなかった.また,PFCの他層では,すべてのGABA作動性神経細胞系で群間差を認めなかった.平成23年度は上記の有意差が認められた脳領域において電気生理学的解析を行う予定にしている.今年度はWistar系ラットを用いて発達早期の社会的ストレスが内側前頭前皮質(vPFC)のGABA作動性神経系に及ぼす影響の検討を試みた.手法としては、免疫組織学的手法と電気生理学的手法を用いた。・使用した社会的ストレスは下記の通り.1.生後322日目,1日3回,各1時間の母子分離2.離乳後(生後22日同40日目)の社会的隔離(単独飼育)社会的ストレス(+)群および社会的ストレス(-)群の2群を合わせた仔ラットの総数は38となった.上記2種の社会的ストレスを加えたラットは,いずれのストレスも負荷せず,通常の環境で養育されたラットに比べて,生後3週(p<0.05)および6週(p<0.01)のいずれの時期においても体重の増加速度が有意な遅延を示した.生下時体重生後3W生後6W○免疫組織学的解析の結果社会的ストレス(+)群では,ストレス(-)群に比べて,LAおよびvPFCのII/III層で,parvalbumin発現量の増加を認めた(p<0.05).これに対して,同領域のcalretininおよびcalbindinの密度には差がなかった.また,PFCの他層では,群間差を認めなかった.○電気生理学的解析の結果

スライスパッチクランプ法でvPFCのII/III層及びV層の錐体細胞から全細胞記録を行い、ドーパミン、ノルアドレナリン、セロトニンを各々10μMで投与し、自発性抑制性シナプス後電流(sIPSCs)を記録した。これら3種類のいずれの神経修飾因子に対しても、2群間でsIPSCの平均振幅、頻度の差を認めなかった。○考察発達早期の社会的ストレスはparvalbuminの発現量を増すが、GABA性神経系の自発活動には影響しなかった。
インドネシアの都市化と人的資本の外部経済効果

都市部における人的資本の蓄積はどの程度の収穫逓増効果をもつのか?教育水準の高い人材が地理的に集積すれば,相互のインタラクションから外部経済効果(スピルオーバー効果)が生まれ,社会全体で収穫逓増効果が期待できる。人的資本投資の社会的収益の大きさを知ることは,途上国の経済成長メカニズムや教育投資政策の在り方を考える上で極めて重要である。しかし,既存研究の多くは先進国を対象としたものであり,途上国での研究蓄積が少ないのが現状である。本研究は,インドネシアの企業データ,歴史資料,自然災害およびGIS(地理情報システム)データを使って,人的資本ストックの社会的な収益率の計測を試みるものである。
自己組織化マップを利用した財政問題の分析とその分析ツールとしての開発(副題:Self Organizing Mapの応用)

本研究は、1999年より国内で初めて財政問題の分析に自己組織化マップ(Self-Organizing Maps/SOM)の利用を試みてきた結果をふまえ、財政をはじめとする諸分野への自己組織化マップの応用ならびに分析ツールとしてのSOMの開発を目指すものである.財政問題については、主として(1)政府の移転支出の配分構造に関する研究、(2)地方自治体の財政支出の効率計測、(3)年齢別人口構成比による地方予算計画に関する研究、また経済・政治問題については、(4)経済パフォーマンスと制度との関係に関する研究などにおいて、既存の分析手法との比較や併用を通して、自己組織化マップによる分析の有効性が明らかになった。さらに本研究では、国際機構論へのSOM応用が初めて検討され、(5)欧州連合(EU)を素材として、従来の理論分析が実証されると同時に新たな視点が提示されたことにより、他の地域機構への応用の端緒となる成果が得られた。実用的な研究成果としては、とくに(6)脈波判定システムや健康診断システムの構築・改良があげられる。こうした医療情報処理における自己組織化マップの応用展開によって得られた知見は、すでに開発されている球面SOMによる位相関係の把握やSOMによるクラスター分析など、分析ツールとしてのSOMの開発や改良に資するものである。今後は、これらの研究成果を精査し、財政問題等の事例研究を継続しつつ、自己組織化マップの新たな応用可能性を検討していきたい。本年度は自己組織化マップの多方面への研究がなされた。それらは以下の分野である。1.財政問題への応用2.国際横構論への応用3.財政、政治問題への応用4.判別関数との関係。2.国際機構論への応用として、園田明子と研究協力者坂井優「国際機構論への自己組織化マップ(SOM)応用の試み」が、第3回自己組織化マップ研究会(山口大学、2002年3月)で発表予定である。3.財政と政治問題への応用として、奥井克美「自己組織化マップ(SOM)を用いた経済発展、経済成長率、政治的自由、経済的自由の関係に関する分析」2001年10月30日の論文がある.4.判別関数との関係は、研究協力者坂井優「判別関数と自己組織化マップの関連」第17回ファジィシステムシンポジウム(日本ファジィ学会)日本大学理工学部船橋校舎2001年9月5日7日で発表された.自己組織化マップ(SOM)の多分野での応用(1)(4)ならびにSOMの有効性(5)に関する研究が行われた。(1)財政問題への応用としては、前研究代表者柴田愛子・研究協力者坂井優他「祭りの便益の計測:旅行費用法を用いて」および「公共財の便益の計測(三田まつりをゾーン旅行費用法で)」がそれぞれ、第9回ソーシャル・キャピタル研究会(大阪大学大学院国際公共政策研究科(OSIPP)、2003年1月18日)および日本NPO学会第5回年次大会(帝塚山大学、2003年3月16日)において発表された。(2)国際機構論への応用としては、園田明子と研究協力者坂井優の「国際機構論への自己組織化マップ(SOM)応用の試み-欧州連合(EU)東方拡大を素材として」が、第18回ファジィシステムシンポジウム(日本ファジィ学会・名古屋工業大学、2002年8月30日)において、ならびに両名の「欧州連合(EU)におけるトルコ加盟問題-自己組織化マップによる加盟国分類を用いた分析-」が、第4回自己組織化マップ研究会(東京大学、2003年3月20日)において発表された。(3)SOMの2次元へのマップ可視化を用いて、健康評価システムの構築も試みられた。徳高平蔵・藤村喜久郎と医療・保健分野の専門家との共同研究の成果として、「自己組織化マップによる健康診断システム」および「自己組織化マップによる健康診断システムの試作」がそれぞれ、上記学会および研究会において発表された。

(4)工学分野や財政分野へのSOM応用については、徳高平蔵・藤村喜久郎他(監修)『自己組織化マップ応用事例集-SOMによる可視化情報処理-』が出版された。(5)徳高平蔵・藤村喜久郎他は、第4回自己組織化マップ研究会において、SOM-TSP法について、ならびに球面自己組織化マップの有効性について発表した。昨年度までの研究成果をさらに発展させ、自己組織化マップ(SOM)の財政をはじめとする諸分野への応用(13)ならびにSOMの開発に関する研究が行われた。1.財政問題への応用としては、前研究代表者柴田愛子先生のご指導の下、費用便益分析とSOM応用について検討され、祭りの便益計測に関する口頭発表が、第7回公共選択学会全国大会(広島大学、2003年7月)および日本財政学会(関西大学、2003年10月)で行われた。また、年齢別人口比による地域再編について、第5回自己組織化マップ(SOM)研究会(鳥取大学、2004年3月)で発表された。2.国際機構論への応用としては、欧州連合(EU)を素材として、SOMによる加盟国分類を用いた分析の有効性を実証することにより、他の地域機構への応用可能性が検討され、その成果の一部が第5回自己組織化マップ(SOM)研究会で発表された。3.SOMを用いた健康評価システムの構築に関する研究成果は、バイオメディカル・ファジィシステム学会誌に掲載された。また、健康診断システムの改良や脈波判定システムの構築について、第42回日本ハム・イー学会大会(2003年6月)、第19回ファジィシステムシンポジウム(大阪府立大学、2003年9月)、WSOM 2003(Workshop of Self-Organizing Maps)(2003年9月)、第16回バイオメディカル・ファジィシステム学会(法政大学、2003年10月)、第5回自己組織化マップ(SOM)研究会、ISBS2004(2004年3月)で発表が行われた。SOMの開発については、ガウス型カーネルを用いたSOM-TPS法の改良、球面自己組織化マップの有効性に関する研究が引続き行われ、それぞれの成果が、上記シンポジウムおよび研究会で発表された。
核酸切断作用を有するアミノ糖およびその関連化合物に関する研究

アミノ糖類はDNAの一本鎖切断を第一義的に起こすが,その作用の詳細を調べると共に,更に切断活性の強いアミノ糖誘導体の開発を試みた.DNA切断活性は供試化合物をPBR322プラスミドのCCC-DNAと反応させた後,アガロースゲル電気泳動にかけ,泳動像をクロマトスキヤナーにかけて生成したDNA(OC-,Linear)を分別定量することにより測定した.アミノ糖類のDNA切断活性と構造との相関々係をD-グルコサミンを基本にして調べたが,糖の1位にアルデヒド基, 2位にフリーのアミノ基が結合していることが活性に必須であった.2-アミノ糖の6位がリン酸化されると活性が高くなった.アミノグリコシド系抗生物質やキトサンのようなオリゴ糖は, DNAと強固に結合し, DNAが電気泳動されなかった.DNA切断活性はCu^<2+>で特異的に促進され,各種の活性酸素のスキヤベンジヤーやその関連酵素により阻害されることから,アミノ糖類の水溶液中で生成する活性酸素,特にヒドロキシルラジカルが活性に関与していると考えられた.単糖類を出発物質として種々のアミノ糖誘導体を合成したが,これまで, DNA切断活性の特に高いものは得られなかった.ただし,活性のない3-アミノ糖の水溶液を加熱(121°C)処理すると, D-グルコサミンより高い活性を示した.D-グルコサミンについても同じ現象がみられたので,現在,この加熱分解産物中の活性物質の分離と同定を行なっている.アミノ糖類により切断されるDNAの塩基配列特異性の有無を調べるため,全塩基配列が明らかな短鎖DNAを^<32>Pで標識した後, D-グルコサミンとCu^<2+>存在下および非存在下で反応させて得られる切断々片をマキサム・ギルバート法による電気泳動にかけた.その結果, Cu^<2+>存在下で部位特異的にアルカリ不安定部が生じ,これはピリミジンープリン(5′→3′)配列のピリミジン部であった.アミノ糖類はDNAの一本鎖切断を第一義的に起こすが,その作用の詳細を調べると共に,更に切断活性の強いアミノ糖誘導体の開発を試みた.DNA切断活性は供試化合物をPBR322プラスミドのCCC-DNAと反応させた後,アガロースゲル電気泳動にかけ,泳動像をクロマトスキヤナーにかけて生成したDNA(OC-,Linear)を分別定量することにより測定した.アミノ糖類のDNA切断活性と構造との相関々係をD-グルコサミンを基本にして調べたが,糖の1位にアルデヒド基, 2位にフリーのアミノ基が結合していることが活性に必須であった.2-アミノ糖の6位がリン酸化されると活性が高くなった.アミノグリコシド系抗生物質やキトサンのようなオリゴ糖は, DNAと強固に結合し, DNAが電気泳動されなかった.DNA切断活性はCu^<2+>で特異的に促進され,各種の活性酸素のスキヤベンジヤーやその関連酵素により阻害されることから,アミノ糖類の水溶液中で生成する活性酸素,特にヒドロキシルラジカルが活性に関与していると考えられた.単糖類を出発物質として種々のアミノ糖誘導体を合成したが,これまで, DNA切断活性の特に高いものは得られなかった.ただし,活性のない3-アミノ糖の水溶液を加熱(121°C)処理すると, D-グルコサミンより高い活性を示した.D-グルコサミンについても同じ現象がみられたので,現在,この加熱分解産物中の活性物質の分離と同定を行なっている.アミノ糖類により切断されるDNAの塩基配列特異性の有無を調べるため,全塩基配列が明らかな短鎖DNAを^<32>Pで標識した後, D-グルコサミンとCu^<2+>存在下および非存在下で反応させて得られる切断々片をマキサム・ギルバート法による電気泳動にかけた.その結果, Cu^<2+>存在下で部位特異的にアルカリ不安定部が生じ,これはピリミジンープリン(5′→3′)配列のピリミジン部であった.昨年度に引続き、本科学研究費で購入したクロマトスキャナーを用いてアガロースゲル電気泳動で分離したDNAの定量を行い、アミノ糖類のDNA切断作用についての、より詳細な検討を行った。先ず、Dーグルコサミンを含む各種アミノ糖類のDNA切断作用と構造との相関々係をpBR322プラスミドDNAを用いて調べた。供試糖類として、アミノ基と水酸基の位置を異にする各種アミノ糖類およびいくつかのアミノグリコシド系抗生物質を用いた。その結果、DNA切断作用を示すには、糖の1位の炭素に結合している水酸基がフリーであり、かつ2位の炭素にフリーのアミノ基が結合していることが必要であることが分かった。1位に水酸基があってもアミノ基が3位に結合している糖ではDNA切断活性がみられなかった。しかし、この糖(3ーアミノー3ーデオキシアロース)を121°Cで20分の加熱処理をすると、Dーグルコサミンより数倍高いDNA切断活性を示すことが分った。加熱により活性のより高いものが生成していることが考えられるので、現在、この活性の本体を液体クロマトグラフィー等で分離して調べているところである。次に、Dーグルコサミンを用いて切断されるDNAの塩基特異性の有無や二次構造上の特徴等についての解析を行なった。

すなわち、pBR322プラスミドはDNAの全塩基配列が決定されているので、これに由来するDNA断片を精製し、【^(32)P】で標識した後、Dーグルコサミンと反応させて得られる切断々片を電気泳動し、マキサム・ギルバート法による電気泳動像と比較するという方法での切断点の塩基配列の解明を計画した。現在、目的とする塩基配列の解明が容易と思われるDNA断片(pBR322のEcoRIーScaIとEcoRIーSalI断片)の精製がほぼ完了している。
電流制御形インバータ動作時に生じる電磁界雑音に関する基礎的検討

(1)インバータ動作に伴い生じる電流波形の調査高速スイッチングが可能なIGBTを用いて電流制御形インバータを作成し、スイッチング時に生じる電流波形の周波数の上限は0.6MHz程度であることを確かめた。(2)電界測定システムの作成社会的な要求を考えると、将来さらに高速スイッチングが可能な半導体が開発され、これに伴ってインバータの生じる電流波形に含まれる周波数の上限が高周波領域に拡大されることが考えられるため、数kHz10MHzの周波数帯域をもち、2方向の電界が同時に測定可能な電界センサを作成した。センサの形状は直方体で、各辺の長さは十数cm程度である。(3)インバータ動作時に生じる電界の模擬実験インバータが動作する空間は、周囲に物体が存在し測定上の複雑さが増すため、周囲に大地以外の物体がほとんど存在しない屋外において電界の測定を行った。インバータ動作時に生じる電流は、10MNz程度までの高周波波成分が含まれていた。また、周囲に存在する物体の導電率が電界に及ぼす影響を明らかにするために、大地が乾燥状態にある場合と、十分に水を含んでいる場合について電界測定を行い、測定結果を比較することにより、周囲の物体の導電率により物体に平行な方向の電界が大きく影響を受け、垂直な方向の電界はほとんど影響を受けないことを明らかにした。さらに、任意の電流波形により生じる電界の計算が可能な電界解析プログラムを作成し、実験結果と比較することにより、この解析プログラムによる電界計算結果が妥当なものであることを確かめた。(4)今後の計画インバータ動作時に生じる磁界についても同様の検討を行う予定である。
木造住宅市場における消費者の満足度向上のための「情報の非対称性」の解明

木造住宅市場における消費者満足度と情報の関係について、住宅購入者と住宅供給者へのアンケート調査(札幌市、つくば市)をもとに検討した結果、消費者が住宅に関する情報を十分に持つことが、満足のいく住宅づくりにつながることを明らかにした。さらに、住宅購入において消費者が直面する情報の問題として、(1)限られた情報収集方法、(2)情報源の多くが住宅供給者、(3)中立・客観的な情報の不足を指摘した。住宅市場の情報の問題を解消することが、住宅満足度を向上させ住宅市場を活性化させる可能性を示した。住宅購入を希望する消費者が持つ情報の質と量を把握するために、茨城県内の常磐線沿線やつくばエクスプレス線沿線の新興住宅地の一戸建て住宅を対象に、ニーズの高い情報や、情報の入手経路等に関するアンケート調査を実施した。1300世帯にアンケート票を配布し、199通の返信があった。アンケート調査の結果、消費者が住宅購入に動き出してから最終的に住宅を取得するまでの過程で得た情報を把握することができた。まず、住宅購入のための情報の収集方法としては、「住宅見学」が最も多く(81%)、次ぎに「営業マン」(57%)、その後に「インターネット」47%、「住宅関係の本」43%、「知人」35%が続いている。購入予定の消費者の8割が実際に住宅を見学していること、約5割がインターネットで情報を収集していることがわかった。その内、有効だった方法として、「住宅見学」が73%と最も多い。次ぎに「営業マン」が47%、「インターネット」32%であり、その後は「知人」26%、「住宅関係の本」26%、と続く。情報収集の方法として「住宅関係の本」が「知人」より多かったが、有効性は「知人」の方が若干高い結果となった。また、契約の決め手となった情報としては、「住宅見学」(40%)がやはり最大で、次いで「営業マン」36%、その後に「建築費」29%、「設計プラン」23%、「知名度」23%である。消費者が住宅を購入するに当たって、価格は重要であるが、それ以上に、住宅を実際に見ることが最大の情報収集方法であり契約の決め手となったこと、そして営業マンが消費者にとって重要な情報源であることが示された。住宅購入を希望する消費者が持つ情報の質と量を把握するために、茨城県つくば市周辺の新築住宅購入者を対象に行ったアンケート調査(1300世帯に調査票配布、199通返信)のデータを統計分析した。その結果、次のことが明らかになった。満足のいく住宅づくりに有効な情報収集方法として、(1)最も有効な情報収集方法は、住宅見学と営業マンである、(2)住宅の基本的な情報(工法など)をはじめ多くの種類の情報を収集する、(3)契約の決め手については、建築費だけでなく住宅見学や営業マンを含む複数の項目を検討する、(4)納得のいく情報を提供する住宅供給者を選択する、以上の4点が示された。さらに、住宅市場において消費者が直面する問題として、次の3点が明らかになった。(1)住宅購入において消費者の情報収集方法が限られている(住宅見学、営業マン、インターネット、住宅購入雑誌)。(2)限られた情報源の主要なものは住宅供給者の提供するものであり、しかも住宅供給者によって提供情報の質と量にばらつきがある。(3)中立・客観的な情報源が不足している。インターネットや雑誌・書籍は中立であるが、有効性はそれほど高くない。消費者が利用できるような専門の雑誌・書籍・情報発信が少ない状況も明らかになった。さらに、札幌市とつくば市の木造住宅供給者(大工工務店、ハウスメーカー、設計事務所)に対して、消費者に提供する情報に関するアンケート調査を実施し、調査結果のデータファイルを作成した。調査対象は、札幌市80社、つくば市4社の計120社である。札幌市周辺の住宅購入者(過去10年以内に新築住宅購入)を対象にアンケート調査を実施し、409人から回答を得た。その結果、住宅の工法や使用木材が不明と答えた人は住宅満足度が低いなど、満足度と情報の関係が確認された。さらに、柱・梁に使用した木材について、北海道産材と答えた人は17%、道産材以外の国産材13%、外国産材16%、そして不明が54%と大半を占めた。多くの消費者が住宅の構造材にどこの木材を使用しているか知らない実態が示された。情報の問題は住宅満足度と地域材利用推進の両方に関わることが伺われる。つくば市と札幌市で実施した住宅購入者へのアンケート調査をもとに住宅満足度と情報の関係について検討した結果、消費者が住宅の工法や建材など基本的なことを含めて十分な情報を持つことが満足のいく住宅づくりにつながることを明らかにした。

具体的には、(1)住宅の基本的な情報(工法など)を含む多くの種類の情報を収集すること、(2)契約の決め手として建築費だけでなく住宅見学や営業マンを含む複数の項目を検討すること、(3)納得のいく情報を提供する住宅供給者を選択することが、消費者の住宅満足度を向上させることを示した。さらに、住宅購入における消費者が直面する情報の問題として、(1)情報収集方法が限られている、(2)情報源の多くが住宅供給者である、(3)中立・客観的な情報源が不足していることを指摘した。本研究によって、住宅市場における情報の問題を解消することが、消費者の住宅満足度を向上させ住宅市場を活性化させる可能性を示すことができた。住宅市場における消費者と施工者の情報に関するアンケート調査と分析が順調に進んでいる。具体的には、消費者の住宅購入時の情報収集と住宅満足度の関係をアンケート調査からある程度明らかにできたとともに、施工者の情報収集・提供についてもアンケート調査を実施しデータファイルを作成したところである。24年度が最終年度であるため、記入しない。札幌市とつくば市周辺で実施した施工者調査のデータ分析を行う。また、新築木造住宅取得者に対するアンケート調査を札幌市内で実施し、すでに実施したつくば市周辺の同様の調査と比較する。最終年度にあたり、住宅市場における情報の非対称性の問題を明らかにするため、住宅供給者と消費者の情報の差を検討するとともに、住宅満足度を上げるための課題を抽出する。
高速プラズマ流のイオン加熱と推進技術への応用

本研究は、高速で移動するプラズマ流中のイオンを効率よく加熱し、さらに磁気ノズル配位を用いることで流れ方向のエネルギーに変換する手法を確立することを目的として行われた。プラズマ理工学及び核融合研究が培ってきた技術を有効に生かし、次世代の高性能な宇宙推進システムである推力可変型推進機を実現させることを目指した研究である。高速で移動するプラズマ流のイオン加熱法や磁気ノズルを用いたエネルギー変換手法など多くの解決すべき課題に対し詳細な研究を行い,以下に示す重要な成果を得た。1.ヘリカル型励起アンテナを用い、イオン加熱に有効なm=-1のシアアルヴェン波を効率よく励起することが出来、特に低密度領域で急激なイオシ加熱が高速プラズマ流中で引き起こされていることを反磁性コイルによって確認した。2.イオン-イオン同士の粒子間衝突による効果やプラズマ流によるドップラー効果、中性ガス密度による影響などが観測され、有効にイオン加熱を起こすための知見を得た。3.100eV近くまで加熱されたプラズマ中のイオンは、下流部の発散型磁気ノズル部で流れ方向にエネルギーを変換されることが実験的に確認され、印加した高周波の入力電力の増減によりプラズマ流の流れエネルギーを直接制御できることを世界で初めて実験的に示すことに成功した。4.さらに、磁気ノズル配位中ではプラズマ中にイオンを加速する方向に電場が発生することを実験的に確かめ、噴出するイオンの速度分布関数を直接観測した。磁場によるエネルギー変換だけでなく電場による効果もプラズマ加遠にとって重要であることが示唆された。以上、本研究により高性能宇宙推進機の基盤技術となるイオン加熱によるプラズマ流加速制御が可能であることを実験的に示し,その手法を明らかにすることが出来た。さらに高速プラズマ流中のイオン加熱と推進力への変換システムを確立し、その高性能化にとって重要な多くの知見を得た。本研究の目的は、高速で移動するプラズマ流中のイオンを効率よく加熱し、さらに磁気ノズル配位を用いることで流れの方向のエネルギーに変換する手法を用いた推力可変推進機システムを実現させ、その有効性を明らかにすることである。本年度は、MPDアークジェットにより生成された高速高密度プラズマ流の高周波加速実験を行った。高周波アンテナとして、新たにヘリカル型アンテナを製作し実験を行った。加熱効率は反磁性コイルによるエネルギー変化量測定と同時に、ファラデーカップによるプラズマ流中のイオン温度測定をおこない、イオン加熱効率を評価した。その結果、右巻きヘリカルアンテナ、左巻きヘリカルアンテナによりm=-1のシアアルヴェン波とm=+1のコンプレッショナルアルヴェン波を選択的に励起することができた。また、右巻きヘリカルアンテナでは励起された波の波長がアンテナ長の2倍になるときに効率よく励起できることがわかった。このアルヴェン波の励起中に反磁性コイル出力が増加し、MPDアークジェットにより生成された高速高密度プラズマ流の高周波加熱に世界で初めて成功した。今回の実験条件では、イオンサイクロトロン共鳴磁場での明瞭共鳴現象や励起する波動によるプラズマエネルギー吸収率の違いは見られなかった。この事は、プラズマ加熱機構としてイオンーイオン同士の粒子間衝突によりイオン加熱が起きていると考えられる。本研究の目的は、次世代の高性能宇宙推進機開発にとって重要な、高速で移動するプラズマ流中のイオンを効率よく加熱し、さらに磁気ノズル配位を用いることで流れの方向のエネルギーに変換する手法を用いた推力可変推進機システムを実現させ、その有効性を明らかにすることである。昨年までの研究ですでにMPDアークジェットにより生成された高速高密度プラズマ流の高周波(RF)加熱に世界で初めて成功しているが、本年度は、明確なサイクロトロン共鳴加熱現象を観測するために低密度条件下での実験を行った。

低密度下ではイオン同士の衝突間にイオンは十分サイクロトロン運動をおこなうことが可能であり、励起された波動と共鳴し効率のよい加熱が期待できる。印加したRF周波数とイオン同士の衝突周波数の比が10程度になると明確なサイクロトロン共鳴が現れ、プラズマ蓄積エネルギーは1桁以上急激に上昇し、イオン温度も数eVから40eV以上へと上昇した。この時ドップラー効果による共鳴磁場強度のずれも観測された。また、印加した高周波電力に対しほぼ線型にプラズマ蓄積エネルギーが増加した。また、加熱されたプラズマの熱エネルギーを推進エネルギーへと変換するために下流部には発散型磁気ノズルを設置した。この前後でのイオンエネルギー分布の計測をおこない、流れ方向に垂直なエネルギー成分の減少と平行方向エネルギー成分の増加が明確に観測された。このエネルギー変換機構は理論的に予測される断熱不変量μの保存則に定量的にも一致する結果であった。これらの実験により、本研究の主目的である推力可変推進機システムの実現にとって重要な知見を得ることができた。本研究の目的は、高速で移動するプラズマ流中のイオンを効率よく加熱し、さらに磁気ノズル配位を用いることで流れ方向のエネルギーに変換する手法を確立することである。この手法の有効性を明らかにすることで、次世代の高性能な宇宙推進システムである推力可変型推進機を実現させることを目指した研究である。最終年度となる本年度は、これまでの実験研究をふまえ、イオンサイクロトロン共鳴加熱効率の向上を目指して高周波励起アンテナ形状を変え実験を行った。プラズマとアンテナとの距離を変え、最適化することで、以前より2倍以上の加熱効果が観測され、イオン温度も最大で90eV以上へと上昇した。また、加熱されたプラズマの熱エネルギーを推進エネルギーへと変換するために下流部に発散型磁気ノズルを設置し、加熱と加速の複合実験を行った。印加した高周波の入力電力の増減によりプラズマ流の流れエネルギーを直接制御できることを世界で初めて実験的に示すことに成功した。さらに、磁気ノズル配位中ではプラズマ中にイオンを加速する方向に電場が発生することを実験的に確かめ、噴出するイオンの速度分布関数を直接観測した。測定されたイオンの速度分布関数は単純な磁場によるエネルギー変換効果だけでは説明が付かず、電場による効果も重要であることが示唆された。以上、本研究で目的とした高速プラズマ流中のイオン加熱と推進力への変換システムを確立するために必要不可欠な多くの研究結果を得ることができ、高性能宇宙推進機開発にとって重要な成果を得た。
腰椎手術後患者の自然排便を促進する援助方法に関する研究

腰椎手術後患者の術後合併症の腸管麻痺を予防する方法とその影響する因子を明らかにすることを目的に,京都私立病院において16カ月間に腰椎の手術を受けた患者103名を対象に年齢,性別,手術式,手術時間,術前日の浣腸有無,腸雑音時間(開始),排ガス時間(開始),術後鎮痛剤の有無,排ガスの処置による排ガス時間について調べ検討した。対象の平均年齢は48.6歳であり,男性は57.1%,女性は42.9%であった、腸雑音時間は6.2時間,排ガス時間は20.6時間であった。年齢と腸雑音時間・排ガス時間との関係をみると、年齢が増すにごとに開始時間が遅くなるが,有意差はなかった。手術式と排ガス時間との関係をみると、腰椎前方固定術が他の術式に比べ遅かった。手術時間との腸雑音時間・排ガス時間との関係をみると,1時間以内の手術の場合は腸雑音時間2.9時間と非常に速いが,排ガス時間は21.3時間と3時間の手術の場合と有意な差はなかった。術後の鎮痛剤の使用は、ボルタレン坐薬が55.3%,ペンタジン15mgが13.6%,ペンタジン15mgとアタラックスP25mgの混合が11.2%であった。鎮痛剤の使用と腸雑音時間・排ガス時間との関係をみると,排ガス時間に有意差はないが,腸雑音時間ではペンタジン15mgとアタラックスP25mgの混合が11.2時間と一番遅く,ポリタレン坐薬・ペンタジン15mgの約5時間の2倍遅いことがわかった。手術前日のグリセリン浣腸有無と腸雑音時間・排ガス時間との関係をみると、前日に浣腸をしない方が腸雑音時間・排ガス時間が少し速いが,有意差はなかった。術後の排ガス処理による排ガス時間をみると,ガス抜きをした場合が25.2時間,浣腸をした場合が21.7時間と浣腸の方が腸管運動の回復を促していることがわかった。本調査により,腰椎手術後患者の腸管運動を促進するには,術後の鎮痛剤の使用時にアタラックPを使用しない方がよいことが示唆された。