hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
走査型ステレオPIVとLIFによる速度三成分と反応物濃度のボリューム計測法の開発

本研究の目的は,走査型時系列ステレオPIVシステムに反応場にも適用可能な走査型レーザ誘起蛍光法(LIF)を組み合わせることにより,三次元空間内での速度三成分と反応物質濃度を瞬間同時計測する技術を開発することである.本研究により,流速三成分と濃度のボリューム計測システムを完成させた.このシステムを用いることにより,三次元空間内での速度三成分と反応物質濃度を同時計測することが可能となった.本研究の目的は,走査型時系列ステレオPIVシステムに反応場にも適用可能な走査型レーザ誘起蛍光法(LIF)を組み合わせることにより,三次元空間内での速度三成分と反応物質濃度を瞬間同時計測する技術の開発である.この目標を達成すべく,初年度は,(1-1)構築したシステムで計測された速度および濃度場に関するデータの妥当性を検討するための格子乱流および噴流拡散場での実験,(1-2)構築したシステムで計測された速度および濃度場に関するデータの妥当性を検討するための格子乱流および噴流拡散場での三次元直接数値計算,(1-3)ガルバノスキャナを用いた走査型時系列ステレオPIVと走査型LIFシステムの基本設計,を主に行った.本年度は,以下のプロセスで段階的にシステムを開発した.(2-1)ステレオPIVシステムの構築および固定したレーザシート面内での流速三成分(2D3C)計測.計測対象としては格子乱流場を用いた.(2-2)高速度ビデオカメラによるLIFシステムの構築および計測精度の評価,(2-3)固定したレーザシート面内でのステレオPIVおよびLIFによる流速三成分・濃度一成分(2D4C)の同時計測,(2-4)ガルバノミラーを用いたレーザ走査システムの構築,(2-5)ガルバノスキャナを用いた走査型時系列ステレオPIVと走査型LIFシステムの構築,および流速三成分・濃度一成分のボリューム計測(3D4C)計測.なお,本年度は無反応物質濃度計測までしか至らなかったが,瞬間反応場へは蛍光染料としてウラニンを,反応物質として酢酸と水酸化アンモニウムを用いることで計測が可能である(本技術は確立済み).上述のように,本研究によって流速三成分と濃度のボリューム計測システムを完成させた.このシステムを用いることにより,三次元空間内での速度三成分と反応物質濃度を同時計測することが可能である.本研究の目的は,走査型時系列ステレオPIVシステムに反応場にも適用可能な走査型レーザ誘起蛍光法(LIF)を組み合わせることにより,三次元空間内での速度三成分と反応物質濃度を瞬間同時計測する技術を開発することである.本研究により,流速三成分と濃度のボリューム計測システムを完成させた.このシステムを用いることにより,三次元空間内での速度三成分と反応物質濃度を同時計測することが可能となった.本研究の目的は,走査型時系列ステレオPIVシステムに反応場にも適用可能な走査型レーザ誘起蛍光法(LIF)を組み合わせることにより,三次元空間内での速度三成分と反応物質濃度を同時計測する技術の開発である.初年度である今年度は以下の研究を行った.(1)構築したシステムで計測された速度および濃度場に関するデータの妥当性を検討するため,反応乱流場の基礎データを取得した.実験にはX型熱膜流速計と光ファイバ濃度プローブを組み合わせた複合プローブを用い,噴流拡散場で速度および三成分濃度の瞬間同時計測を行った.得られた瞬時データから種々の速度ー濃度結合統計量を評価した.(2)ガルバノスキャナを用いた走査型時系列ステレオPIVと走査型LIFシステムの基本設計を行った.ガルバノスキャナ本体の納期が発注後4ヶ月ということで今年度予算での購入には間に合わなかったが,次年度にガルバノスキャナを購入次第実験にとりかかることが可能な状態とした.(3)格子乱流を用いた反応乱流水路の設計を行った.当初計画通り,テストセクション下部の乱流格子に設置されたマルチノズルからヘッドタンクを用いて拡散物質(ウラニン水溶液または反応物質A)を噴出させ,同時に,別のヘッドタンクを用いて周囲から水道水(あるいは反応物質B)を供給する仕様とした.この水路については次年度に製作予定である.(4)実験結果の妥当性を数値計算により検討するため,反応乱流場の三次元直接数値計算を行った.運動方程式であるナビエ・ストークス式と化学反応項を含む物質の拡散方程式を連立させて解くことにより,反応乱流場における速度場と濃度場の情報を得た.計算機の性能上,スーパコンピュータを用いたとしても実験で対象としている高シュミット数に対する計算は実行不可能であるが,乱流場および基本的な濃度場の情報を数値計算より得ることができた.初年度は計測対象となる縦型の拡散水槽を設計・製作およびガルバノスキャナを用いた走査型時系列ステレオPIVと走査型LIFによる速度・反応物質濃度の三次元計測システムの開発であった.これに対して,拡散水路の設計およびガルバノスキャナを用いた走査型時系列ステレオPIVと走査型LIFシステムの基本システムの設計を行った.ただし,4ヶ月という長い納期の問題でガルバノスキャナ本体の購入が年度内に間に合わなかったため,実際にシステムを稼動し三次元計測を行うには至っていない.その遅れを取り戻すため,当初計画にはなかったが,本研究を遂行するにあたって極めて重要となる以下の研究を行った.詳細は「研究実績の概要」で記述したので,ここではその概要のみを記述する.(1)既存の噴流拡散水槽を用いた反応乱流場の基礎データの取得:

計測対象を当初の格子乱流のみならず,噴流拡散場にも広げる.噴流拡散水槽は既にあるので,この拡散場における速度と反応物質濃度の瞬間同時計測を行った.このデータはガルバノスキャナを用いたシステムで計測されたデータの妥当性を検討するために用いる予定である.なお,測定結果を速報として日本機械学会論文集に投稿し,採択が決定されている.(2)反応乱流場の三次元直接数値計算:実験結果の妥当性を数値計算により検討するために実行した.実験とは物質のシュミット数が大きく異なるが,乱流場の構造および反応場についての重要な基礎データを取得することができた.なお,結果を速報として平成24年9月に開催される国際会議において口頭発表予定である.このように,装置とシステムの構築に関してはやや遅れがみられるものの,それを補って余りある成果を実験と数値計算の両方から得ることができた.これらを勘案し総合的に判断すると,研究はおおむね順調に進展していると評価できる.当該年度において装置の設計およびガルバノスキャナを用いた走査型時系列ステレオPIVと走査型LIFによる速度・反応物質濃度の三次元計測システムの基本設計が終了したので,今後は実際に装置を作成し,開発したシステムを用いた三次元計測を行う.当該年度の研究で噴流拡散場における速度・反応物質濃度の同時計測および三次元直接数値計算を実行したので,開発したシステムで得られた計測結果と比較しその妥当性の検討を行う.システムの妥当性が確認された後,速度こう配テンソルに基づく乱流の三次元秩序構造を抽出や,その抽出された構造と無反応あるいは反応性物質の混合現象との関連を調べる.最終的には,実験結果から既存の乱流モデルによる予測値と実測値との比較を行い,その予測精度を検証する.また,実験結果に基づいて,既存の乱流混合反応モデルの改良,または必要に応じて新たなモデルの構築・提案を行う.研究成果を,国際会議や論文として世界に発信する.次年度の研究費として,ガルバノスキャナ本体(440千円)および縦型の拡散水槽製作費(約300千円)を使用する.これらの合計金額がほぼ次年度使用額に相当する.当該研究費が生じた状況であるが,ガルバノスキャナを用いたシステム設計は12月頃に終了したものの,スキャナ本体の納期が4ヶ月と長かったため,年度内の納品に間に合わなかった.同様に,拡散水槽も設計は終了したものの,年度内の納品に間に合わなかった.ただし,システムで必要となる周辺機器の購入は全て完了している.未発注のものはいずれもすぐに発注できる段階にあり,8月中には全て納品される予定であるので,納品され次第実験にとりかかる予定である.なお,次年度は50万円の予算があるが,これは実験で用いる薬品,トレーサ,データ記憶媒体等の消耗品の購入,および研究成果発表のための旅費および論文投稿費用等に使用予定である.
自己集積型錯体配位子による金属イオンの錯形成および溶媒抽出に関する研究

2, 3-ジオキソピリジン(pyO_2^(2-))を架橋配位子とする7種類の大環状アレーン金属三核錯体([(arene)M(pyO_2)]_3)を合成し,アルカリ金属ピクリン酸塩に対する溶媒抽出挙動を詳しく調べた。いずれもLi^+に対する抽出能が非常に高く,従来のLi^+選択性クラウンエーテルをはるかに凌ぐLi^+抽出能とLi^+/Na^+選択能を有することを見いだした。また,これらの環状錯体のLi^+選択性を支配する因子として,アレーン配位子の立体効果が特に重要であることを明らかにした。さらに,これを用いることによって,人工海水からLi^+を選択的に抽出分離することに成功した。M^+の抽出速度は非常に遅く,平衡到達までに1では0.5-1h,2では30h,3では20h以上の振り混ぜが必要であった。また,この振り混ぜ時間内では,Lの分解および水相への分配はほとんど見られなかった。抽出平衡の解析により,抽出化学種が三元体MLAであることを確認し,抽出平衡定数(K^<ex>[MLA]_。/[M^+][L]_。[A-],0は有機相)を決定した。K^<ex>の値はLi^+>Na^+K^+の順にM^+のサイズが大きくなるにつれて減少し,これらの環状錯体がLi^+選択性であることが示された。Li^+に対する抽出能は3≧1>>2,Li^+/Na^+選択能は3>2>>1であり, Li^+選択性抽出剤として筆者らが合成した3が最も優れていることがわかった。また,Li+に対する3の抽出能と選択能は,市販のLi^+選択性クラウンエーテル(dibenzyl-14-crown-4)をはるかに凌ぐものであった。これらの環状錯体の高い抽出選択能は,M^+の結合部位(3つの酸素原子からなる空孔)に対するπ配位子の立体障害に起因するものと推測された。【2】我々が合成した3は,これまでに報告されているあらゆるLi^+選択性イオノホアの中で,最も優れたLi^+抽出選択能を有する。そこで,3を用いて人工海水からのLi^+の抽出分離を検討した。海水にはLi^+の2万倍量(物質量比)のNa^+が存在するため,3を用いてもLi^+が定量的に抽出される条件では相当量のNa^+の共抽出が認められた。しかし,抽出後の有機相を純水と短時間振り混ぜることで,Na^+だけが水相へ定量的に逆抽出され,Li^+とNa^+をほぼ完全に分離できた。これは簡単な溶媒抽出法のみによって海水からLi^+を分離した最初の例として意義がある。
カタユウレイボヤにおける自家不和合性の分子メカニズム

雌雄同体である海産無脊椎動物カタユウレイボヤは、卵と精子が自己・非自己を識別することで自家受精を防ぐ機構「自家不和合性」を獲得している。自家不和合性は有性生殖による種内の遺伝的多様性を維持するための重要な機構である。カタユウレイボヤの自家不和合性は、卵側のv-Themis-A/Bと精子のs-Themis-A/Bによって制御されていることが示唆されているが、自家不和合性機構のメカニズムは明らかになっていない。受精の際、カタユウレイボヤの精子は卵を被う卵黄膜に結合し、卵黄膜と精子細胞膜上で自己と非自己の識別が行われる。その後、非自己精子のみが卵黄膜を通過し受精に至るが自己精子はどのような自己シグナルが働き受精できないのか、その自家不和合性反応についての解析を行うことで自家不和合性機構の解明を試みた。まず、受精時の精子の様子を、高速カメラを用いて観察し、鞭毛の運動及び波形の解析を行った。その結果、精子は自己非自己関係なく卵黄膜に結合し、自己の卵黄膜に結合した精子の一部は卵黄膜から離脱する様子が観察された。また、自己の卵黄膜に結合し続けた精子は鞭毛波形が変化し、最終的には運動性を失うことを明らかにした。このように、自己と非自己の卵黄膜と精子の結合において、結合後の精子の運動性が大きく異なっていることが判明した。精子鞭毛の波形や運動は細胞内カルシウム濃度によって制御されている事が知られている。また、s-Themis-Bはその分子構造から、カチオンチャネルとして精子細胞内へのカルシウム流入を調節しているのではないかと考えられている。そこで、精子細胞内カルシウムと自家不和合性の関連を明らかにするため、カルシウムイメージングを行った。その結果、自己の卵黄膜に結合した精子が結合後に細胞内の急激なカルシウム濃度の上昇を引き起こすことを観察した。一方、非自己の卵黄膜に結合した精子には、このような大幅な細胞内カルシウム濃度の上昇は見られなかった。このように、精子細胞内カルシウム濃度の上昇による自家不和合性反応によって、精子鞭毛運動が変化し、受精能が喪失することで自家受精を回避していることを明らかにした。雌雄同体である海産無脊椎動物カタユウレイボヤは、自家受精を防ぐ機構「自家不和合性」を獲得している。本研究では、その原因分子の有力候補であるv-Themis-A/B及びs-Themis-A/Bの多型解析や局在性、さらにタンパク質間相互作用の解析を通して、自家不和合性の分子メカニズムの解明を目的としている。まずは、カタユウレイボヤ約100個体のゲノムDNAを抽出し、各個体におけるThemisハプロタイプの探索を行った。さらに、今後の解析に用いるため、4種の特定のハプロタイプを持ったホヤを交配し、その系統維持を行っている。卵側のv-Themis-Aに関しては、卵巣卵から成熟卵まで各ステージの卵からmRNAを抽出しRT-PCRを行った結果、v-Themis mRNAが卵巣及び成熟途中の卵で発現していることが示された。さらに、ハプロタイプごとのv-Themis-A抗体を作製し、対応するホヤの卵の免疫染色を行った結果、自他認識を行う場である卵黄膜に局在していることが示された。精子側のs-Themisに関しても抗体を作製し、免疫染色を行った結果、精子頭部の先端及び鞭毛の付け根、鞭毛全体に存在していることが明らかとなった。また、s-Themis抗体は他家受精を有意に阻害するという結果も得られ、s-Themisが受精に関与することが強く示唆された。s-Themis-B内のPKDイオンチャネルは、カルシウムチャネルとして精子細胞内へのカルシウム流入を調節していると考えられるため、イオノマイシンを用いて人為的に細胞内カルシウム濃度を上昇させたところ、s-Themisの局在が変化することが示された。同様の局在変化は、自己卵に結合した精子においても観察された。今後は、これらの結果をもとに、自他認識シグナルがカルシウム動態やs-Themisの挙動に及ぼす影響について詳細に解析することが課題である。カタユウレイボヤの自家不和合性は、卵側で働く候補遺伝子v-Themis-A/Bと精子側で働く候補遺伝子s-Themis-A/Bによって制御されていることが示唆されているが、自家不和合性機構のメカニズムは明らかになっていない。本研究では、v-Themis-A/B及びs-Themis-A/Bの解析を通して、自家不和合性の分子メカニズムの解明を目的としている。その後、非自己精子のみが卵黄膜を通過し受精に至るが自己精子はどのような「自己」シグナルが働き受精できないのか、その自家不和合性反応についての解析を行った。まず、卵に結合した精子鞭毛運動及び波形の解析を行い、自己卵に結合した精子のみ鞭毛の波形が変化し、運動性を失うことを明らかにした。また、一部の精子は運動性を失う前に自己卵から離脱する様子が観察された。

このように、自家不和合性反応によって精子内で何らかのシグナルが働き、鞭毛運動の変化や受精能の喪失による自家受精の回避が明らかになった。鞭毛運動にはカルシウムが深く関係し、s-Themis-Bはイオンチャネルを持つことから、自家不和合性反応にカルシウムが関わっていると考えられる。そこで、自己・非自己識別時における精子細胞内のカルシウムイメージングを行った結果、自己卵に結合した精子は急激なカルシウム上昇を示し、細胞内カルシウム濃度の上昇と共に精子の運動性が低下することが観察された。このように、自家不和合性反応はカルシウムによって制御されていることが明らかになった。雌雄同体である海産無脊椎動物カタユウレイボヤは、卵と精子が自己・非自己を識別することで自家受精を防ぐ機構「自家不和合性」を獲得している。自家不和合性は有性生殖による種内の遺伝的多様性を維持するための重要な機構である。カタユウレイボヤの自家不和合性は、卵側のv-Themis-A/Bと精子のs-Themis-A/Bによって制御されていることが示唆されているが、自家不和合性機構のメカニズムは明らかになっていない。受精の際、カタユウレイボヤの精子は卵を被う卵黄膜に結合し、卵黄膜と精子細胞膜上で自己と非自己の識別が行われる。その後、非自己精子のみが卵黄膜を通過し受精に至るが自己精子はどのような自己シグナルが働き受精できないのか、その自家不和合性反応についての解析を行うことで自家不和合性機構の解明を試みた。まず、受精時の精子の様子を、高速カメラを用いて観察し、鞭毛の運動及び波形の解析を行った。その結果、精子は自己非自己関係なく卵黄膜に結合し、自己の卵黄膜に結合した精子の一部は卵黄膜から離脱する様子が観察された。また、自己の卵黄膜に結合し続けた精子は鞭毛波形が変化し、最終的には運動性を失うことを明らかにした。このように、自己と非自己の卵黄膜と精子の結合において、結合後の精子の運動性が大きく異なっていることが判明した。精子鞭毛の波形や運動は細胞内カルシウム濃度によって制御されている事が知られている。また、s-Themis-Bはその分子構造から、カチオンチャネルとして精子細胞内へのカルシウム流入を調節しているのではないかと考えられている。そこで、精子細胞内カルシウムと自家不和合性の関連を明らかにするため、カルシウムイメージングを行った。その結果、自己の卵黄膜に結合した精子が結合後に細胞内の急激なカルシウム濃度の上昇を引き起こすことを観察した。一方、非自己の卵黄膜に結合した精子には、このような大幅な細胞内カルシウム濃度の上昇は見られなかった。このように、精子細胞内カルシウム濃度の上昇による自家不和合性反応によって、精子鞭毛運動が変化し、受精能が喪失することで自家受精を回避していることを明らかにした。
マルチラジカル分光計測による大気圧プラズマ相界面反応－体積反応の相互作用解明

本研究は、大気圧放電プラズマの相界面反応がプラズマ中の気相化学反応に及ぼす影響の解明を目的とし、電極表面近傍におけるラジカルの挙動をレーザー分光法により測定するものである。特に、純酸素中の放電においてオゾン発生効率が漸減する「オゾンゼロ現象」に関し、電極表面反応が現象発現に大きな影響を及ぼすことを鑑み、酸素プラズマにおける酸化系ラジカルの挙動解析を主たる対象とする。平成30年度は29年度に引き続き、プラズマで生成された酸素原子の挙動を二光子励起レーザー誘起蛍光法(TALIF)によって計測した。一方、年度途中でレーザー装置が故障し、3か月使用不能となった。このことから、当初予定していた振動励起酸素分子の測定の優先度を下げ、電極近傍における酸素原子密度とオゾン密度の同時計測に注力することとした。高純度酸素下の放電プラズマでは、プラズマで生成されたオゾンがレーザー光により解離してTALIF計測を乱す「オゾン干渉」が発生し、酸素原子密度の正確な測定が困難であった。平成29年度はオゾン干渉の度合いを数値計算で推定して補正していたが、本年度はオゾン干渉を実験的に補正する新たな手法を考案し実施した。これにより、従来困難であった高純度酸素プラズマにおける酸素原子密度の精密測定を実現した。更に、本手法によりプラズマ中の局所オゾン密度を計測できるため、酸素原子密度とオゾン密度の時間変化の同時計測が可能となった。その結果、純酸素プラズマで生成された酸素原子の減衰速度と、オゾンの生成速度がほぼ一致していることが判明した。よって酸素原子の再結合反応による無効消費はほとんどないと言える。上記のように、酸素原子密度及びオゾン密度の同時計測実現は、オゾンゼロ現象の解明に大きく寄与すると考えられる。本研究の成果を国際学術論文に投稿する予定。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、大気圧プラズマの相界面反応がプラズマ中の気相化学反応に及ぼす影響の解明を目的とし、電極表面近傍におけるラジカルの挙動をレーザー分光法により測定するものである。平成29年度は、当初の予定に基づき高精度レーザー分光システムを構築し、プラズマで生成された酸素原子の挙動を二光子励起レーザー誘起蛍光法によって計測した。本研究独自の球対棒電極配置のプラズマリアクタを作製することで、電極間隔0.5 mmの極短ギャップ放電において電極近傍でレーザーを集光することが可能となり、約10μmの空間分解能を実現した。パルス高電圧印加によるプラズマ生成と、レーザー照射による酸素原子密度測定との間の時間間隔を制御することで、プラズマ生成後の酸素原子密度の時間変化を測定した。その結果、プラズマ生成後およそ50 μsで酸素原子はほぼ消滅することが分かった。また、酸素原子の減衰過程から、プラズマ中の温度を推定した。酸素原子の減衰に関する反応速度は温度依存性が大きいため、減衰速度から温度を推定することができる。計測で得られた酸素原子密度の減衰曲線と、温度をパラメータとした化学反応シミュレーションとを比較した結果、プラズマ中の温度は約400 Kと推定された。極短ギャップ酸素放電におけるプラズマ中の温度を直接推定した先行例はほとんどなく、本計測結果はオゾンゼロ現象の解明に寄与するものと考えられる。当初の予定通り、プラズマリアクタの作製、レーザー分光システムの構築、及び酸素原子の挙動計測を実施した。また、電極構造を工夫することで、極短ギャップ放電において高い空間分解能でラジカル挙動計測を実現した。平成29年度に予定していた振動励起酸素分子O2(v)の密度測定は、同年度中には実施できなかった。これは酸素原子計測に注力した結果、当初予定していたO2(v)の計測に着手できなかったためである。一方で、酸素原子計測に注力したことで、平成30年度に予定していた極短ギャップ放電におけるプラズマ中の温度推定を平成29年度に実現した。以上のことから、本研究は概ね順調に進展していると考える。

その結果、純酸素プラズマで生成された酸素原子の減衰速度と、オゾンの生成速度がほぼ一致していることが判明した。よって酸素原子の再結合反応による無効消費はほとんどないと言える。上記のように、酸素原子密度及びオゾン密度の同時計測実現は、オゾンゼロ現象の解明に大きく寄与すると考えられる。本研究の成果を国際学術論文に投稿する予定。平成30年度は、予定通りOHラジカルの密度測定を行い、電極近傍における酸素原子の挙動と合わせてラジカル反応を解析する。振動励起酸素O2(v)のオゾン生成に対する影響は酸素原子及びOHに比べて低いため、OH計測を優先して実施する。また、OH回転温度測定からプラズマ中の温度を見積もり、平成29年度に実施した温度推定結果と比較して妥当性を検証する。さらに、プラズマで生成されるオゾンの密度を計測し、オゾンゼロ現象の有無と、電極近傍におけるラジカル密度及び温度の挙動との関係性を定量的に解析する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成29年度の結果を、平成30年度6月の国内学会、7月の国際学会にて発表予定(査読通過済)。
チンパンジーの情動行動に関する比較認知・行動学的研究

前年度は、類人猿におけるアイ・トラッキングの研究に集中した。本年度も引き続きこの研究を継続した。類人猿におけるアイ・トラッキング研究は、霊長類研究所のチンパンジー6個体を対象として始まった(22年度)。23年度は、個体数を増やすために他の類人猿施設でも同様の実験を行い、対象種を他の類人猿種に拡張した。そのために、国内の林原類人猿研究所と共同研究して、他のチンパンジー個体をテストしたり、ドイツのマックスプランク研究所と共同研究して、オランウータンやゴリラをテストしたりした。24年度ほ、そのデータを解析し、論文にまとめた。2本あり、いずれもヒトと類人猿3種の種比較研究で、1本は視線を移動させるタイミングについて、もう1本は顔の見方についてである。前者は心理学分野に定評のあるVision Researchの表紙を飾った。後者はJournal of eomparative psychology誌において現在査読中である。本研究課題で掲げていた一つのテーマは、自然に行動するチンパンジーの動きを量的に分析し、ヒトと比較することであった。それに関連して、本年度は、新たに、頭部搭載型のアイ・トラッカーを用いた研究を開始した。これまでの類人猿のアイ・トラッキングの手法では、モニタ上に視覚刺激を提示しその見方を調べていたが、この頭部搭載型のアイ・トラッカーを用いることによって、自然に行動し、環境や他個体とインタラクションするチンパンジーの眼球運動を記録することができるようになった。多くの成果が学術論文として発表された。来年度からも、海外学振を得て、ドイツ・マックスプランク研究所においてさらに類人猿アイ・トラッキングの研究を続ける(研究課題名:ヒト科4属における比較アイ・トラッキング研究-視線追従と予測的注視)。チンパンジーの同種の情動行動に対する反応を調べた実験において、チンパンジーの様々な情動行動を映したビデオクリップをチンパンジー被験者に提示し、ビデオクリップに対する注視時間を計測した。その結果、チンパンジーは特に同種の闘争場面(Agonism)に対し強い注視反応を向けること、また、チンパンジーは情動行動を区別するために様々な手がかりを用いていることがわかった。チンパンジーはヒトと同様に、複雑な場面理解をしていることが示唆された。また、本年度はヒトとチンパンジーのアイ・トラッキング(注視点追跡)の手法を用いた比較実験において大きな進展があった。まずチンパンジーが顔写真を観察している際の注視パターンを明らかにし、それをヒトの注視パターンと比較した。チンパンジーとヒトの注視パターンは互いによく似ていたが(顔の中心を特に長く見る、目を優先的に見る、など)、同時に興味深い種間差も明らかとなった。ヒトは目の部位をゆっくりと注視する傾向が強いが、チンパンジーは顔全体をすばやく注視する傾向が強いことがわかった。結果から、ヒトにとって目をみることがどのように重要であるのか(目の動きを読む)、より詳しい知見を得た。また、共同研究として、チンパンジーとヒトの顔の向きに対する注視反応を調べた。本年度の最大の成果は、手法を徐々に洗練させることによって、ヒトとチンパンジーの比較の精度を向上させ、ヒトとチンパンジーの類似点のみならず、これまで明らかでなかった相違点にも言及できるようになった点である。本年度は、非侵襲・赤外線角膜反射式アイ・トラッキング(眼球運動追従)の方法をさらに発展させた。アイ・トラッキングとは被験者の眼球運動(目の動き)を直接測定する方法のことである。チンパンジーとヒトの眼球運動の基本的な性質の比較研究を行い、2つの論文にした(うち一本はunder revisionのため業績欄から省く)。チンパンジーとヒトの注視箇所の選択パターンよく似ていること、一方で、チンパンジーの注視終了タイミングが全体にヒトよりも早いことをそれぞれの論文で報告した。また、比較研究の対象種を広げるために、ドイツ・マックスプランク研究所に3か月間渡航し、アイ・トラッキングの研究を行い。成果を挙げた。また、情動画像に対する反応に関してもアイ・トラッキングの手法を用いて調査を深めた。前年度に注視時間測定の手法を用いて行った、情動画像に対する反応の研究では、チンパンジーが同種の闘争場面に対して特に強い注視反応を示すことを見出したが、本年度は、その結果をアイ・トラッキングの手法を用いて追試し、さらに闘争場面のどこを具体的に見ているのか調べた(図4)。闘争場面と中立場面を対提示し、観察時の視線を記録した。結果、先行研究と同様に、チンパンジーが中立場面に比べて、闘争場面を長く注視することを追認し、さらに、闘争場面の中でも、優位個体の姿勢を長く見ること、劣位個体の顔を長く見ることを発見した(執筆準備中)全体を通して、アイ・トラッキングの手法を発展させ、情動研究を含む様々な研究に応用した点が本年度最大の成果である。

24年度ほ、そのデータを解析し、論文にまとめた。2本あり、いずれもヒトと類人猿3種の種比較研究で、1本は視線を移動させるタイミングについて、もう1本は顔の見方についてである。前者は心理学分野に定評のあるVision Researchの表紙を飾った。後者はJournal of eomparative psychology誌において現在査読中である。本研究課題で掲げていた一つのテーマは、自然に行動するチンパンジーの動きを量的に分析し、ヒトと比較することであった。それに関連して、本年度は、新たに、頭部搭載型のアイ・トラッカーを用いた研究を開始した。これまでの類人猿のアイ・トラッキングの手法では、モニタ上に視覚刺激を提示しその見方を調べていたが、この頭部搭載型のアイ・トラッカーを用いることによって、自然に行動し、環境や他個体とインタラクションするチンパンジーの眼球運動を記録することができるようになった。多くの成果が学術論文として発表された。来年度からも、海外学振を得て、ドイツ・マックスプランク研究所においてさらに類人猿アイ・トラッキングの研究を続ける(研究課題名:ヒト科4属における比較アイ・トラッキング研究-視線追従と予測的注視)。
慢性ストレスにおける固有感覚異常が惹起する異常疼痛発症メカニズムの解明

線維筋痛症や慢性疲労症候群(CFS)で見られる慢性疼痛発症メカニズムを明らかにするために、慢性ストレスを負荷するラットCSFモデルを用い検討した。このモデルではストレス負荷後に慢性的異常疼痛が見られる。ストレス負荷開始後、まず後根神経節の固有感覚ニューロンの過活動が生じ、次に脊髄後角の内側部でのミクログリアの活性化、さらに前角背側部の運動ニューロン周辺にミクログリアの活性化が認められた。これらの活性化が見られる領域は脊髄の反射弓に沿っており、抗重力筋などの無意識下の緊張の持続が反射弓の過活動を惹起し、それに沿った領域でミクログリアが活性化し、それが疼痛の記憶となっていることが示唆された。低水位のケージを用いたラット慢性ストレスモデルでは、脳内で様々な変化が生じ、それが内分泌系をはじめとした恒常性の維持機構に影響を及ぼすことを我々は発表してきた。本研究はこのモデル動物で見られる異常な疼痛発症のメカニズムを明らかにすることをめざしている。このモデル動物を用いた実験では脊髄前角の運動ニューロンの一部にATF3陽性細胞が認められ、その周囲を取り囲むようにミクログリアの集積が認められた。ATF3は通常脳内の神経細胞には発現していないが神経細胞の軸索損傷や過活動に応答して障害神経細胞特異的に発現すると考えられる。このことから、慢性ストレス負荷により脊髄前角の運動ニューロンの一部は過活動状態になっていることが予想される。これらの運動ニューロンは主に抗重力筋であるヒラメ筋を支配するアルファ運動ニューロンであった。また、同様にこれらの低水位を用いたラット慢性ストレスモデルでは、一部の交感神経節にもATF3陽性反応が認められた。このことは交感神経系の過活動も関与していることを示唆している。また、最近我々が新たに開発したATF3(GFPmito/Cre)マウスは、ATF3のプロモーター下でCreリコンビナーゼとミトコンドリアを標識するGFPを発現する。このトランスジェニックマウスを用い慢性ストレスを負荷すると、過活動状態の神経細胞のミトコンドリアを特異的に標識することが期待される。そこで、このトランスジェニックマウスを用いて、プレリミナリーな実験を行なった。その結果一部の運動ニューロンのミトコンドリアがGFP標識され、本トランスジェニックマウスの有用性が明らかになった。本研究において重要なツールとなるATF3(GFPmito/Cre)トランスジェニックマウスの本実験における作動状況が当初懸念されていた。しかし、28年度の研究からトランスジェニックマウスが本慢性ストレス研究に十分利用できることが明らかになった。また、慢性ストレスによってATF3の発現が認められた交感神経節については、L1S2の広汎な神経節を検討したが、L3やL4のレベルで最もATF3陽性細胞が多く認められた。この局在の意義については今後の課題であると考えられる。一方、本モデルではL4やL5の後根神経節で、交感神経節由来の神経の侵入が認められること、またこれらの後根神経節ではATF3陽性細胞が多く認められた。以上のことから、慢性ストレス刺激により後根神経節と交感神経節がお互いに連関しており、異常な痛みの発症における交感神経系の関与が示唆されるデータが得られた。本研究の目標である筋の過緊張状態と疼痛を結びつける上で、交感神経の関与を示す重要な知見が得られたと考えられる。低水位のケージを用いたラット慢性ストレスモデルでは、視床下部を中心に脳内で様々な変化が生じ、それが内分泌系・自律神経系などの恒常性の維持機構に影響を及ぼすことを我々は明らかにしてきた。また、本モデルでは慢性的な疼痛が見られることも明らかにしてきた。本研究はこのモデル動物で見られる異常な疼痛発症のメカニズムを解析することをめざしている。本年度はこのラットのストレス負荷を1日長くすると疼痛の慢性化がより長くなることが明らかになった。また、この疼痛は後根神経節のニューロンのうち主にヒラメ筋の固有感覚を伝えるニューロンの活動が亢進しており、後角の内側部、前角のヒラメ筋支配の運動ニューロンに同様の過活動が見られた。このことから、脊髄の反射弓に沿って過活動が生じ、それに沿ってミクログリアなどが活性化することが慢性疼痛の原因であることが明らかになった。すなわち一部の筋の無意識下での緊張の持続が反射弓の過活動を起こし、それに沿った領域でミクログリアの活性化が疼痛の記憶となっていることが予想された。このモデルを最近我々が新たに開発したATF3(GFPmito/Cre)マウス(ATF3のプロモーター下でCreリコンビナーゼとミトコンドリアを標識するGFPを発現する)に適用することにより、分子生物学的な解析が可能になると考えられた。ラットで得られた結果から、このマウスを用いると反射弓に沿った神経細胞のミトコンドリアがGFP標識されることを期待したが、マウス低水位ケージモデルでは、マウスの行動様式がラットと異なることから、ラットと同様なストレス負荷をかけにくいことが明らかとなった。ただ一部の領域のミトコンドリアGFP標識は観察された。一方、慢性ストレスによる交感神経の関与についてもラットで観察したが、交感神経から後根神経節への入力を遮断すると疼痛が著しく減弱する傾向が見られた。

ストレス負荷開始後、まず後根神経節の固有感覚ニューロンの過活動が生じ、次に脊髄後角の内側部でのミクログリアの活性化、さらに前角背側部の運動ニューロン周辺にミクログリアの活性化が認められた。これらの活性化が見られる領域は脊髄の反射弓に沿っており、抗重力筋などの無意識下の緊張の持続が反射弓の過活動を惹起し、それに沿った領域でミクログリアが活性化し、それが疼痛の記憶となっていることが示唆された。ATF3(GFPmito/Cre)トランスジェニックマウスについては、ストレス負荷の条件設定を調整する必要がある。また、線維筋痛症モデル作成ための実験装置の温度変化設定は、外気温や湿度などの状況などにより一定しないことが有るため、これら装置の改良が必要となる。加えて、現在ATF3(GFPmito/Cre)トランスジェニックマウスにはいくつかのラインを有しているが、本実験に最も適したラインの選択も出来れば行なった方が良いと考えている。今後、ATF3(GFPmito/Cre)トランスジェニックマウスを用いた実験系は、慢性ストレスにより影響を受け過活動となる交感神経系や他の中枢神経細胞の同定にも繋がる可能性があり、末梢のみならず中枢神経系における局在についても研究を発展させることが可能である。これにより、中枢内の慢性ストレス回路の一部の同定に繋がることが期待される。神経解剖学年度末に論文投稿発表を予定していたが、発表に至っておらず、そのための英文校正や投稿料、印刷費などを次年度経費に充てる。次年度に28年度に得られた成果を投稿発表する予定であり、このための経費にあてる。
層状無機水酸化物を基盤とするIntercalation Catalystsの創成

アニオン交換反応を駆使し,特殊な条件下でのみ生成する不安定なアニオン性遷移金属錯体を層状無機水酸化物の層間内にインターカレートし,基本層との間に働く強い静電相互作用で安定に固定化した層状複塩基性塩(HDS)あるいは層状希土類水酸化物(LRH)触媒を合成した.さらに,反応基質を活性化するアニオン種や長鎖アルキルカルボン酸アニオンをピラーゲストとして同時に導入し,反応場となる層空間の精密設計を施した.例えば,[CuCl4]2-をNi-Zn HDS (NiZn)層間内に導入した[CuCl4]2-/NiZn触媒は,アルコールと活性水素を有するニトリル類との反応により,効率的なベータケトニトリル誘導体をワンポットで合成できることを見出した.また,酢酸アニオンを導入した層状イットリウム水酸化物触媒は,水溶媒中で特異的に層間隔が拡張し,クネベナーゲル縮合反応に有効な固体塩基触媒として機能することを見出した.この層間隔拡張機能は,時分解放射光X線回折, SXRD (SPring-8, BL02B2)にて詳細に検討した.今後も層を形成するカチオン種と層間内アニオン種,大過剰に存在する溶媒分子との密接な関係を明らかにし,さらに高機能なインターカレーション型不均一系触媒の設計に展開する.上述した反応では,反応中間体であるアルコキシドあるいはカルボアニオン中間体が,アニオン交換で層間内に有効に束縛されることで選択的かつ効率的に反応を進行させたものと考えられるため,アニオン種を反応中間体とするその他の有機合成反応に展開する.本申請研究では,アニオン交換性層状無機水酸化物,特に層状複塩基性塩(HDS)および層状希土類水酸化物(LRH)のアニオン交換能を駆使し,様々なアニオン性遷移金属錯体をどうぬ有した新規不均一系触媒を設計することを目的としている.当該年度では,Ni(II)-Zn(II)で構成されるHDS, NiZn,層間内への(1)[CuCl4]2-および(2)[Co(OH)4]2-を導入した触媒の設計,および(3)酢酸アニオン導入型Y(III), Gd(III), Yb(III)で構成されるLRH触媒を設計した.以下,概要を述べる.(1)K2CuCl4水溶液を用いたアニオン交換反応により合成したNiZn層間内に単核[CuCl4]2-錯体を導入した[CuCl4]2-/NiZn触媒を用いると,酸素雰囲気下,水酸化カリウムを添加するとベンジルアルコールとアセトニトリルとの酸化的カップリング反応が効率良く進行し,対応するbeta-ケトニトリルが得られることを見出した.(2)CoCl2水溶液を精密にpH調整することで合成した[CoCl4]2-種をNiZn層間内に導入した[CoCl4]2-/NiZn触媒を合成した.本触媒は,フェニルホウ酸とエノンとの1,4-付加反応に有効であり,対応するヒドロフェニル化生成物が得られることを見出した.(3)上述の3種の希土類元素で構成される硝酸アニオン導入型LRH触媒, NO3-/R-LRH (R=Y, Gd, Yb),を合成し,アニオン交換により酢酸アニオンを導入した3種の触媒を合成した.これらAcO-/R-LRH触媒は,水溶媒中で特異的に膨潤することがわかった.得られた触媒を用いると,アルドール型の縮合反応が進行し,活性序列は,Gd > Y > Ybの順となった.ブロンステッド塩基性とルイス酸性が協奏的に機能していると考えられる.2種類の層状アニオン交換体を用いた触媒設計として,(1)触媒担体としての利用,(2)水酸化物特有のブロンステッド塩基性,(3)基本層を形成する金属水酸化物のルイス酸性,(4)層間内への複数機能の集積化,それぞれにおいて新規な知見が得られている.反応活性評価を行うモデル反応を選択する際,さらに高付加価値生成物が得られる物質変換反応へと応用する必要があるが,溶液中の不安定化学種の安定担持にもチャレンジし,さらに有効な不均一系触媒の設計指針が得られるよう研究を展開する.また,回分式反応のみならず,固定床流通式の反応システムへと展開し,生産速度を向上させることも視野に入れた研究を行う.本申請研究では,アニオン交換性層状無機水酸化物,特に層状複塩基性塩(HDS)および層状希土類水酸化物(LRH)のアニオン交換能を駆使し,様々なアニオン性遷移金属錯体を導入した新規不均一系触媒を設計することを目的としている.(1) K2CuCl4水溶液を用いてアニオン交換反応により合成したNiZn層間内に単核[CuCl4]2-錯体を導入した[CuCl4]2-/NiZn触媒を用いると,ベンジルアルコールとアセトニトリルとの酸化的カップリング反応が効率良く進行し,対応するbeta-ケトニトリルが高収率で得られることを見出した.効率的な反応には,酸素分子およびKOHの存在が不可欠であることを見出した.詳細に反応パスを検討したところ,塩基によるアルドール縮合は進行せず,アルコールの酸化的脱水素反応とシアノメチル化反応が逐次的にワンポットで進行していることを見出した.(2)上述の3種の希土類元素で構成される

硝酸アニオン導入型LRH触媒, NO3-/R-LRH (R=Y, Gd, Yb),を合成し,アニオン交換により酢酸アニオンを導入した3種の触媒を合成した.これらAcO-/R-LRH触媒は,水溶媒中で特異的に膨潤することがわかった.放射光を用いた時分解X線回折実験から,水による膨潤は極めて速く起こり,瞬時に層間隔が拡大していることがわかった.得られた触媒は,ブロンステッド塩基性とルイス酸性が協奏的に機能していると考えられる.2種類の層状アニオン交換体を用いた触媒設計として,(1)触媒担体としての利用,(2)水酸化物特有のブロンステッド塩基性,(3)基本層を形成する金属水酸化物のルイス酸性,(4)層間内への複数機能の集積化,(5)反応条件下における層間のバルク構造の変化,それぞれにおいて新規な知見が得られている.反応活性評価を行うモデル反応を選択する際,さらに高付加価値生成物が得られる物質変換反応へと応用する必要がある.例えば,アルデヒド類のアンモ酸化反応によるニトリル合成など,工業的にも有用な反応に応用する.また,溶液中にて精密に合成した不安定化学種の安定担持にもチャレンジし,さらに有効な不均一系触媒の設計指針が得られるよう研究を展開する.また,回分式反応のみならず,固定床流通式の反応システムへと展開し,生産速度を向上させることも視野に入れた研究を行う.アニオン交換反応を駆使し,特殊な条件下でのみ生成する不安定なアニオン性遷移金属錯体を層状無機水酸化物の層間内にインターカレートし,基本層との間に働く強い静電相互作用で安定に固定化した層状複塩基性塩(HDS)あるいは層状希土類水酸化物(LRH)触媒を合成した.さらに,反応基質を活性化するアニオン種や長鎖アルキルカルボン酸アニオンをピラーゲストとして同時に導入し,反応場となる層空間の精密設計を施した.例えば,[CuCl4]2-をNi-Zn HDS (NiZn)層間内に導入した[CuCl4]2-/NiZn触媒は,アルコールと活性水素を有するニトリル類との反応により,効率的なベータケトニトリル誘導体をワンポットで合成できることを見出した.また,酢酸アニオンを導入した層状イットリウム水酸化物触媒は,水溶媒中で特異的に層間隔が拡張し,クネベナーゲル縮合反応に有効な固体塩基触媒として機能することを見出した.この層間隔拡張機能は,時分解放射光X線回折, SXRD (SPring-8, BL02B2)にて詳細に検討した.今後も層を形成するカチオン種と層間内アニオン種,大過剰に存在する溶媒分子との密接な関係を明らかにし,さらに高機能なインターカレーション型不均一系触媒の設計に展開する.上述した反応では,反応中間体であるアルコキシドあるいはカルボアニオン中間体が,アニオン交換で層間内に有効に束縛されることで選択的かつ効率的に反応を進行させたものと考えられるため,アニオン種を反応中間体とするその他の有機合成反応に展開する.アニオン交換反応を駆使することで,熱的・化学的に不安定な金属オキソ錯体種の固定化や,触媒としてほとんど用いられていない層状無機カチオン交換体を用いた触媒設計を行い,グリーンな物質変換反応へと応用する.種々の分光学的手法を駆使し,合成した触媒の構造解析や反応解析を併せ,高い触媒機能の起源を探り,さらに高機能な触媒設計へとつなげる.アニオン交換反応を駆使することで,熱的・化学的に不安定であるが強力な反応性を示す金属オキソ錯体種,例えばMnO4-やRuO4-など,の固定化や,触媒としてほとんど用いられていない層状無機カチオン交換体を用いた触媒設計を行い,グリーンな物質変換反応へと応用する.種々の分光学的手法,特に放射光を利用した手法を駆使し,合成した触媒の構造解析や反応解析を併せ,高い触媒機能の起源を探り,さらに高機能な触媒設計へとつなげる.モノカルボン酸アニオンを導入したLRH触媒の特異的な水膨潤性を見出した.
慢性呼吸不全患者の阻害された横隔膜運動の補助は臨床的に可能か

横隔膜運動を超音波エコーにより計測した。超音波エコープローベは右は、鎖骨中線季肋部または鎖骨中線第6肋間、中腋窩線上でなるべく横隔膜を捉えられる範囲で尾側の位置、左も右側同様に中腋窩線上でなるぺく横隔膜を捉えられる範囲で尾側の位置とした。ICUでは持続鎮静が行われる。持続鎮静下の横隔膜運動を検討するために健常者にてこの研究を行った。鎮静薬はPropofol単独またはケタミンとミダゾラムを混合した物(以下KM)とした。Propofolは1.5ml/kg bolus投与を行った後2ml/kg/hrで維持した。KMはケタミンとミダゾラムをそれぞれ0.5、0.05mg/kg bolus投与した後、それぞれ1.0、0.1mg/kgで維持した。測定は鎮静開始1時間後に行った。その結果、鎮静により吸気開始に関与する胸部運動は顕著に抑制され、腹部吸気運動もやや抑制された。横隔膜運動はPropofolでやや抑制がかかったが、KMでは鎮静薬無しよりも早いタイミングで横隔膜は吸気運動を開始していることが分かった。これは、Propofolでは胸部・腹部・横隔膜運動全てが抑制をうけるが、KMでは鎮静薬によりいわゆる胸式呼吸が強く抑制されたためと考えられた。Propofolにより横隔膜移行距離は抑制されたがKMでは抑制されなかった。しかし、胸部・腹部呼吸運動は両鎮静薬共に抑制した。Propofolでは横隔膜平均吸気速度(横隔膜移動距離を吸気時横隔膜運動時間で除したもの)はやや抑制されたが、KMでは全く抑制を受けなかった。以上から、Propofolは、鎮静薬無し時の呼吸を全体的に抑制するため鎮静薬無し時の呼吸pattern同様の呼吸となるが、KMは横隔膜運動は抑制しにくいが、胸部・腹部呼吸運動を抑制するため、鎮静薬無しの呼吸patternとは異なる呼吸になる可能性が示唆された。対象は健常成人15名で、平均年齢27±3歳、平均身長174±5cm、平均体重67±10kgであった。安静臥床10分後に研究を行った。初めに、右鎖骨中線第6肋間または肋骨弓部よりヒューレット-パッカード社製sonos1500の2.5MHzの超音波プローベをあてB-modeにて横隔膜ドームを探った。次いで、横隔膜運動が確認され次第、M-modeにて横隔膜の移動距離、収縮速度、収縮時間、吸気時間を安静時と最大呼吸時に計測した。最大呼吸時は1秒間に動く横隔膜の距離とその接戦速度も併せて計測した。次いで、中腋窩線でも同様に行った。次いで左側に移り、左鎖骨中線上は胃のガスのため、超音波がとどかないために計測を行わなかった。左中腋窩線では右側同様に計測を行った。横隔膜移動距離は、安静時で右は1.8±0.6cm、左は1.8±1.0cmであった。

最大呼吸時は右は6.6±1.2cm、左は6.6±0.9cm、吸気時間は安静時右は1.7sec、左は1.6sec、呼気時間は安静時右は2.1±0.7sec、左は2.1±0.9sec、吸気速度は安静時右は0.87±0.3cm/sec、左は1.2±0.6cm、呼気速度は安静時右は0.9±0.3cm/sec、左は1.4±0.8sec、最大呼吸接戦速度は右は、5.7±5.3cm/sec、左は6.7±2.7cm/sec、最大呼気1秒横隔膜移動距離は、右は4.4±1.8cm、左は4.8±1.5cmであった。前年度に引き続き、横隔膜運動を超音波エコーにより計測した。斜め胴切り開腹による胃切除、胸腹部動脈瘤人工血管置換術、肺気腫患者の胸腔鏡下肺部分切除を受けた患者を対象とした。前回、横隔膜超音波エコーによる計測と透視装置による横隔膜運動を比較した結果、超音波エコープローベをあてる位置は、右は、鎖骨中線季肋部または鎖骨中線第6肋間、中腋窩線上でなるべく横隔膜を捉えられる範囲で尾側の位置、左も右側同様に中腋窩線上でなるべく横隔膜を捉えられる範囲で尾例の位置とした。その結果、横隔膜切開を行った斜め胴切り開腹による胃切除、胸腹部動脈瘤人工血管置換術での左側横隔膜は、手術直後より1月は運動機能が低下し、術前値まで開腹した症例は殆どいなかった。ただし、1例のみ術直後より横隔膜運動が見られ、その症例では、1週間以内に横隔膜運動は術前値まで回復した。横隔膜切開が行われていない右側は、術前値よりも活発に運動する場合が多かった。一方、肺気腫患者の胸腔鏡下肺部分切除の場合は、術直後より多呼吸となり横隔膜の吸気時間が70%程度短くなる。これは、患者の回復とともに徐々に改善し、およそ2週間で術前値まで回復する。ただしこれは、術後早期に肺よりの空気の漏出がなくなった場合で、空気の漏出のコントロールが困難な場合は、かえって悪化し、吸気時間が短くなる。ICUでは持続鎮静が行われる。持続鎮静により横隔膜機能が低下している可能性もある。鎮静下の横隔膜運動を検討するために引き続き健常者にてこの研究を行ってゆくつもりである。横隔膜運動を超音波エコーにより計測した。超音波エコープローべは、右は、鎖骨中線季肋部または鎖骨中線第6肋間、中腋窩線上でなるべく横隔膜を捉えられる範囲で尾側の位置、左も右側同様に中腋窩線上でなるべく横隔膜を捉えられる範囲で尾側の位置とした。持続鎮静下の横隔膜運動を検討するために健常者にてこの研究を行った。鎮静薬はPropofol単独またはケタミンとミダゾラムを混合した物(以下KM)とした。Propofolは1.5ml/kg bolus投与を行った後2ml/kg/hrで維持した。KMはケタミンとミダゾラムをそれぞれ0.05、0.5mg/kg bolus投与した後、それぞれ0.1、1.0mg/kgで維持した。測定は鎮静開始1時間後に行った。その結果、鎮静により吸気開始に関与する胸部運動は顕著に抑制され、腹部吸気運動もやや抑制された一方で、横隔膜運動はPropofolでやや抑制がかかったが、KMでは鎮静薬無しよりも早く吸気運動に関与していることが分かった。これは、Propofolでは胸部・腹部・横隔膜運動全てが抑制をうけるが、KMでは鎮静薬によりいわゆる胸式呼吸が強く抑制されたためと考えられた。Propofolにより横隔膜移行距離は抑制されたがKMでは抑制されなかった。しかし、胸部・腹部呼吸運動は両鎮静薬共に抑制した。Propofolでは横隔膜平均吸気速度(横隔膜移動距離を吸気時横隔膜運動時間で除したもの)はやや抑制されたが、KMでは全く抑制を受けなかった。以上から、Propofolは、鎮静薬無し時の呼吸を全体的に抑制するため鎮静薬無し時の呼吸pattern同様の呼吸となるが、KMは横隔膜運動は抑制しにくいが、胸部・腹部呼吸運動を抑制するため、,鎮静薬無しの呼吸patternとは異なる呼吸になる可能性が示唆された。