hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光学系・固体素子系の量子相関を用いた量子情報処理システムの設計・評価

本年度は、昨年度提案した多粒子量子相関(entanglement)を用いた「遠隔量子情報集約(remote information concentration)」の発展として、量子情報の遠隔分配と遠隔集約に関する非対称性の分析を行った。そして、多粒子量子相関を用いた遠隔量子情報分配では決まった構造をもつ量子相関を持つ状態が必要となるが、遠隔量子情報集約ではいくつかの構造の異なった量子相関を持つ状態を用いることができることを発見した。一方、量子ゲート回路を用いた(非遠隔)量子情報集約では、量子情報分配のユニタリー変換の逆変換であり、分配と集約との間に対称的な関係が成り立つ。遠隔量子操作の際に現れるこの非対称性は、一般的に遠隔量子情報分配プロセスでは系の量子相関が増加するのに対して、遠隔量子情報集約では系の量子相関は減少することに起因する。量子情報の符号化(分配)と復号化(集約)を量子相関の観点から解析した。更に、量子情報符号化と複合化の量子相関に関する非対称性を利用した新たな量子情報処理システムに関する研究を行った。また、上記の量子情報理論の研究と平行して、固体素子を用いた量子情報処理の可能性についての検討を行った。そして、カーボンナノチュープ中の電子スピン自由度を用いた量子情報メモリーを提案し、散逸によるデコヒーレンスの影響を解明する研究を進めている。一方光学系を用いた量子情報処理に関しては、現実的な状況下で量子通信を最適化するような量子情報の符号化・復号化と量子相関との関係についてについて考察した。光学系・固体素子系の多粒子量子相関を用いた新たな量子情報処理システムの設計の一環として、量子相関を用いた「遠隔量子情報集約(remote information concentration)」の理論を提案した。遠隔量子情報集約は、4粒子間の「束縛された量子相関をもつ状態(bound entangled state)」を用いて、互いに離れた場所にいる複数の送信者へ分配された量子情報を集約して受信者へと伝達するものである。量子情報を集約・伝達する役割は、複数の送信者と受信者間で共有している束縛された量子相関を持つ状態が担っており、送信者間で非局所的な演算をする必要はない。束縛された量子相関を持つ状態では予め分配された量子情報以外は送ることができないため、すべての送信者が「協力」して分配された情報を送る場合にのみ受信者は量子情報を受信することが可能となる。この研究は、これまで量子情報処理には有効ではないと考えられてきた束縛された量子相関を持つ状態を活用するために、量子情報理論の基礎的な視点からも重要である。そこで、遠隔量子情報集約を一般化して量子相関を用いた「遠隔量子操作」として定式化し、用いられる量子相関の性質を更に分析した。その結果、分配された量子情報に存在する量子相関と束縛された量子相関とが相補的に働いて、量子情報が集約され伝達されることが明らかになった。更に実用的な視点からは、先に提案された量子相関を用いた量子情報分配と今回提案した遠隔量子情報集約を組み合わせることで、量子秘密鍵を分岐した複数の中継場所を経由して安全に分配することが可能となることを示した。
膵腺房細胞をソースとした膵β細胞再生の分子基盤の解明

膵β細胞(インスリン分泌細胞)を人工的に誘導できれば糖尿病の再生医療に繋がる可能性がある。本研究では、ヒト膵外分泌細胞からインスリン分泌細胞が誘導できることを示した。また、膵β細胞がある種の条件下では脱分化-増殖-再分化できる特性を有していること見出した。さらに、膵β細胞は生体内においてもある一定の時期には生理的に非β細胞からも新生することが明らかとなった。本年度は膵腺房細胞がインスリン分泌細胞へ分化転換する際の細胞内シグナルの状態について主に検討を進めた。細胞の単離によってEFG受容体が活性化されてMAPキナーゼとPI3キナーゼの経路が活性化され、特にPI3キナーゼの活性が分化転換に重要であることを既に報告していたが、今回新たにSTAT3の活性化を確認し、この経路を遮断すると膵腺房細胞からインスリン分泌細胞への分化転換が強く抑制されることを見出した。したがって、PI3キナーゼ経路だけでなく、STA3経路の活性も腺房細胞の分化転換に重要であることが明らかとなった。一方、浮遊培養時には活性化されないFAKが接着培養によって活性化されたが、この条件では脱分化状態は誘導されるがインスリン分泌細胞までの変化は生じなかった。そこで、細胞内シグナルの活性化状態の違いが分化転換を制御している可能性を考慮し、様々な細胞内シグナル伝達分子の恒常活性型や不活性型をデザインし、アデノウイルスを作製した。また、TaqManプローブを用いたreal-time RT-PCRによって脱分化状態にある膵腺房細胞由来の細胞をプロファイリングしたところ、膵前駆細胞に特徴的な転写因子の発現パターンを示すことがわかった。さらに、膵腺房細胞からインスリン分泌細胞への分化転換過程と実際の膵β細胞の分化過程を比較検討する目的で、時間的制御可能な膵β細胞選択的蛍光標識マウスを作製し、標識の方法やタイミングについての基礎的検討を実施した。本年度はヒト膵外分泌組織からのインスリン分泌細胞への分化転換について集中的に検討を行った。ヒト膵外分泌組織は、膵がんなどで膵摘出術を受けた患者(計32例)からインフォームドコンセントに従い提供を受けた。摘出膵のうち、肉眼的に正常と思われる部分を分離してコラゲナーゼ消化後、残存膵島はジチゾン染色で除去した。単離膵外分泌細胞は0.5%血清と20ng/nl EGFを含むRPMI-1640培地で約2週間浮遊培養し、real-time RT-PCRによる遺伝子発現プロファイルやインスリン分泌反応を指標として細胞特性の変化を評価した。32例のうち21例で細胞分離に成功し、そのうちRT-PCRによる評価の可能であった19例すべてにおいてPdx1の発現誘導を認めた。残りの11例では、慢性膵炎による組織の線維化が顕著なため正常細胞の分離ができなかった。インスリンの発現はRT-PCRによる評価の可能であった19例のうち11例で認められ、これらの例では膵β細胞を特徴づける遺伝子(グルコキナーゼ、SUR1、Kir6.2、MafA、NeuroD)の発現も誘導された。一方、膵外分泌細胞を特徴づけるアミラーゼ、エラスターゼの発現は消失したことから、ここで用いた条件での培養によって本来の外分泌細胞としての特性を失ったものと考えられた。取得した細胞数の特に多かった4例についてはインスリン分泌反応を検討することができた。その結果、グルコース、高濃度KCl、グリベンクラミドによるインスリン分泌反応が認められた。興味深いことに、グルカゴンとソマトスタチンの発現誘導も見られた。本年度は、膵腺房細胞から完全に分化した膵β細胞を誘導するため、実際の膵β細胞が生体でどのような仕組みで分化するのかを特殊なマウスモデルを用いて解析した。マウスインスリン2遺伝子座に改変型エストロゲン受容体とCreリコンビナーゼの融合タンパク質を導入したノックインマウス(Ins2-CreER)を作製し、Rosa26遺伝子座にYFPを導入したマウス(R26R-YFP)と交配してIns2-CreER/R26R-YFPマウスを作製した。このマウスでは、タモキシフェンの投与によって任意のタイミングで膵β細胞を選択的かつ不可逆的に標識できる。正常加齢時、ストレプトゾトシン投与による膵β細胞傷害時、ならびに、新生仔から幼若期にかけての膵β細胞を標識して追跡した。Ins2-CreER/R26R-YFPマウスではタモキシフェン投与により、約30%の膵β細胞が標識された。正常加齢時には6週齢から18週齢まで膵β細胞の標識率に有意な変化は認められず、ストレプトゾトシン投与による膵β細胞傷害時においても標識率は変化しなかった。つまり、これらの条件では膵β細胞の維持における非β細胞の寄与はほとんどないものと考えられた。一方、出生後4週までに膵β細胞量は50倍以上に増加し、2週から4週の間では膵β細胞の標識率が有意に低下することを見出した。さらに、4週齢と8週齢では標識率が変化しないことも発見した。

このとき、YFPで標識されない数個から10個程度のインスリン陽性細胞のクラスターが腺房領域内に散見された。この結果は、幼若期のある特定の時期における膵β細胞量の増加には、既存のβ細胞の自己複製だけでなく膵腺房細胞を含む非β細胞からの新生も寄与する可能性を示している。以上の結果から、膵β細胞量の維持には週齢や条件によって異なるメカニズムが寄与していると考えられた。
マルチスケール中性子イメージング法による鉄鋼中ミクロ組織の形成過程の解明

本研究では、マルチスケール中性子イメージング法を用いた非破壊測定により、熱処理による鉄鋼中のミクロ組織の形成メカニズムを明らかにすることを目的とする。従来の鉄鋼研究では、評価手法の制限により、結晶粒組織のみ、析出物のみといったシングルスケールの解析と議論が行われ、このことが本質的にマルチスケールの構造を持つミクロ組織の形成メカニズムの解明を妨げていた。これに対して本研究では、これらの広い空間スケールを一挙に測定し、ありのままのミクロ組織を可視化することによって、その総合的な形成メカニズムを明らかにする。
膵癌・肝癌に対するアンチセンス療法の開発:合成リジン・セリンポリマーの利用

標的遺伝子を特異的に抑制しようとするantisense治療は、合理的であり興味深いものであるが、そのデリバリーや特異性に問題が残されている。本研究ではc-raf mRNAに対するantisense oligoDNA(ヌクレアーゼ感受性のphosphodiester(PO)体と耐性のphosphorothioate(PS)体)とそのキャリアーとしてpoly-(lysine/serine)copolymer PEG誘導体(PLSP)またはcationic lipopolyamine(Transfectam)を用いて、膵癌(HS766T)、肝癌(SK-HEP)に対する抗腫瘍効果をin vitroおよびin vivoで検討した。OligoDNAの濃度としてPLSPでは2μM、Transfectamでは0.5μMでantisense oligoDNAの細胞増殖抑制効果をみると、両者とも何故かPO体の方がPS体に比べてその効果が強かった。RT-PCR法でc-rafのmRNAレベルをみると、PO、PS体共にantisense oligoDNAによりそのレベルの減少がみられたが、腫瘍増殖抑制効果はむしろアンチセンス機序に依存しない非特異的効果の方が大きかった。肝癌細胞をヌードマウスの腹腔内に接種した腹腔内播種モデルを作成し、腸間膜、肝門部の腫瘍結節の形成、肝転移の有無、癌性腹水の発生を観察した。癌細胞の腹腔内接種後3週に3μgのoligoDNAをTransfectamをキャリアーとして週2回計6回腹腔内投与すると、PO体のantisenseおよびmismatchのoligoDNAが最も抗腫瘍効果が強くin vitroでの効果とほぼ同様の結果が得られた。また、6μg antisense oligoDNAの週1回計3回の投与ではPO体で多発性の皮膚潰瘍を生じ、PO体の方がむしろ毒性が低く臨床応用により適している可能性が示唆された。今後、腫瘍選択性の向上のため、標的遺伝子の選択、腫瘍指向性を持たせたキャリアーの開発などを検討してゆく予定である。標的遺伝子を特異的に抑制しようとするantisense治療は、合理的であり興味深いものであるが、そのデリバリーや特異性の問題が残されている。抗腫瘍効果が報告されているc-raf mRNAに対するantisense oligoDNAを用いて、膵癌(HS766T)、肝癌(SK-HEP)に対する効果を検討した。キャリヤ-としてpoly-(lysine/serine) copolymer PEG誘導体(PLSP)とcationic lipopolyamine (Transfectam)を用い、またoligoDNAとしてはヌクレアーゼ感受性のphosphodiester(PO)体と耐性のphosphorothioate(PS)体を用い比較検討した。HS766T細胞を用いたin vitro実験で、用量依存性の検討よりoligoDNAの濃度をPLSPでは2μM,Transfectamでは0.5μMとした。2μMのantisense oligoDNA単独では、PO体PS体共に増殖抑制効果はみられなかった。Antisense oligoDNAの細胞増殖抑制効果は、PLSP、Transfectamいづれを用いてもPO体の方がPS体に比べてその効果が強く、特にPLSPではその傾向が強かった。(PLSPでは-43%と-17%で、Transfectamでは-55%と-40%;MTT法)。Transfectamを用いると、PO体PS体共に細胞増殖抑制効果はPLSPに比べて大きかったが、sense、mismatchのoligoDNAに比べてantisenseの特異性はより低くなった。RT-PCR法でc-rafのmRNAレベルをみると、PO、PS体共にantisense oligoDNAによりそのレベルの減少がみられたが、腫瘍増殖抑制効果でみると、むしろアンチセンス機序に依存しない非特異的効果の方が大きかった。以上の結果は、SK-HEP(肝癌)細胞を用いても同様であった。

SK-HEP細胞をヌードマウスの腹腔内に接種し腹膜播種モデルを作成し、in vivoでのc-raf mRNAに対するantisense oligoDNAの効果の検討を開始した。初期の段階の実験であるが、癌細胞を腹腔内接種後Transfectamをキャリアーとして6μMのantisense oligoDNAを週1度3回投与した。PO、PS体共に、腫瘍の結節形成の出現を同程度に抑制したが、PS体では、多発性の皮膚潰瘍を生じた。PO体では、皮膚潰瘍がわずかに見られるのみであった。ヌクレアーゼ感受性のantisenseの方が、むしろ毒性が低く臨床応用により適している可能性が示唆される。PLSPをキャリアーとした場合も含め、これからの重要な課題である。他の細胞周期に関するantisense oligoDNAは、c-rafに比べて極めて有効というものはこれまでのところなく、c-rafのantisense oligoDNAを用いたin vivoの実験を中心に今後進めて行く予定である。操作性よりSK-HEP細胞をヌードマウスの腹腔内に接種し、肝癌細胞の腹腔内播種モデルを作成した。OligoDNAとしてはヌクレアーゼ感受性のphosphodiester(PO)体と耐性のphosphorothioate(PS)体を用い、そのキャリアーとしてcationic lipopolyamine(Transfectam)を用いた。癌細胞の腹腔内接種後3週に3μgのoligoDNAを週2回計6回腹腔内投与し、腸間膜、肝門部の腫瘍結節の形成、肝転移の有無、癌性腹水の発生を観察すると、PO体のantisenseおよびmismatched oligoDNAが最も抗腫瘍効果が強く、in vitroでの効果とほぼ同様の結果が得られた。また、6μg antisense oligoDNAの週1回計3回の投与ではPS体で多発性の皮膚潰瘍を生じ、PO体の方がむしろ毒性が低く臨床応用により適している可能性が示唆された。Antisense oligoDNAとTransfectamの複合体による抗腫瘍効果には、アンチセンス機序とは異なる非特異的効果がかなり含まれていることは明らかであるが、腫瘍選択性を持たせることで逆にその効果を利用可能である。今後腫瘍選択性の向上のため、標的遺伝子の選択、腫瘍指向性を持たせたキャリアーの開発などを検討してゆく予定である。
ヒト間葉系幹細胞を利用した効率的な新規口唇口蓋裂治療戦略

本研究では、口唇口蓋裂治療に応用可能な骨および軟骨に分化した生細胞の純化と分化誘導効率化を目指す。そのため、1骨・軟骨分化マーカーのエクソンにGFPレポーターをノックインする。このレポーターHiMSC細胞を用いて、2分化した生細胞をFACSによって純化し、cDNAアレイ解析により細胞膜表面に局在する新規分化マーカーを同定する。また、3このレポーター細胞を用い、分化を促進する化合物のスクリーニングを行う。さらに、4臨床応用に可能な細胞を使い、新規分化マーカーの抗体を用いたFACSによる分化細胞の純化と、化合物による分化促進作用を確認する。
ヒトセントロメア/キネトコアクロマチンの機能構造解析

我々研究グループはヒト染色体セントロメア領域をDNAとタンパク質の相互作用によって形成されるDNA/タンパク質複合体としてとらえ、分子レベルにおける機能構造の解析を行っている。セントロメア特異的ヒストンH3変異体であるCENP-Aの解析を行い、CENP-Aの精製法を開発しCENP-Aを含むヌクレオソーム再構成系を構築した(文献6)。これまでに極めて特異性の高い抗CENP-Aモノクローナル抗体の作成に成功した(文献1,11-13)。この抗体が細胞染色のみならず、免疫沈降にもすぐれた特異性を有することを示した(文献5)。間期核から極めて温和な方法を用いてクロマチンを可溶化し抗CENP-A抗体を用いてnativeクロマチン免疫沈降法(N-ChIP)を用いて間期セントロメア複合体の単離・精製に成功した(文献9)。この複合体がこれまでセントロメア構成因子として知られていたCENP-A,CENP-B,CENP-C,CENP-H,CENP-I/hMis6,hMis12を含むことからこの複合体をInterphase Centromere Complex(I-CEN complex)と命名した。プロテオミクス解析によって網羅的にI-CEN complexの構成因子を解析し、約40種類のタンパク質を同定した(文献9)。平成16年度はこれらのタンパク質から約20種類を選択して神奈川歯科大学の野崎直仁博士との共同研究によりそれぞれのタンパク質の末端ペプチドを化学合成しモノクローナル抗体の作成を試みた。10種類については抗体が得られた。MgcRacGAP/hMKLP-1,ASR2A,Rsf1(XAP8)/SNF2H用の五種類について現在解析中である。さらに、それぞれのセントロメア関連タンパク質の機能を調べるために、siRNAを細胞に導入し、目的タンパク質のノックダウンを試みている。ASR2AはsiRNA導入によりM期停止が引き起こされ、染色体分離に必須であるが明かとなった(論文準備中)。我々研究グループはヒト染色体セントロメア領域の機能構造解析を行っている。この領域をDNAとタンパク質との相互作用によって形成されるDNA/タンパク質複合体としてとらえ、分子レベルにおける構造の解析を行った。我々はこれまでに、極めて特異性の高い抗CENP-Aモノクローナル抗体の作成に成功し、この抗体が細胞染色のみならず、免疫沈降にもすぐれた特性を有することを示した。本抗体は世界に広く認知され、広く利用されている。また共同研究を行い幾つかの成果を得ている(文献表1,2,3)。CENP-Aヌクレオソームが選択的にI型αサテライトDNA上に形成されるという我々の発見を基礎にして、本年度はこの結果をさらに展開し、単離したセントロメア複合体の構成因子をプロテオミクス解析により網羅的に明らかにすることを試みた(文献表7)2.単離した複合体が含むDNAは約70%I-型αDNAであった。この結果は約70%がCENP-Aクロマチンであることを示し、CEN complexの純度を表す指標となる。3.プロテオミクス解析の結果約40種類の遺伝子を同定した。上記セントロメアタンパク質5種類、多数の機能未知タンパク質。4.その他に、クロマチンリモデリングに関連した因子(DDB1,XAP8,hSNF2H,FACTp140,FACTp80/SSRP1),ポリコーム複合体(BMI1,Ring1,RNF2,HPC3,PHP2),racGAP,及びKNL5。これら多数の遺伝子の詳細な解析から、今後新たなセントロメア機能の解明につながるものと考えている。

我々研究グループはヒト染色体セントロメア領域をDNAとタンパク質の相互作用によって形成されるDNA/タンパク質複合体としてとらえ、分子レベルにおける機能構造の解析を行っている。セントロメア特異的ヒストンH3変異体であるCENP-Aの解析を行い、CENP-Aの精製法を開発しCENP-Aを含むヌクレオソーム再構成系を構築した(文献2,5,6)。これまでに極めて特異性の高い抗CENP-Aモノクローナル抗体の作成に成功し、この抗体が細胞染色のみならず、免疫沈降にもすぐれた特異性を有することを示した(文献1,3,4,7)。間期核から極めて温和な方法を用いてクロマチンを可溶化し抗CENP-A抗体を用いてnativeクロマチン免疫沈降法(N-ChIP)を用いて間期セントロメア複合体の単離・精製に成功した。この複合体がこれまでセントロメア構成因子として知られていたCENP-A, CENP-B, CENP-C, CENP-H, CENP-I/hMis6,hMis12を含むことからこの複合体をInterphase Centromere Complex(I-CEN complex)と命名した。プロテオミクス解析によって網羅的にI-CEN complexの構成因子を解析し、約40種類のタンパク質を同定した(文献4)。本年度はこれらのタンパク質から約20種類を選択して神奈川歯科大学の野崎直仁博士との共同研究によりそれぞれのタンパク質の末端ペプチドを化学合成しモノクローナル抗体の作成を試みた。10種類については抗体が得られ現在それらを用いて解析中である。さらに、それぞれのセントロメア関連タンパク質の機能を調べるために、siRNAを細胞に導入し、目的タンパク質のノックダウンを試みている。ASR2AはsiRNA導入によりM期停止が引き起こされ、染色体分離に必須であるが明かとなった(論文準備中)。
大腸癌における新規免疫治療PD-1/PD-L1経路阻害剤の効果予測マーカーの検証

マイクロサテライト不安定性(MSI)が高い大腸癌などは体細胞変異が多いため、免疫原性が高く、腫瘍内への免疫細胞浸潤が多くなり、PD-1/PD-L1経路阻害薬が有望であることが考えられている。すなわち、変異が多い癌種は必然的に新規の変異抗原も多く、その変異抗原を特異的に認識するT細胞も数多く存在すると同時にPD-1/PD-L1経路を介した免疫抑制が生じていることが想定され、PD-1/PD-L1経路阻害薬が有望であることが考えられる。Leらによると(ASCO2015)、ミスマッチ修復(MMR)遺伝子欠損大腸癌の抗PD-1抗体の奏効率、疾患制御率は、MMR遺伝子正常大腸癌に比べともに高いことが示されている。そこで、本研究の目的は大腸癌における抗PD-1/PD-L1抗体の治療効果ならびに治療効果予測に関して基礎的、臨床的検証行うことである。そこで我々はこれまでに当院で外科的根治切除を施行した大腸癌摘出標本157例を用いて、Capillary sequencerを用いて、MSI statusを確認のうえ、癌組織免疫応答に関わる癌組織浸潤性リンパ球(PD1+Tリンパ球、CD8+細胞障害性Tリンパ球及びFOXP3+制御性Tリンパ球)ならびに宿主免疫能の指標である血中総リンパ球数、好中球/リンパ球比、血小板/リンパ球比およびアルブミン/グロブリン比の関連を検討した。MSIを9例に認め、病理組織として未分化型との相関を認めた。またFoxp3陽性T細胞はMSI大腸癌組織に多く浸潤している傾向を認め、腫瘍浸潤CD8T細胞はMSI大腸癌に有意に多く認めた。また、PD-L1の大腸癌組織における免疫染色と,MSI statusや、TILとの相関を解析したが、これに関してはともに有意な相関をみとめなかった。しかしながら術前血清中のsoluble CTLA-4が有用な予後マーカーとなる可能性を確認した。そこで我々はこれまでに当院で外科的根治切除を施行した大腸癌摘出標本157例を用いて、Capillary sequencerを用いてMSI assayを行い、MSI statusを確認のうえ、癌組織免疫応答に関わる癌組織浸潤性リンパ球(PD1+Tリンパ球、CD8+細胞障害性Tリンパ球及びFOXP3+制御性Tリンパ球)ならびに宿主免疫能の指標である血中総リンパ球数、好中球/リンパ球比、血小板/リンパ球比およびアルブミン/グロブリン比の関連を検討した。現在、PD-L1の大腸癌組織における免疫染色を同一コホートを用いて解析を進めており、今後は、PD-L1発現が、MSI statusや、TIL、ならびに全身性炎症反応との相関について、検討を行っていく予定となっている。サンプルからのDNA抽出とそのマイクロサテライト不安定性検査を行う条件設定を行うのにやや時間を要した。またさまざまな蛋白を標的とした免疫染色における至適条件設定もやや時間を要しているが、現在も鋭意遂行中である。

またFoxp3陽性T細胞はMSI大腸癌組織に多く浸潤している傾向を認め、腫瘍浸潤CD8T細胞はMSI大腸癌に有意に多く認めた。本年度は、PD-L1の大腸癌組織における免疫染色を同一コホートを用いて、MSI statusや、TILとの相関を解析したが、これに関してはともに有意な相関をみとめなかった。遺伝子解析を行う上で、その測定系protocolの基礎実験にやや時間を有したためマイクロサテライト不安定性(MSI)が高い大腸癌などは体細胞変異が多いため、免疫原性が高く、腫瘍内への免疫細胞浸潤が多くなり、PD-1/PD-L1経路阻害薬が有望であることが考えられている。すなわち、変異が多い癌種は必然的に新規の変異抗原も多く、その変異抗原を特異的に認識するT細胞も数多く存在すると同時にPD-1/PD-L1経路を介した免疫抑制が生じていることが想定され、PD-1/PD-L1経路阻害薬が有望であることが考えられる。Leらによると(ASCO2015)、ミスマッチ修復(MMR)遺伝子欠損大腸癌の抗PD-1抗体の奏効率、疾患制御率は、MMR遺伝子正常大腸癌に比べともに高いことが示されている。そこで、本研究の目的は大腸癌における抗PD-1/PD-L1抗体の治療効果ならびに治療効果予測に関して基礎的、臨床的検証行うことである。そこで我々はこれまでに当院で外科的根治切除を施行した大腸癌摘出標本157例を用いて、Capillary sequencerを用いて、MSI statusを確認のうえ、癌組織免疫応答に関わる癌組織浸潤性リンパ球(PD1+Tリンパ球、CD8+細胞障害性Tリンパ球及びFOXP3+制御性Tリンパ球)ならびに宿主免疫能の指標である血中総リンパ球数、好中球/リンパ球比、血小板/リンパ球比およびアルブミン/グロブリン比の関連を検討した。MSIを9例に認め、病理組織として未分化型との相関を認めた。また、PD-L1の大腸癌組織における免疫染色と,MSI statusや、TILとの相関を解析したが、これに関してはともに有意な相関をみとめなかった。しかしながら術前血清中のsoluble CTLA-4が有用な予後マーカーとなる可能性を確認した。臨床サンプルの検討では、PD-L1発現のバイオマーカーとしての意義と臨床病理学的因子との相関、ならびにMSIやTILさらには全身性炎症反応との相関について、検討を加える予定である。また並行して必要に応じて適宜in vivo実験を行っていく。FFPEからのDNA抽出や、免疫染色などに時間を要したため、やや実験計画行程に遅れが生じたため。
月の錯視に関する実験心理学的研究

月の錯視とは、地平線方向の月が真上方向の月よりも大きく見える現象である。実験1では、ほぼ完全暗黒にしたホール内で月の錯視をシミュレートした状況を作り、月が下方向に見える場合について検討した。その結果、下方向の月も水平方向の月に比べ過小視されるという結果が得られた。実験2では、野外で鏡に月を映し出して、単眼視観察と両眼視観察の比較検討を行なった。その結果、両眼で観察することが月の錯視の生起には決定的に重要であることが示唆された。本研究は、月の錯視という見かけの大きさの異方性を、観察時の姿勢の影響、上方向と下方向での違い、眼位と姿勢との関係などの点から検討する。平成20年度は、上方向と下方向での見かけの大きさについて実験をおこなった。実験は、新潟市の新潟県民会館大ホールをほぼ完全暗黒にした状態でおこなわれた。被験者は12名。4基のレーザーポインターを用い、2基を被験者の正面・水平方向に向け、被験者から15mの距離に左右に一定の間隔(視角で3度)の2光点を提示した。この2光点の間隔を標準刺激とした。別の2基を被験者の上方向(あるいは下方向)に向け、同じく15mの距離に2光点を提示した。この2光点の間隔を比較刺激とした。被験者は、水平方向(0度)に提示される2光点(標準刺激)に対し、+20度(あるいは0度、-20度)に提示される2光点(比較刺激)が同じ間隔に見えるように、比較刺激の間隔を調節した。水平視条件(その方向に頭部が直交し、眼が水平に向く条件)と仰視/俯視条件(頭を垂直にして、比較刺激の方向に眼を上げる/下げる条件)とをおこない、眼位の影響も検討した。錯視量は、標準刺激の間隔と調節された比較刺激の間隔の比に相当する。その結果、多くの被験者で、0度方向に比べ、+20度でも-20度でも過小視傾向が認められた。また、その傾向は、水平視条件よりも仰視で顕著であった(すなわち眼位も影響した)が、俯視条件ではそうではなかった。この結果は、月の錯視における眼位の関与を考える上で重要な意味をもつと言える。月の錯視の生起についてはこれまで複数の要因が考えられてきたが、本研究は、視方向と両眼視の点から検討をおこなうものである。平成21年度は、屋内実験と野外実験とをおこなった。屋内実験は、大講義室を暗黒状態にし、15度上方向と15度下方それぞれにレーザーポインターで2光点を提示し(被験者からの提示距離は8m)、被験者には2光点間の距離(標準刺激の2光点間距離は視角で2度)を方向間で比較させた。その結果、15度上方向に比べ、水平方向と15度下方向では2光点間距離(大きさと等価)が相対的に過大視されていた。水平方向と15度下方向に有意な差はなかった。野外実験は、大学キャンパス内の学生広場で夕刻におこない、実際の月(満月に近い状態の月)を刺激にして、両眼視と単眼視について検討した。月を上方向30度と水平方向に設置した鏡(被験者からの距離は3m)に映し、被験者には、マグニチュード推定法により両者の大きさを比較してもらった。前半で単眼視条件、後半で両眼視条件を行なう被験者群と、その逆の前半で両眼視条件、後半で単眼視条件を行なう被験者群とを設けた。その結果、前半で単眼視条件をおこない後半で両眼視条件を行なった被験者群では、両眼視条件では月の錯視が生じたものの、最初におこなった単眼視条件では、錯視はほとんど生じなかった。一方、前半で両眼視条件、後半で単眼視条件を行なった被験者群では、どちらの条件でも錯視が得られた。このことは、最初から単眼視で観察した場合には月の錯視が生じるが、いったん両眼視で観察して月の錯視を経験したあとでは、単眼視で観察しても月の錯視が生じることを示している。野外にて実際の月と鏡を用い,月の錯視を模した状況下で,この錯視に関わる眼位と両眼視の要因について検討を行なった。実験は大学キャンパス内で夜間に実施した。満月に近い月を,被験者から水平方向,上方向20度,下方向20度においた鏡に映した。鏡の大きさは100cmx50cm,被験者から鏡までの距離は4m。被験者には,水平方向に見える月の大きさを標準刺激として,上方向と下方向それぞれの方向に見える月の大きさをマグニチュード推定法で答えさせた。

実験に参加した被験者は14名で,このうち半数の7名を,実験の前半を片眼で,後半を両眼で観察する条件(単眼→両眼条件),残りの半数を,その逆の順の両眼→単眼条件に振り分けた。その結果,両眼→単眼条件では,水平方向の月に対して上方向の月が過小視され(平均0.8倍程度),月の錯視が得られた。下方向の月の場合には,水平方向の月に対してやや小さく見えたが(有意差はあったものの),上方向ほどの過小視ではなかった。これに対して,単眼→両眼条件では,前半の単眼視による観察では,方向による月の大きさの違いは見られなかった(つまり,月の錯視は生じなかった)が,後半の両眼視による観察では,上記と同様の錯視が生じた。このことは,両眼でいったん月の錯視を得た場合には,その後単眼で観察しても月の錯視が得られるが,最初から単眼で観察した場合には,月の錯視が得られないということを意味する。以上の結果は,月の錯視の生起には,両眼での観察と視方向が大きく関わっていることを示唆している。
昇降圧可能な交流直接形電力変換器の開発

本研究では,交流直接変換器の小型,高効率化を目的として,実用化に向けた研究を行う。交流直接変換器の問題を解決する提案システムは従来システムと比較して,高いパワー密度で,高い入出力電圧比を得られる。しかし,HEVに提案システムを適用することを考えると,バッテリーともエネルギーをやり取りする必要がある。高パワー密度を維持するためには,受動素子を追加せずに直流連系システムを開発する必要があることがわかった。一方,交流直接変換器が普及しない原因は有用性が定量的に示されていないことである。用途によって電力変換器に要求される性能(効率,サイズ,制御性能,コスト等)が異なる。しかし,これらの要求に対して従来システムと交流直接変換器は定量的に評価されていないため,交流直接変換器が普及されない。したがって,交流直接変換器の普及および実用化のために,用途毎に要求される性能に対する評価を一般化し,交流直接変換器と従来システムを比較する必要がある。交流直接変換器の有用性を定量的に示すため,提案システムの評価方法を一般化する。そこで,提案システムの損失解析手法を明らかにした。その結果,各用途において提案システムが従来システムと比べて,高効率,小型化に有利であることがわかった。最後に,導出した式を用いて各用途の仕様に応じた変換器の最適設計および選択を行うことができる。また,導出した損失式や体積式を用いることで予め必要な材料を選定することができるため,製作に必要なコストを算出することができる。さらに,計算した効率から,長期間でみたときの運用コストを試算することができ,より実用的な観点から提案システムの有用性を比較することができる。以上,本研究により昇降圧可能な交流直接変換器の高性能化,実用化が期待できるといえる。26年度が最終年度であるため、記入しない。交流直接形電力変換器は従来の電力変換器と比較して,エネルギー蓄積要素を必要としないため、小型化、高効率化が期待できる。しかし,交流直接形電力変換器が普及されていない。この原因の一つは,交流直接形電力変換器の有用性が定量的に示されていないことである。具体的には,用途によって電力変換器に要求される性能(効率、サイズ、制御性能、コスト等)が異なる。しかし、これらの要求に対して従来システムと交流直接形電力変換器は定量的に評価されていない。そこでまず,交流直接形電力変換器(マトリックスコンバータ)および従来システム(BTBシステム)における各損失を定式化し,実験べースで損失式の妥当性を確認した。これにより,これまでシミュレーションで解析していた損失を机上計算することができるため,シミュレーション時間の短縮とシミュレータによる開発コストを削減することができる。また,定式化した損失式を用い、小型化の観点から最大パワー密度設計および部品選定を行った。その結果、実験べースで試作したマトリックスコンバータの基本的な動作と最大パワー密度設計の妥当性を確認した。この成果により,容易にマトリックスコンバータをより高パワー密度化することが可能となり,さらなる省エネルギー,省スペース化が求められる近年において,マトリックスコンバータの用途拡大が期待できる。さらに,莫大な節電効果となることや、有限資源への依存度が小さくなることが期待される。新しい直流連系可能な回路を検討したが,サイズを計算したところ,大型化することが判明した。したがって,構成から検討し直す必要があるため,工程が遅れている。まず、直流連系可能な回路の検討において,研究計画を変更し、動作解析を実験べースで行う。

以前検討した構成は,受動素子の大型化が問題となったため,高周波化を図ることで,上記の問題を解決する予定である。次に,イニシャルコストとランニングコストを計算することで、提案システムはコストの面でも有利であることを証明する。最後に、用途毎に要求される仕様に対して、適した変換方式を選択する方法を定量的に検討する予定である。具体的には、HEV、ビル設備、新エネルギーの系統連系の用途について検討する。以上の内容をまとめ,博士論文を執筆する。
放線菌の生産する蛋白性プロテアーゼ・インヒビターに関する多角的研究

研究は実施計画に沿ってほぼ順調に進行し、下記のような成果を得た。(1)放線菌起源の金属プロテアーゼインヒビター(SMPI)の化学構造を決定し、その知見を基にしてこの蛋白質のインヒビターとしての反応部位の同定を試みた。またサーモリシンとの相互作用の解析を分光学的方法で進めたが、これらの研究を深めるためにはより充分な量のSMPIを確保する必要があるため、菌のSMPI生産性向上の検討をも行い、所期の成功を収めた。(2)放線菌のズブチリシンインヒビター(SSI)が、放線菌由来のズブチリシン様酵素ばかりでなく、同じ菌のキモトリプシン様酵素、更には金属プロテアーゼまでも阻害し、SSIが予想外に広い阻害スペクトル(ただし放線菌プロテアーゼ類の範囲内で)の持ち主であることを見出した。(3)SSI遺伝子のクローニング、その転写および翻訳制御部位をも含めたDNA塩基配列の決定、菌での発現に成功した。更にこの遺伝子に部位特異的突然変異法を適用して、反応部位の【Met^(73)】残基を【Lys^(73)】残基に置換したSSIの調製を行い、多種多様なSSI人工突然変異体をインヒビターの構造-活性相関研究の対象に供する道を開いた。(4)上で得た【Lys^(73)】-SSIの他、天然の突然変異体(プラスミノストレプチン)およびSSIに酵素処理あるいは化学試薬処理を施して得た多種類の誘導体を対象として、各種プロテアーゼとの相互作用を酵素学的,分光学的手法あるいは熱測定法によって比較解析し、重要な新知見を得た。(5)SSIそれ自身およびそれとズブチリシンとの複合体について結晶X線解析データの精密化を進め、複合体形成時に起こるSSIの立体構造変化が新しい機構に基づくことを推論し得た。核磁気共鳴法を用いたSSIの溶液中における立体構造の解析も進展した。特にここで指摘された分子内運動に富む部分の存在は、2で明らかにされたSSIの広い阻害スペクトルとの関連で注目される。
高ショットキー障壁MESFETを用いたInP系超高速集積回路の試作

燐化インジウムショットキーゲート電界効果トランジスタ(InP MESFET)は、マイクロ波分野で実用化されているGaAs MESFETよりも動作周波数の高い超高速集積回路や、光通信システムのキーデバイスとして期待されているが、これまでに実用化された例はない。本研究の目的は、新しい電気化学プロセスを用いて、高障壁を有するInPショットキー障壁を形成し、それを利用したInP MESFETを世界に先駆けて実現し、超高速集積回路および光電子集積回路に応用する素地を作ることである。得られた成果を以下にまとめる。1)Pt/InPショットキーダイオードにおいて、0.86eV以上の障壁高さが再現姓良く得られ、理想因子も1.1程度と極めて良好な値を示した。2)Pt/InP接合界面を、容量-電圧法、ラマン分光法および光電子分光法により詳細に評価した。結果、酸化層が存在せずストレスの極めて小さい界面が形成されていることが明らかとなった。3)電気化学プロセスの選択性を利用することによって、ゲート長が12μm程度の、PtゲートInP MESFETを作製した。MESFETは、すぐれたゲート制御性と完全なピンチオフ特性を示し、相互コンダクタンス23mSが得られた。ゲート漏れ電流もゲート電圧V_G=-5Vで100nA以下と低い値が得られ、-20Vの負ゲート電圧でもブレークダウンは見られなかった。さらに、0.6Vの正ゲート電圧まで良好なゲート制御性を示し、エンハンスメントモードMESFET作製の可能性をが示された。4)InP系混晶半導体のInAlAsおよびInGaAsに対しても、良好なPtショットキー接合が電気化学プロセスによって実現できた。ショットキー障壁高さは、それぞれ、0.9eV,0.5eVとなり、従来の蒸着法によるPt/InPショットキーダイオードの場合より、300meV以上も高い障壁高が得られた。この結果は、ミリ波用の超高周波デバイスとして期待されている、InAlAs/InGaAs高電子移動度トランジスタ(HEMT)へのゲート形成に応用できるものである。燐火インジウムショットキーゲート電界効果トランジスタ(InP MESFET)は、マイクロ波分野で実用化されているGaAs MESFETよりも動作周波数の高い超高速集積回路や、光通信システムのキーデバイスとして期待されているが、これまでに実用化された例はない。(1)Pt/InPショットキーダイオードにおいて、0.86eV以上の障壁高さが再現性良く得られ、理想因子も1.1程度と極めて良好な値を示した。(2)Pt/InP接合界面の電気的評価び光電子分光法による化学分析により、酸化層などの遷移層が存在しない良好な接合界面が形成されていることが明かとなった。(3)電気化学プロセスの選択性を利用することによって、ゲート長が12μm程度の、PtゲートInP MESFETの作製が可能となった。(4)作製したMESFETは、すぐれたゲート制御性と完全なピンチオフ特性を示し、相互コンダクタンス23mSが得られた。

ゲート漏れ電流もゲート電圧=-5Vで1μA以下と低い値が得られ、-20Vの負ゲート電圧でもブレークダウンは見られなかった。さらに、0.6Vの正ゲート電圧まで良好なゲート制御性を示し、エンハンスメントモードMESFET作製の可能性を有していることが明らかになった。以上の研究成果は、IPRM95(5月),SSDM95(8月)および秋期応物学会(8月)で公表された。燐化インジウムショットキーダイオード電界効果トランジスタ(InP MESFET)は、マイクロ波分野で実用化されているGaAs MESFETよりも動作周波数の高い超高速集積回路や、光通信システムのキーデバイスとして期待されているが、これまでに実用化された例はない。本研究の目的は、新しい電気化学プロセスを用いて、高障壁を有するInPショットキー障壁を形成し、それを利用したInP MESFETを世界に先駆けて実現し、超高速集積回路および光電子集積回路に応用する素地を作ることである。得られた成果を以下にまとめる。1)Pt/InPショットキーゲートにおいて、0.86eV以上の障壁高さが再現姓良く得られ、理想因子も1.1程度と極めて良好な値を示した。2)Pt/InP接合界面を、容量-電圧法、ラマン分光法および光電子分光法により詳細に評価した結果、酸化層が存在せずストレスの極めて小さい界面が形成されていることが明らかとなった。3)電気化学プロセスの選択性を利用することによって、ゲート長が12μm程度の、PtゲートInP MESFETを作製した。MESFETは、すぐれたゲート制御性と完全なピンチオフ特性を示し、相互コンダクタンス23mSが得られた。ゲート漏れ電流もゲート電圧V_G=-5Vで100nA以下と低い値が得られ、-20Vの負ゲート電圧でもブレークダウンは見られなかった。さらに、0.6Vの正ゲート電圧まで良好なゲート制御性を示し、エンハンスメントモードMESFET作製の可能性をが示された。4)InP系混晶半導体のInAlAsおよびInGaAsに対しても、良好なPtショットキー接合が電気化学プロセスによって実現できた。ショットキー障壁高さは、それぞれ、0.9eV, 0.5eVとなり、従来の蒸着法によるPt/Inpショトキ-ダイオードの場合より、300meV以上も高い障壁高が得られた。この結果は、ミリ波用の超高周波デバイスとして期待されている、InAlAs/InGaAs高電子移動度トランジスタ(HEMT)へのゲート形成に応用できるものである。
窒化けい素セラミックスの精密研削加工の研究

本年度は室化けい素セラミックスの一種で特に耐食性にすぐれているといわれるサイアロンを被削材として取り上げ、その精密研削過程を解明することを目的として、ダイヤモンド切れ刃による単粒研削実験およびメタルボンドダイヤモンド砥石による円筒プランジ実験を行った。本年度の研究で得られた主な結論は以下の様である。1.サイアロンの円弧形単粒研削においては、切れ刃の干渉深さより弾性変形領域、塑性変形領域および切削領域の3つの領域が存在する。2.切れ刃の最大干渉深さによって、(1)弾性変形だけの場合、(2)弾性変形→塑性変形→弾性変形の場合、(3)弾性変形→塑性変形→切削状態→塑性変形→弾性変形の場合といった3種類の接触形態が存在する。3.切りくずは、脆性破壊によって生成されたものと塑性変形によって生成されたものが混在する。4.溝の表面に生成される粗さは、切込み量あるいは切れ刃先端丸味半径が大きいほど大きくなる。5.金属の場合と異なり、切始め側と切終り側での弾塑性領域の長さはほぼ同じである。6.サイアロンの円筒プランジ研削過程においては、過渡、定常およびスパークアウトの3つの異なる研削状態が存在する。7.サイアロンの表面生成は、室化けい素の場合とほぼ同様に、脆性破壊と塑性変形の両者によって進行する。8.サイアロンの研削においては、熱伝導率が低いので研削点において発生する熱が滞留して温度が上昇するために、切れ刃先端に熱的な摩減摩耗を生ずる。9.サイアロンは常温では室化けい素、アルミナより硬度、じん性は高いが、研削抵抗は室化けい素より小さくアルミナより大きい。10.サイアロンはアルミナや室化けい素より砥石摩耗量が大きいので、研削比も小さい。今後は、本年度の研究成果を基にして、メタルボンドダイヤモンド砥石を用いて精密成形研削を行う場合の基礎資料を得るために、円弧形砥石および【V】形砥石による成形研削機構を実験的に解明していく予定である。
スペクトル強度比を用いた３次元温度分布計測システムの開発

本研究は、ハーフミラーを用いて同一画角の狭帯域散乱光強度を2台のカメラで取得し、その比の値と温度との関係から温度分布を得るという手法に取り組むものであった。そこで前年度に上述の仕組みによる計測を行ったところ、片方のカメラで測定対象物が2重に写るといった現象が確認され、計測精度に大きな影響が出ることが明らかになった。そこで最終年度では、計測対象の鉛直方向に照明を設置し、その鉛直方向となす角度が15度の位置(計測対象物から見て仰角が75度)に2台のカメラを設置し、異なる狭帯域散乱光強度の画像を得る手法に取り組んだ。その結果、計測可能温度範囲が広がるとともに、不確かさも小さくなった。しかしながら、その波長比(436nmと405nmの比)は前年度(442nmと436nmの比)と同じではないことも明らかになった。この理由としては、狭帯域散乱光強度が仰角に依存するためである。なお、仰角が広い範囲で計測できるということは、広い空間を正しく温度計測できることを意味する。そこで、仰角毎に狭帯域散乱光強度を取得し、仰角と計測可能温度範囲及び温度分解能の関係について詳細に調べた。その結果、温度分解能を0.1°Cよりも小さなものを要求すると436nmと420nmの比を用いた方が良い事が明らかになった。また、液体内の温度分布計測のため、本年度取り組んだカメラ配置を使用して、シリコンオイル内に感温液晶微粒子を混在させた粒子位置を特定する装置も開発した。これは異なる角度から感温液晶微粒子を撮影するため、粒子の三次元的な位置が2台のカメラで算出できるというものである。以上開発したものを組み合わせることで3次元的な温度分布を得ることが可能となるため、本研究により、新しい3次元温度分布計測の基盤となる技術が確立できた。本研究で取り組んでいる感温液晶を用いた温度計測法では、450nm以下の短い狭域波長の散乱光スペクトル強度が、色彩の変わる温度範囲(呈色温度範囲)よりも広い温度幅で温度が高くなるとともに単調増加するという特徴を利用した新しい手法である。散乱光スペクトル強度は照明の照射光強度にも影響を受けるため、温度分布計測を行うためには照射光強度の分布を予め検定しておく必要があった。この手法では、温度計測が容易ではない、液体内の温度分布計測への拡張ができない、などの課題があった。そこで初年度では、450nm以下の狭域波長の散乱光スペクトル強度の比をとることで照射光強度の分布を打ち消す手法を取り組んだ。また、コレステリック液晶とカイラルネマティック液晶とでどちらの感温液晶が本手法に対して適切であるかについても評価した。同時刻での異なる狭域波長のスペクトル強度分布を得るため、計測対象物からの散乱光をハーフミラーで分け、2台の高速度カメラで撮影する計測装置を作成した。なお、それぞれのカメラの前には任意の狭域波長のスペクトルのみを通過させるため、バンドパスフィルターを取り付けた。呈色温度範囲が1020°Cの感温液晶に対して560°Cの温度範囲について5°C刻みで405,420,436,442nmのバンドパスフィルターの組み合わせでの狭域波長のスペクトル強度の比を比較した結果、420nm/405nmの比が最も計測可能温度範囲が広いということが分かった。なお、カイラルネマティック液晶は呈色温度範囲の上限よりも20°C高い40°C以上では、反射率が著しく低下するとともに散乱光特性が変わってしまい、計測可能温度範囲がコレステリック液晶と比べて狭いことも明らかとなった。初年度では、同時刻における感温液晶からの狭域波長の散乱光スペクトル強度分布の比が得られる光学系装置の作成と最も良い狭域波長の組み合わせを明らかにし、また本手法に適した感温液晶の種類を決定することを予定していた。実際にハーフミラーを介して2台の高速度カメラを用いた光学系装置を作成し、最も計測可能温度範囲の広い狭域波長の組み合わせ及び本手法に適した感温液晶の種類の決定も実施できた。なお、5°C毎に測定して傾向を見つけ出した直後に高速度カメラが2台とも故障するというトラブルが発生し、詳細な結果(計測可能温度範囲の限界や温度分解能、不確かさなど)は得られていないが、現在は高速度カメラの修理も完了している。装置や手法などについては完成しており、傾向なども得られているため、おおむね順調に進展している。ハーフミラーを用いたカメラ2台体制の計測装置にて呈色温度範囲(色の変わる温度範囲)が1020°Cのコレステリック液晶を用い、その散乱光強度比から温度を求める手法の計測可能温度範囲、計測の不確かさ及び温度分解能について5°Cから60°Cの温度範囲にて1°C刻みで詳細に評価した。405,420,436,442nmのバンドパスフィルターの組み合わせの中で最も単調増加もしくは単調減少する範囲が広いのは405,420nmの組み合わせであり、16°Cから50°Cまでの34°Cの温度幅で計測できる可能性が示された。また、420,442nm及び436,442nmの組み合わせでは、それぞれ23°Cから53°C及び21°Cから51°Cで、その温度幅は29°Cであった。この温度幅は405,420nmの組み合わせよりも若干狭いものの、カメラで取得できる温度当たりの階調が大きくとれるため、温度分解能及び不確かさは優れている可能性が示された。

405,420nmの組み合わせでは、計測可能温度範囲が17°C38°Cの温度幅は22°Cで実際に計測が可能であり、その不確かさは0.2°Cであった。また、温度分解能は12bitモノクロカメラを用いた今回の結果では0.05°Cであった。散乱光強度を得る際に生じる画像上のノイズの除去については、同一温度の画像枚数や空間フィルタ(メディアンフィルタと移動平滑化)についても評価を行い、画像の使用枚数は11枚以上、フィルタの窓サイズは5x5が良いことが明らかとなった。また、画像のピクセル毎に平均値を取ってから空間フィルタをかける方法と画像毎に空間フィルタをかけてから画像のピクセル毎に平均値を取る方法とを比較検討した結果、明瞭な差を確認することができなかった。よって、処理の都合上、画像のピクセル毎に平均値を取ってから空間フィルタをかける方法で差し支えないことが確認できた。前年度では5°C毎の計測で十分な評価ができなかったため、1°C毎にして詳細に測定して評価を行った。その結果、405,420nmの組み合わせにおいては計測可能温度範囲、不確かさ、温度分解能などを明らかにすることができた。なお、405,420nmの組み合わせの計測可能温度範囲が420,442nm及び436,442nmの組み合わせの温度幅29°Cよりも狭いため、本計測法の能力の限界が確認できているわけではなく今度詳細に検討していく必要がある。しかしながら、実験そのものは完了しているため順調に進展していると言える。なお、本計測ではハーフミラーで反射された像を取得する2台目のカメラの像がぼけるという症状が確認されており、感温液晶微粒子を持ちいた液体内温度分布計測にはこのままでは適用できないことが分かった。本件に関しては、3次元PTVと同様なカメラ配置を取ることによって解決可能であり、現在その実験装置の改修中である。以上より、最終年度に取り組む予定であった流体内計測へも対応がされているということから、おおむね順調に進展しているといえる。本研究は、ハーフミラーを用いて同一画角の狭帯域散乱光強度を2台のカメラで取得し、その比の値と温度との関係から温度分布を得るという手法に取り組むものであった。そこで前年度に上述の仕組みによる計測を行ったところ、片方のカメラで測定対象物が2重に写るといった現象が確認され、計測精度に大きな影響が出ることが明らかになった。そこで最終年度では、計測対象の鉛直方向に照明を設置し、その鉛直方向となす角度が15度の位置(計測対象物から見て仰角が75度)に2台のカメラを設置し、異なる狭帯域散乱光強度の画像を得る手法に取り組んだ。その結果、計測可能温度範囲が広がるとともに、不確かさも小さくなった。しかしながら、その波長比(436nmと405nmの比)は前年度(442nmと436nmの比)と同じではないことも明らかになった。この理由としては、狭帯域散乱光強度が仰角に依存するためである。なお、仰角が広い範囲で計測できるということは、広い空間を正しく温度計測できることを意味する。そこで、仰角毎に狭帯域散乱光強度を取得し、仰角と計測可能温度範囲及び温度分解能の関係について詳細に調べた。その結果、温度分解能を0.1°Cよりも小さなものを要求すると436nmと420nmの比を用いた方が良い事が明らかになった。また、液体内の温度分布計測のため、本年度取り組んだカメラ配置を使用して、シリコンオイル内に感温液晶微粒子を混在させた粒子位置を特定する装置も開発した。