hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
振動系制御装置を利用した建設重機振動低減技術の適用拡大に関する研究

本研究では,振動系や質量体を用いて建設作業振動の低減を可能にすることを目的とした基礎的な検討を行った。検討の方法は模型地盤による実験と3次元地盤モデルによる解析である。検討の結果,振動系は低い振動数から効果を得ることを確認した。質量体は振動系より高い振動数で効果を得ることを確認した。また,いずれの場合でも装置の裏側で低減効果が最大になることを確認した。これらの装置は従来の対策工法に比べて小規模である。そのため,工事境界に住宅が近接する場合などピンポイントな対策に有効である。平成27年度は振動系制御装置の制御効果を解析的に検討するために必要な建設重機の加振力特性を調査した。建設重機の加振力を直接的に求めることができないため,実在の建設現場において建設重機が稼働した際の地盤表面における振動加速度を複数点で取得し,その地盤を薄層法で3次元的にモデル化したうえで,振動加速度の計測点と加振位置間の伝達関数を算出して加振力を逆算した。調査対象は建設重機のなかでも振動苦情の大きいバックホウとブルドーザーを対象にした。バックホウについては機体重量14ton(バケット容量0.45m3),20ton(同0.8m3)を対象に,アイドリング,バケットあおり,ブームあおり,バケットによる地面叩き,Low走行,High走行の動作とした。ブルドーザーは機体重量13tonを対象にLow走行,High走行の動作とした。なお,薄層法による3次元地盤モデルの解析精度向上に労力を要したため,バックホウとブルドーザー走行時の加振力逆算は平成28年度初頭に実施することとした。加振力特性として,バックホウの動作で比較するとバケットによる地面の叩きと煽りの加振力が大きくなることが明らかになった。バケットの容量で比較すると0.45m3級と0.8m3で大きな差異は確認できなかった。ただし,0.45m3級は機体重量が軽く,キャタピラ長さも短いためバケット煽りやブーム煽り時の機体の動きが大きく,キャタピラ方向の加振力が0.8m3級より大きくなる特徴が確認できた。建設重機が走行する際の加振力は平成27年度内に解析できなかったが,解析用加速度波形,3次元地盤モデルの準備は整っているので平成28年度早々に解析を完了予定である。平成28年度は振動系制御装置の制御効果を解析的に検討するために必要な建設重機が移動する際の加振力特性を調査した。建設重機の加振力特性を直接的に求めることはできないので,実測加速度と実測地盤の3次元モデルから求めた加振点と受振点間の伝達関数から逆算した。ただし,3次元モデルでは点加振のみ考慮できるので,重機の移動線上に離散(時間間隔2秒)した点加振源を与えた。加振力の特徴としてキャタピラのシュープレートが1分間に地面へ当たる回数に起因した周波数でピークが確認できた。また,重機の走行方向の振動が大きくなることが確認できた。正弦波振動に対して振動系設置による効果を,振動系の質量,面積,減衰に着目して解析した。振動系の基本仕様として設置面積を横4m縦1m,ブロックの厚さ0.1m,バネに与えた減衰は0.05とした。振動系の基本仕様では振動系が無い場合に比べ地盤表面での加速度振幅が半分程度に減少した。基本仕様に対して質量変化と減衰の変化による効果は大きくなかった。面積変化ついては振動低減効果の得られる領域が拡大しており,振動系の設置面積が低減効果に与える影響が大きいことが判った。逆算した加振力に対しても同様の効果を得たが,制御対象周波数以外の領域で逆効果になる結果も得られた。原因として振動系と地盤モデルの各層とが相互干渉して,振動系が一自由度系として作用していないことが考えられ,今後,解析モデルの構築や実験時留意する必要がある。移動する振動源の離散化間隔による解析への影響検討に時間を要したため,平成28年度に実施予定の振動源位置と振動系の位置関係による効果の検証ができなかった。解析モデル,加振源データの準備は整っているので平成29年度早々に解析着手する。建設作業振動対策では低振動型の建設機械や工法を用いる発生源対策が主流である。しかしながら,現場条件によっては発生源対策が有効でない場合がある。このような場合には防振壁や防振溝などの伝搬経路対策が検討されるが,対策が大規模になるので,狭小な現場では使いにくく,工期,費用の制約が大きい。そこで,本研究では伝搬経路対策として地盤表面に質量を与える方法(質量体)と,質量を制御対象とした振動数で共振させる方法(振動系)について検討している。平成29年度は3次元地盤モデルによる数値解析と縮小地盤模型によって質量体と振動系による振動低減効果を検討した。数値解析では質量体および振動系とその周辺地盤を有限要素法でモデル化,地盤は成層地盤として薄層要素法でモデル化した。質量体と振動系の低減効果を比較すると,振動系は質量体より低い振動数から低減効果を得やすく,振動源との評価点の位置と地盤振動の波長との関係でピンポイントの対策が効果的であることが明らかになった。質量体は高い振動数で低減効果を得やすく,地盤振動の波長に対する装置の大きさや,質量が効果に起因していることが明らかになった。

検討の方法は模型地盤による実験と3次元地盤モデルによる解析である。検討の結果,振動系は低い振動数から効果を得ることを確認した。質量体は振動系より高い振動数で効果を得ることを確認した。また,いずれの場合でも装置の裏側で低減効果が最大になることを確認した。これらの装置は従来の対策工法に比べて小規模である。そのため,工事境界に住宅が近接する場合などピンポイントな対策に有効である。平成28年度は当初計画のとおり,振動系制御装置の振動低減効果について,振動系質量と減衰の関係,および振動源位置との関係について解析的な研究を実施する。平成29年度は実現場において振動系制御装置の効果検証を行う計画であったが,実験結果に対して更なる検討を加えるために成層地盤を作成して偏芯モータを利用した振動源を製作して実験を実施する。騒音振動制御,影響評価重機走行時の加振力逆解析が平成27年度に完了しなかった(期ずれ)。振動源と振動系制御装置の位置関係による効果の検証解析が平成28年度に完了しなかったため(期ずれ)。平成28年度に残りの加振力逆解析を実施する(ソフト使用料)。平成29年度に解析検討を実施する(ソフト使用料)
味覚・嗅覚の感覚入力による口腔機能の出力制御メカニズムの解明

昨年度より引き続き既存の電気生理学の基本的テクニックを用い研究を行った。過去の研究経過をもとに、統合・伝達された味覚・嗅覚入力が咀嚼と嚥下運動の発現に以下にかかわるかについて検討し、この運動の基幹となるパタンジェネレータへの修飾活動について多角的なアプローチで検討を行った。平成30年度は発声・発音機能まで踏み込み、口腔機能の出力について検討した。様々な動物モデルを作成し検討を行っている。Whole brainstem spinal cord preparationにおいては延髄孤束核よりのpatch clamp法をより確実に行えるよう努力を重ねている。昨年より議論している軟口蓋への厚みについては様々な試みを行った結果、脂肪注入が適切であることが明らかとなった。これにより鼻咽腔閉鎖能力が増強できることが実験モデルで明らかとなった。小さな組織であるが脂肪幹細胞を用いた方がより有利であるという結論にたどり着き、今後さらに研究を重ねる予定である。今後Whole brainstem spinal cord preparationの研究能力をさらに加速する予定である。whole brainstemspinalcoed preparationを用いた研究における重要度を上げていき、嚥下に関わる神経細胞とそのネットワークについてさらに解析を進める予定である。主要な神経ペプチドが嚥下発動に果たす役割を解明したのち、嚥下活動を発現する神経中枢の最小単位をスライス標本に変えていく中で見つけ出す予定である。世界初の試みを確定させたい。本年度かかわった発声・発音について結果が出たことがあった。またWholebrainstemspinalcord preparationの研究が順調に進み始めたことが大きい。本年度結果は次のステップに進める結果であり総合的に研究はほぼ予定通り進んでいると判断した。本研究ではこれまで継続してきた当研究室での研究成果を基にして、ラットを用いて多くのトライアルを行った。視床下部外側野において統合・伝達された味覚・嗅覚入力が、咀嚼に加えて嚥下活動という主要な口腔機能の発現をどのように調節するか、またこれらの活動を形成するセントラルパターンジェネレータ(CPG)をどのように修飾するか、その脳内メカニズムを多角的なアプローチによって解明することを目的としている。平成28年度は、嚥下運動に関する研究を先行させた。味覚障害、嗅覚障害が嚥下運動に及ぼす影響について検討を行った。妊娠後期(E15)Wistar系ラットを亜鉛欠乏飼料で飼育して出生した味覚障害および生後8-10日齢に鼻粘膜処理し4-5日経過させた臭覚障害モデルラットからin situ標本を作成した。咬筋、舌筋、咽頭筋、食道括約筋から筋活動はWire電極を留置して記録した状態で、嚥下活動の誘発を行った。嚥下活動の誘発は剖出した迷走神経上喉頭神経に対する電気刺激(2-5V,1ms)によって行った。サブスタンスPおよびセロトニンの投与前後の嚥下活動を解析すると、味覚障害および臭覚障害モデルラットにおいてもサブスタンスPおよびセロトニンが、嚥下活動開始のトリガーシグナルに対して拮抗的に制御していることが明らかとなった。嚥下活動の際の筋活動のシークエンスには変化がなかったことから、いずれの神経伝達物質受容体も、嚥下活動開始の閾値を制御しているものと考えられた。味覚障害および臭覚障害モデルラットにおける、嚥下活動のトリガーシグナルに対するNK1受容体およびセロトニン受容体の役割を明らかにすることができ、これはほぼ計画通りの進捗である。in situ標本における筋活動シークエンスの検討は予定より前倒しで行った、一方でOrexin-A、Orexin-Bの投与実験は次年度に繰り越すことになった。継続して神経生理学の電気生理学の基本的テクニックを応用した。本研究ではこれまで継続してきた当研究室での研究成果を基にして、視床下部外側野において統合・伝達された味覚・嗅覚入力が、咀嚼に加えて嚥下活動という主要な口腔機能の発現をどのように調節するか、またこれらの活動を形成するセントラルパターンジェネレータ(CPG)をどのように修飾するか、その脳内メカニズムを多角的なアプローチによって解明することを目的としている。平成29年度は研究範囲を広げ、嚥下のみならず発声・発音に重要な鼻咽腔閉鎖機能を口腔機能出力として研究対象に含めた検討を行った。ビーグル犬を用いた鼻咽腔閉鎖機能不全動物モデルを作成し、その動物モデルへどのような鼻咽腔の形態的条件を付与した時に、鼻咽腔閉鎖運動が最も効率よく機能するかについて検討を行った。鼻咽腔閉鎖については、閉鎖圧および咽頭諸筋の筋電図を記録することによって評価を行った。咽頭閉鎖筋の再構築を行っても鼻咽腔閉鎖圧に大きな変化は認めなかった。一方で、軟口蓋鼻腔側粘膜の厚みを増加させると、最も効率よく鼻咽腔閉鎖圧が上昇した。本研究によって軟口蓋鼻腔側粘膜の厚みを増加させることによって鼻咽腔の閉鎖力を増強できるということが示唆された。さらにWhole brainstem spinal cord preparationにおいてはさらに実験条件をよくする検討を行い、組織の条件をよりよくするため改変を行った。次年度へ向けての条件も整えた。

今年度は、前年度の研究結果を臨床的な観点からより個別の機能へ演繹し、嚥下活動で重要な機能を受け持つ鼻咽腔閉鎖機能に注目した検討を行った。鼻咽腔閉鎖機能は嚥下のみならず発声にも必須の役割を果たしており、重要な口腔機能の一つである。今回の研究結果によって鼻咽腔閉鎖機能の局所制御メカニズムに軟口蓋鼻腔側粘膜の3次元的形態が深く関与していることが明らかとなった。この知見は臨床的にも応用できる重要な知見であり、総合的に本研究はほぼ予定通りに進んでいる。昨年度より引き続き既存の電気生理学の基本的テクニックを用い研究を行った。過去の研究経過をもとに、統合・伝達された味覚・嗅覚入力が咀嚼と嚥下運動の発現に以下にかかわるかについて検討し、この運動の基幹となるパタンジェネレータへの修飾活動について多角的なアプローチで検討を行った。平成30年度は発声・発音機能まで踏み込み、口腔機能の出力について検討した。様々な動物モデルを作成し検討を行っている。Whole brainstem spinal cord preparationにおいては延髄孤束核よりのpatch clamp法をより確実に行えるよう努力を重ねている。昨年より議論している軟口蓋への厚みについては様々な試みを行った結果、脂肪注入が適切であることが明らかとなった。これにより鼻咽腔閉鎖能力が増強できることが実験モデルで明らかとなった。小さな組織であるが脂肪幹細胞を用いた方がより有利であるという結論にたどり着き、今後さらに研究を重ねる予定である。今後Whole brainstem spinal cord preparationの研究能力をさらに加速する予定である。whole brainstemspinalcoed preparationを用いた研究における重要度を上げていき、嚥下に関わる神経細胞とそのネットワークについてさらに解析を進める予定である。主要な神経ペプチドが嚥下発動に果たす役割を解明したのち、嚥下活動を発現する神経中枢の最小単位をスライス標本に変えていく中で見つけ出す予定である。世界初の試みを確定させたい。本年度かかわった発声・発音について結果が出たことがあった。またWholebrainstemspinalcord preparationの研究が順調に進み始めたことが大きい。本年度結果は次のステップに進める結果であり総合的に研究はほぼ予定通り進んでいると判断した。基本的には計画通りであるが、一部の研究の実施予定が前後する。まず、前述のOrexin-A、Orexin-Bが味覚障害および臭覚障害モデルラットの嚥下活動発現に果たす役割を解明した後に、嚥下活動を発現するために最小単位となる延髄スライス標本を用いて細胞レベルにおいて、味覚障害が孤束核嚥下関連ニューロンおよび三叉神経中脳路核ニューロンの細胞膜特性に及ぼす影響を調べる。これらの電気生理学的なアプローチに加えて、免疫組織学的も加えた多角的なアプローチで、研究目的を達成していく。
TGF－β経路の阻害による同種NK細胞の抗腫瘍作用の増強効果

進行期の横紋筋肉腫、悪性ラブドイド腫瘍などの難治性小児がんの予後は集学的治療の進歩にもかかわらず極めて不良である。近年、腫瘍微小環境における腫瘍の免疫寛容機構の解析から、TGF-βがNK細胞に対して、免疫抑制的に働くことが報告されており、その阻害はNK細胞による抗腫瘍活性の増強を期待しうるが、これらの腫瘍に対するTGF-β阻害の影響は明らかでない。今回、我々は同種血液幹細胞移植後のNK細胞の抗腫瘍活性の増強による小児難治性固形腫瘍の治療成績の向上を目的として、小児難治性腫瘍、特に横紋筋肉腫、悪性ラブドイド腫瘍に対するTGF-β経路の阻害による末梢血および臍帯血同種NK細胞の抗腫瘍効果および腫瘍への直接の影響について検討した。初年度である平成30年度には、小児難治性腫瘍細胞とTGF-βの関連を明らかにするため、計画書に基づき腫瘍細胞培養上清でのTGF-β濃度の測定をELISA法で行った。横紋筋肉腫2株と悪性ラブドイド腫瘍の1株、未分化肉腫の1株の細胞上清中のTGF-β1濃度は正常人血清と比較して極めて高値(10-30倍)であったが、悪性ラブドイド腫瘍を含む一部の細胞株の細胞上清ではTGF-β1は検出されなかった。そこで、細胞上清中のTGF-β1濃度が高値であった細胞株に対し、TGF-βRインヒビターLY2157299を添加し、その影響を検討したが、培養後48時間での細胞周期、細胞死に関してはコントロールとほぼ同様であり、TGF-βRインヒビター単独による短期的な抗腫瘍効果は少ないものと考えられた。本研究のベースとなる小児難治性腫瘍細胞のTGF-βの産生および腫瘍細胞に対するTGF-βR阻害の直接的な影響に関しては、初年度に計画通り遂行できている。細胞傷害活性実験に使用するドナーNK細胞の調整に関して、末梢血由来NK細胞は予備実験が終了しているが、保存臍帯血からのNK細胞の分離、増幅に関しても現在施行中である。当初の計画からはやや遅れており、初年度に開始予定であった、in vitroにおけるTGF-β経路阻害による腫瘍細胞に対する同種NK細胞の抗腫瘍活性への影響に関しての実験は2年目から可能となっている。TGF-β経路の阻害により、これらの腫瘍細胞に対する臍帯血および成人末梢血ドナーNK細胞による抗腫瘍活性の増強が認められるか否かをin vitroで検討する。また、近年ADCC活性の増強が報告されている免疫調節薬lenalidomideによる抗腫瘍効果、NK細胞受容体リガンドに対する影響も検討する。各々の腫瘍特異的抗体を用いたADCC活性に関しては、TGF-βR inhibitor、lenalidomideの併用による抗腫瘍効果の増強の有無についても検討する。上記の実験で細胞傷害活性の効果が高く期待できるNK細胞および薬剤を用いて、NOD/SCIDマウスを用いた腫瘍細胞およびドナーNK細胞の移植実験を行い、in vivoでのNK細胞による細胞傷害活性を検討する。さらに、末梢血NK細胞と臍帯血NK細胞との細胞傷害活性の差異について検討する。

また、近年ADCC活性の増強が報告されている免疫調節薬lenalidomideによる抗腫瘍効果、NK細胞受容体リガンドに対する影響も検討する。各々の腫瘍特異的抗体を用いたADCC活性に関しては、TGF-βR inhibitor、lenalidomideの併用による抗腫瘍効果の増強の有無についても検討する。上記の実験で細胞傷害活性の効果が高く期待できるNK細胞および薬剤を用いて、NOD/SCIDマウスを用いた腫瘍細胞およびドナーNK細胞の移植実験を行い、in vivoでのNK細胞による細胞傷害活性を検討する。さらに、末梢血NK細胞と臍帯血NK細胞との細胞傷害活性の差異について検討する。同種NK細胞分離、増幅を必要とする細胞傷害活性の実験が、H31年度からの開始となったため、それに関する抗体、分離カラム、試薬などの大量に用いる消耗品の購入が次年度となっている。また、一部の試薬が国外からの輸入品であり、H30年度内に届いていないため、次年度に使用額が生じている。
グリア細胞からみる精神疾患

多様化する現代社会において、高次脳機能に異常を呈する発達障害・精神疾患の病態の解明および治療法の開発は喫緊の課題である。本課題では統合失調症モデルマウスにおける神経回路基盤の変化を脳内免疫と結びつけて検証する。すなわち統合失調症モデルとしてSchnurri-2欠損マウスを用い、Schnurri-2欠損マウスの中枢神経系炎症反応の増大の結果としてミクログリアにおけるシナプス制御分子、髄鞘制御分子の変化を検出し、これを、2光子顕微鏡によるin vivoイメージングを組み合わせることにより行動異常と神経回路動作の相関を神経細胞の発火パターン、シナプスの活動パターンを可視化することによって明らかにする。これまでSchnurri-2欠損マウスにおける神経細胞の発火率、発火パターンを検証するためにカルシウム感受性蛍光タンパク質であるGCaMP6fをコードする遺伝子をアデノ随伴ウィルス(AAV)の大脳皮質感覚野・運動野への注入によって発現させ、その神経細胞集団音発火を解析することによって覚醒下の神経細胞活動の協調性の低下が認められていることを明らかにした。さらに中枢神経系免疫細胞であるミクログリアを免疫染色することによってその突起の短縮および複雑性の低下を認めた。さらにSchnurri-2欠損マウスのミクログリアにGFPが発現するマウスを作成し、2光子顕微鏡を用いて突起の動きを解析したところ、その動きのランダムさが亢進していることがわかった(Haruwaka et al., in preparation)。これはシナプス活動のランダムさを反映するものであると考えている。今後この変化を担う分子の同定を行うとともに、行動との相関を検証する予定である28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では2光子顕微鏡による生体イメージングの手法を用いて、ミクログリアがシナプスに直接接触することでその活動を修飾することを示し、さらにその修飾機構によってシナプスの可塑的変化、シナプス後部(スパイン)の位置、数を制御し、機能的神経細胞間結合を規定し、神経回路活動の空間的制御に寄与することを明らかにすることを目的とする。そこで平成27年度は以下の研究を行った炎症性疾患時におけるミクログリアの生理機能の喪失による学習障害成熟動物におけるミクログリアのシナプス活動による作用を可視化するためにミクログリア特異的にEGFPの発現しているマウスの神経細胞にアデノ随伴ウィルスを用いて、GCaMPおよびtdTomatoを発現させた。覚醒下において2光子顕微鏡を用いて、大脳皮質運動野のミクログリア接触時のシナプス活動の変化を観察したところ、ミクログリア接触時にシナプスのカルシウム応答の頻度が上昇することがわかった。さらにミクログリアをLPSの腹腔内注入によって活性化させると接触によるシナプス活動の上昇は阻害されることがわかった。次にこの生理機能の神経回路活動に及ぼす作用を検証するためにミクログリアの複数の突起が複数のシナプスに同時に結合する可能性につき検証した。対物レンズにピエゾ素子を装着することによって高速の3次元イメージングを可能にし、観察を行ったところ、ミクログリアが同時に結合していることある神経細胞由来の樹状突起は接触していないペアよりも神経細胞活動の同期性が高いことがわかった。さらに神経回路特性を詳しく検証するためにLPSを腹腔内注入し、ミクログリアを活性化したマウスの大脳皮質運動野の2/3層の神経細胞集団の発火パターンを解析したところ、これらの群では正常群に比して神経細胞活動の協調性の距離依存性が喪失していることがわかった。(in prepaeration)。当初予定しているよりも研究が進捗したため順調に進んでいる。今後この変化を担う分子の同定を行うとともに、行動との相関を検証する予定であるSchnurri-2欠損マウスは中枢神経系において炎症反応の惹起が認められることがこれまでの研究でわかっている。そこでその炎症反応が惹起されることによる中枢神経系免疫機構の変化それに伴うシナプス、髄鞘維持機構の変化を捉える。まずミクログリアの変化およびそれによる神経系の変化を捉えるために、ミクログリアの形態を可視化し、ミクログリアの活性化レベルを調べる。

またミクログリアの活性化によるシナプス維持機構、髄鞘維持機構の変容を探るためにSchnurri-2欠損マウスからミクログリアをMACS systemを用いて分離、抽出し、ミクログリア内におけるシナプス維持機構分子であるCX3CR1, C3Rなどの分子、貪食における鍵となる分子であるP2Yレセプターなどの発現を調べる。さらに学習中の神経細胞集段の活動をGCaMP6fによって同一部位の同一細胞集団を、連日観察し、発火パターンを解析する。通常では発火細胞集団の特異性が高まると考えられるが、統合失調症モデルマウスではその特異性の低下とともに非特異的神経細胞の発火が起こることが予想される。またその際に同時に個体運動タイミング等を計測することによりパフォーマンスとの相関を検証する。さらにこれらの課題におけるシナプスの可塑的変化を検出するため、GFPをコードするAAVを同領域に注入し、連日観察することで構造的な可塑的変化の違いを正常群と比較する。次に、単一シナプスレベルで学習課題下のシナプス強化がどのように変化するかを検討するため、シナプスのカルシウム応答をGCaMP6fで、形態的変化を赤色蛍光タンパクであるmCherryで、AAVによって大脳皮質運動野に導入し2光子顕微鏡にて覚醒下でのイメージングをシナプス集団に対し長期に行い、訓練下での応答するシナプスの数の増減および反応の安定性をシナプス形態と比較する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
新しいアクティブ標的を用いた中性子過剰原子核の構造研究

2016年11月に大阪大学核物理研究センターENビームラインにおいて、炭素10ビームを用いて3日間のテスト測定を実施した。実験の目的は、ENコースにおける炭素10ビームの純度および強度を確認すること、またMAIKoアクティブ標的を用いて実際に炭素10アルファ非弾性散乱事象を取得し、検出器の分解能を評価することである。実験では、核子当たり100 MeVの炭素12ビームを450 mg/cm2のベリリウム標的に照射し、核破砕反応により、核子当たり75 MeVの炭素10ビームを生成した。ENコースの2次粒子分離装置を使用した結果、純度100%,強度100 kcpsの炭素10ビームを得ることが出来た。これは実験への要求を満たすものである。アクティブ標的にヘリウム96%、二酸化炭素4%のガスを500 hPaの圧力で封入し、そこへ炭素10ビームを入射させて、散乱事象の測定を行なった。測定中はMAIKoアクティブ標的や、2016年度に新たに開発した低圧MWDC検出器が安定に動作した。また、検出器内部で散乱が起こり、反跳アルファ粒子がTPC検出器内部で止まった事象を捉えることに成功した。アルファ粒子の飛跡を解析した結果、検出した反跳アルファ粒子のエネルギーは1 MeV程度であり、これまで検出が困難であった低エネルギー反跳粒子の検出に成功した。上記の結果は、アクティブ標的を用いることで、不安定原子核に対して前方角度での質量欠損分光が可能となることを示すものである。現在は取得したデータの解析を行い、炭素10の励起エネルギー分解能を評価している。また、2017年10月には8日間の本測定を実施する予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、マイクロピクセルチェンバー(μ-PIC)を用いたアクティブ標的の開発を行なっている。この検出器を不安定核実験に用いて、これまで測定が困難であった前方角度でのアルファ非弾性散乱を実施し、中性子過剰核におけるアルファクラスター構造を探索することを目標としている。2014年度はテスト実験で取得したデータの解析を行ない、本研究で開発を行なっている検出器の性能を評価した。解析の結果、検出器にビーム粒子が高レート(100 kcps)で入射する環境下でも、7 mrad程度の角度分解能を達成することが判明した。散乱事象に対しては、ハフ変換を用いた解析アルゴリズムを開発し、散乱された粒子の飛跡のみを選択的に抽出することが可能となった。以上の成果を、横浜で開催された国際クラスターワークッショップ及び、ハワイで開催された日米合同物理学会で報告した。また、Journal of Physics: Conference Series誌で公表した。更にフランスGANIL国立研究所のセミナーにおいて講演を行なった。検出器のアップグレードとして、本年度はガス電子増幅器(GEM)を導入し、ガス増幅率の向上を測った。これにより、検出器を更に安定に動作させることが可能となった。GEMの導入と平行して、プログラマブルロジックコントローラ(PLC)を用いた制御系の開発も行なった。検出器ガス、回路の状態を遠隔地から監視、制御を自在に行なうことが可能となった。本研究では、新しいアクティブ標的を開発し、不安定原子核におけるクラスター構造の探索を目的としている。アクティブ標的を用いることで、これまで技術的に困難であった前方角度での質量欠損分光が可能となる。2015年度はハフ変換を用いた飛跡構築アルゴリズムを開発し、複雑な飛跡データから散乱に関わった反跳粒子、散乱粒子の飛跡を特定することに成功した。これらの粒子の飛跡から励起エネルギー及び散乱角度が求められた。以上の結果を5月にアメリカミシガン州立大学で開催された、アクティブ標的に関する国際ワークショップで報告した。6月にはRCNPにおいて核子辺り60 MeVの13Cビームを用いたテスト実験を行った。この実験は、不安定核実験と運動学的条件がほぼ同じである。実験では本研究で要請される、1 MeVの低エネルギー反跳アルファ粒子の検出に成功した。8月にはアクティブ標的を用いた初の不安定核実験ビームタイム獲得のために、RCNP課題採択委員に実験の提案を行った。審査の結果、8日間のビームタイムを得た。この実験では陽子過剰核である10Cを不安定核ビームラインで生成し、アルファ非弾性散乱を行う。得られた励起スペクトル、角度分布からアルファ分子構造を同定する。アルファ分子構造を鏡映核である10Beとの間で比較することで、アルファ分子の内部構造に初めて迫ることを目指す。6月のテスト実験の結果、現在、不安定核ビームラインでビーム入射位置の測定に用いているPPAC検出器は、安定に動作させることが困難であることが判明した。そこで、より安定した動作、高分解能測定のために、ビームラインMWDCを新たに製作した。本研究では、これまでRCNP不安定核ビームラインで行われてきた実験に対して、比較的原子番号の小さい原子核を対象としている。そのため現在までビーム入射位置測定に用いられてきたPPAC検出器では、安定した動作を得ることが困難となってしまった。そのため、より増幅率の高いMWDC検出器を開発する必要が生じたために、進捗が遅れが生じた。MWDC検出器は既に製作が完了し、現在はビームラインへのインストールに向けた準備を行っている。

実験の目的は、ENコースにおける炭素10ビームの純度および強度を確認すること、またMAIKoアクティブ標的を用いて実際に炭素10アルファ非弾性散乱事象を取得し、検出器の分解能を評価することである。実験では、核子当たり100 MeVの炭素12ビームを450 mg/cm2のベリリウム標的に照射し、核破砕反応により、核子当たり75 MeVの炭素10ビームを生成した。ENコースの2次粒子分離装置を使用した結果、純度100%,強度100 kcpsの炭素10ビームを得ることが出来た。これは実験への要求を満たすものである。アクティブ標的にヘリウム96%、二酸化炭素4%のガスを500 hPaの圧力で封入し、そこへ炭素10ビームを入射させて、散乱事象の測定を行なった。測定中はMAIKoアクティブ標的や、2016年度に新たに開発した低圧MWDC検出器が安定に動作した。また、検出器内部で散乱が起こり、反跳アルファ粒子がTPC検出器内部で止まった事象を捉えることに成功した。アルファ粒子の飛跡を解析した結果、検出した反跳アルファ粒子のエネルギーは1 MeV程度であり、これまで検出が困難であった低エネルギー反跳粒子の検出に成功した。上記の結果は、アクティブ標的を用いることで、不安定原子核に対して前方角度での質量欠損分光が可能となることを示すものである。現在は取得したデータの解析を行い、炭素10の励起エネルギー分解能を評価している。また、2017年10月には8日間の本測定を実施する予定である。ガス電子増幅器を導入するための開発に時間を要してしまった。しかし開発の結果、検出器の放電を抑制し、より安定に動作させることに成功した。またガス増幅率が向上したために、検出器に用いるガスの選択において、柔軟性が高まった。ビームラインMWDC検出器のインストール作業を中心として、測定に向けた準備作業を夏季までに行う。その後秋には最終テスト実験として2日間の測定を行う。この測定では、新たに開発したビームラインMWDCの性能評価を行う。また10Cビームとアクティブ標的を用いてアルファ非弾性散乱の測定を行う。実験後は速やかにデータ解析を行い、アクティブ標的の飛跡データとMWDCから得た入射角度から励起スペクトルを求める。2日間のビームタイムで弾性散乱に対しては十分な統計量を得られるので、これを元に励起エネルギー分解能の評価を行う。その後、8日間の本測定を行い、データ解析に移る予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。今後は散乱事象に対する解析アルゴリズムの更なる開発を行なう。ハフ変換を用いて散乱された粒子の飛跡を抽出することが可能となったので、3次元的な飛跡の情報から散乱角度及び励起エネルギーを再構築するアルゴリズムを開発する。開発したアルゴリズムは、シミュレーションや過去に測定された断面積データを用いて効率を評価する。その後はアクティブ標的を用いて不安定核実験を実施する。実験は12Be核におけるアルファクラスター構造の探索を目的とする。実験は大阪大学核物理研究センターで行なう予定である。
計算科学手法を用いた空孔型欠陥の定量的評価に基づく水素脆化モデルの検証

鉄鋼材料の遅れ破壊は水素脆化が原因と考えられており、その機構の理解が欠かせない。水素脆化機構として、水素とひずみで生成された空孔や空孔クラスターの空孔型欠陥そのものを要因とする水素助長ひずみ誘起空孔(HESIV)モデルがあるが、その具体的な素過程は明確でなく実験による定量的評価も困難である。本研究では原子レベルでの計算科学的な手法を用い、空孔型欠陥の挙動及びその水素トラップ挙動を考慮した反応拡散方程式から水素脆化条件下で生成される空孔型欠陥のサイズ分布を明確にする。さらに空孔型欠陥のき裂への影響を原子レベルから解析し脆化を生じる空孔型欠陥のサイズを解明し、HESIVモデルを検証する。
キラル溶媒から精密らせん高分子への高効率不斉転写に基づく不斉触媒反応系の開発

キラル化合物を溶媒として用いることで光学活性な生成物を得ようとする試みはこれまでに数多く行われてきたが、高いエナンチオ選択性を発現した例は限られている。本研究では、キラル溶媒からアキラル高分子触媒への高効率不斉転写に基づいた不斉触媒反応系の構築を目指した。前年度までの研究において、キラル溶媒のみを不斉源として用い、らせん高分子触媒への不斉転写を通じて高いエナンチオ選択性を発現させることに成功している。本年度の研究では、キラル溶媒から高分子触媒への不斉転写を行い、その後キラル溶媒を完全に除去してからアキラル溶媒中で触媒反応を行うことで、キラル情報の記憶に基づく不斉触媒系の検討を行なった。アキラル高分子触媒をキラル溶媒に溶解させ、常温で24時間平衡化したのち溶媒を完全に留去した。不斉情報が転写された高分子触媒を用いて、高分子触媒が溶解しない溶媒である1-プロパノール中で反応を行なったところ、88% eeで目的とする光学活性化合物を得ることができた。一方で、高分子触媒が溶解するテトラヒドロフランを溶媒として用いた場合には、生成物の鏡像体過剰率は45%に留まったことから、不斉情報の記憶においては、高分子触媒のアキラル溶媒への溶解性の制御が極めて重要であることが分かった。さらにキラル化合物の使用量の低減を目指し、不斉源として入手容易な光学活性アミノ酸誘導体に着目し研究を進めた。アキラル溶媒中に溶解させたアキラル高分子に対して種々の光学活性アミノ酸誘導体を添加したところ、プロリン誘導体を用いることとで完全一方向巻きらせん構造を誘起可能であることを見出した。現在までに数多くの不斉触媒反応が開発され、光学活性医薬品や機能性材料等の合成に広く応用されているが、その合成には非常に手間が掛かり、不斉触媒反応開発のボトルネックとなっている。アキラル触媒を用いてキラル溶媒中で反応を行い、生成物のエナンチオ選択性を制御することができれば、極めて簡便なプロセスで不斉触媒反応を行うことができると期待されているが、そのような例は極めて限られていた。一方で、高分子主鎖へのキラル溶媒によるらせん不斉誘起に関する研究も報告されつつあるものの、完全に一方向巻きの不斉らせん誘起は未だ達成されていない。本研究では、らせん高分子のキラル溶媒中での完全一方向巻きらせん誘起に基づいた不斉触媒系の構築について検討を行った。従来の方法では、主鎖の自由度が高すぎるため、完全な不斉環境構築には至っていない。本研究では、ポリ(キノキサリン-2,3-ジイル)を基本骨格として用い、側鎖の構造を適切に設計することで、通常不斉源として用いることの難しい、入手容易なキラル溶媒を用いて不斉反応を完全に制御できる触媒システムの開発を目指した。様々なアキラル側鎖を有するポリ(キノキサリン-2,3-ジイル)を合成し、キラル溶媒中での円偏光二色性スペクトルを測定することで、不斉らせん誘起能力の定量評価を行った。これらのスクリーニングの結果、最も効率よく不斉らせん構造を誘起可能なキラル溶媒とアキラル側鎖構造の決定に成功した。本年度の研究では、(1)キラル溶媒の徹底的なスクリーニングによって効果的に不斉らせん構造を誘起できる溶媒の探索を行い、また(2)アキラルポリキノキサリンの側鎖の最適化を行なうことで、キラル溶媒中での不斉らせん誘起能力の向上を目指した。キラル溶媒による不斉らせん誘起の初期検討として、種々のキラル溶媒に単純な構造のアキラルポリキノキサリンを溶解させ、円偏光二色性スペクトルを測定することで、不斉転写効率とキラル溶媒の構造について明らかにした。本検討における単純なアキラルポリキノキサリンとして、これまでに十分な知見の蓄積のあるプロポキシメチル基を側鎖に有するポリキノキサリンを用いて検討を進め、キラル溶媒としては種々の入手容易な光学活性化合物群について優先的に検討を進めた。スクリーニングの結果、不斉誘起において光学活性リモネンが極めて効果的であることを見出した。さらに効果的に不斉らせん構造を誘起するため、ポリキノキサリンのアキラル側鎖の最適化について検討を行った。種々のアキラル側鎖を導入したポリキノキサリンを合成し、キラル溶媒中での円偏光二色性スペクトルを測定したところ、当初の検討に用いたプロポキシメチル側鎖を導入したポリキノキサリンが最も効率よく不斉らせん構造を誘起できることが分かった。アキラルな触媒を用いてキラル溶媒中で反応を行ない、光学活性な生成物を得ようとする試みは数多く行われてきたが、高い選択性を発現した例は極めて限られている。一方で、らせん高分子をキラル溶媒に溶解させることで、不完全ながら主鎖らせん構造への不斉転写に成功した例が報告されている。本研究において取り上げるのは、キラル溶媒からアキラル高分子触媒への高効率不斉転写に基づいた不斉触媒反応系の構築である。前年度までの研究において、らせん高分子ポリ(キノキサリン-2,3-ジイル)をキラルな溶媒に溶解させることで完全な一方向巻きらせん構造を誘起可能であることを見出した。本年度の研究では、ポリ(キノキサリン-2,3-ジイル)に配位性部位を導入し、キラル溶媒中における不斉触媒としての機能について検討を行った。

配位性部位を導入したポリ(キノキサリン-2,3-ジイル)のキラル溶媒中での円偏光二色性スペクトル測定から、配位性部位はキラル溶媒による不斉らせん誘起に対して大きな影響を与えないことを確認した。実際に不斉触媒反応を行ったところ、本系ではキラル溶媒によって誘起されたポリ(キノキサリン-2,3-ジイル)主鎖の完全一方向巻きらせん構造を反映して、極めて高い鏡像体過剰率で生成物を得ることに成功した。さらに、アキラル低分子配位子を用いた比較検討によって、キラル溶媒のみではエナンチオ選択性が発現しないことについても確認しており、高分子配位子の利用が極めて重要であることを見出した。本年度の研究では、前年度に得られたキラル溶媒を用いたポリ(キノキサリン-2,3-ジイル)の不斉らせん誘起を活用することで、不斉触媒反応において極めて高い鏡像体過剰率で生成物を得ることに成功した。不斉触媒反応については、鈴木-宮浦クロスカップリング反応、ヒドロシリル科反応、メチレンシクロプロパン類のシリルホウ素化等、複数の反応について検討を行った結果、いずれの系においても高い鏡像体過剰率で生成物を得ることができることを明らかにした。キラル化合物を溶媒として用いることで光学活性な生成物を得ようとする試みはこれまでに数多く行われてきたが、高いエナンチオ選択性を発現した例は限られている。本研究では、キラル溶媒からアキラル高分子触媒への高効率不斉転写に基づいた不斉触媒反応系の構築を目指した。前年度までの研究において、キラル溶媒のみを不斉源として用い、らせん高分子触媒への不斉転写を通じて高いエナンチオ選択性を発現させることに成功している。本年度の研究では、キラル溶媒から高分子触媒への不斉転写を行い、その後キラル溶媒を完全に除去してからアキラル溶媒中で触媒反応を行うことで、キラル情報の記憶に基づく不斉触媒系の検討を行なった。アキラル高分子触媒をキラル溶媒に溶解させ、常温で24時間平衡化したのち溶媒を完全に留去した。不斉情報が転写された高分子触媒を用いて、高分子触媒が溶解しない溶媒である1-プロパノール中で反応を行なったところ、88% eeで目的とする光学活性化合物を得ることができた。一方で、高分子触媒が溶解するテトラヒドロフランを溶媒として用いた場合には、生成物の鏡像体過剰率は45%に留まったことから、不斉情報の記憶においては、高分子触媒のアキラル溶媒への溶解性の制御が極めて重要であることが分かった。さらにキラル化合物の使用量の低減を目指し、不斉源として入手容易な光学活性アミノ酸誘導体に着目し研究を進めた。アキラル溶媒中に溶解させたアキラル高分子に対して種々の光学活性アミノ酸誘導体を添加したところ、プロリン誘導体を用いることとで完全一方向巻きらせん構造を誘起可能であることを見出した。これまでの検討によって、最も効率よく主鎖不斉らせん構造を誘起できるキラル溶媒とアキラル側鎖を決定することが出来た。今後、触媒作用を有する側鎖を導入することで、不斉反応への展開を行なう。これまでの研究によって、キラル溶媒による高効率不斉らせん誘起とその不斉触媒への応用について達成することが出来た。今後は、キラル溶媒によって誘起された主鎖らせん不斉のアキラル溶媒中での安定性を検討し、ごく少量のキラル溶媒を用いた高効率不斉反応について展開する予定である。本年度の研究では、キラル溶媒とアキラル側鎖構造の最適化について、当初の計画よりもより詳細な検討を進めたため、遷移金属を用いた触媒への応用は行わなかった。
アポトーシス細胞のクリアランス機構を応用した新規な遺伝子治療法の開発研究

本研究は、癌細胞に細胞膜リン脂質局在化阻止酵素(Scramblase)遺伝子を導入することにより、あるいは、癌細胞における細胞膜リン脂質局在化酵素(Amino-phospholipid translocase : APLT)遺伝子の発現を阻止することにより、人為的に癌の細胞膜リン脂質二重層の外層のホスファチジルセリン、(phosphatidylserine : PS)の含量を高め、PS受容体を有するマクロファージ等の貪食細胞による癌細胞のクリアランス能を高めることを目指す新規な癌の遺伝子治療法の開発研究である。このため、過去2年間、研究に用いるヒトScramblase遺伝子及びAPLT遺伝子のクローニングを試みると共に、ヒトPS受容体の機能を明らかにするためその遺伝子クローニングを行ってきた。先ず、ヒト白血球cDNAライブラリーから既報のScramblase cDNA構造に基づいて作製したプライマーを用いたPCR法により複数のScramblase cDNA断片を増幅し、最終的に全長Scramblase cDNAを得た。このcDNAをアデノウィルスベクターに組込み、肝癌細胞由来HepG2細胞に導入し、Scramblse強制発現HepG2細胞をヒト血中のマクロファージと反応させ、マクロファージによる貪食率を対照細胞と比較した。しかし、これまでの処、Scramblase導入細胞と非導入細胞とでマクロファージの貪食能に有意差はみちれなかった。この理由には、(1)既報のScramblase遺伝子が真のScramblase機能を有する遺伝子ではない可能性、(2)クローニングしたScramblase cDNAのHepG2細胞への導入効率が悪く十分に機能を発現できない、(3)HepG2細胞で発現したScramblaseが機能を発現するには肝細胞固有の補助因子の必要性等が考えられた。今後、Scramblaseに対する抗体を作製し、細胞表面のScramblaseを定量する予定である。一方、APLT遺伝子のクローニングとその細胞導入ベクターの構築については現在進めているところであり、継続して実験を行う予定である。他方、マクロファージの細胞膜に存在するとされるPS受容体の遺伝子クローニングを行った結果、少なくとも3種類の遺伝子が同定され、現在、それらの機能を解析している。今後、研究成果を論文としてまとめて発表する予定である。通常、ホスファチジルセリン(PS)は、アミノリン脂質局在化酵素の作用により細胞膜リン脂質二重層の内層に多く存在するが、アポトーシス細胞ではリン脂質の局在化を阻止する撹乱酵素(Scramblase;Scr)の活性化によりPSはリン脂質二重層の外層にも転送され、これがシグナルとなり、PS受容体を有するマクロファージ等がアポトーシス細胞を貪食すると考えられている。本年度は、癌細胞へScr遺伝子を導入し、癌細胞表面にPSを多量に露呈させ、貪食細胞による癌細胞のクリアランス能を高めて制癌を目指す新規な遺伝子治療法を開発した。この過程で、Scrの5つのアイソフォームのPCR(Polymerase Chain Reaction)クローニングに成功した(Scr1Scr5と命名)。このうち、Scr1については、6つのスプライス・アイソフォームを同定した。これらのアイソフォームは、いずれもカルボキシ末端側のEFハンドモチーフが欠失しており、アミノ末端側に存在するSH3ならびにWWドメイン(細胞内シグナル伝達因子や制御因子に多く存在する蛋白-蛋白相互作用部位)結合モチーフのみが存在していた。さらに興味深いことに、これらのアイソフォームは正常初代細胞には発現しておらず、癌化した細胞株にのみ発現していた。ごく最近、卵巣癌細胞のin vivoでの増殖が、Scr1 cDNAの導入により抑制されることが報告されており(Cancer Res.62,397-402、2002)、Scr1のスプライス・アイソフォームの癌細胞の増殖能への関与が示唆される。

一方、APLT遺伝子のクローニングとその細胞導入ベクターの構築については現在進めているところであり、継続して実験を行う予定である。他方、マクロファージの細胞膜に存在するとされるPS受容体の遺伝子クローニングを行った結果、少なくとも3種類の遺伝子が同定され、現在、それらの機能を解析している。今後、研究成果を論文としてまとめて発表する予定である。
造影ダイナミック、拡散、スペクトロスコピー磁気共鳴を用いた乳癌予後予測所見の研究

乳癌の予後に直接関係する因子として腋窩リンパ節転移の検出能・診断能を、拡散強調像およびリンパ節のADC値を用いて解析した。その結果、腋窩リンパ節転移陽性例では転移陰性例よりも有意にADC値が高く、また、拡散強調MRIでリンパ節の指摘が困難な症例ではほぼ腋窩リンパ節転移陰性であった。またサイズ(6mm以上、5mm未満)との組み合わせにより更に診断能が向上した。更に乳癌原発巣のADC値を解析し、組織学的悪性度やホルモンレセプター(ER, PgR)の状態、HER2の状態との相関を検討した。その結果、腋窩リンパ節陽性例は陰性例に比較してADC値が有意に高かった。またER陽性例は陰性例に比較して、ADC値が優位に低かった。一方、核異型度やPgR、HER2の状態(陽性か陰性)は、ADC値との相関は見られなかった。これらの結果より、拡散強調MRIによる原発巣および腋窩リンパ節のADC値の解析は、腋窩リンパ節転移やERの状態の予測に有用で、治療方針の決定にも影響を与える情報が得られる可能性が示唆された。また、造影ダイナミックMRIと拡散強調MRIの組み合わせによる良悪性鑑別診断能についても単変量・多変量解析を行い、ADC値は辺縁性状(スピキュラや不整)、内部造影効果(均一、不均一、リムを伴う)と共に独立した鑑別因子であった。当院で造影ダイナミックMRIを施行後、手術が施行され、5年以上経過観察できた乳癌患者(T1 or T2NOMO)のMR所見をretrospectiveに解析した。術前に化学療法が施行された症例は除外した。これらMR所見と病理組織学的因子(ER, PR, HER)を予測変数とし、局所再発の有無、後発リンパ節転移の有無、遠隔転移の有無、5年後生存の有無を従属変数として多変量解析を行うが、現在までにデータベースがほぼ完成したところであり、平成19年度中に学会発表の予定である。この他、拡散強調MRIによって得られた腫瘍のADC値が予後予測因子となり得るか否かについては、腋窩リンパ節転移の有無などと対比して検討して症例を蓄積中である。造影ダイナミックMRIと拡散強調MRIの組み合わせによる良悪性鑑別診断能について検討したが、カテゴリー3 or 4a病変に限定すると、ADC値の参照により診断能が統計学的有意に向上した。この他、乳腺造影ダイナミックMRI、拡散強調MRIの有用性を、予後に直接関係する因子として腋窩リンパ節転移の検出能で検討した。腋窩リンパ節転移陽性例では転移陰性例よりも有意にADC値が高く、また、拡散強調MRIでリンパ節の指摘が困難な症例ではほぼ腋窩リンパ節転移陰性であった。来年度は、原発巣のADCD値と組織学的悪性度や長期予後との相関も検討していく予定である。昨年度までの研究で、乳癌の予後に直接関係する因子として腋窩リンパ節転移の検出能を,拡散強調像およびリンパ節のADC値を解析した。今年度は、乳癌原発巣のADC値を解析し、組織学的悪性度やホルモンレセプター(ER, PgR)の状態、HER2の状態との相関を検討した。その結果、腋窩リンパ節陽性例は陰性例に比較してADC値が優位に高かった。以上の結果より、拡散強調MRIによる原発巣および腋窩リンパ節のADC値の解析は、腋窩リンパ節転移やERの状態の予測に有用で、治療方針の決定にも影響を与える情報が得られる可能性が示唆された。

また、当初の予定ではMRスペクトロスコピーを用いた解析も予定していたが、腫瘍内代謝産物のCholineの検出率が非常に低く、近年の報告で得られている様な結果は得られず断念した。
拡張SSAに関する研究

本研究では,フーリエ解析やウェーブレット解析では扱うことが困難であった多次元で複雑なデータ構造に対する新しいスペクトル解析の手法「拡張SSA」の確立を目標としている.本手法は,統計的手法を用いたスペクトル分解法であり,自己相関の取り方の多様性に独自性がある.現在のところ,電子透かし,欠損データの補間,画像へのノイズフィルター,空間2次元時間1次元のデータの類似性検出といった工学的応用に成功している.本研究では,フーリエ解析やウェーブレット解析では扱うことが困難であった多次元で複雑なデータ構造に対する新しいスペクトル解析の手法「拡張SSA」の確立を目標としている.本手法は,統計的手法を用いたスペクトル分解法であり,自己相関の取り方の多様性に独自性がある.現在のところ,電子透かし,欠損データの補間,画像へのノイズフィルター,空間2次元時間1次元のデータの類似性検出といった工学的応用に成功している.本年度は、2次元格子状の構造メッシュへのスペクトル分解と、多重調和作用素を線形作用素に組み込むことに成功した。その成果として、静止画像へのノイズフィルタリングと三次元多角形メッシュの補間法に成功した。静止画像へのノイズフィルターには様々な方法があるなかで、特異値分解を用いたものがある。これは、画像の縦1列の画素値を1つの時系列と思い、横方向に時系列が移り変わっていくとみなして、自己相関行列を作る方法である。この方法では、系列間の相関は取れるが、系列内での相関は取れない。しかし、拡張SSAを用いれば、系列内の相関も取ることができるようになり、ノイズ除去の性能も格段に上げることに成功した。三次元多面体メッシュの補間法にも、様々な方法がある。その中で自己相関を用いた方法は計算時間が掛かる代わりに、精度良く補間できることができる。ただ、補間問題全般に言えることではあるが、不規則なデータ構造に対して、補間を行うことは容易ではない。そこで、我々は、この問題に拡張SSAを適用した。三次元多面体メッシュなどの不規則なデータを扱うのに、拡張SSAが適しているためその意義は大きい。また、三次元多面体メッシュに多重調和作用素を適用した線形作用素を設計する方法に成功した。これによって、従来の拡張SSAのスペクトル分解よりも滑らかな分解を行うことができるようになった。本年度は、静止画のスペクトル分解とノイズ除去に関して、前年度から、より詳細に研究を進めた。画像のスペクトル分解に、特異値分解を用いたものがある。しかし、拡張SSAを用いれば、系列内の相関も取ることができるようになり、スペクトル分解の性能が向上することが期待できる。1特異値分解を利用した方法では、低周波の基底ベクトルには低周波なコサイン波のみで構成され、高周波の基底ベクトルには高周波なコサイン波のみで構成されていた。しかし、拡張SSAを用いれば、低周波の基底ベクトルが、低周波なコサイン波と高周波なコサイン波の重ね合わせで構成されているので、ノイズの除去し難い画像の特徴付ける高周波な部分も取り出すことに成功した。この様な、画像の特徴付ける周波数帯を取り出せる方法は存在せず、画期的な手法であり、今後の研究に期待でき、また、他のデータモデルに関しても同様な効果が期待できる。更に、本研究成果をブリ-ソフトウェアとして一般公開する準備を進めている。ソースファイルを公開して、より多くの人に、より広い分野で、本手法を利用してもらうことを目的とする。