hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
鉛直気温観測による都市冷却プロセスの解明

都市大気の冷却プロセスの解明に向けて、昨年度に得た観測結果とモデル再現に基づき考察を行った。昨年度までに観測結果とモデルによる再現を行ったが、その理論的な部分を考察し、それによる大気の変動の可能性を議論した。再現モデルでは放射のみを考慮した灰色大気でその冷却率を計算した。先行研究では対流圏スケールの現実大気に見合うように冷却率の計算に必要な吸収係数が決められていたが、大気境界層の現実大気に合う再現モデルでは、吸収係数が変わっていた。そこで、吸収係数が波長特性を持つことを解明し、その過程で有効放射距離なるものを導入した。本研究で得た大気境界層は上から冷えるという結果は、大気境界層についても放射平衡がバックグラウンドにあることを示唆している。もしその影響が大きければ、意図的に大気状態を変えられる可能性も考えられる。例えば、砂漠のような平坦な場所で大気が放射によって安定成層しているのであれば、熱伝達率の大きい構造を地表面に配置することで、大気が対流する可能性がある。湿度が高い砂漠地帯では、大気が対流すれば雲が生じて、雨をもたらすこともできるかもしれない。さらに、ヒートアイランド現象が社会問題化しているが、大気が上空から安定することを考えると、都市の構成が大気の成層過程を崩壊しているのではなく、自然と起こっているという解釈をするのが妥当となる。昼間は地面温度の上昇が著しく、砂漠のような放熱状態に近いと考えることができる。しかし、緑化が進めば地面も冷却され、また人工物でも熱伝達率が大きければ同様の効果が得られる。すなわち、地面と大気の温度差の問題に帰着する。このように、昼間に地面と大気の温度差を付けないような工夫ができれば、砂漠に近い状態となっている都市大気状態は、森林のような大気状態に脱却することができると思われる。大気境界層の冷却メカニズムの解明に向けて,鉛直気温観測データから考察及び検証を行った.一般には,大気は地面から冷えるとされているが,実際の観測データを解析したところ,大気境界層の上面から冷える様子を捉えている.この傾向は日常的に確認できるが,特に顕著に見られるのは快晴日である.快晴日には,大気中の水蒸気のほとんどが境界層内に存在し,それより上では急激に減少する.ここで放射を考えれば,大気の窓では地面から冷却され,その他の波長領域では水蒸気上面,つまり境界層上面から冷却されるという可能性もある.そこで,大気境界層の簡単一次元モデルをつくり,その冷却過程を再現した.計算パターンは4通りである.計算ではそれぞれ,(A)昼間の地面温度と気温の差が生じている状況,(B)地面と気温が同じ温度としたとき,つまり地面温度が下がってきたときの状況,(C)は(B)の条件で水蒸気量のみ夏を想定した場合,(D)は地面温度が気温よりも低くなったときの状況を想定した.実際の地面温度は,正午に最大となり,気温よりも20°C以上高くなるのが普通である.日射量が少なくなるにつれてその温度は下がるが,夜間は,夏であれば気温と同程度かそれよりも高く,冬は気温より少し下がる程度の温度差になる.さて,この4通りの計算からわかることは,3時間後の高度1kmでは,3度程度の温度低下が見られ,水蒸気が変化する高度の冷却率が大きいことである.これは,水蒸気の上面から冷えていくという仮定が成り立つように見える.また,特に(D)では顕著に見られるが,3時間後の境界層内の大気は,どの高度でも一様な温度低下率をもっている.ただし,(D)以外の結果では断熱減率よりも少し傾きが大きく,大気は不安定となり対流が生じることが予想される.すなわち,大気は上面から冷えてきた結果として,その下の大気は不安定となり対流が起き,一様な温度変化率となっている可能性があることがわかった.都市大気の冷却プロセスの解明に向けて、昨年度に得た観測結果とモデル再現に基づき考察を行った。

このように、昼間に地面と大気の温度差を付けないような工夫ができれば、砂漠に近い状態となっている都市大気状態は、森林のような大気状態に脱却することができると思われる。本研究では気温鉛直プロファイラから,大気の冷却プロセスを解明することが大きな目的である.当初は新型係留気球を使用して冷却プロセスを解明する予定であったが,その係留気球がまだ開発過程にあるため,山の異なる高度に温度計を設置して観測を行い,データを取得した,観測手法は予定から変えることになったが,その他の点については,データ解析から冷却過程の把握し,計算によるデータ検証等を行って,冷却メカニズムの解明に向けて着実に進展している.実際の大気境界層の冷却過程は,これまで言われてきたようなプロセスと一致していないことがわかったため,そのメカニズムを解明することに重点を置く.具体的には,観測データから考察される仮説と一致する現象が起こり得るのかどうかを,大気放射伝達計算ソフトのMODTRANを利用して,現実大気との比較を様々な面から行い,大気境界層における放射モデルの構築を目標に推進していく.
有機超伝導体の開発と電気物性

本年度は主に(1)新しい非対称有機電子供与体の開発とそのラジカルカチオン錯体の物性の探索、(2)有機超伝導体のバンド構造とそれに直接関係する物性の研究、を行なった。(2)については(BEDT-TTF)_2MHg(SCN)_4(M=K,NH_4,Rb)のバンド計算を行ない、何故M=NH_4のみで超伝導が発現するのかを明らかにするとともに、磁気抵抗の測定などから実験的に予測されるフェルミ面とよく一致する結果を得た。また、これらの一連のラジカルカチオン錯体、およびθ-(BEDT-TTF)_2I_3の熱起電力の異方性の測定を行ない、これらの物質が二次元的な伝導面を持つものの、熱起電力の大きな異方性が上のようなバンド計算の結果からうまく説明できることを見出した。なお本年度は電気抵抗のヘリウム3温度までの測定のための装置の立ち上げの準備も行なった。
横紋筋融解症に続発する急性腎不全におけるマクロファージ由来クロマチン毒性の解析

横紋筋融解症は骨格筋の破綻とそれに続発する筋内容物の血中への流入が原因となり引き起こされる全身性症候群である。特に横紋筋融解症に引き続いて起こる急性腎障害(acute kidney injury, AKI)は患者予後を深刻に悪化させる合併症である。最近になって白血球の一つであるマクロファージがAKIの発症に重要な役割を持つ事が知られるようになったが、メカニズムについては不明な部分が多い。本研究ではマクロファージ由来クロマチン放出(macrophage extracellular traps, METs)が病態の原因の一つであり、それを制御する事で病態を軽減させる可能性がある事を見出した。申請者は、筋細胞中に含有されるヘムが過剰に血中に流入する疾患、横紋筋融解症において、ヘムにより刺激された白血球がマクロファージ上の表面分子Mac-1を介し細胞外クロマチン繊維を放出し腎毒性に寄与するという仮説を検証した。横紋筋融解症惹起性急性腎障害(acute kidney injury, AKI)がMac-1依存性であることを、Mac-1欠損マウスを用いた実験系により見出した。その病態責任細胞はMac-1発現することで知られる好中球ではなく、マクロファージであることを細胞除去実験により特定した。さらに、マクロファージ由来クロマチンが本病態の契機となる重要な要因であり、腎障害機構が白血球細胞外トラップ(Leukocyte extracellular traps, ETs)依存性であることを発見した。横紋筋融解症惹起性AKIがETsに依存することを示すため、ETs抑制剤(DNase1, Cl-amidine)を用いAKIが抑制されること、ETsの生体内マーカーである血漿DNA濃度も抑制されることを示した。さらに、横紋筋融解症惹起性AKIにETsが関係していることをより直接的に示すために、横紋筋融解症惹起性AKIモデルマウスの腎組織中にETsを共焦点顕微鏡を用いて肉眼的にETsの存在を確認した。AKIをきたす別の動物モデルであるシスプラチン惹起性腎障害においてはETs依存性であるという結果は得られなかったことから、ETs産生による腎障害は横紋筋融解症惹起性AKIに特異的な現象であることが示唆された。横紋筋融解症惹起性AKIの新たな病態メカニズムとしてETsの関与が存在することを見出したこの一連の研究成果により、本疾患の新規創薬対象としてETs/AKI経路の抑制が挙げられ、将来の治療薬の開発に重要な意義を持つと考えられる。申請者による実験計画の進行に大きな支障なく、順調に実験計画が進んでいる。実験計画も概ね、当初の仮説を支持する結果が出ていることから概ね順調な進展であると判断した。申請者らは横紋筋融解症において筋細胞中より循環血漿へ流入した大量のヘム蛋白が腎臓においてマクロファージを活性化し、細胞外へのクロマチン線維放出(Leukocyte extracellular traps, ETs)を促すことによって腎毒性に寄与する、という仮説を検証した。初年度の実績として、病態責任細胞が好中球ではなくマクロファージであること、マクロファージ活性化とそれに続くETs放出は細胞表面に発現するインテグリン蛋白の一つMac-1に依存していること、ETsが横紋筋融解症において腎障害性を持つこと、グリセロール投与による横紋筋融解症惹起性腎不全においてin vivoにおけるETsのマーカー(血中dsDNA濃度)が上昇することを見出した。最終年度においては、Mac-1のcounter partとして血小板が重要な役割を持つこと、ヘムが直接的に血小板を活性化させること(過去にはiron dependent platelet activationとして報告されている)、活性化した血小板がMac-1を介してマクロファージによるETs放出を促進させることを見出した。また申請者らの研究室で新規に同定した生体内のETs抑制物質ラクトフェリンが、横紋筋融解症惹起性腎不全に対し抑制的に作用することを見出した。さらに血中dsDNA濃度の上昇はヒトの横紋筋融解症惹起性腎不全においても上昇していることを見出し、マウスと同様のメカニズムがヒトにおいても存在することが示唆された。以上の研究実績により見出された横紋筋融解症における急性腎障害発生の新たなメカニズムは、今後腎障害の新たな治療ターゲットとして有用となる可能性がある。基本的には当初立てた実験計画が順調に進展していることから、今後の研究推進においても当初の実験計画通りに施行していく方針である。内科学、腎臓学、透析医学
母ラットのMg欠乏状態が仔ラットの成長におよぼす影響について

妊娠中のMg摂取不足が仔ラットに及ぼす影響および離乳直後のラットに対するMg欠乏状態の影響を検討したので報告する。〔妊娠中の影響〕妊娠中のラットにMg量の異なる5種類の飼料(基本食・Mg80%食・Mg50%食・Mg30%食・Mg0%食)を与えて出産まで飼育した。出産後全群の母親ラットに基本食を与えて4週間授乳させた後、仔ラットの半数について実験を行い、残りの仔ラットはさらに基本食にて4週間飼育した後実験を行った。結果出産数;Mg0%食群では仔ラットは1匹も生まれなかったが、他の群の出産数には差が認められなかった。体重;離乳直後の仔ラットでは基本食群以外でいずれも体重減少が認められたが、その後4週間基本食を与えると体重回復が認められた。心臓重量;離乳直後およびその後4週間基本食を与えた群で基本食群以外の群に異常な心臓肥大が認められた。電気生理学的検討;離乳直後並びにその後4週間基本食を与えた群では、基本食群は規則正しい収縮反応を示すが、他の群では刺激に対する不規則な収縮反応が生じた。組織学的検討;離乳直後並びにその後4週間基本食を与えた群、いずれも組織学的に著しい変化は認められなかった。血球・血漿・心筋中Mg量;離乳直後ではMg8030%食群で血漿中Mg量の減少があり、心筋中のK/Mg、Ca/Mg比はMg摂取量の減少に伴って低下する傾向があった。しかし、離乳後4週間基本食を与えた群ではいずれも各群の差は認められなかった。〔幼若ラットへの影響〕離乳直後のラットに対しても上記と同様5種類の飼料を4週間与えて飼育し、半数について実験をし残りはさらに4週間基本食で飼育して実験を行った。結果は妊娠中とほぼ同様のものであった。考察以上の結果より、わずかなMg摂取不足でも心筋の障害は出現し、回復が遅いことが判明した。この心筋障害は、心筋のミネラルバランスの変化や組織変性が主な原因ではなく、心臓肥大と関連が深いと考えられる。本年度は、妊娠中ラットのMg欠乏状態が仔ラットにおよぼす影響について検討を加えるとともに、離乳直後の幼若ラットに対するMg欠乏状態の影響も検討した。《妊娠中の影響実験》妊娠中のラットに飼料中のMg量を種々変えた飼料(正常食;Mg量100%に対しMg80%,50%,30%,0%各群5種類)を与えて飼育し、出産直後より全群Mg100%食を与えて4週間授乳させた後仔ラットを解剖して血球・血漿中のMg量、心筋の電気生理学的検討および心筋の組織学的な検討を行った。結果Mg10030%群は1011匹の仔ラットを出産したが0%群のみは1匹も出産しなかった。仔ラットの大きさはMg100,80%では差はなかったが50,30%群では成長が悪かった。血球・血漿中のMg量は正常食群に比し他の全群で血球は変化が認められなかったが血漿で減少を認めた。

心筋の電気生理学的実験では、正常食群以外は全群授乳中に正常食を与えても電気刺激に対し収縮回復不良、心室細動の以上パターンを示した。《幼若ラットの影響実験》離乳直後の幼若ラットに対しても上記と同様5種類(Mg100,80,50,30,0%)の飼料を与え4週間飼育して上記と同様の実験を行った。結果離乳までは正常食で育っていたため、体重,血球・血漿中Mg量への影響は妊娠中に影響を受けた群より少ないが、心筋の電気生理学的実験ではやはり80%群から刺激に対する収縮回復不良、心室細動の異常パターンを示した。以上により、胎児期・乳幼児期のMg摂取量が正常の80%とわずかに減少していてもMg欠乏状態が認められ、特に心筋の電気刺激に対する反応の異常が著しいため、心筋の組織において異常が認められるのではないかと考え現在心筋組織について検討中である。本年度は、昨年に引き続き妊娠中ラットのMg摂取不足が仔ラットの心筋活動に及ぼす影響について検討を加えた。さらに異常の認められた仔ラットを正常食で飼育した場合の回復状態も検討した。〔方法〕交配直後の雌ラットを5群に分け、Mg量の異なる5種類の飼料(基本食・Mg80%食・Mg50%食・Mg30%食・Mg0%食)を各群に与えて出産まで飼育した。出産後全群の母親ラットに基本食を与えて4週間授乳させた後、仔ラットの半数について実験を行い、残りの仔ラットはさらに基本食にて4週間飼育した後実験をおこなった。飼育後、心筋活動を検討するために主として心蔵重量・心筋の組織学的検討および心筋に対する電気生理学的実験を行った。〔結果〕体重:離乳直後の仔ラットでは妊娠期基本食群以外の群でいずれも体重減少が認められたが離乳後4週間基本食を与えると全群体重の回復が認められた。心臓重量:離乳直後並びにその後4週間基本食を与えた群で妊娠期基本食群以外の群において異常な心臓肥大が認められた。組織学的検討:離乳直後並びにその後4週間基本食を与えた群で、いずれも壊死などの組織学的に著しい変化は認められなかった。電気生理学的検討:離乳直後並びにその後4週間基本食を与えた群いずれも、妊娠期基本食群は刺激に対し規則正しく収縮反応するが、他の群では刺激に対する不規則な収縮反応および頻回の心室細動様パタ-ンを示した。〔考察〕以上の結果より、妊娠中の僅かなMg摂取不足でも胎児は欠乏の影響を著しく受けることが判明した。また、心筋障害の回復は遅く臨床的症状は無くても心筋負荷が加われば心筋活動の異常が突然出現する可能性があることも判明した。心筋活動の異常は、組織学的には懐死などの著しい変化は認められなかったが、心臓肥大が長期にわたって認められることより、心臓肥大と関連が深いと考えられる。
モジュール型SMESのエネルギー移送に関する研究

モジュール型SMESにおけるコイル間磁気結合の影響を解明しエネルギー移送方法を確立するために、計算機シミュレーションによる電気現象の解明と電力制御方法の検討を行った。さらに、この移送特性と制御方法の有効性を確認するために実験的に検証した。すなわち、集中あるいは分散配置に対する等価インダクタンスを計算し、各モジュールの電流、エネルギー、コイル端電圧の変化状況を得る計算方式とプログラムを構築して各モジュールの電気的特性を求めた。その結果は以下のようになる。1.モジュール間のエネルギー転送においては、各モジュールでの相互インダクタンス値が異なるため磁気結合による移送量に差が生じる。2.相互インダクタンス値はコイルの分散配置と集中配置で異なり、分散配置で大きくなるので磁気結合による移送量の影響が大きい。3.変換器による移送量を調整することにより各モジュールと同じ動作をさせることができ、その結果コイルの容量をより有効に利用する運転が可能となる。4.あるモジュールを外して健全モジュールによる運転を続行する場合、停止モジュールには開放状態では誘導電圧が発生し、短絡状態では短絡電流が生じる。いずれの状態でも健全モジュールに影響が現れ、短絡状態で大きくなる。5.停止していたモジュールの復帰時には、電流上昇時に健全モジュールの電流が減少し、隣接モジュールにおいてその度合いが大きい。6.各モジュールの電流値を帰還して、各モジュールの電流を同じにして動作させうることを実験的にも確認できた。その結果は下記のようになる。(1)モジュール間のエネルギー転送においては、各モジュールでの相互インダクタンス値が異なるため磁気結合による移送量に差が生じる。(2)相互インダクタンス値はコイルの分散配置と集中配置で異なり、分散配置で大きくなるので磁気結合による移送量の影響が大きい。(3)変換器による移送量を調整することにより各モジュール同じ動作をさせることができ、その結果コイルの容量をより有効に利用する運転が可能となる。(4)あるモジュールを外して健全モジュールによる運転を続行する場合、停止モジュールには開放状態では誘導電圧が発生し、短絡状態では短絡電流が生じる。(5)停止していたモジュールの復帰時には、電流上昇時に健全モジュールの電流が減少し、隣接モジュールにおいてその度合いが大きい。モジュール型SMESにおるコイル間磁気結合の影響を解明しエネルギー移送方法を確立するために、平成7年度には計算機シミュレーションにより電気現象の解明と電力制御方法の検討を行った。これを受けて、平成8年度は、これらの移送特性と制御方法の有効性を確認するために実験的な検証を行った。実験装置としては構築しやすいソレノイド形コイルによる4モジュールのSMES装置を製作した。電力変換装置としてはGTOによる三相ブリッジ回路の電流形変換器を4台製作した。このようなSMES装置により、モジュール形SMESにおいて生じる磁気結合の影響を実験により確認し、かつこの影響を補償し各モジュールを均等に動作させる制御法を確認した。すなわち、各モジュールの磁気結合状態が異なる状況での運転では、各モジュールの電力変換器に対して同量の電力を指示すれば各モジュールの電流値は異なってくる。従って各モジュールの電流を検出し、これを電力指示値に帰還し、各モジュールの電流を揃えるようにした。具体的には、一定電流を保持して運転を続ける場合、1モジュールを停止させる場合、逆に停止していたモジュールを復帰させる場合、さらに電力の出し入れを行う場合について、それぞれ各モジュールを均等な電流値で制御できることを確認した。このことにより、モジュール型のSMESにおいては異なる磁気結合状態の運転で電流が不平衡となる影響を受けるが、電流制御により均等な動作状態にすることができ、SMES容量として各モジュールの容量を均等に配分できることが明確になった。
活性酸素性の塩基損傷の認識と処理に関わる酵素群

大腸菌の場合ヌクレオチドプール中の酸化塩基である8-oxo-dGTPの除去には、mutTおよびribA遺伝子産物が関わっていることが明らかになった。ribA遺伝子がコードするリボフラビン合成系の酵素GTPcyclohydrolase II(GCHII)は、GTPを基質にするほかに、8-oxo-dGTPや8-oxo-rGTPを分解して、8-oxo-dGMPや8-oxo-rGMPにすることで、酸化塩基の変異原性を取り除いている。同様の作用をする遺伝子の有無を酵母の遺伝子ライブラリーの中から検索したところ、現在までに1つのクローンを得た。このクローンについて、1)全体のアミノ酸配列は大腸菌MutTタンパク質とは相同性はない。ただし、MutTの活性に関わるMutT box類似の配列がある。2)クローニングした酵母の断片を、大腸菌mutT欠損株に入れると、部分的に大腸菌のmutT欠損を相補する。3)遺伝子破壊株は弱いmutator活性を持つ。またGST融合タンパク質として遺伝子産物を精製し、in vitroで8-oxo-dGTP分解活性の有無を調べるところである。ヒトやマウスのMutT homologであるMTHをdisruptしてやっても、8-oxo-dGTP分解活性は完全には低下しない。このことより、MutTのbackup systemが存在すると想定される。今回我々がクローニングした遺伝子のhomologが高等真核生物でも存在するかどうかも重要な問題である。
教育工学とその隣接領域との研究成果を共有化するための企画調査研究

本企画調査研究では、下記の2つのアプローチで今後の研究方針について具体的な方法を検討した。(1)教育工学研究における実践と研究、研究成果蓄積の方法教育工学における各分野での研究者を訪問し、実践と研究の位置付けならびに、教育工学研究のあり方、研究成果蓄積と共有の方法について討論した。その結果、実践研究と呼ばれるものには、実践的研究と実践報告が混在しており、明確に区別されていないとする批判もあったが、研究としては基礎的あるいは理論的研究と実践的研究が行なわれていることを確認した。その上で、教育工学の立場で学習過程を中心とした研究を推進することが、教育学的研究や工学的研究としても意味を持つことが示唆された。また、研究蓄積を推進するためにも、各分野ごとに定期的に研究成果を集約し、研究成果と研究課題を研究者間で共有できるような方法が必要であることが指摘された。(2)教育工学における研究評価科学技術分野における研究評価として、論文誌によるコミュニティ(ジャーナル共同体)での評価基準に着目した。そこで、先行研究を基に理論的研究指向と実践的研究指向を評定する質問紙を作成して学会会員65名の回答を分析し、2因子を抽出し、2つの評価尺度を構成した。論文誌に掲載された実践論文12編と一般論文11編の合計23編について、分析で得た尺度を用いて評定した。実践論文は、吉崎による実践研究の総論で紹介された論文から、一般論文は直近の掲載論文から選択した。評定は上記の研究指向パタンが明かな匿名の査読者に依頼し、評定値を得た。この試験的な調査から2つの因子による評定者の属性と論文評価点の関係を検討した。ただし、その妥当性の確認や、研究の属性を考慮した今後の研究展開への指針の検討は課題として残された。
サイトカイン標的遺伝子の自己免疫、感染と炎症における役割の解明と治療への応用

IL-6シグナルの制御因子であるSOCS1とSOCS3および新規IL-6の標的遺伝子であるSPRR1Aとの自己免疫、感染と炎症における役割を明らかにし、細胞(組織)特異的にこれらのIL-6標的遺伝子の発現をコントロールすることにより、自己免疫疾患、感染や炎症性疾患の病態を改善できる新しい治療法を開発するための基盤研究を行うことが本研究の目的である1.IL-6シグナルを抑制するSOCS3の心筋特異的過剰発現マウスが、心筋炎ウイルス感染後早期に死亡すること、さらに、心筋特異的gp130欠損マウスにおいて心筋炎ウイルス感染による心筋傷害が増悪することを明らかにした。また、gp130で処理した培養心筋細胞は心筋炎ウイルスの感染に抵抗性であることを示した。このようにウイルス性心筋炎におけるgp130シグナルの感染防御機構としての重要性を明らかにした。2.ストレスによる心筋傷害においてSPRR1Aの発現が誘導することを確認した。心筋細胞にSPRR1Aの遺伝子導入をすることによって、in vivo, in vitroで、ストレスによる心筋傷害が抑制されることを示した。このことは、新規IL-6標的遺伝子であるSPRR1Aが心筋炎や心筋梗塞などの新たな治療のターゲットとなりうることを示している。3.マウスの骨髄より樹状細胞を培養し、樹状細胞の活性化により誘発される自己免疫性心筋炎・心不全モデルを確立した。ヒト心不全の末梢血において樹状細胞の数が著しく低下していること、また、心不全の治療により樹状細胞の数が上昇することを見いだした。これらの結果は、心不全の病態において樹状細胞の活性化による自己免疫機構が重要な役割をはたしていることを示しており、現在、同モデルとヒト心不全の末梢血を用いてそのメカニズムについてさらに検討中である。
貝紫の発色機構に関する研究

平成6年度は,アカニシを用いて貝紫の調整方法を検討し,以下の成果を得た。1.鰓下腺の採取組織は生貝の殻を割ってピンセットで取り出した。色素は加熱(短時間),塩蔵,乾燥あるいは冷凍した貝からも採取できたが,収量は生よりも少なかった。2.色素前駆体の抽出溶媒はエーテルが溶解性,均染性,色相においてエタノールや水よりも優れていた。3.発色色素前駆体は直射日光下,溶媒内で撹拌しながら発色させたほうが短時間で紫色になった。調整発色した色素とその他成分を分離するために希硫酸処理とエタノール洗浄を行った。調整後のアカニシ貝紫にはジブロムインジゴが3%含まれ,インジゴその他の色素成分は見出されなかった。平成7年度は,生貝色素前駆体の発色性と調整した貝紫色素の再発色性を検討し,以下の成果を得た。1.生貝色素前駆体の発色性乳白色の色素前駆体は貝が持つ酵素,紫外線及び系のpHによって発色性が異なった。加熱して酵素を失活させると紫色にはならず,弱い加熱では茶色を帯びた。紫外線を遮断すると緑色で,再露光すると紫色になった。アルカリ側では赤みの紫に,酸性側では青みの紫になった。これは,発色条件によって貝紫中間体の種類や生成量が変化したためと考えられる。2.貝紫の再発色性カセイソーダとハイドロによって還元されたロイコ貝紫は建て染め染料として利用できるが,再発色時に紫外線を受けると青みが増すと共に発色ムラが生じた。これは紫外線によってロイコ貝紫の臭素結合が切れてインジゴ構造となることに起因する。本年度は,市販のアカニシを用いて貝紫色素の調整方法を種々検討し、以下の研究実績を得た。1.貝紫色素の抽出方法アカニシの鰓下腺に含まれる貝紫色素前駆体の抽出は,水,水とエタノールの混合系,エタノール及び海水などで試みたが,最も効果的な溶媒はエーテルであった。エーテル抽出物は色相が美しく、濾過や乾燥がより速やかであった。2.貝紫色素の発色方法発色は直射日光下で照射時間を種々変化させて行った。貝紫色素前駆体はそのままで発色させるよりも,溶液中で発色させた場合が短時間で平衡に達した。6月から10月までの晴天日の10時から15時までの間,時々攪拌しながら屋外で日光照射を行ったところ,およそ30分までの間に乳白色から黄,緑,青,紫へと変化し,照射時間が長いほど深みのある紫色を示した。また、アカニシが新鮮なほど貝紫色素の収量が多かったが,短時間の加熱や塩蔵,冷凍及び乾燥体からも貝紫色素が得られた。3.貝紫色素の精製方法精製はフリードレンダー法に基づいて行ったが,アカニシは彼らが用いたシリアツブリよりも貝紫色素の含有量が多く,したがって,濾過や洗浄に長時間を要し,さらにこの間に色素のスルホン化が進むためか,かなりの貝紫色素が溶出し、これを回収,再結晶化するのに手間取った。不純物除去のための硫酸処理は希硫酸を用いて少量づつ行わねばならない。本年度は有明海産のアカニシを用いて種々の環境下での発色性の検討を行い、以下の研究実績を得た。1.生貝中の色素前駆体の発色性生のアカニシの鰓下腺(パ-プル腺)に含まれる貝紫色素前駆体(6-ブロモ-2-メチルチオインドキシルサルフェート)の発色性に影響を及ぼす要因には,貝が持つ酵素(プルプラーゼ),紫外線,酸素及び系中のpHなどがあり、それらの要因の強弱によって発色性が異なった。

これは,乳白色の色素前駆体が酵素の作用によってチリインドキシルとなり、さらに酸素によって二量化して紫色の6,6-ジブロモインジゴに至るまでに,貝紫中間体の6-ブロモ-2,2ジメチルチオインドリン-3-オン(赤紫色)や6-ブロモイサチン(黄色)及び6,6-ジブロモインジルビン(赤色)などを生じることがあるためである。加熱して酵素の影響を除くと茶色(インジゴブラウン)を帯びて紫色には至らなかった。また,紫外線を除くと緑色(チリバージン)になったが紫外線を当てると紫色になった。このときに、メチルチオ基の脱離が生じる。そして、弱アルカリ性の系では赤みが強い紫色になり,強アルカリ性では茶色になった。他方,弱酸性から強酸性では青みが強い紫色になった。生貝のパ-プル腺で染色を行うと,貝の量が少ない場合は薄紅色に,多い場合は黒紫色になった。一度染色した残液で染めると青色(インジゴ)に発色したことから臭化インジゴが繊維内部への拡散や収着が早いと思われる。2.貝紫の発色性紫色に発色した色素は水酸化ナトリウムなどアルカリ性の系中でハイドロサルファイトナトリウムによって還元され,黄茶色のロイコ貝紫となる。これを繊維内部で酸化して再び紫色に発色させることは,藍染めと同様の「建染染料」として,またコチニールなどの「動物染料」のひとつとして利用できる。生貝のパ-プル腺とロイコ貝紫の発色性の相違点は,ロイコ貝紫は紫外線を当てると青色に発色することである。これはロイコ貝紫の臭素の結合が切れてインジゴ構造になったためと考えられる。また,生貝のパ-プル腺と同様にアルカリ性が強いと赤みを帯び,染色の残液では青色に発色した。
ICGを用いた蛍光リンパ管造影法によるリンパ浮腫の標準的機能評価法の確立

リンパ浮腫の診断に汎用されるICGリンパ管造影検査の検査手順、検査の評価方法の標準化はリンパ浮腫の治療に直結する重要な課題である。運度負荷を加えることで、検査時間を短縮できることがわかっており、当施設では、検査時に運動負荷を加えて行っている。今回検査プロトコールの一つとして検査時の運動時間を決定することを目的とし、研究を行った。診断に必要な運動時間は20分であった。今後もプロトコールの標準化をすすめ、その簡便な評価方法の作成も行っていく予定である。H26年度中に下肢、上肢の浮腫を主訴に当院外来を受診した患者のうち、研究に同意を得られた60人、124肢に対しICGリンパ管造影検査を行った。検討できる検査結果が得られた85肢について中間解析を行った。85肢の部位内訳は上肢26肢、下肢59肢であり、病期内訳は0期15肢、I期11肢、IIa期24肢、IIb期11肢、III期0肢であった。以下の点に関して結果が得られた。1鼡径部にICGが到達する時間に関して:運動負荷計20分で90%、25分で91%、30分で94%であった。運動30分後にも鼡径部に到達しなかったのはIIa期、IIb期の7肢であった。3それぞれの病期でのDB、CPの出現率に関して:0期ではDB出現は0%、CP出現は27%にみられた。I期ではDB45%、CP63%であり、DB、CPともに陰性のものが18%であった。IIa期ではDB100%、CP17%、また、IIb期ではDB100%、CP0%であった。これらの結果より、鼡径部への到達は30分の運動後でも得られない場合もあるが、診断に重要なDBやCPの所見は15分で得られるため、検査時間は15分が適切であると考えられる。また、I期に関しては問診、診察上、異常があるにもかかわらずICG検査において異常所見が描出されない偽陰性が18%となり、さらに症例を追加し、検討する必要が示唆された。H27年度中は前年度の症例60名に加え、中間解析の結果必要と判断した追加症例もあわせて40名に対しICGリンパ管造影検査を行った。2年間で検討できる結果が得られた144肢に対し解析を行った。内訳は下肢126肢、上肢18肢、病期別内訳は0期33肢、I期37肢、IIa期47肢、IIb期15肢、その他の浮腫12肢であった。解析結果は以下のとおりであった。1鼡径部または腋窩部にICGが到達する率に関して:運動負荷計20分で86%、25分で89%、30分で92%であった。運動30分後にも鼡径部または腋窩部に到達しなかったのは0期、IIa期、IIb期の9肢であった。2リンパ浮腫に特徴的な皮下への漏れ(Dermal Backflow:以下DB)または側副路(Collateral Pathway:以下CP)の出現時間に関して:運動15分後に出現率はほぼプラトーに達した。3各病期でのDB、CPの出現率に関して:0期ではDB出現は0%、CP出現は35%にみられた。I期ではDB50%、CP56%であり、DB、CPともに陰性のものが15%であった。IIa期ではDB100%、CP14%、また、IIb期ではDB100%、CP0%であった。本結果により、診断に必要な最低運動負荷時間は15分であることがわかった。これに従い、検査プロトコールは注射直後と運動負荷15分後の観察を行うことと決定した。また、現在頻用されており、本研究においても病期分類に用いた国際リンパ学会の病期分類は、主観的要素が強く、あいまいな分類法であったが、本結果により、ICGリンパ管造影検査の客観的結果による分類を作成することができた。現在まで、各施設、検査者ごとに個々の方法で検査を行い、検査時間が長くかかることも多かった検査であるが、本プロトコールを用いた同一の方法で病期診断を行うことができ、経時変化も鋭敏に捉えることが可能になった。H27年度中に予定検査はすべて終了し、解析も予定通り終了しているが、研究者の他の業務の多忙により学会発表、論文執筆準備が整っていない状態である。次年度に研究内容を発表予定である。28年度は、前年度までの研究成果をまとめ、論文執筆準備を行った。4月5日以降は産前産後休暇および育児休業のため研究中断となっていた。H27年度中に予定検査はすべて終了し、解析も予定通り終了しているが、研究者のほかの業務の多忙により、また産前産後休暇および育児休業により研究期間を延長している。リンパ浮腫はリンパ節郭清を伴う悪性腫瘍術後などに発症し、徐々に進行し、著しくADLを低下させる疾患である。近年、リンパ浮腫の診断にインドシアニングリーンを用いた蛍光リンパ管造影法(以下ICGリンパ管造影検査)が汎用されるようになった。この検査法は非常に鋭敏で侵襲の少ない検査法ではあるが、検査方法が統一されていない。また、検査に数時間要することもあるが、運動負荷を加えることにより、検査時間が短縮できることが知られている。

そこで、本研究では、必要最低限の時間・運動負荷で確実に評価できる検査手順を作成するために、研究期間中に計100名に対しICGリンパ管造影検査を行い、このうち検討できる結果が得られた144肢に対し解析を行った。披検肢の内わけは下肢126肢、上肢18肢、病期別内わけは0期33肢、I期37肢、IIa期47肢、IIb期15肢、その他の浮腫12肢であった。解析結果は以下のとおりであった。1鼡径部または腋窩部にICGが到達する時間は、運動負荷20分で86%、25分で89%、30分で92%であった。運動30分後にも鼡径部または腋窩部に到達しなかったのは0期、IIa期、IIb期の9肢であった。2リンパ浮腫に特徴的な皮下への漏れ(Dermal Backflow:以下DB)の出現率は0期では0%、I期では50%であった。IIa期、IIb期ではDB100%であった。3DBの出現時間に関しては運動15分後に出現率はほぼプラトーに達することがわかった。これらの結果を解析し、検査プロトコールは注射直後と運動負荷15分後の観察を行うことと決定した。H29年には下肢に関しての結果をまとめて国際リンパ学会で発表を行った。また、論文投稿を行い、審査待ちの状況である。リンパ浮腫の診断に汎用されるICGリンパ管造影検査の検査手順、検査の評価方法の標準化はリンパ浮腫の治療に直結する重要な課題である。運度負荷を加えることで、検査時間を短縮できることがわかっており、当施設では、検査時に運動負荷を加えて行っている。今回検査プロトコールの一つとして検査時の運動時間を決定することを目的とし、研究を行った。診断に必要な運動時間は20分であった。今後もプロトコールの標準化をすすめ、その簡便な評価方法の作成も行っていく予定である。H26年度の予定は運動群と非運動群の比較を行う予定であったが、現在までの当院のICGリンパ管造影検査の実績と他施設からの報告により、ICGリンパ管造影検査において運動負荷をかけたほうが検査時間の短縮が計れることは明確であったため、また患者への倫理的配慮の目的で研究計画を変更し、運動群と非運動群の比較は行わないこととした。そのため、H26年度中にH27年度の予定であった運動負荷群の詳細検討を前倒しで行った。H26年度中には各期10肢以上で検討を行う予定としており、目標症例数は達成された。しかしながら、本研究の最終目的である必要最低限の運動負荷で行う検査手順の作成とその評価方法の作成のために、検討を行う上で特にI期に関してはさらに検討を行う必要があると判断し、目標症例数を20以上に変更して研究を継続することとなった。よりエビデンスの高い検査手順、評価方法の作成を目指していく。そのため、研究の達成度に関してはおおむね予定通りとした。さらに、変更が望ましいと考えられる事項に関しては適宜変更し最終目的が遂行できるよう工夫した。具体的には運動負荷時間と観察項目について変更した。当初の計画では、計20分までの運動を行うこととしていたが、20分の時点でも所見の変化が見られたことより、5分間の運動のたびに観察を行うことを6回繰り返し、運動時間を計30分に変更して行った。観察項目に関しては、より詳細なデータ収集のため、ア)リンパ流の性状に関しては線状のリンパ管とDBに加えて側副路(CP)についても記載を追加した。ICGがどこまで上昇するかについて5区画に分ける予定であったがこれを9区画に分けて記録した。次年度に研究内容をまとめ、論文投稿、学会発表を行う予定である。また、今後本研究で得られた検査プロトコールと病期分類を用いて診断し、これらの適正を判断し、変更点があれば適宜修正する予定である。
電気化学的ポテンシャル勾配をもつルテニウム三核錯体のピラジン架橋オリゴマー

昨年度の研究において,表題のオリゴマー合成を行い,電気化学的測定により電気化学的なポテンシャル勾配が形成されていることを確認した.本年度は,次の目標であるポテンシャル勾配とオリゴマー鎖に沿った電子移動挙動との関連の解明に向けた研究を開始した.そのためには,ユニット間の電子移動挙動の基本的理解を得ることが必要であり,二量体の一電子還元体(骨格間混合原子価状態)における分子内電子移動を詳細に調べた.この目的のために,カルボニルを含む左右対称な構造を持つ9種のRu_3二量体を新たに合成した.その電気化学的挙動に基づき,骨格間混合原子価状態を電気化学的に発生させ,電解分光法を用いて赤外および近赤外領域のスペクトルの測定を行った.ピラジンのような骨格のπ電子を伝達しやすいような架橋配位子を含む二量体系ではかなり安定な混合原子価状態が得られ熱的な分子内電子移動が発現するのに対し,π電子をもたないdabco架橋の系では分子内電子移動は事実上起こっていないことが明らかとなった.ピラジン架橋二量体系について,電解分光法を利用し一電子還元状態のCO伸縮振動スペクトルを測定したところ,分子内電子移動に基づく吸収帯のコアレッセンス現象が観測された.分光学的吸収帯が観測時間と同じタイムスケールの化学現象により融合する現象はNMRで翌知られているが,振動スペクトルの時間領域でこのような現象が見出されたのは世界で初めてである.その線形解析から速度定数を見積もったところ,最も速い系では10^<12>s^<-1>のオーダーであることが明らかとなった.置換基の効果により熱的電子移動速度定数が2-3桁小さくなった系については,近赤外領域に現れる骨格間のITバンド(原子価間電子移動吸収)の形状から速度定位数に関する知見が得られた.昨年度の研究において,表題のオリゴマー合成を行い,電気化学的測定により電気化学的なポテンシャル勾配が形成されていることを確認した.本年度は,次の目標であるポテンシャル勾配とオリゴマー鎖に沿った電子移動挙動との関連の解明に向けた研究を開始した.そのためには,ユニット間の電子移動挙動の基本的理解を得ることが必要であり,二量体の一電子還元体(骨格間混合原子価状態)における分子内電子移動を詳細に調べた.この目的のために,カルボニルを含む左右対称な構造を持つ9種のRu_3二量体を新たに合成した.その電気化学的挙動に基づき,骨格間混合原子価状態を電気化学的に発生させ,電解分光法を用いて赤外および近赤外領域のスペクトルの測定を行った.ピラジンのような骨格のπ電子を伝達しやすいような架橋配位子を含む二量体系ではかなり安定な混合原子価状態が得られ熱的な分子内電子移動が発現するのに対し,π電子をもたないdabco架橋の系では分子内電子移動は事実上起こっていないことが明らかとなった.ピラジン架橋二量体系について,電解分光法を利用し一電子還元状態のCO伸縮振動スペクトルを測定したところ,分子内電子移動に基づく吸収帯のコアレッセンス現象が観測された.分光学的吸収帯が観測時間と同じタイムスケールの化学現象により融合する現象はNMRで翌知られているが,振動スペクトルの時間領域でこのような現象が見出されたのは世界で初めてである.その線形解析から速度定数を見積もったところ,最も速い系では10^<12>s^<-1>のオーダーであることが明らかとなった.置換基の効果により熱的電子移動速度定数が2-3桁小さくなった系については,近赤外領域に現れる骨格間のITバンド(原子価間電子移動吸収)の形状から速度定位数に関する知見が得られた.
正線形近似法とその応用

1.コンパクトなハウスドルフ空間上の実数値連続関数空間において,正線形作用素からなる近似法に対して,ある種のなめらかさをもつ近似関数の度合いをテスト関数系から誘導される連続率と高次の絶対モーメントによって評価した。これらの結果は,多次元のベルンシュタイン多項式作用素による連続微分可能な関数の近似精度の評価に用いられ,更に一般の実局所凸線形位相空間のコンパクトな凸部分集合上のベルンシュタイン・ロトットスキー・シュナーブル関数へ拡張される。特に,バウアー単体上でこれらの関数族から誘導されるマルコフ作用素の半群へ適用される。2.コンパクトな距離空間上の実数値連続関数空間において,正の乗作用素に関する正線形近似法に対して,すべての近似関数の収束精度をその連続率とある種のテスト関数によって誘導される高次の絶対モーメントによって評価し,コロフキン型の収束定理を量的に精密化した。これらの結果は,各種の総和法によって誘導される正線形近似法に対して広汎な応用をもつ。3.〔0.1〕に属する無理数θに対して,無理数回転C^*-環A_θのPicard群Pic(A_θ)において,その構造は,θが2次の無理数であるときと,それ以外のときとでは,異なることを示し,それぞれの場合について,Pic(A_θ)の形を決定した。4.C^2上のAppellF_4型微分方程式系(rank4)の解の基本系の間の接続公式を求め,それを利用して,この微分方程式系のモノドロミ-表現を求めた。5.2次元トーラス上のFurstenberg変換が,準離散スペクトルを持つための必要十分条件は,Anzai変換と位相共役であることを示した。
移植片拒絶応答におけるインターロイキン１７の機能解析

移植片の拒絶応答において、これまで免疫応答はTh1-Th2細胞のバランスでその分子機構が説明されてきた。近年Th1細胞やTh2細胞とは異なり、IL-17を産生する新たなT細胞が同定された。本研究では、急性拒絶応答におけるIL-17の役割を解明することを目的とした。移植心では、IL-17の発現が増加しγδT細胞がIL-17産生細胞と判断され、炎症細胞の浸潤を惹起するとともに、制御性T細胞の誘導抑制をもたらすことにより、急性拒絶応答を悪化させることが明らかになった。これらの結果は薬物や遺伝子治療によるIL-17の中和が、臨床心臓移植成績の改善に有効的な新しい治療法である可能性を提起する。本研究では、IL-17がどのような分子機構で移植片の拒絶応答の際、急性期炎症を誘導し、拒絶を促進するのか、分子・細胞・個体レベルでの解析で明らかにすることを目的とした。本研究の具体的な達成目標は以下の2点である(1)移植心の急性期拒絶応答におけるIL-17およびIL-17Fの役割の解明(2)移植心の急性期拒絶応答におけるIL-17およびIL-17F産生細胞の同定。前年度に得られた(1)の研究成果は、急性拒絶応答を促進していることを示した。今年度に得られた(2)に関しての研究成果を報告する。IL-17の産生細胞は(1)の解析結果より同定され産生細胞(CD4+ T細胞、CD8+ T細胞、γδT細胞)の同定後は、その細胞が産生するIL-17が移植片の拒絶に関与しているかどうかを、adoptive transfer法を利用して評価を行った。C57BL/6背景のRag-2欠損マウス(T/B細胞欠損)に、C57BL/6野生型あるいはIL-17欠損マウスのTCRα/β+ T細胞を移入した。このマウスにFVBマウスの心臓を移植し、生着率を評価した。その結果、IL-17陽性細胞として、少数のCD4陽性細胞、CD8陽性細胞、そしてγδT細胞が検出され、主要なIL-17陽性細胞はγδT細胞であることが明らかになった。adoptive transfer法よりCD4陽性T細胞とCD8陽性T細胞が産生するIL-17は、移植心の急性拒絶反応の誘導には必須ではないことが明らかになった。当初の計画では、γδT細胞の関与を評価するため、IL-17欠損マウスに、C57BL/6野生型、IL-17欠損マウスのTCRγδ+ T細胞を移入した後に、生着率を評価する実験を計画していた。しかしγδT細胞の十分な細胞数抽出が困難であったため、計画を変更し、γδT細胞欠損マウスを使用し解析を次年度行うこととした。本研究の達成目標は以下の2点で(1)移植心の急性期拒絶応答におけるIL-17の役割の解明(2)移植心の急性期拒絶応答におけるIL-17産生細胞の同定であり23年度・24年度にそれぞれ明らかにした。平成25年度は以下の実験を計画した。1γδT細胞欠損マウスにおける移植心の急性拒絶反応の抑制。2急性拒絶における移植心の生着率延長における制御性T細胞の関与。1の結果:γδT細胞欠損マウスをレシピエントとして移植心の生着率を比較検討した。野生型マウス群と比較しγδT細胞欠損マウス群では、移植心の生着率の延長を認めた。またIL-17欠損マウス群と比較した場合ではγδT細胞欠損マウス群との間に有意な差を認められなかった。これらの結果より、移植心の急性拒絶反応においてCD4陽性T細胞およびCD8陽性T細胞由来のIL-17よりもγδT細胞から産生されるIL-17が重要であることが示唆された。2の結果:IL-17欠損マウス群の生着率が延長した移植心を摘出し浸潤細胞と制御性T細胞の含有率をフローサイトメトリーで解析した結果、制御性T細胞の増加を認め、IL-6の産生が減少していた。抗CD25抗体を投与して、制御性T細胞を除去したIL-17欠損マウスとIL-17欠損マウスを移植心の生着率を比較した。抗CD25抗体投与群では移植片の生着率の悪化が認められた。以上より、IL-17欠損マウスにおける移植心の生着率の延長に制御性T細胞が重要であることが明らかになった。IL-17は、IL-6産生を促進することにより、制御性T細胞の分化を抑制し、移植片の拒絶を促進する炎症誘導性サイトカインであることが明確になった点で、今回の発見の意義は大きい。移植心では、IL-17の発現が増加しγδ

T細胞がIL-17産生細胞と判断され、炎症細胞の浸潤を惹起するとともに、制御性T細胞の誘導抑制をもたらすことにより、急性拒絶応答を悪化させることが明らかになった。これらの結果は薬物や遺伝子治療によるIL-17の中和が、臨床心臓移植成績の改善に有効的な新しい治療法である可能性を提起する。本研究では、IL-17がどのような分子機構で移植片の拒絶応答の際、急性期炎症を誘導し、拒絶を促進するのか、分子・細胞・個体レベルでの解析で明らかにすることを目的とした。本研究の具体的な達成目標は以下の2点である(1)移植心の急性期拒絶応答におけるIL-17およびIL-17Fの役割の解明(2)移植心の急性期拒絶応答におけるIL-17およびIL-17F産生細胞の同定。これまでに得られた(1)に関しての研究成果を報告する。急性拒絶時の移植心における遺伝子発現と浸潤細胞の経時的変化を検討した。IL-6、IL-17およびIL-23のmRNA発現の増加は、術後1日目よりみられ、術後3日目には、IFN、IL-4、TNFのmRNAの発現も有意に増加した。IFN、TNFおよびIL-6のmRNAは、術後7日目でもっとも高値となった。移植心の急性拒絶反応におけるIL-17の関与の検討では、野生型マウスとIL-17欠損マウスの2群間で比較検討した。移植心の生着率は、野生型マウス群に対しIL-17欠損マウス群で有意な延長を認めた。術後7日目の移植片局所の病理像では、IL-17欠損マウス群で顕著に浸潤細胞の抑制を認め、浸潤細胞中のCD4陽性細胞、CD8陽性細胞、および、CD11b陽性細胞などの細胞数はIL-17欠損マウス群で有意に減少していた。炎症細胞の浸潤低下に相関して、移植心の組織抽出液中における炎症誘導性サイトカインやケモカイン量が、IL-17欠損マウス群では有意に低値を示した。ここまでに得られた結果より、急性拒絶応答時の移植心局所において、IL-17の発現増強が認められた。移植後、早期に発現するIL-17が、移植片内においてその後に発現が強く誘導される炎症誘導性サイトカインを誘導することにより、炎症細胞の浸潤を促進し、急性拒絶応答を促進していることが示唆された。本研究は、3カ年計画で行う予定である。本研究の具体的な達成目標は以下の2点である。(1)移植心の急性期拒絶応答におけるIL-17およびIL-17Fの役割の解明(2)移植心の急性期拒絶応答におけるIL-17およびIL-17F産生細胞の同定。23年度より現在まで(1)および(2)の一部を行い、研究成果が得られ、25年度より(2)の残りを実験方法を変更し行う予定である。本研究は、2カ年計画で行う予定である。23年度より現在まで(1)を行い、研究成果が得られ、24年度より(2)を行う予定である。23年度より(1)を行い、研究成果を報告した(Itoh S et al. Circulation 2011)。24年度より(2)を研究実施計画に沿って行い、CD4陽性T細胞、CD8陽性
多軸応力下にある木材の変形挙動に及ぼすひずみ速度の影響

本研究では,木材に多軸の負荷を与えることによって複合応力状態を与え,さらにひずみ速度を変化させて,その変形過程および破壊発生時の応力-ひずみ状態ついて解析することを目的とした。以下に示す実験を行った。(1)短柱型試験体の2軸圧縮試験(2)矩形棒の圧縮-ねじり試験以下の結果が得られた。(1)短柱型試験体の2軸圧縮試験から,2軸応力(圧縮応力-圧縮応力)平面における木材の降伏曲面は,ひずみ速度の影響を著しく受けた。これは速度の増加によって見かけの剛性が大きくなり,見かけの降伏応力が上昇するため,準静的に加力した場合にくらべて降伏曲面が大きくなったものと考えられた。(2) (1)の場合と同様,2軸応力(圧縮応力-せん断応力)平面における木材の降伏曲面は,ひずみ速度の影響を著しく受けた。これらひずみ速度の影響を考慮した木材の応力-ひずみ関係の定式化について,現在検討中である。
強化学習に基づく適応的な音声対話システム

音声は人間同士のコミュニケーションにおいて最も自然なメディアであり、計算機やロボットとのインタラクションにおいても音声対話は重要な役割を果たすと考えられる。しかしながら、実際の環境において、計算機やロボットから一定(数メートル)以上離れた状況で発話がなされると、残響等の影響が顕著となる。その結果、音声認識や発話の理解の性能が大きく低下し、円滑な対話も困難になる。従来この問題に対して、音声強調・残響抑圧の研究が行われてきたが、人間の聴感上の改善を主な目標としていたため、必ずしも音声認識やインタラクションの性能改善につながるとは限らないものであった。これに対して、音声認識やインタラクションの改善に直接的に貢献するように音声強調を行う方法について研究を行った。今年度は特に、複数の分解能からなるウエーブレット分析の手法を研究した。提案するウエーブレットパケット分解では、遅い残響成分と音声の成分を効果的に分離するように、各々の分解能を設定する。これにより、各々に適切なウエーブレット基底を用いることで、観測された残響のある信号から効果的なウイナーゲインを計算することができる。残響抑圧は、ウエーブレットパケットの係数をウイナーゲインでフィルタすることで行われる、大語彙連続音声認識(JNASタスク)の評価実験において、提案手法はウエーブレット分析に基づく従来法や他の残響抑圧手法と比べて、高い性能を示した。ロボットによる音声対話システムを想定して、音声認識のための音響モデルの効率的な作成・適応手法を研究した。特に雑音と残響への対応が課題となっているが、高い性能を得るには部屋の音環境を計測・収録する必要があった。これに対して、音声認識の尤度を最適化するように少数のパラメータを学習・調整することで、少数の発話でも高い雑音・残響抑圧性能を実現する方式の研究を進めた。まず、ウェーブレットに基づく残響抑圧法について研究した。残響抑圧は、遅い残響成分の影響を抑圧するように、ウエーブレット係数をウイナーゲインでフィルタリングすることで行なった。音響モデルの尤度に基づいてウエーブレットのパラメータを最適化することで、元音声と遅い残響成分をそれぞれ効果的に推定することができ、これにより、音声認識に適した残響抑圧のためのウイナーゲインを求めることができた。このウイナーゲイン自体も音響モデルの尤度を用いて調整することで、さらに残響抑圧が改善された。次に、ウエーブレットに基づく雑音抑圧法について研究した。学習時には、音声と種々の雑音プロファイル毎にウエーブレット変換のパラメータを最適化し、ウイナーフィルタのゲイン係数の推定の高精度化を図る。認識時には、雑音プロファイルを特定し、入力のウエーブレット係数を当該のウイナーゲインでフィルタリングした。さらに、ウイナーゲインにスケーリング係数を導入し、雑音抑圧に伴う歪みによるミスマッチを補償した。評価実験において、従来のウエーブレットに基づく手法と比較を行い、有効性を確認した。また、様々な雑音条件において頑健性の評価も行った。ロボットによる音声対話システムを想定して、雑音や残響に頑健な音声認識、特に音響処理と音響モデルの構成法に関して、引き続き研究を行った。まず、ウエーブレット領域で雑音と残響を抑圧する方法を提案した。ウエーブレット変換のパラメータは、音声・背景雑音・遅い残響成分の各々に対して最適化し、効果的なウイナーフィルタを行うためのウイナーゲインを求める。具体的には、背景雑音と遅い残響成分を抑圧するためのウイナーゲインを独立に求めた後、両者を組み合わせる。様々な雑音や残響条件に対応できるように、雑音プロファイルと残響時間の自動同定を導入している。また、音響モデルの尤度に基づいて、ウエーブレット変換のパラメータの最適化を行っている。提案手法を大語彙連続音声認識において評価し、既存の手法に比べて有効性を確認した。さらに、階層的な周波数分解能を表現するウエーブレットパケットの木構造という概念を導入し、抑圧対象毎に最適な周波数分解能の部分木構造を選択した上で、ウイナーゲインを求める手法を考案した。この選択も音響モデルの尤度に基づいて行っている。この手法を残響抑圧に適応して、効果を確認した。また、ヒューマノイドロボットを対象として、これらの手法を実装し、簡単な音声対話を行うシステムを構成し、実環境においてデモンストレーションを行った。