hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アフリカにおけるものづくりの地域間比較研究:地縁技術の習得・実践・創造

採用最終年度は、考古学や民族考古学の分野で活動をおこなう研究者とともに公開研究会で発表し、アフリカにおける土器をはじめとした「ものつくり」について国内の異分野の研究者と交流を深めることができた。また、基本的な用語について日本の考古学からの知見と比較するために、用語解説の作成にもたずさわった。2008年4月から2009年3月のあいだに、アジアやアフリカの各地においてものつくりを対象に調査研究をすすめている若手研究者ととともに研究会を企画・運営した。2008年8月25日10月31日まで、アフリカの人々が生活を営む技法について、とくに植物繊維をつかった技法について調査をおこなった。2008年12月1日12日(26日まで会期延長)まで、これまで研究会をとももおこなってきた若手研究者と一緒に、京都大学内の特別展示スペースにおいて、「ものつくりのフィールドで出会う:アフリカ、アジア、オセアニアにおけるモノがむすぶ社会関係」というテーマで企画展をおこなった。
Aサイト複合ペロブスカイトのリラクサー相を利用した高温キャパシタ用誘電体の創製

本研究では、非鉛系のリラクサーであるチタン酸ビスマスカリウム(BKT)系固溶体の組成探索により、広い温度範囲で高い誘電率を示す誘電体を創生することを目的とした。まず水熱法を利用して作製した高品質BKTセラミックスの誘電応答を解析し、BKTが示すリラクサー-強誘電体相転移のメカニズムを明らかにした。また、直流電界および圧縮応力下での誘電応答も測定し、BKTの電界-温度および応力-温度相図を始めて報告した。つづいてBKTに対してチタン酸ストロンチウムを固溶させることでリラクサー相を安定化させるとともに誘電率最大温度を室温付近まで低下させ、広い温度範囲で1000以上の比誘電率を示す誘電体を作製した。本研究の目的は、非鉛系Aサイト複合型ペロブスカイト化合物の一つであるチタン酸ビスマスカリウム(Bi1/2K1/2)TiO3 (BKT)をベースとした固溶体の組成探索により、高温まで安定して高い誘電率を示すキャパシタ材料を開発することである。初年度である今年度はまず、固溶体の主成分であるBKTの相転移挙動の解明と、BKT系固溶体の合成方法の確立を試みた。これまでの研究により、BKTが高温のリラクサー相と低温の強誘電相との間で自発的な相転移を示すことが明らかになっていたが、その起源は不明であった。BKTのリラクサー相をキャパシタ材料の開発に有効的に利用するため、本研究ではまずBKTが示す特異な相転移挙動の起源を調べた。BKTセラミックスの誘電率の温度および周波数依存性を詳細に解析した結果、リラクサー相における分極ナノ領域の運動の凍結が引き金となって強誘電相への相転移が起こることを明らかにした。また、バイアス電界あるいは応力が相転移温度に与える影響についても調査し、これらの外場が強誘電相を著しく安定化することがわかった。さらに、BKTのTiサイトの一部をZrで置換したBKZTの合成を試みた。通常の固相法ではBKZTの単相を得ることは困難であるが、TiおよびZrのアルコキシドを出発原料とした水熱法を利用することで、BKZT単相の緻密な焼結体の作製に成功した。BKZTの誘電率の測定結果より、Zrの置換固溶によってリラクサー相が安定化し、BKTに比べて誘電率最大温度が低下するとともに室温での誘電率が向上することが明らかとなった。これまでに誘電特性の詳細な解析によりチタン酸ビスマスカリウムの相転移挙動を解明した。また、チタン酸ビスマスカリウム系固溶体セラミックスの作製にも成功した。したがって、研究は当初の計画通り順調に進展していると言える。本研究の目的は、非鉛系Aサイト複合ペロブスカイト型化合物の一つであるチタン酸ビスマスカリウム(Bi1/2K1/2)TiO3(BKT)をベースとした固溶体の組成探索により、300°C以上の高温まで使用可能な高温キャパシタ用の誘電体を開発することである。これまでの研究において、BKTが示すリラクサー強誘電体相転移の起源とそこに及ぼす外場の効果を明らかにした。研究の最終年度である本年度では、BKTに対して極低温まで強誘電体相に相転移しないチタン酸ストロンチウムSrTiO3(ST)を固溶させることでBKTのリラクサー相を安定化し、室温付近で高い誘電率を示す固溶体の作製を試みた。まず、BKTおよびSTの微粉体をそれぞれ水熱合成法により合成した。これらの微粉体を混合して反応焼結させることで種々の組成を有するBKT-ST固溶体セラミックスを作製し、その誘電特性を詳細に調べた。その結果、STを10%以上固溶させるとBKTが示すリラクサー相(高温相)から強誘電体相(低温相)への相転移が消失し、室温でもリラクサー化することがわかった。また、誘電率最大温度がBKTの約360°CからST固溶量50%の約50°CまでST固溶料の増加に伴って大幅に低下した。その結果としてST固溶量50%の試料は室温から300°Cまでの広い温度範囲で1000以上でかつ温度変化の小さい誘電率を示した。これらの結果より、BKTをベースとした固溶体が高温キャパシタ用誘電体として有望であることが示された。これまでの研究でチタン酸ビスマスカリウムのTiサイトの一部をZrイオンで置換した固溶体の作製には成功した。しかし、その置換量は20%にとどまっており、そのため誘電率最大温度が依然として室温よりもかなり高い。キャパシタ材料として用いるには誘電率最大温度を室温以下まで低下させる必要がある。

そこで今後は、Zr置換量の増大を試みるとともに、CaやSrイオンによるチタン酸ビスマスカリウムのAサイト(BiおよびKイオン)の置換についても検討する。また、これらの探索によって最適化された組成について、焼結助剤の添加による低温焼結化を試みる。無機材料化学初年度においては作製した材料の誘電特性の評価の多くを研究協力者のもとで行った。これにより、初年度に予定されていたLCRメータの購入を次年度まで見送ったため。次年度使用額を利用して従来の計画通りMHz帯まで測定が可能なLCRメータを新規に購入し、研究代表者のもとでの高周波までの誘電特性の評価を可能にする。これを用いてより迅速な材料開発を行なっていく。
大気-海洋間における二酸化炭素交換速度の評価に関する研究

海洋観測塔において二酸化炭素(CO_2)交換速度の現地観測を行い,風波気液界面における気体交換速度の評価手法について検討した.超音波風速計とOpen path型の非分散赤外線ガス分析計を用い,渦相関法から大気海洋間のCO_2フラックスを算定した.また,CO_2フラックスに対する潜熱および顕熱輸送に起因する密度変動の影響を評価するためにWPL補正も行った.海洋表層の溶存CO_2分圧測定には疎水性多孔質膜チューブから成る気液平衡器を用いた.最終的に,補正されたCO_2フラックスと溶存CO_2濃度差からCO_2交換速度を算定した.CO_2フラックスにおける潜熱および顕熱補正量の合計は渦相関量と同程度の大きさで,輸送の向きはほぼ反転していた.このことは海面CO_2フラックスにおいて空気の密度変動の寄与が大きいことを示している.さらに,波の位相速度と風速の比を指標として波浪場をうねりと風波に分類し,気体交換速度の波浪依存性について検討した.気体交換速度はうねりよりも風波が卓越する波浪場の方が相対的に大きくなり,また風波が卓越する波浪場においても,同じ風速に対して波齢が大きい程増大する傾向を示した.このような波浪依存性は,風波界面における交換速度の無次元評価式を構築する上で考慮すべき重要な点である.現地における溶存CO_2濃度の長期連続観測のために,中空繊維膜モジュールを用いた溶存CO_2分圧測定システムを新たに開発した.このモジュールは多数の中空繊維膜を有していることから高い気液平衡度が達成可能であり,また,表面が非多孔質状の中空繊維膜のため容易に浸水せず,気液平衡器として安定的に海水中に設置可能である.さらに,この計測システムは気液平衡器を直接海水中に設置できるため,バブル式やシャワー式の気液平衡器のように海水をポンプで揚水する必要はなく,消費電力も約10W程度となった.風波気液界面における二酸化炭素(CO_2)交換速度の評価法について実験的に検討した.風洞水槽を用い,吹送距離ごとに気流側CO_2濃度と風速の鉛直分布を測定し,プロファイル法から局所的なCO_2フラックスを算定した.水側の溶存CO_2濃度測定には疎水性多孔質膜チューブから成る気液平衡器を用いた.これらの測定値から,風波気液界面における気体交換速度を吹送距離ごとに算定した.気体交換速度は摩擦速度とともに増大し,同じ摩擦速度に対しては吹送距離が大きいほど増加した.また,次元解析に基づいて吹送距離を考慮した気体交換速度のパラメタリゼーションを行い,無次元気体交換速度の評価式を構築した.実験データに基づく解析から,気流側の摩擦速度で無次元化された気体交換速度は,無次元吹送距離の1/2乗と風波クーリガン数の1/3乗の積に比例することが示された。さらに,吹送距離則に基づいて無次元吹送距離を無次元風波エネルギーまたは波風径数に変換し,局所的な風波パラメータのみで表示された気体交換速度の評価式を求めた.室内実験で得られた気体交換速度の評価法の現地適用性について検討するために,海洋観測塔においてCO_2交換速度の現地観測を行った.観測では,超音波風速計と大流量エアーサンプリングシステムを用いて渦相関法から大気-海洋間のCO_2フラックスを算定し,疎水性多孔質膜チューブから成る気液平衡器を用いて海水中の溶存CO_2濃度を計測した.また,同時にWAVEADCPによる波浪観測も行った.今回の観測は,低風速の条件下の観測であったため,データのばらつきが若干大きいものであった.しかしながら,比較的風速が高いデータについては,室内実験で得られた普遍表示手法に基づく気体交換速度の風波パラメータ依存性が近似的に成立した.このことは,室内実験と同様の定量化手法が現地に対しても有効であることを示唆していると考えられる.海洋観測塔において二酸化炭素(CO_2)交換速度の現地観測を行い,風波気液界面における気体交換速度の評価手法について検討した.超音波風速計とOpen path型の非分散赤外線ガス分析計を用い,渦相関法から大気海洋間のCO_2フラックスを算定した.また,CO_2フラックスに対する潜熱および顕熱輸送に起因する密度変動の影響を評価するためにWPL補正も行った.海洋表層の溶存CO_2分圧測定には疎水性多孔質膜チューブから成る気液平衡器を用いた.最終的に,補正されたCO_2フラックスと溶存CO_2濃度差からCO_2交換速度を算定した.CO_2フラックスにおける潜熱および顕熱補正量の合計は渦相関量と同程度の大きさで,輸送の向きはほぼ反転していた.このことは海面CO_2フラックスにおいて空気の密度変動の寄与が大きいことを示している.さらに,波の位相速度と風速の比を指標として波浪場をうねりと風波に分類し,気体交換速度の波浪依存性について検討した.気体交換速度はうねりよりも風波が卓越する波浪場の方が相対的に大きくなり,また風波が卓越する波浪場においても,同じ風速に対して波齢が大きい程増大する傾向を示した.このような波浪依存性は,風波界面における交換速度の無次元評価式を構築する上で考慮すべき重要な点である.現地における溶存CO_2濃度の長期連続観測のために,中空繊維膜モジュールを用いた溶存CO_2分圧測定システムを新たに開発した.

このモジュールは多数の中空繊維膜を有していることから高い気液平衡度が達成可能であり,また,表面が非多孔質状の中空繊維膜のため容易に浸水せず,気液平衡器として安定的に海水中に設置可能である.さらに,この計測システムは気液平衡器を直接海水中に設置できるため,バブル式やシャワー式の気液平衡器のように海水をポンプで揚水する必要はなく,消費電力も約10W程度となった.
気管支喘息に対する分子病態に基づいた新規ペプチド療法の開発

本研究では、分子レベルでの蛋白導入技術を用いて、気管支喘息に対する新たな治療薬の開発を目的とした。この研究で、炎症を抑える働きを有する蛋白Src homology region 2 (SH2) domain-containing phosphatase 1 (SHP-1)を、蛋白の運び屋の役目を果たすベクターを用いて細胞レベルに導入することにより、喘息モデルマウスの肺胞洗浄液内における総細胞数、好酸球数が低下することを示した。このことは、気道炎症を抑制するを示唆しており、喘息の新しい治療薬となる可能性が示された。計画している具体的な研究内容は、1.複合体形成に関わるPLC-β3領域内結合部位ペプチド配列のマッピングおよびその機能的評価2.TAT-結合部位ペプチドの作成と精製3.アレルギーマウスモデルおよび患者におけるTAT-結合部位ペプチドの治療効果の解析・判定である。1.複合体形成に関わるPLC-β3領域内結合部位ペプチド配列のマッピングおよびその機能的評価:現在GSTプルダウンアッセイ法により、PLC-β3 C末端領域内におけるSPSL複合体形成に必要と思われるLynとの結合部位のマッピングを行い、候補結合部位を同定中である。2.TAT-結合部位ペプチドの作成と精製:TAT-結合部位ペプチドの作成と精製PLC-β3 C末端領域内におけるSPSL複合体形成に必要と思われるLynとの結合部位のマッピングを進めるとともに、TAT蛋白の系が機能するかを現在評価している。コントロールとして、TAT-SHP-1(野生型)およびTAT-SHP-1(不活性キナーゼ型)発現ベクターを作成し、蛋白を精製した。これらをマウス骨髄由来肥満細胞に投与したところ、TAT-SHP-1(野生型)蛋白を投与したマウス骨髄由来肥満細胞では、TAT-SHP-1(不活性キナーゼ型)蛋白を投与したマウス骨髄由来肥満細胞に比較して有意に細胞増殖が押さえらることが判明した。3.アレルギーマウスモデルおよび患者におけるTAT-結合部位ペプチドの治療効果の解析・判定:現在、気管支喘息患者の対象者を集めるために、関連病院を含めて倫理委員会に申請中である。Lynの発現・活性化が低下している気管支喘息患者末梢血好塩基球を対象に、TAT-結合部位ペプチドを投与し、細胞増殖、ヒスタミンの遊離、Th2サイトカインの産生への影響を評価する予定である。計画している具体的な研究内容は、1.複合体形成に関わるPLC-β3領域内結合部位ペプチド配列のマッピングおよびその機能的評価2.TAT-結合部位ペプチドの作成と精製3.アレルギーマウスモデルおよび患者におけるTAT-結合部位ペプチドの治療効果の解析、判定である。1.複合体形成に関わるPLC-β3領域内結合部位ペプチド配列のマッピングおよびその機能的評価:現在GSTプルダウンアッセイ法により、PLC-β3 C末端領域内におけるSPSL複合体形成に必要と思われるLynとの結合部位の同定を行った。2.TAT-結合部位ペプチドの作成と精製:1.により同定されたLynとの結合部位をTAT発現ベクターに組み込み、TAT-結合部位ペプチドの精製を行った。3.アレルギーマウスモデルおよび患者におけるTAT-結合部位ペプチドの治療効果の解析および判定:現在気管支喘息患者の対象者の登録作業を行っている。今後、これらの患者より末梢血を採取し、2.で作成したTAT-結合部位ペプチドを投与して細胞増殖、ヒスタミンの遊離、Th2サイトカインの産生への影響を評価する予定である。また、オボアルブミンを抗原とする喘息発症モデルマウスに対しても、同様の評価を行っている。1.複合体形成に関わるPLC-β3 C末領域内結合部位ペプチド配列のマッピングおよびその機能的評価:プルダウンアッセイに必要なコンストラクトの作成、精製が困難でありだったため、発現ベクターの変更、精製時のカラムの変更などの条件設定に時間がかかってしまった。また、当初想定したよりも多くのPLC-β3 C末領域内結合部位のコンストラクトを作成して評価する必要が生じたことにより、想定した予定より時間がかかってしまった事が考えられる。計画している研究内容は、1.複合体形成に関わるPLC-β3C末領域内結合部位ペプチド配列のマッピングおよびその機能的評価2.TAT-結合部位ペプチドの作成と精製3.アレルギーマウスモデルおよび患者におけるTAT-結合部位ペプチドの治療効果の解析・判定である。1.複合体形成に関わるPLC-β3領域内結合部位ペプチド配列のマッピングおよびその機能的評価:現在GSTプルダウンアッセイ法により、PLC-β3C末端領域内におけるSPSL複合体形成に必要と思われるLynとの結合部位の同定を行い、PLC-β3C末領域内のLyn結合部位を同定した。2.TATー結合部位ペプチドの作成と精製:1.により同定されたPLC-β3C末領域内Lyn結合部位にTATーHisタグのついた蛋白を発現するベクターを作成し、ニッケルカラムなどを用いて蛋白を精製した。3.アレルギーマウスモデルおよび患者におけるTAT-PLC-β3C末領域内Lyn結合部位ペプチドの治療効果の解析および判定:現在気管支喘息患者の対象者の登録作業を継続中である。今後これらの患者より末梢血(好酸球、好塩基球など)を採取し、2.で作成したTAT-PLC-β3C末領域内Lyn結合部位ペプチドを投与した場合に患者血球における細胞増殖の抑制、ヒスタミン遊離の低下、IL-4,IL-5,IL-13などのTh2サイトカイン産生が減少するかどうかを評価する予定である。

また、現在、オボアルブミンを抗原とする喘息発症モデルマウスに対しても当該ペプチドの喘息治療効果を評価している。ペプチド投与した場合の喘息モデルマウスでは、肺胞洗浄液で、好酸球、好中球の数が減少しており、また、IL-4,IL-13が低下していることが判明している。1.複合体形成に関わるPLC-β3C末領域内Lyn結合部位ペプチド配列のマッピングおよびその機能的評価:GSTプルダウンアッセイによりPLC-β3C末領域内LYn結合部位を同定した。同定に当たり、精製、必要なコンストラクトの作成、条件設定などに大幅に時間がかかってしまった。そのため、その後の行程の着手が遅れ、現在、2.現在同定した結合部位領域を含んだTATタグ付き蛋白の精製を終え、3.アレルギーマウスを用いた治療結果解析を行っている最中である。このことから、SHP-1をターゲットとしたTAT治療法が喘息の治療に効果がある可能性が示唆された。本研究では、分子レベルでの蛋白導入技術を用いて、気管支喘息に対する新たな治療薬の開発を目的とした。この研究で、炎症を抑える働きを有する蛋白Src homology region 2 (SH2) domain-containing phosphatase 1 (SHP-1)を、蛋白の運び屋の役目を果たすベクターを用いて細胞レベルに導入することにより、喘息モデルマウスの肺胞洗浄液内における総細胞数、好酸球数が低下することを示した。このことは、気道炎症を抑制するを示唆しており、喘息の新しい治療薬となる可能性が示された。当初大学院生が当該プロジェクトに参加予定であったが、私的な都合により参加することができなくなったため、人員が不足し予定が大幅に遅れている。今後引き続き、2.TAT-結合部位ペプチドの作成と精製3.アレルギーマウスモデルおよび患者におけるTAT-結合部位ペプチドの治療効果の解析および判定について推進していく予定である。現在計画の時間の遅れに対して、既に、研究補助員、研究協力施設の確保による人手の補充をし、予定推進を図っている。アレルギーマウスモデルおよび患者におけるTAT-PLC-β3C末領域内Lyn結合部位ペプチドの治療効果の解析および判定:現在気管支喘息患者の対象者の登録作業を継続中である。今後これらの患者より末梢血(好酸球、好塩基球など)を採取し、2.で作成したTAT-結合部位ペプチドを投与した場合に患者血球における細胞増殖の抑制、ヒスタミン遊離の低下、IL-4,IL-5,IL-13などのTh2サイトカイン産生が減少するかどうかを評価する予定である。今後は、病理学的な評価をおこない、治療効果を判定する予定である。成果がまとまったら、国内外の学会発表、および論文投稿を進めていく。
与論島漁民の移住過程に関する民俗学的研究-屋久島在来漁民との関係を中心に-

鹿児島県熊毛郡屋久町安房において、夏期(盛漁期)に4週間、冬期(漁閑期)に1週間の、計2回延べ5週間の住み込み調査を行い、移住漁民によって屋久島で開発されたロープ引き漁というトビウオ漁を中心に調査研究した。屋久島に形成された与論島漁民の移住集落と在来の地元集落において、ロープ引き漁における漁法・生態・漁場利用・組織などについて、複数の話者から詳細綿密な聞き取り調査を行うとともに、実際の漁獲行動について参与観察を行った。また、本調査の過程で、鹿児島水産業改良普及所上屋久町駐在員によっておこなわれた「水揚野帳」を発見した。これは、安房港を利用するロープ引きの船主に依頼して、毎日の漁場の位置、潮流の方向、水温、種類別の漁獲量を記載してもらうという方法で行われたもので、1年間の季節変化のなかで、ロープ引き漁の活動をとらえることができるという点、複数の網組で比較できるという点において、貴重であり重要な資料であり、研究に利用した。その結果、漁場利用について、与論からの移住漁民と屋久島漁民を比較すると、漁獲活動において差はみられなかった。このことは、屋久島漁民の側からいえば、ロープ引き漁の受容度が高いということになり、また、移住漁民の側からいえば、屋久島の漁場への適応度が高いということになる。そして、屋久島漁民にとっては、伝統的に行われてきたジキトビ漁というトビウオ漁の衰退後に、ロープ引きに転換させることによって屋久島のトビウオ漁を存続させたのであり、移住漁民は、屋久島のジキトビ漁衰退という時期をとらえて、新しいトビウオ漁を屋久島に導入するとともに、トビウオ漁への専門化を特色として屋久島のなかにトビウオ漁民・ロープ引き漁師という地位を築くことによって、移住を成功させたことがわかった。
癌細胞の生存と死の制御機構

プロテインホスファターゼ2C(PP2C)は、真核生物の主要なセリン・スレオニンホスファターゼファミリーの一つで、哺乳動物では14種類のPP2C遺伝子が確認されている。ストレス応答シグナル伝達路(SAPK経路)はMKKK、MKKおよびSAPK(JNK及びp38)による三段階の連続したリン酸化反応からなるカスケードで、活性化されたSAPKが転写因子を始めとするさまざまなタンパク質のリン酸化を介して、細胞の増殖や分化など多様な細胞応答を引き起こす。このシグナル経路が適切に作動するには、各段階におけるリン酸化による活性化とプロテインボスファターゼによる負の制御のバランスが必須であるが、PP2Cファミリーのメンバーは、負の制御因子として重要な役割を担っていることが明らかとされている。PP2CファミリーのメンバーであるPP2Cζ(zeta)は、JNKやp38によってリン酸化されうるセリン・プロリン(SP)/スレオニン・プロリン(TP)配列が複数集中した特徴的な領域を有している。このことより、JNKやp38の基質となる可能性を考え、まずin vitroにおいてリン酸化を受けるかを検討したところ、PP2CζがJNKの良い基質となることが明らかとなった。リン酸化部位は、質量分析および変異体を用いた実験によりSer92とThr205と同定された。これらの部位は、培養細胞での強制発現系においても、ストレス依存的にJNKによってリン酸化された。続いて、これらのリン酸化がPP2Cζの機能に与える影響を検討した結果、Ser^<92>のリン酸化がボスファターゼ活性の抑制を引き起こすことが明らかとなった。PP2Cファミリーの多くが転写制御という比較的long termの制御を受けていることが分かっているが、本研究はPP2Cが翻訳後修飾というshort termの制御を受ける初めての例を示したものである。癌細胞の無限増殖能は、細胞増殖シグナルの亢進、細胞生存シグナルの促進や細胞死のシグナルの抑制など、複数の生物学的事象が基盤となって形成される形質である。一方、炎症性サイトカインであるIL-1やTNFαは、癌細胞の生存や死を司る細胞外シグナリング因子としての機能を担うことが知られている。我々はこれまでに、PP2Cε、PP2CδおよびPP2Cηが、IL-1やTNFα依存性のシグナル伝達路の制御因子であることを見出してきた。本研究では、PP2Cε、PP2CδおよびPP2Cηの、癌細胞の生存と死の制御における役割を解明することが目的であり、本年度は以下の研究実績を得た。1. PP2CηによるIL-1-NFkBシグナル伝達路の選線的抑制機構我々はこれまでに、培養細胞の強制発現系を用いて、PP2CηがNF-kB経路を選択的に抑制することを明らかにしていた。本年度は、siRNAを利用した系で、内在性のPP2CηがIL-1依存性のNFκB活性化の制御因子であること、およびその際の細胞内標的分子がIKKβであることを明らかにした。2.肺癌におけるPP2Cファミリーの発現最近、ヒト肺癌手術標本(45例)を用いて、PP2Cファミリーの発現を検討した結果、ヒト肺癌(腺癌・扁平上皮癖)におけるPP2CηmRNAのレベルが、正常肺に比べ顕著に低下していることが判明した。これらの結果から、PP2Cηが新規の癌抑制遺伝子産物である可能性が示唆された。
フェムト秒レーザーＬＩＢＳによる高温高圧その場組成分析法の開発

スラブの脱水に伴う地殻流体は多くのケイ酸塩成分を溶かし込んでいるが、急冷することが困難であり、その組成を詳しく決めることは困難である。本研究では高温高圧その場分析法を開発することを試みた。提案する方法は、パルスレーザーをダイヤモンドアンビルセル中の試料内に集光し、プラズマし、冷えて中性原子に戻る際に発光スペクトルを観察する。原子固有のピークが観察して、化学組成を決める。このアイデアを実現するために、本研究費で外熱式ダイヤモンドアンビルセル、分光器、ゲート付き検出器とピコ秒レーザーを導入した。高温高圧の流体を生成することは出来ているが、そのレーザー誘起プラズマ分光測定にまでは至っていない。初年度に当たる本年度はレーザー誘起ブレークダウン分光法(LIBS)装置の測定系の自作を予定していたが、主要な装置(レーザー、分光器、検出器)の納品に時間がかかり、LIBS装置の構築はまだ出来ていない。一方、本研究での測定条件(高温高圧状態)を実現するために、水熱ダイヤモンドアンビルセル(HDAC)装置をコーネル大学名誉教授のBill Bassett博士より購入した。この装置ではダイヤモンドアンビルの周りにヒーターがあり、それで加熱するが、このヒーター用の加熱コントローラー(2系統必要)を自作した。また、高温高圧下の試料の状態をその場で観察するために、新たに専用の実体顕微鏡を導入し、また動画で試料と温度などを同時に記録できるようにカメラ等の整備を行なった。これらにより高温高圧実験が出来るようになり、本研究の主対象の地殻流体のみならず、広く高温高圧その場観察が行えるようになった。高温高圧条件下での圧力測定は難しい問題であるが、本研究ではダイヤモンドアンビルの先端(キュレット面)のダイヤモンドのラマンシフトから推定する方法を考案した。温度自体はアンビルに接触させている熱電対から直接測定できるため、温度効果を補正したラマンシフトから圧力を推定できる。ただし、そのためにはキュレット面近傍のみのラマン散乱を得ることが必要であるので、既存の顕微ラマン分光法装置をそれに合わせて改造したり、対面のキュレット側で測定を行なうなどの新しい方法を考案した。この圧力測定法は、特殊な同位体濃縮試料や放射光を必要としないため、HDACを使った様々な実験で広く利用でき、本研究の成果の1つである。本研究の目的は、高温高圧下にある流体や晶出した結晶の化学組成をその場で測定する方法を新しく開発することである。そのような流体は急冷することが難しく、急冷結晶として晶出する場合が多く、その場で測定する方法の開発が急務である。蛍光X線を測定する方法が既にあるが、軽元素が測れないという致命的な欠点がある。酸素や炭素のような軽元素の蛍光X線は空気やアンビル材でほとんど吸収されてしまう。本研究では全く新しい方法として、パルスレーザー光をダイヤモンドアンビル内の試料に集光し、プラズマを発生させて、そのプラズマが原子に戻る際のスペクトル(ブレークダウン分光)を測定することを考えた。しかしこのような方法は世界中で誰も行っておらず、実現ができるかどうかすら分かっていない。本研究ではこの方法を試みた。最初に高温高圧条件の流体を安定に発生させるために、水熱ダイヤモンドアンビルセルを導入して、観察系や加熱系を整備して、高温高圧下の実験が行えるようにした。温度はダイヤモンドの安定性から1000度以下に限られるが、5 GPa程度までの圧力を発生でき、内部は顕微鏡でモニターでき、かつラマン分光の測定も可能である。圧力はダイヤモンドアンビル先端のラマンシフトから決める。先端だけからのラマン散乱を取れるように自作ラマン分光装置を改良した。プラズマの発生と分光のために、ピコ秒レーザー(予算の関係で表題のフェムト秒レーザーは導入できなかった)、広帯域分光器と検出器を新たに導入した。それを使って、ダイヤモンドアンビル内でのプラズマ発生実験を行っているが、機器のトラブル等で今のところまだ成功していない。現在も続けてプラズマブレークダウン分光に成功するように努力しているところである。本研究では高温高圧下の試料にパルスレーザーを集光し、プラズマ化させ、原子へ戻る際の発光スペクトルを分光器で取得し、化学組成の情報を得る。そのため、高温高圧発生する装置と分光システムの2つを主に整備する必要があり、今年度は前者の整備が完了した。本研究では試料を高温高圧状態に保持するために「水熱ダイヤモンドアンビルセル(HDAC)」を使っている。昨年度は一応の性能テストが出来るようにはなっていたが、高温高圧その場観察のための光学系、加熱のための電源系、冷却法、ラマン分光法への組み込み等を整備し、数GPa,摂氏800 C(最大1000 C)まで安定して実験ができるようにした。最初に自作した電源は過熱しやすく、その後デジタルDC電源に変更して安定して加熱できるようになった。

高温高圧下の試料の状態は分光測定中以外はパソコン画面上でモニターでき、動画で記録をとることができるようにした。また、いくつかの酸化物や水酸化物を実際に加圧・加熱して試験を行った。その中の1つのB(OH)3の実験では、B(OH)3からBOOHへの脱水、さらに高温でのBOOHからB2O3への脱水、さらに高温では水へB2O3が溶け込んで流体1相のみとなる変化が明瞭に観察された。冷却時にはB2O3と見られる単結晶が流体から成長する様子が見られ、低温では水酸化反応が生じた。この系は非常に面白く、既存の研究もないので、この観察結果を論文としてまとめる予定である。現在そのような流体の構造を知るためと、共存する結晶の同定のために顕微ラマン分光法と組み合わせた測定も行っている。これらによってHDAC側の整備は完了することができた。分光システムの方は、整備が予定より遅れており、テスト光を使った分光測定ができるようになったところである。レーザー装置、分光装置等の主要装置の納品が年度末になってしまったため、それらを使って予定していた予備実験が予定よりも遅れている。水熱ダイヤモンドアンビルセル高圧装置の方の準備は予定どおり進んでいる。25年度が最終年度であるため、記入しない。分光システム側の整備が当初予定より遅れている。この理由は、予想外に中国から委託されている博士課程学生の指導、また論文作成に時間を取られたことがある。また、この分光システムでは時分割測定と特殊な分光器の使用が必須となるが、ラマン分光等の時分割を必要としない測定には十分な経験があるが、時分割測定や特殊な分光器は初めての経験であり、少し手こずったところがあり、その分でも時間が取られた。まずレーザー装置および分光法装置等でプラズマ分析の測定系を組み上げ、それを使った常圧下での水溶液の予備測定を行なう。そこで光学系等を最適化し、水溶液中の元素を分析できるところまで持って行く。その後、水熱ダイヤモンドアンビルセル高圧装置中の水溶液試料を測定することを試みる。ここが本研究の最大の難関であるので、プラズマが生成し、かつダイヤモンドがダメージを受けない条件を求める。これが成功すれば、ケイ酸塩と水を試料として、ケイ酸塩メルト(または結晶)と共存するフルイドの化学組成を温度圧力の関数として求める。平成25年度は最終年度であるので、まず分光システムを前半には完成させる。そして、実際の地球科学的に重要な系における流体組成の決定、分配係数の決定を行い、沈み込むスラブなどでの化学的進化を解明に寄与できるデータを取得することを目指す。昨年度の遅れの原因であった委託学生の方は終了したので、平成25年度はより時間をかけて推進することができる。さらに、毎年夏に6週間受け入れているインターン学生の研究課題として本研究の一部を実施してもらうこと、及びスーパーテクニシャン(所属センターの制度)の協力を得ることで当初の計画通りに完了するように努める。
アデノウイルスベクターワクチンによる腸管粘膜面への獲得免疫誘導機構の解明

本研究では、アデノウイルスベクター(Adv)ワクチン筋肉内投与後の腸管粘膜面への細胞傷害性T細胞(CTL)の誘導において重要な細胞や分子を同定し、これらがより効果的で安全なAdvワクチンの開発に応用可能であることを示したい。これまでの検討により、Adv投与後、I型IFNシグナルを介して腸管粘膜17型ヘルパーT細胞(Th17)が誘導されること、そして腸管粘膜CTLの誘導においてTh17が重要な役割を担っている可能性を示してきた。当該年度ではまず、この可能性のさらなる検証のため。Th17分化誘導に重要なIL-6を抗体で中和することによりTh17阻害実験を行った。その結果、control抗体投与マウスと比較してanti-IL-6抗体投与マウスでは抗原特異的な腸管粘膜CTLの割合が有意に減少した。したがって、Th17が腸管粘膜CTLの誘導に重要であることが示されたので、Th17誘導の増強によりCTL誘導を促進できないかと考えた。過去の研究で、Th17特異的に発現しているRORγtやRORαがTh17の分化や生存、機能制御に重要であることが報告され、さらにこれらに対する合成リガンドとしてSR1078が開発されている。そこで、AdvとSR1078を併用したところ、抗原特異的な腸管粘膜CTLの割合はSR1078投与により有意に増加することが明らかとなった。したがって、SR1078の併用により腸管粘膜CTLの誘導を促進可能であることが示された。以上より、Adv筋肉内投与後のI型IFNシグナルによる腸管粘膜CTL誘導の詳細なメカニズムを明らかとした。また本メカニズムを応用することで、Th17誘導の増強により腸管粘膜CTLの誘導を促進可能であるという新規コンセプトに繋がる知見を得た。以上、本成果がより効果的で安全なAdvワクチンの開発に繋がることを期待したい。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、腸管粘膜面へ獲得免疫を誘導しうる因子を同定し、その因子ならびに関連因子がより効果的で安全な粘膜ワクチンやアジュバントの開発に応用可能であることを示したい。これまでのI型インターフェロン受容体欠損(IFNAR2 KO)マウスを用いた検討により、アデノウイルスベクター(Adv)筋肉内投与後の腸管粘膜CTL誘導にI型IFNシグナルが重要であること、またI型IFNシグナルがIL-6を誘導することを明らかにしている。今年度は、その下流の分子メカニズムを解明すべくさらなる検討を行った。IL-6がIL-17産生性ヘルパーT細胞(Th17)の分化誘導に必須のサイトカインであること、またTh17がCTLの増加や活性化を制御することに着目し、Adv投与後の腸管粘膜面でI型IFNシグナルを介してTh17が誘導され、このTh17が腸管粘膜CTL誘導を促進するのではないかと仮説を立てた。まず、所属リンパ節および腸管粘膜面においてTh17が誘導されているのかどうかをflow cytometry法やELISA法により検討したところ、野生型(WT)マウスの各組織ではTh17が増加していた一方で、KOマウスではWTマウスと比較してTh17が減少していることが明らかとなった。このことから、Adv投与後の所属リンパ節および腸管粘膜面においてI型IFNシグナルを介してTh17が誘導されていると考えられたので、次に所属リンパ節におけるTh17誘導サイトカイン群の遺伝子発現をRT-PCR法により調べた。その結果、WTマウスではTh17誘導サイトカイン群がAdv投与後に上昇していたものの、KOマウスではそれらの発現がWTマウスと比べて顕著に低下していた。したがって、Adv投与後の所属リンパ節においてI型IFNシグナルを介してTh17誘導サイトカインが発現するため、Th17が誘導される可能性が示された。修士課程時に得られた知見を元に、種々の検討を重ねた。具体的には、メカニズムの解明に向け、既存の実験系の改善や新規の実験系の構築行い、様々な基礎的データや発展性のある予備データを集めることが出来た。当初の想定よりも予備検討に時間がかかったため、まだメカニズムの全容解明には至っていないものの、今年度に得られた研究成果や実験系を足がかりとしてさらに大きく研究を展開できると考えている。これまでのI型インターフェロン受容体欠損(IFNAR2 KO)マウスを用いた検討により、Adv筋肉内投与後、I型IFNシグナルを介して腸管粘膜面へと17型ヘルパーT細胞(Th17)が誘導されることを明らかとしている。したがって、Adv筋肉内投与後の腸管粘膜CTLの誘導をTh17が促進している可能性が考えられた。これを調べるため、in vitroで分化誘導したTh17を尾静脈からIFNAR2 KOマウスに移植し、Adv筋肉内投与後の腸管粘膜CTLの誘導に影響が現れるかを検討した。その結果、Th17を尾静脈投与したIFNAR2 KOマウスでは、腸管粘膜CTLの誘導が野生型(WT)マウスレベルにまで回復した。このことから、Adv筋肉内投与後の腸管粘膜CTLの誘導において、I型IFNシグナルにより誘導されるTh17が重要な役割を果たすことが示された。

次に、Th17誘導を亢進させることで、Adv筋肉内投与後の腸管粘膜CTLの誘導を増強することが可能であるかを確かめるため、in vitroで分化誘導したTh17を尾静脈からWTマウスに移植し、同様の解析を行った。その結果、対照群と比較してTh17を尾静脈投与したWTマウスでは腸管粘膜CTLが増加することが明らかとなった。以上、本研究から、ワクチン分野においてTh17が腸管粘膜CTLの誘導を増強するという現象を世界に先駆けて発見することができた。今回示された現象は、腸管粘膜面に獲得免疫を誘導するワクチンの開発において重要な知見となるものであると考えている。前年度の結果を元に、研究を大きく進展させることができた。「研究実績の概要」で述べたTh17のin vitro分化誘導法とマウスへの移植条件の検討に想定以上に時間を要してしまったが、本研究テーマの遂行において基礎的かつ発展性のある重要な知見を得ることができた。この知見を足がかりとして、次年度はより発展的な研究に繋げることが可能だと考えている。本研究では、アデノウイルスベクター(Adv)ワクチン筋肉内投与後の腸管粘膜面への細胞傷害性T細胞(CTL)の誘導において重要な細胞や分子を同定し、これらがより効果的で安全なAdvワクチンの開発に応用可能であることを示したい。これまでの検討により、Adv投与後、I型IFNシグナルを介して腸管粘膜17型ヘルパーT細胞(Th17)が誘導されること、そして腸管粘膜CTLの誘導においてTh17が重要な役割を担っている可能性を示してきた。当該年度ではまず、この可能性のさらなる検証のため。Th17分化誘導に重要なIL-6を抗体で中和することによりTh17阻害実験を行った。その結果、control抗体投与マウスと比較してanti-IL-6抗体投与マウスでは抗原特異的な腸管粘膜CTLの割合が有意に減少した。したがって、Th17が腸管粘膜CTLの誘導に重要であることが示されたので、Th17誘導の増強によりCTL誘導を促進できないかと考えた。過去の研究で、Th17特異的に発現しているRORγtやRORαがTh17の分化や生存、機能制御に重要であることが報告され、さらにこれらに対する合成リガンドとしてSR1078が開発されている。そこで、AdvとSR1078を併用したところ、抗原特異的な腸管粘膜CTLの割合はSR1078投与により有意に増加することが明らかとなった。したがって、SR1078の併用により腸管粘膜CTLの誘導を促進可能であることが示された。以上より、Adv筋肉内投与後のI型IFNシグナルによる腸管粘膜CTL誘導の詳細なメカニズムを明らかとした。また本メカニズムを応用することで、Th17誘導の増強により腸管粘膜CTLの誘導を促進可能であるという新規コンセプトに繋がる知見を得た。以上、本成果がより効果的で安全なAdvワクチンの開発に繋がることを期待したい。本年度で得られた知見から、Adv筋肉内投与後に所属リンパ節でI型IFNシグナルを介して誘導されるTh17が腸管粘膜面へと移行し、腸管粘膜CTLの誘導を促進しているのではないかと考えている。
内耳発生における転写因子GATA3の機能解析

マウス胎仔の耳胞や内耳でGATA3が発現することから、GATA3が内耳の発生過程において重要な機能を担っていると考えられる。今までにもGata3ノックアウトマウスを用いた実験が試みられたが、さまざまな実験上の制限から十分な解析ができず、今回はトランスジェニックレスキュー法という新たな方法を用いて、解析を行った。このマウスの一部では内耳低形成の表現型がみられ、GATA3が内耳の発生過程において重要な機能を担っていることが示唆された。近年、内耳研究領域の中で転写因子が注目されている。Gata3遺伝子のハプロ不全による遺伝性聴覚異常が報告されていることから、聴覚機能に転写因子であるGATA3が何らかの役割を担っていることが示唆されている。一方、マウス胎仔の耳胞や内耳でGATA3が発現しており、発生過程においても重要な機能を担っていると考えられる。そこで、本研究では転写因子GATA3に着目して、内耳発生におけるGATA3の役割を解析することを目的とした。今までにもGata3ノックアウトマウスを用いた実験が試みられたが、さまざまな実験上の制限から十分な解析ができなかった。そこで、今回はトランスジェニックレスキュー法という新たな方法を用いて、内耳におけるGATA3の機能を完全に欠損させたマウスを作製し、解析を行うこととした。今までに、このマウスを用いた予備実験から、内耳低形成の表現型があるという結果を得ており、これがヒトの疾患である内耳奇形に類似していることが分かった。このことから、本研究は内耳発生過程のGATA3の機能解明という基礎的知見だけでなく、臨床的に原因不明とされる内耳奇形疾患の病因解明の一助にもなるものと期待される。平成22年度は、トランスジェニックレスキュー法を用いて得られた、内耳におけるGATA3の機能を完全に欠損させたマウスの、内耳低形成の成因を探ることを計画した。解析方法として、まず胎生10.5日から18.5日齢までの経時的形態変化を調べ、同時期のコントロールマウスの内耳形態と比較しながら、内耳発生におけるGATA3の時間的作用点を明らかにすることとした。今のところ、胎生10.5日から18.5日齢の胎児を約200匹収集することができた。今後は、これら胎児の検体を用いて、内耳の形態学的解析を行う予定である。Gate遺伝子のハプロ不全による遺伝性聴覚異常が報告されていることから、聴覚機能に転写因子であるGATA3が何らかの役割を担っていることが示唆されている。今までにも(Gate3ノックアウトマウスを用いた実験が試みられたが、さまざまな実験上の制限から十分な解析ができなかった。平成23年度も引き続き解析を行ってきたが、予備実験でみられた内耳低形成の表現型が全ての個体でみられるわけではなく、解析数を増やしてきたが、いまだ十分な数に至っていない。今後も解析を継続していく予定でる。
肝癌幹細胞における発癌、進展制御メカニズムの解明

近年、腫瘍はheterogeneousな集団からなり、癌幹細胞やcancer initiating cellが腫瘍形成に関与するという報告が多くなされている。肝癌においてもこれらのマーカーとしてside popuiation,EpCAM,CD133,CD90,CD13などが明らかとされてきているが、肝癌発生や進展を担う詳細なメカニズムは依然として不明である。ジンクフィンガー蛋白質であるSALL4は胎児発生や器官形成に重要な役割を果たしている。さらに近年、somatic cellの多分化能の維持やreprogramingを担う因子の一つであることが明らかにされている。我々は以前Sall4のマウス肝幹・前駆細胞での発現と肝発生過程における分化制御への関与を明らかにした。また近年、oncogeneとして腫瘍発生に関与していることが明らかになっているが、肝癌での詳細は不明である。そこで肝癌におけるSALL4の関与について検討するため、ヒト肝癌細胞株にウイルスおよびshRNAシステムを用いた遺伝子導入を行いSALL4遺伝子の強制発現またはノックダウンすることで機能解析を行った。In vitro培養系で肝癌細胞株においてSALL4遺伝子の強制発現により増殖が亢進し、またノックダウンにより増殖が有意に抑制された。SALL4による増殖はアポトーシスの関与はほとんど認められず、細胞周期関連遺伝子CyclinD1,CyclinD2を介して制御させていることを明らかにした。またヌードマウスへのin vivo移植実験でコントロール群に比べSALL4遺伝子ノックダウン群で、腫瘍形成が有意に抑制された。以上よりSALL4はヒト肝癌細胞株において増殖を制御し、腫瘍形成能に重要な役割を果たす可能性が示唆された。SALL4遺伝子のノックダウンは将来、肝癌の治療に臨床応用できる可能性を示唆する結果であると考えられる。SALL4は脊椎動物に広く保存されたジンクフィンガー蛋白質で、ES細胞に発現し、増殖と分化決定を担い、初期発生に必須の分子であることが知られている。最近、我々はSall4がマウス肝幹・前駆細胞に発現し、肝細胞への分化を抑制する一方で胆管細胞への分化を促進し、肝幹・前駆細胞の二方向性分化決定に重要な役割を担う可能性を報告してきた。過去に末梢血球細胞に比較し造血幹細胞で強いSALL4の発現を認め、SALL4BトランスジェニックマウスではMDS様の症状を呈しAcute Myeloid leukemiaへ移行することが報告されている。このようにSALL4は様々な幹細胞に発現し、初期発生に重要な機能を担う分子である一方で、白血病細胞等で発癌との関連性が示唆されている。そこで本研究ではヒト肝癌細胞株におけるSALL4の関与について検討を行った。SALL4はマウス肝幹・前駆細胞のみならず、ヒト肝癌細胞株にも発現が認められた。そこでshRNAシステムおよびウイルスを用いた遺伝子導入によりSALL4遺伝子をノックダウンすることで肝癌細胞株における機能解析を行った。肝癌細胞株においてSALL4遺伝子のノックダウンによりin vitro培養系で増殖が有意に抑制された。またヌードマウスへのin vivo移植実験でコントロール群に比べSALL4遺伝子をノックダウンした群で、形成された腫瘍の大きさが有意に小さかった。以上よりSALL4はヒト肝癌細胞株において増殖を制御し、腫瘍形成能に関与する可能性が示唆された。今後はSALL4遺伝子のノックダウンによる腫瘍形成能の低下を司るメカニズムとその治療応用への解析を進める予定である。
能動耳介とロボット頭部の協調運動を用いた確率的音源定位

能動的に動作する耳介を持つロボットシステムを用いた音源定位法を検討した.音源方向の推定には,事前測定した音響データベースとの照合による方法を考え,不確かさを確率モデルを導入した推定手法を提案した.実際の能動耳介ロボットによる実験を通じて,提案手法がロバストな音源定位が可能であることが示された.また,ロボット動作に伴う騒音の影響を検証し,基本的な動作生成法について研究を行った.本研究は能動耳介とロボット頭部の協調動作を,聴覚機能の高性能化の観点から考え,確率的音源定位手法を例に考案することを目的としている.24年度は頭部運動と耳介動作を組み合わせることで音源定位性能の改善が期待されることを明らかにした.25年度はどのような耳介動作が定位性能に寄与するかを研究した.頭部や耳介の動作により音の伝達特性が変化することを利用するこのアプローチでは,伝達特性の不確かさが定位性能に影響することが考えられたため,24年度までに提案してきた音源定位法を伝達特性に不確かさがある場合へと拡張する取り組みを行った.1.不確かさを考慮した能動耳介の動作計画法:音源方向を推定する上で伝達特性を利用するが,この特性に不確かさが含まれると定位性能が低下する.音源方向や耳介姿勢によってこの不確かさの影響が変化することから,不確かさの影響し難い耳介姿勢を選ぶ戦略を能動耳介の動作計画法として開発した.実際の音データによる検証により,音源定位が雑音に対してロバストであった.2.音響特徴量の不確かさを考慮した音源定位法:実際に観測される音響特徴量に含まれる不確かさを確率的変動として表現するよう音源定位法を拡張し,雑音等の影響を軽減する方法を提案し,音源定位性能の改善した.3.耳珠を有する能動耳介:マイクロホン後面に設けた反射板である耳介の能動動作による音響特徴量の変化が本研究での重要である.一方耳介の大きさなどの制限からその変化が僅かな場合もあった.25年度は動物の耳珠を模したマイクロホン前面の板状の構造を設けることとした.この結果,取り付けない場合に比べ広帯域に耳介の効果を得ることが出来定位性能に寄与することが明らかになった.能動的に動作する耳介を持つロボットシステムを用いた音源定位法を検討した.音源方向の推定には,事前測定した音響データベースとの照合による方法を考え,不確かさを確率モデルを導入した推定手法を提案した.実際の能動耳介ロボットによる実験を通じて,提案手法がロバストな音源定位が可能であることが示された.また,ロボット動作に伴う騒音の影響を検証し,基本的な動作生成法について研究を行った.本研究は可動式の耳介(耳たぶ)とロボット頭部の協調動作について,聴覚機能の高性能化の観点から解析し,その応用として確率的音源定位手法を考案することを目的としており,頭部動作と耳介動作の協調によるロボット聴覚の機序と協調動作,不確かさを考慮した確率的聴覚機能モデルについて検討することを目標に掲げている.24年度は頭部運動および観測に由来する不確かさの下で,まずは2つの耳介の協調動作について音源定位の観点からロボット聴覚に関する研究を行った.また確率的聴覚機能の応用として,視覚では直接に確認できない位置にある対象物の位置を音源情報を手がかりに推定する方法を考案した.1.頭部運動の下での耳介による音源定位において,頭部運動が観測器の設置揺らぎとして扱えることから音源定位の情報が不確かになる事実を用い,音源定位の情報を確率的に表現する方法を導入した.この結果頭部動作の揺らぎによる影響をBayes理論に基づいて理論的に扱うことが可能となり,耳介の配位情報と統合することで音源定位性能が改善することを明らかにした.2.音源定位情報を確率的に表現したため,確率的動作計画法を検討する必要が生じた.再帰的なBayes推定に基づく音源定位手法を考案し,この結果に基づいて定位精度の向上を期待する動作計画法を開発し,まず耳介の協調動作として検証したところ,動作により音源定位性能が改善することが確認された.3.確率的音源定位の考え方を敷衍して,壁の背後にある対象物などの発する音情報を利用して音源の位置を推定する方法を考案した.実際の実験を通じて,一定の条件の下で良好な結果を得られることが分かった.これまでに動作する耳介を持つ二つのマイクロホンで収録した音信号から音源方向を推定する問題を検討しており,特に耳介が前後に傾く動作によって音源位置の高低を含めた方向を推定できる可能性が示唆されてきた.しかし,この動作を生む動作中は,モータ等が騒音を発生する(エゴノイズ)問題があり,この悪影響によって性能が劣化する問題があった.そこで,本年度は動作による性能向上と雑音の間のトレードオフに焦点を当てることとした.調査の結果,動作パターンによって発生する動作雑音の周波数成分や強度が異なるものの,広帯域信号に対しては雑音中でも従来の推定を行うことで定位性能が改善することが明らかになった.しかし,音声のような狭帯域の信号ではこの効果を音声で得るのは難しく,頭部運動へと拡張するのに先駆けて,利用可能な音響信号の周波数帯域を選定する方法を考察することとした.この方法として,日常的な音信号は短時間であれば周波数構造が安定していることを利用する方法を検討し,ある程度の帯域の広い信号(音楽など)では効果を挙げた.残念ながら,音声では十分ではなく,今後の拡張が必要であるとの結果を得た.既に期間は完了したが,現在継続的に耳介運動の試験範囲を広げて検討を続けている.

ロボット本体の運動との連関については,当初予定していたヒューマノイドに替えてより大きな動きを与える移動ロボットをベースとして検討することとした.直接能動耳介を取り付けるには至らなかったため成果は十分ではなかったが,周波数応答などのこれまでに本課題で得られた知見の応用として,他のプロジェクトで用いるマイクロホンアレイの設計に援用し,雑音抑制能などの改善を見た点は当初想定していなかった結果を得ることが出来た.ロボット工学24年度までに確率的音源定位法と規範音響特徴量に基づいた能動耳介と頭部動作による音源定位法を考案し,この頭部動作との協調に向けた研究として実際の聴覚ロボットに実装しその性能評価を行うに至った.この結果,これまでの方法では音響特徴量に不確かさが含まれると十分な定位性能が得られないことがわかったため,本年度はこれに対する解決策として,この定位手法に不確かさを考慮した拡張を提案した.この方法で雑音等に対して一定のロバスト性を得ることが出来,また動作生成法として観測における不確かさの予測を考慮した評価規範による能動耳介の最適動作計画法を開発したところ,いずれも定位性能のロバスト化を達成した点で本研究にとっての進展があったと考えている.また,能動耳介の作用をより効果的にする方法として,動物を模した耳珠の導入を提案し,実際の実験により定位性能が改善することを示せた点も今後の展開が考えられ,進捗があったと言える.一方,能動耳介と耳介を搭載するロボット本体である頭部の協調動作については継続的な研究の必要がある.本研究の主眼であるロボットの身体(耳介)動作を利用した音源定位については,確率的音源定位手法を導入し性能改善を結果を得ているため,目的に沿って進展を見ていると言える.また,この手法の拡張として,視野外の音源定位についても実験的に効果を確認しており,当初の計画に比べて進捗の見られる成果が得られている.頭部動作の影響についても,不確かさと捉えて音源定位性能改善の手がかりとした点で,ロボットの全身運動下におけるロボット聴覚の展開の一部を明らかにしており進展があったと言える.頭部と耳介の協調動作についても原理的には本年度の手法をそのまま適用可能であるが,自由度の増加により実時間での動作計画が果たせておらず継続的な研究が必要である.確率的音源定位の理論的基礎で進展を見たため,動作のタスク配分は実際の装置による検証を中心とすることとし頭部動作の模擬装置の開発を優先し,実際の実験等の検証は25年度に行うこととしている.24,25年度を通じて,確率的音源定位法による能動耳介による音源定位と,能動耳介の動作による定位性能の向上を図ってきた.