hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高精度直接観測で探る高エネルギー宇宙線の加速と伝播

CALETは2015年10月から現時点まで約3.5年にわたって安定的かつ継続的な観測が順調に行われている。主要な観測モードである高エネルギー(>10GeV)トリガーによる総観測量は約10億イベントに達している。装置性能の長期変動を定期的に較正することにより、(1) 1GeV-4.8TeV領域の電子、(2) 10GeV-数100TeV領域の陽子・原子核、(3)1GeV-1TeV領域のガンマ線、の観測に成功している。早稲田大学(WCOC)での軌道上観測のモニター及び国内外の研究チームによるデータ解析により、以下の研究実績を挙げている。1)主要目的である高エネルギー電子(>10 GeV)観測では、直接観測としては世界最高エネルギー領域まで観測を達成して、論文発表(PRL2018)を行なった。2)陽子・原子核に関しては、陽子のエネルギースペクトル(50GeV-10TeV)の観測により、数100GeV領域でのスペクトルの硬化を最高精度で観測し、論文(PRL2019)が受理されている。さらに入射粒子の電荷決定をZ=1-40において達成し、主要な一次核について100TeV近辺までエネルギースペクトル、200GeVまでのB/C比のエネルギー依存性、及び超重核のフラックスを国際会議(COSPAR2018等)や日本物理学会等にて発表している。3)ガンマ線観測では、観測性能の検証を含む銀河内拡散成分やVela, Crab, Gemingや変動天体(CTA102)を検出し論文発表(ApJS2018)を行い、さらに重力波発生天体におけるガンマ線検出の上限値の論文発表(ApJ2018)も行っている。そのほか、低エネルギー電子の観測による太陽地球磁気圏の研究やガンマ線バーストの観測が、他観測との連携により実施されており、所期の研究目的に達成するとともに、新たな領域へと研究が進展している。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。国際宇宙ステーション(ISS)日本実験棟「きぼう」の船外実験プラットフォーム(JEM-EF)に搭載する高エネルギー宇宙線観測装置(CALET:Calorimetric Electron Telescope)の開発・試験を開発メーカ及び筑波宇宙センター(TKSC)において実施して搭載装置を完成した。本年3月末にJAXAの開発完了審査をパスして、すでに種子島宇宙センター(TNSC)へ打上げ準備のため輸送が終っている。CALETは、平成26年度に「こうのとり」5号機による打上げが予定されていたが、NASAとのスケジュール調整等により打上が平成27年に延期されている。このようなスケジュールの変更は、交付申請段階から予測されていたことであり、本年度の打上げは確実に実施できる予定である。打上げ後の軌道上観測では、観測データはTKSC経由で早稲田大学に設置されたCALET運用センター(WCOC)にリアルタイムで伝送される。そして、WCOCでのミッション運用及び装置較正の実施及びデータ解析により、本研究の目的である、暗黒物質・近傍加速源の解明を含む高エネルギー宇宙線の加速・伝播機構研究の新展開を目指している。このため、WCOCにおける軌道上運用システムの構築をめざして、1)軌道上観測模擬データを用いた地上運用システムの開発、2)QLを用いたリアルタイム監視のための監視システムの開発、3)NASA,TKSCとの観測模擬データを用いたデータ伝送試験の実施、などを達成している。さらに、データ解析の多元化と高機能化を図るとともに、WCOCの高次データ保存の為のミラーサイトの構築を、立命館大学において実施している。そのほか、国際研究チームによる研究会合を約70名の参加により4日間に亘って早稲田大学、TKSCにおいて開催し、装置性能やデータ解析手法に関する研究実績が報告されている。宇宙線の加速・伝播機構の体系的な解明と近傍加速源・暗黒物資の探索を主な目的としたCALorimeteric Electron Telescope (CALET)は、平成27年8月19日に「こうのとり5号機」に搭載されて打ち上げられ、国際宇宙ステーション(ISS)の日本実験棟(きぼう)船外実験プラットフォームに設置された。その後、約45日のチェックアウト期間を経て、10月初旬より初期運用を開始し、2016年1月より定常運用に移行している。この間、現在までにすでに6ヶ月以上にわたって観測が継続的に実施されている。そして、今後は打ち上げ後2年間(目標:5年間)の観測により、研究目的の達成を図る計画である。観測データは、ISSからNASAのリレー衛星(TDRSS)を経由して、米国NASA/MSFCから筑波宇宙センター(TKSC)に伝送され、ネットワークを介して早稲田大学に構築した「Waseda CALET Operations Center(WCOC)」においてほぼリアルタイムでRaw Dataとして受信している。リレー衛星の不可視時間帯等に生じるテレメトリーの切断期間の観測データは、一旦ISS上のデータ記録装置に保管される。そして、1時間単位で欠損データ補完を行った観測データ(レベルゼロ:L0)を、科学解析用データとして受信している。Raw Dataは、軌道上観測運用のモニターやガンマ線バーストの速報のために利用し、L0データを用いて科学解析用の高次レベルデータの生成を行い、米伊を含む共同研究者に配布して国際共同研究体制でデータ解析を実施している。軌道上観測運用のモニターシステムや、L0データからの高次レベルデータ作成及び科学解析データ処理のシステムは、これまでの研究実績によりすでにほぼ完全な状態で構築されており、今後の科学成果の獲得に向けて極めて順調に研究が進展している。

CALETは、当初より予想されていた1年間の遅延はあったものの、平成27年8月19日に無事打ち上げられ、その後の「きぼう」船外実験プラットフォーム(JEM-EF)#9ポートへの設置も順調に行われた。軌道上における観測開始まえのチェックアウトにおいても、地上で検証された性能がほぼ同様に維持されていることが確認され、平成27年10月初旬からの初期観測を開始した。そして、打ち上げ後90日間までの観測データにより要求されていた電子、ガンマ線、重原子核の各観測項目に関するミニマムサクセス条件を達成できていることが、宇宙科学研究所理学委員会において承認された。その結果、「現状のパフォーマンスにおいて,当初設定した科学目標を達成できる運用が可能と予想される」と判断されている。CALETプロジェクトとしては、JAXA有人宇宙技術センターにおける地上運用システムを含む定常運用移行審査を受け、平成28年1月より定常運用が承認された。初期観測開始後の観測運用状況は極めて順調で、初期段階ですでにTeV領域電子やガンマ線バーストイベントの観測に成功し、10月19日に初期検証状況の記者説明会をJAXAと早稲田大学の合同で実施している。そして、平成28年3月末までに、10 GeV以上の宇宙線イベントを1億例以上取得し、初期的な解析により約65万例の電子イベントを観測している。さらに、当初は予測されていなかった太陽活動に起因する地球磁気圏における"電子なだれ(REP)"現象の観測に成功し、GRLに投稿して受理されている。そのほかLIGOによる重力波観測に付随するガンマ線バーストの観測結果も得ており、近々論文の投稿を予定している。進捗状況の報告としては、国際共同研究として査読付き論文(3編)、国際会議プロシーディングス(11編)、国内学会発表(22編)、国外発表(4編、内招待講演3編)の発表を行っている。CALETは観測開始以来、現時点(4月末)まで約560日間にわたって極めて順調な観測が継続的に行われている。主要な観測モードである高エネルギー(>10GeV)トリガーによる観測は、観測実時間(live time)の割合が約85%で安定的かつほぼ一定の条件で予定通り行われており、これまでの総観測量は約3.7億イベントに達している。このような安定的運用に加えて、今年度は装置性能の長期変動を確実に補正することにより、観測の基礎となる軌道上データのエネルギー較正方法を確立し、(1)電子エネルギー分解能(>100GeV): < 2%、(2)エネルギー測定領域:1GeV-1PeV、(3)エネルギー測定系統誤差:約1%等、という所期の性能が達成されている(Astroparticle Physics、2017)。早稲田大学CALET Operations Center (WCOC)において、軌道上の観測データ(L1)からエネルギーなどの較正を行ったデータ(L2)を継続的に作成して、国内外の研究チームと共同してデータ解析を実施している。
強磁場自由電子レーザーX線回折・分光法による磁気・電荷・格子相関の解明

H30年度は、超伝導体のCDW研究を継続して実施し、YBCOのアンダードープ域の電子相図の中でCDW相がどこに出現するのかを確定することが出来た。その結果、量子臨界点と3次元CDW相の出現が一致する事が確定した。関連物資の研究においては、LSCO系において、50TまでCDW相のX線回折測定を行い、強磁場領域で飽和しない磁歪効果を見出し、CDWとの関係を検討した。また、YBCO間連系において、磁場誘起CDW相を新たに見出した。これらの結果は、X線自由電子レーザーとパルス磁場を組み合わせた計測手法が超伝導体の強磁場相の研究のための非常に有効な方法であることを確立し、これまでの方法では得られなかったCDWの波数に関する直接的な情報を40ー50 T領域で決定するという新しい地平を開いた研究として価値が高い。2つめの重要な成果として、磁場誘起スピンクロスオーバ転移を示す錯体Mntaaにおいて、粉末回折と発光分光の同時測定に成功したことが挙げられる。回折では、格子定数の変化が明瞭に観測され、一方、発光分光では、スピン数の変化によるkβスペクトルの変化が観測された。発光分光は、X線自由電子レーザーにおけるエネルギーの揺らぎがあっても、測定が可能なため、有用性は極めて高い。同時測定により、転移におけるドメインの大きさについての情報が得られることも実証出来た。また、X線回折においては、単色ビームを用いて、格子定数の時間変化の測定を行い、正常磁歪の領域と磁場誘起相転移の領域を明確に区別する事に成功した。この研究については、国際会議で招待講演を行い、現在論文に取り纏め中である。その他の研究として、グラファイトの磁場誘起CDW相の研究、Ce系の化合物の磁場誘起相転移の研究等を実施した。これらの研究において、X線自由電子レーザー実験を極低温領域に拡張出来る事を示した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、新世代のX線光源であるX線自由電子レーザー:XFELと物質を精密に制御出来る強力な外場であるパルス強磁場を組み合わせ、30-40 Tの超強磁場下において、高精度X線回折法とX線発光分光をはじめとする強磁場下高次X線分光法を実現し、強相関物質の多自由度相関を明らかにすることを目指している。本年度は、スタンフォードの自由電子レーザーLCLSで進めている銅酸化物高温超伝導体のCDW研究において、発生磁場を34 Tまで向上させた改良型スプリットコイルを用い、超伝導面内でのCDWの異方性を確認した。さらには、ホール濃度を変化させたときの電子相図とCDWの存在領域の関係を決定する事に成功した。その結果、これまでCDWが観測されてなかった境界領域でも強磁場中では微弱なCDWが存在する事がわかった。また、CDWと上部臨界磁場の関係も明らかにした。これらの結果は、一部を学会ならびに国際会議で発表し、現在論文として取り纏めている。この研究と平行して、SACLAを用いたX線散乱装置の開発を進め、共鳴散乱に対応する大型コイルと超高真空下の測定が可能な回折装置の設計と製作、実験室系における実証実験を行った。試料の4軸制御とゴニオ架台の4軸制御を組み合わせることで、単結晶測定に対応出来る強磁場回折装置を完成させた。また、コイルの冷却方法の改善を行い、これまでより3倍速いデータ取得を可能にした。この装置を用いた回折実験はH29年度から開始する。これらと平行して、実験対象としているグラファイトとスピンクロスオーバー錯体の磁場温度相図の測定をすすめ、回折実験における条件の絞り込みを行った。また、基礎物理実験への強磁場の応用について共同研究を推進し、学際研究への展開も行った。課題の1年目の遂行状況は良好である。回折実験については、装置の改良と銅酸化物高温超伝導体への応用が順調に進んでおり、内外から注目される結果が出ている。さらには、低温実験などを行うために、国内のSACLAにおける実験の準備も順調に進んでおり、X線回折系が1年目で完成し、H29年度前期から実際の回折実験が開始される予定である。実験対象の物質の予備実験も順調に進んでおり、発光分光などの実験条件の精査も進展している。以上の事から、本課題の進捗は良好であると判断する。本研究の目的は、新世代のX線光源であるX線自由電子レーザー:XFELと物質を精密に制御出来る強力な外場であるパルス強磁場を組み合わせ、30-40T(テスラ)の超強磁場下において、高精度X線回折法とX線発光分光をはじめとする強磁場下高次X線分光法を実現し、強相関物質の多自由度相関を明らかにすることである。本年度は、銅酸化物高温超伝導体の磁場誘起電荷密度波:CDWの研究を昨年度に引き続き実施し、ドーピングによる量子相転移と磁場誘起CDWの関係を明らかにした。その結果は、現在論文として投稿中である。また、SACLAにおいて、開発した装置の実証実験を行い、マルチフェロイック物質ならびに磁場誘起スピンクロスオーバー転移:HISCTにおけるシングルショットX線回折実験に成功した。放射光では困難な粉末試料測定がシングルショットで行えたことは、強磁場下の自由電子レーザーの利用の優位性を明らかにした実験として重要である。

この実験により、SACLAにおける強磁場X線回折手法が確立した。これらの成果は、物理学会で共同研究者が成果として発表するとともに、国際結晶学会における招待講演ならびにヨーロッパXFELシンポジウムにおける基調講演として発表した。後者の講演により、本研究課題が、ヨーロッパにおける同様の課題に対して、優位性があり先行していることを内外に示す事が出来た。また、関連研究として、強磁場X線回折実験による多極子系の構造変化を研究するために、予備実験として強磁場中性子回折も実施し、その結果を論文に取り纏めた。装置開発については、強磁場化と低温化について目処を付けることが出来たため、その内容を論文として取り纏めている。この2年間で、これまで、LCLSでしか実施出来なかった実験をSACLAでも実施出来るようになったことは、本課題の目的に対して、順調に進捗していることを示している。その中で、新しい回折系の立ち上げに成功し、その性能をSACLAにおける初めての実験で実証出来たことは特に重要である。具体的な物質における応用については、高温超伝導体のCDW転移について研究が順調に進み、その組成、温度、磁場に関わる電子相図の全貌を纏めた論文を投稿することが出来たことは重要な進捗である。とりわけ、量子相転移付近における振る舞いを明らかに出来た事、上部臨界磁場以上の強磁場下でX線回折実験が実施出来たことは大きな進捗である。これにより、本分野での我々の優位性がさらに高まったことは、本課題の大きな成果である。錯体の回折においては、試料ダメージが懸念されたが、ビームの制御によって、再現性あるデータの取得が可能であることが示された。他の課題についても、2018年度前期に行われる本実験に向けて、着実に準備が進んでおり、実施状況には問題はない。その中で、発生磁場の向上に向けた試作を繰り返し、抜本的な磁場の向上に目処がついたことは重要である。現在立ち上げ中のヨーロッパ自由電子レーザーにおける強磁場実験は、本研究課題の競争相手となるが、現時点で2年程度先行することが出来ており、その点でも順調である。以上のように、本課題は、最終年度に向けて、順調に進んでいることから、進捗状況は予定通りであると判定出来る。H30年度は、超伝導体のCDW研究を継続して実施し、YBCOのアンダードープ域の電子相図の中でCDW相がどこに出現するのかを確定することが出来た。その結果、量子臨界点と3次元CDW相の出現が一致する事が確定した。関連物資の研究においては、LSCO系において、50TまでCDW相のX線回折測定を行い、強磁場領域で飽和しない磁歪効果を見出し、CDWとの関係を検討した。また、YBCO間連系において、磁場誘起CDW相を新たに見出した。これらの結果は、X線自由電子レーザーとパルス磁場を組み合わせた計測手法が超伝導体の強磁場相の研究のための非常に有効な方法であることを確立し、これまでの方法では得られなかったCDWの波数に関する直接的な情報を40ー50 T領域で決定するという新しい地平を開いた研究として価値が高い。2つめの重要な成果として、磁場誘起スピンクロスオーバ転移を示す錯体Mntaaにおいて、粉末回折と発光分光の同時測定に成功したことが挙げられる。回折では、格子定数の変化が明瞭に観測され、一方、発光分光では、スピン数の変化によるkβスペクトルの変化が観測された。発光分光は、X線自由電子レーザーにおけるエネルギーの揺らぎがあっても、測定が可能なため、有用性は極めて高い。
大面積CCDカメラを使った南天の包括的研究

ダークマターの実体と太陽系外惑星を探索するために、毎晩大マゼラン雲中の440万個の星と、小マゼラン雲中の93万個の星、それにバルジ方向の590万個の星を観測しつづけた。(1)その結果、大マゼラン雲方向に一例、重力レンズ効果で80日間増光現象が続いた事例を発見した。約40%の確率で、この増光現象はブラックホールによるものと結論した。重力レンズ効果を使ったブラックホールの直接観測は初めてであり今後のこの方法による発展を示唆するものである。研究グループでは、観測の継続と共に解析にも重点を置いた。(2)1998年7月にバルジ方向で発見された特異光度曲線は太陽系外惑星による効果であるとの結論に至り、ApJに公表した。地球と同程度の質量を有した初めての太陽系外惑星の発見なので、新聞やラジオに大きく報道された。(3)また、ディファレンシャルイメージ法という新しい方式による星の同定のプログラムが完成し、2000年5月(現地の冬期)からalertを全世界に向けて発信できるようになった。マッチョグループが1999年12月に終了している現在、我々のアラートは、オーグルグループと並んで貴重な情報を国際天文学会に発信している。特に冬期にマゼラン雲をスキャンできるのは、我々のみである。(4)一方、暗い星が突然重力レンズ効果で明るく新星のように輝くイーグル現象は、まだ発見されていない。発見するためのソフトは完成したので現在解析中である。(5)またマゼラン雲中の赤色長周期変光星の問題についても解析を深めた。その結果ミラ型変光星のオーバートーン振幅が存在することが確実になると共に、もうひとつの振幅を示す集団があるとの結論を得た。今後この宇宙物理学にとって重要なダークマター問題の解決のためには、1.5mクラスの望遠鏡を導入して長期間測光がぜひとも必要であるとの結論に達した。NZにおける重力レンズを利用した暗い天体を発見する観測は本科研費の補助金により、ほぼ順調に進行している。6cm×9cmの面積を有する、大面積ccdカメラによる観測は1998年8月からstartしたが、付属回路の故障のため2週間ほどデータ取得をstopした期間を除くと、毎月3週間連続してデータの取得が行われている。観測は日本とNZのメンバーが平等に参加実施している。大マゼラン雲では毎晩450万個以上の星を6回観測し、小マゼラン雲では毎晩100万個の星を3回程度繰り返し観測している。これにより大量のマゼラン雲の星の貴重なデータベースが得られつつある。このような大量の測光の中から、ハイライトとして、(1)太陽系外地球型惑星を重力レンズ効果で世界で初めて検出することに成功した。この件に関しては1999年1月8日の朝日新聞の夕刊や、静岡新聞、スポニチ、FM大阪で速報が報道されている。論文は2000年4月にApJLで公表される。(2)またガンマ線バースト(GRB)の直後から光の減衰を追尾測光することに数回成功した。国際会議でイタリアの研究者から報告された。論文作成中。(3)1999年6月には大マゼラン星雲方向の星が重力レンズ効果で大きく増光(32倍)する星を発見した。その精度解析は惑星の存在をおわせている。現在論文作成準備中。

しかしダークマターの正体は暗い星、すなわちバリオンかという問いに答えるためには、さらなる星の大量連続測光が5年程度更に必要である。2000年度以降に期待したい。ダークマターの実体と太陽系外惑星を探索するために、毎晩大マゼラン雲中の440万個の星と、小マゼラン雲中の93万個の星、それにバルジ方向の590万個の星を観測しつづけた。(1)その結果、大マゼラン雲方向に一例、重力レンズ効果で80日間増光現象が続いた事例を発見した。約40%の確率で、この増光現象はブラックホールによるものと結論した。重力レンズ効果を使ったブラックホールの直接観測は初めてであり今後のこの方法による発展を示唆するものである。研究グループでは、観測の継続と共に解析にも重点を置いた。(2)1998年7月にバルジ方向で発見された特異光度曲線は太陽系外惑星による効果であるとの結論に至り、ApJに公表した。地球と同程度の質量を有した初めての太陽系外惑星の発見なので、新聞やラジオに大きく報道された。(3)また、ディファレンシャルイメージ法という新しい方式による星の同定のプログラムが完成し、2000年5月(現地の冬期)からalertを全世界に向けて発信できるようになった。マッチョグループが1999年12月に終了している現在、我々のアラートは、オーグルグループと並んで貴重な情報を国際天文学会に発信している。特に冬期にマゼラン雲をスキャンできるのは、我々のみである。(4)一方、暗い星が突然重力レンズ効果で明るく新星のように輝くイーグル現象は、まだ発見されていない。発見するためのソフトは完成したので現在解析中である。(5)またマゼラン雲中の赤色長周期変光星の問題についても解析を深めた。その結果ミラ型変光星のオーバートーン振幅が存在することが確実になると共に、もうひとつの振幅を示す集団があるとの結論を得た。今後この宇宙物理学にとって重要なダークマター問題の解決のためには、1.5mクラスの望遠鏡を導入して長期間測光がぜひとも必要であるとの結論に達した。
発癌による新生血管ネットワーク形成に関する3次元血管血流情報解析とその制御

本研究課題では,血流速の情報を元に細血管を3次元画像化できる血流血管イメージング装置の開発を行った。この装置を用いて発癌により形成された新生血管のネットワークを鮮明な画像として可視化することに成功した。また、癌腫瘍の成長に伴う血管走行の変化や血流速の変化を調べることで癌腫瘍の急激な成長を助けるようなかたちで血管ネットワークが形成されることを確認することができた。また、既存のレーザードップラー血流計では、皮下の末梢血管などの極浅い位置にある血流しか測定できなかったが、本装置では、より深い位置まで計測が可能なり、実験用マウスの乳癌も計測できるようになった。癌を極初期の段階で早期発見するためには、発癌により、いち早く起こる血管新生を検知することが有用な手段であると考えられる。研究期間の初年度である平成26年度は、発癌による新生血管ネットワーク形成過程を記録するためにレーザードップラー効果を応用した血管血流イメージング装置の改良および、光信号から血流速を求めるための解析アルゴリズムの構築を主に行った。これまでの研究成果では、現行の血管血流イメージング装置は皮下から0.5 mm程度の浅い血管までしかイメージングができなかった。この場合、皮膚癌(メラノーマ)などの限られた測定対象のみしか適応できない。要因として深部の血管を測定すると検出する光信号の強度が非常小さくノイズに埋もれてしまい解析できない問題があった。そこで光学システムと新たな解析手法の構築について研究を行った。特に解析手法では、光信号のスペクトラムの周波数期待値を統計処理により求める方法を導入することで微弱な信号においても解析が可能になった。その結果、測定深度は0.5 mmから2.0 mmまで改善することができた。また、これまで可視化が困難であった乳癌(実験用マウス)の腫瘍内の血管血流イメージングが取得できるようになった。測定技術に関して得られた研究成果は、2編の学術論文として投稿し採録された。また、実験用マウスを対象とした新生血管ネットワーク形成過程を記録は計測を行っている段階ではあるが、得られた乳癌の血管血流イメージングを速報として論文投稿を行った。身体のなかで癌細胞が生まれると癌細胞の急速な増殖に伴い血管新生が起こる.腫瘍魂に網目状に形成された新生血管ネットワークは,癌細胞に酸素や栄養を供給する役割を担う.本研究では,レーザーを利用した新規の血流計を開発し,発癌に伴う新生血管を可視化することで癌を早期発見することを目的に研究を進めてきた.研究を開始し2年目(研究期間3年)にあたる本年度は,昨年度に開発した血流計を用いてマウスを使った動物実験を主に行った.その結果,乳癌の成長過程に起こる血管ネットワークの形成過程を新規に開発した血管血流イメージング装置により鮮明な画像として記録することに初めて成功した.癌細胞は,初期の段階(癌細胞移植後1週間程度)で周囲の血管の血流を巧みに制御し,血管ネットワークは腫瘍に効率良く血液が送られるように形成された.本研究成果は,Applied Physics Lettersに掲載された.従来のドップラー血流計では,身体の深部にある血管の計測は難しかった.レーザー光が皮膚の組織で散乱されて生体内で光のコヒーレント性が損なわれてしまうことが主な要因であった.そこで本研究では,皮膚からの散乱光をカットし,コヒーレント性を保った光を選択的に受光できる光学システムを開発した.また,レーザー光が生体内で作り出すスペックル模様に似た干渉模様をはじめて観測し,この干渉模様を利用することで身体の深部にある血管においても血流速を計測できることを初めて明らかにした.本研究成果は,学術論文に投稿中である.本研究課題の目的は,発癌に伴う新生血管ネットワークの形成過程を明らかにすることであり,研究期間一年目では,新規の血管血流イメージング装置の作製を行い,必要な仕様を満足する血流計を開発することに成功している.二年目である本年度は,乳癌を持つ動物モデルを作成し,腫瘍周囲の細血管のイメージングと癌の成長にともなう血管ネットワークの形成過程を明らかにすることができた.よって,研究目的はおおむね達成できたと言える.本研究課題では,発癌に伴う新生血管を血流速の情報を元に可視化し,癌腫瘍の成長に伴う新生血管のネットワーク過程を記録し,そのメカニズムの解明に取り組んだ.3年の研究期間の最終年度である本年度は,昨年度までに開発した血流イメージング装置を実際に臨床現場で利用できるように改良,改善を行った.特に受光部の光ファイバーデバイスを1次元配置から2次元配置したデバイスに変更することで,これまで問題であった計測時間の長さを改善することができた.改善前の1次元配列の光ファイバーデバイスを用いた場合では,レーザー光を電動ステージを用いてトラバースしながら計測する必要があり,最低でも10分程度の計測時間が必要であった.この間,測定対象が動かないように固定しなければならなかったが,計測中に血管位置が僅かでも動くと正確な血管径や血流速値が取得できない欠点があった.しかし,改善後の2次元配置の光ファイバーデバイスでは,レーザー光のトラバースが必要なくなり,1秒程度の非常に短い時間で計測を完了することができより確度の高い計測データを得ることができるようになった.また,この改善に伴い,血管内の速度分布の瞬時値を得ることができるようになった.改善前の装置では,流速値は,計測時間内での平均値としてしか得ることができなかった.

血流は脈動流であるため時間平均してしまうと血管壁に加わっている圧力の大きさを正しく評価することはできないが,瞬時値であれば,血管壁に加わる最大圧力を知ることができる.研究期間では,人工流路に非常な小さな狭窄部を作り,この流路に脈動流を発生させ狭窄部付近の流速分布イメージングを瞬時値として計測可能であることを確認した.これらの研究成果は,Journal of Applied Physicsに掲載された.本研究課題では,血流速の情報を元に細血管を3次元画像化できる血流血管イメージング装置の開発を行った。この装置を用いて発癌により形成された新生血管のネットワークを鮮明な画像として可視化することに成功した。また、癌腫瘍の成長に伴う血管走行の変化や血流速の変化を調べることで癌腫瘍の急激な成長を助けるようなかたちで血管ネットワークが形成されることを確認することができた。また、既存のレーザードップラー血流計では、皮下の末梢血管などの極浅い位置にある血流しか測定できなかったが、本装置では、より深い位置まで計測が可能なり、実験用マウスの乳癌も計測できるようになった。研究の目的は、発癌に伴う新生血管ネットワーク形成過程を記録し、取得したデータを解析することで血流の流れを制御する手法を見出すことである。研究期間一年目(平成26年度)においては、生体の深部にある癌腫瘍でも計測できるように血管血流イメージング装置の改良および、光信号から血流速を求めるための解析アルゴリズムの構築を主に行った。特に光信号のスペクトラムの周波数期待値を統計処理により求める方法を導入することで微弱な信号においても解析が可能になった。これらの研究の成果としてマウスの乳癌の腫瘍内の血流血管イメージングの取得に成功した。また、発癌に伴う新生血管ネットワーク形成過程も記録することに成功した。二年目以降は、取得した実験結果と数値流体力学によるシミュレーション結果との比較などの解析まで発展させられる見込みである。よって本研究はおおむね順調に発展していると言える。開発した新規の血管血流イメージング装置は,血流速の情報をもとに血管を可視化している.測定した血流速の測定精度については曖昧な部分が残っている.本装置は,身体の内部でレーザー光を交差させたときに発生するスペックル模様に似た干渉模様を利用して血流速を計測しているが,干渉模様のコントラストを代表長さとして定量的に評価するための理論的な解釈ができていない.研究期間の最終年度である本年度は,血流速の測定精度を明らかにするため理論と実験の両面からアプローチを試みる計画である.血流計測実験用マウスの乳癌を対象として新生血管ネットワーク形成過程を示し、発癌の伴う血流度の経日変化、血管径の経日変化など定量的なデータを取得する。また、発癌により形成され始める新生血管は、癌腫瘍の急激な成長を担うため、腫瘍に効率的に血液を輸送、排出するためのネットワークを築くと考えている。流体力学の視点から考察し、血管ネットワーク形成過程に関して論理的な説明を与えることを試みる。この考察のためには、実験データのみでは不十分であり、計算機によるシミュレーション結果も必要になる。今後は、実験動物の血管ネットワークを模したシミュレーションモデルを作り数値流体力学よる血流の解析などに発展させていく。
聞き手の反応に着目した音声会話の解析と生成

音声によるコミュニケーションの解析とそれに基づく音声対話システムの高度化を行った。本研究では、特に聞き手の反応に着目した新たなアプローチを提案し、そのモデル化と実現を行った。人間どうしのインタラクションにおいて、聞き手の視線・相槌や笑い声などの反応を検出し、これらの情報に基づいて興味度・理解度の推定を行った。また、聞き手の興味や焦点に応じて、話題を選択して情報提供する音声対話システムの構築も行った。会議や会話などの音声コミュニケーションの解析に関して,音声認識,及び聞き手の反応に基づくアノテーションに焦点をおいた以下の研究を行った.話し言葉の音声認識のための音響モデルの学習には大規模なコーパスが必要であるが,話し言葉の忠実な書き起こしを用意するのは多大なコストを要する.これに対して,会議録や字幕などの忠実な書き起こしでないが,容易に入手できるテキストを活用する準教師付き学習の枠組みを研究した.提案する手法では,会議録のテキストデータに統計的話し言葉変換を適用して,会議の詳細な単位(ターン)ごとに制約の強い言語モデルを作成し,この言語モデルを用いて音声認識を行うことで,音響モデル学習のためのラベルを作成する.国会審議を対象とした音声認識評価実験により,従来手法よりも高い精度のラベルを作成できること,及びこのラベルを用いて人手のラベルを用いた場合と同等の精度のモデルを学習できることが示された.ポッドキャストやポスター会話といった音声会話コンテンツを対象として,会話音声中の聞き手の反応に基づいて,視聴者にとって有益な箇所を抽出する手法を研究した.笑い声やあいづちを生起させる箇所(=ホットスポット)は第三者である視聴者にとっても有益な情報を含んでいると考えられる.本研究では,笑い声とあいづちの検出を行い,検出されたそれぞれのイベントに基づいて,「おもしろスポット」と「なるほどスポット」の2種類のホットスポットを定義し,それらの抽出を行った.被験者実験によって各ホットスポットの妥当性を評価し,これらの大半が実際に被験者が興味・関心をもった箇所であることを確認した.話し言葉の音声認識に関する研究を進めながら、ニュースのように動的なコンテンツから話題・情報を収集して会話を生成するシステムを設計・実装した。話し言葉の音声認識では、言語モデルがドメインに関連する表現とフィラーや口語表現などの話し言葉特有の表現の両方をカバーすることが求められる。本研究では、単語・構文などの情報に基づくルールベースの話し言葉テキスト変換と、N-gramの統計的話し言葉変換を組み合わせて、書き言葉スタイルのテキストから話し言葉スタイルの言語モデルを構築する手法を検討した。学会講演音声を対象とした評価実験において、提案手法の効果の評価を行った。日々更新されるWebニュースなどのテキストに対して、述語項構造に着目した情報抽出を行い、それに基づいて情報検索・推薦を行う音声対話システムを構築した。まず、ドメインごとに有用な述語項構造パターンの抽出を行う指標を検討し、Naive Bayes法に基づく抽出が有効であることを示した。また、抽出された述語項構造に完全に一致するものがない場合でも情報推薦ができるように、前述の指標に基づいて述語項の優先度を決定し、さらに、要素・用言に関して関連度を定義することによって述語項どうしの類似度を計算した。評価実験において、典型的な従来手法であるBag-Of-Words (BOW)モデルと比較して、本手法がより的確に応答生成を行えることが示された。これに加えて、ユーザからの情報要求・発話がなくなった場合に、対話履歴中の述語項との類似度を利用してプロアクティブに情報提示を行う手法を提案した。音声会話の聞き手の反応と認知状態との関係を分析し、会話ブラウザを作成するとともに、会話エージェントの高度化も行った。まず、ポスターを用いた会話における聴衆の興味・理解度の自動推定を行った。ポスター会話では、聴衆の視線や相槌などの振る舞いが顕著に見られる。これらの振る舞いは、興味・理解度と関係があると考えられる。また興味・理解度は、聴衆の質問や相槌などの発話行為からも推測できると考えられる。本研究ではまず、興味・理解度と発話行為の関係を分析した。次に、発話行為と聴衆の振る舞いとの関係を調べた。これに基いて、話題セグメント毎にマルチモーダルな振る舞いから、質問の生起とその種類の予測を行った。実験の結果、相槌と視線の特徴量が予測に有効であることと、それらを組み合わせることの相乗効果が確認された。この知見に基いて、会話の様子を視覚化するブラウザを作成した。次に、聞き手の興味に基いて会話を行うエージェントを構築した。これは、日々動的に更新されるWebニュース記事を対象として、音声による雑談的な情報案内を行うものである。ユーザがどの情報に興味があるかという焦点に着目し、ユーザとの対話を通じて漠然とした情報要求に応えることを目標とした。本研究では、ユーザの意図推定と焦点解析をドメインにできるだけ依存しない形で機械学習により実現し、さらに部分観測マルコフ決定過程(POMDP)を用いた統計的対話制御により、ユーザの状態と焦点に最適化された情報案内モジュールの選択を行う枠組みを実現した。

話し言葉の音声認識に関する研究、音声会話の聞き手の反応に着目した分析を進めるとともに、音声対話エージェントの高度化も行った。音声対話システムのための音声認識における言語モデル構築のために、Web上で収集される文から適切なものを選択する手法を研究した。従来手法では文表層のパープレキシティを用いた文選択が一般的であったが、提案手法では音声対話において利用される文書集合(=ドメイン)との意味的な類似度を定義し、これを文選択に用いる。具体的には、ドメイン固有の述語項構造パターンに着目し、統計的な尺度を定義する。この意味的な類似度と従来のパープレキシティに基づく手法を組み合わせることも検討する。2種類の異なるドメインにおける音声認識実験によって、提案する文選択手法が有効であることが示された。また、ポスターセッションにおける会話(=「ポスター会話」)に焦点をおいて研究を進めている。ポスター会話は、講演と会議の中間的な形態と捉えることができる。すなわち、発表者が自身の研究内容について少人数の聴衆に説明する一方、聴衆の側も相槌や頷きなどでリアルタイムにフィードバックし、時折質問やコメントも行う。本研究では、視線・話者・発話区間などの検出に加えて、聴衆の理解・興味度の推定などを行っている。これらは会話アーカイブに対する新たなインデキシングの枠組みを提供することが期待される。さらに、将来自動でプレゼンテーションを行う知的な会話エージェントの基盤にもなる。音声認識、会話の分析・アノテーション、音声対話システム(会話エージェント)の各要素に関して、成果が出ており、論文発表も順調に行えている。25年度が最終年度であるため、記入しない。特に今年度は、国際会議での基調講演、国内会議でも多数の招待講演を行う機会があった。各要素をさらに高度化していくとともに、それらの成果を統合したシステムの構築も進めていく予定である。
動物用医薬品の土壌-水域環境での挙動解明と影響評価

家畜に投与された抗菌性物質の一部は、家畜の体内で分解されず排せつ物として体外へ排出され、さらに堆肥とともに農耕地へ拡散し、薬剤耐性菌の発生に寄与する可能性がある。本研究では、抗菌性物質の土壌への収着、易動性および分解性を実験的に明らかにした。スルファモノメトキシンについて3種類の土壌で温度条件を変えて収着・分解試験を行った結果、黒ボク土と灰色低地土では、時間とともにスルファモノメトキシンが消失しており、土壌への収着も少なかった。また、25°Cと4°Cの条件で収着・分解試験を行った場合、25°C条件の方が消失が速いことから、スルファモノメトキシンの分解は微生物による可能性が示唆された。一方褐色森林土では、25°Cの方が消失した量が4°Cよりも多いが、30日間スルファモノメトキシンと褐色森林土を接触混合させても60%は残存しており、さらに残存しているほとんどが液相に存在しているため、スルファモノメトキシンは土壌へ収着しにくいことが示された。昨年度の成果から、タイロシンは土壌中のイライトなどの粘土鉱物に接触することで分解されることが示唆された。そこで、タイロシン溶液とイライトを接触させた後のタイロシン分解生成物が存在すると考えられる溶液を用いて藻類Raphidocelis subcapitataへの短期毒性試験を行った。その結果、タイロシンの分解生成物はRaphidocelis subcapitataに生長阻害を起こさないことが示唆された。これまでに、土壌中で抗菌性物質の分解が生じることが明らかとし、土壌中のイライトがタイロシンを分解する可能性を示し、さらにスルファモノメトキシンはタイロシンよりも土壌中で分解しにくいことを明らかにしており、抗菌性物質による土壌中の挙動について比較することができた。さらにイライトにより分解されたタイロシンの分解生成物を含む溶液で藻類の毒性試験を行うなど、ほぼ順調に研究は進行している。分解生成物については、高速液体クロマトグラフータンデム質量分析装置でのMSスキャンにより分析をしており、その結果の解釈について現在検討を行っている。さらに、土壌中の抗菌性物質の分解がCO2まで進むのかを確認するため、放射性同位体炭素(14C)で標識した抗菌性物質を用い、土壌で分解した14CをCO2として捕集する捕集試験を行う予定である。今年度は本学のRI実験施設が使用できない期間があり、放射性同位体を用いた実験を行うことができなかった。来年度は使用できるため、本学のRI実験施設にて実験を行う予定であり、もし難しい場合は、他機関のRI実験施設を利用して実験をすることも検討している。また、今年度に引き続き水域環境での抗菌性物質の影響について明らかにするため、鉱物などに接触し分解した抗菌性物質を含む溶液を用いた藻類への短期毒性試験を行う。試験はOECDのガイドラインに従い、推奨種である淡水産単細胞緑藻類R subcapitataを用いる。培養した藻類を数段階の濃度に設定された抗菌性物質に添加、培養し、経時的な増殖曲線を得る。増殖曲線から、分解生成物の生長阻害への影響を評価する予定である。これまで、土壌への抗菌性物質の収着試験については順調にデータを出している。次年度は本年度に引き続き他の抗菌性物質について土壌への抗菌性物質の収着分解試験を行い、データを収集することに加え、土壌中に存在する抗菌性物質の分解生成物による藻類の毒性試験を行う。今年度、鉱物によりタイロシンが分解する可能性を示すことができたので、他の抗菌性物質についても同様の現象が起こるのかを明らかにする必要が出てきた。したがって、来年度は他の抗菌性物質についてもイライトと接触することによる分解特性についても確認することを検討する。また、放射性同位体を用いた実験については、実験系を組む準備段階を終了しており、、次年度に本学の施設または他機関のRI実験施設において実験を行う。以上のことから、本研究課題はおおむね順調に進行しているといえる。畜産業では、安定的な生産のため、多種多様な抗菌性物質が大量に使用されている。家畜に投与された抗菌性物質の一部は、家畜の体内で分解されず排せつ物として体外へ排出される。家畜排せつ物が堆肥として農耕地へ施用された場合には、農耕地に抗菌性物質は拡散し、さらに降雨などにより水域環境へ移行する可能性がある。このような様々な経路による抗菌性物質の土壌ー水域環境への影響を評価するため、本研究では、日本で多く使用されている抗菌性物質を対象に、1)土壌への収着、易動性および分解性の解明、2)藻類を用いた水域環境での抗菌性物質の毒性評価。の2点を行う。今年度は1)について検討を行った。今年度はタイロシン(TYL)を対象とし、3種類の土壌(黒ボク土、褐色森林土、灰色低地土)へのTYLの収着、分解挙動についてバッチによる収着実験を行った。土壌とTYL溶液をガラス沈殿管で振とう混合し、経時的に固相および液相への分配率を求めた。また、実験時の温度は4°C、25°C、40°Cの3条件とした。黒ボク土において、4°Cでは、振とう30日後であっても固相と液相の分配率の合計は78%であり、多くはTYLの形態で残留していた。

それに対し、25°Cでは、振とう30分後で土壌への迅速な収着が見られたが、その後、固相、液相ともに分配率は経時的に減少した。このことから、土壌中の微生物活動によりTYLが分解される可能性が示唆された。これらの傾向は褐色森林土でも同様であった。一方灰色低地土では、4°Cと25°Cの2条件とも、振とう10分後に固相と液相の分配率の合計は4°Cで18%、25°Cで14%と急激に減少しており、他の2種類の土壌とは異なる傾向を示した。これは、灰色低地土に多く含まれている粘土分が影響している可能性がある。本年度に行う予定であった土壌への抗菌性物質の収着実験については当初の計画に沿ってタイロシンを研究対象として順調にデータを出している。その結果に付随し、粘土鉱物へのタイロシンの収着、分解挙動について検討する必要が出てきた。このことに関しては予備的な実験を追加で行っており、新たな視点からの考察が加えられると考えている。また、放射性同位体を用いた実験については、実験系を組む準備段階をほぼ終了しており、、次年度より本格的に実験を始めていく。以上のことから、本研究課題はおおむね順調に進行しているといえる。家畜に投与された抗菌性物質の一部は、家畜の体内で分解されず排せつ物として体外へ排出され、さらに堆肥とともに農耕地へ拡散し、薬剤耐性菌の発生に寄与する可能性がある。本研究では、抗菌性物質の土壌への収着、易動性および分解性を実験的に明らかにした。スルファモノメトキシンについて3種類の土壌で温度条件を変えて収着・分解試験を行った結果、黒ボク土と灰色低地土では、時間とともにスルファモノメトキシンが消失しており、土壌への収着も少なかった。また、25°Cと4°Cの条件で収着・分解試験を行った場合、25°C条件の方が消失が速いことから、スルファモノメトキシンの分解は微生物による可能性が示唆された。一方褐色森林土では、25°Cの方が消失した量が4°Cよりも多いが、30日間スルファモノメトキシンと褐色森林土を接触混合させても60%は残存しており、さらに残存しているほとんどが液相に存在しているため、スルファモノメトキシンは土壌へ収着しにくいことが示された。昨年度の成果から、タイロシンは土壌中のイライトなどの粘土鉱物に接触することで分解されることが示唆された。そこで、タイロシン溶液とイライトを接触させた後のタイロシン分解生成物が存在すると考えられる溶液を用いて藻類Raphidocelis subcapitataへの短期毒性試験を行った。その結果、タイロシンの分解生成物はRaphidocelis subcapitataに生長阻害を起こさないことが示唆された。これまでに、土壌中で抗菌性物質の分解が生じることが明らかとし、土壌中のイライトがタイロシンを分解する可能性を示し、さらにスルファモノメトキシンはタイロシンよりも土壌中で分解しにくいことを明らかにしており、抗菌性物質による土壌中の挙動について比較することができた。さらにイライトにより分解されたタイロシンの分解生成物を含む溶液で藻類の毒性試験を行うなど、ほぼ順調に研究は進行している。分解生成物については、高速液体クロマトグラフータンデム質量分析装置でのMSスキャンにより分析をしており、その結果の解釈について現在検討を行っている。さらに、土壌中の抗菌性物質の分解がCO2まで進むのかを確認するため、放射性同位体炭素(14C)で標識した抗菌性物質を用い、土壌で分解した14CをCO2として捕集する捕集試験を行う予定である。今年度は本学のRI実験施設が使用できない期間があり、放射性同位体を用いた実験を行うことができなかった。
薬への応用を目差したアラキドン酸代謝制御とそれによる細胞情報伝達の生化学的解明

本年度の研究計画に従い以下の研究成果を得た。1.アラキドン酸代謝系の開始に係わる細胞情報伝達とアラキドン酸生成系の制御に関する研究;(1)アラキドン酸遊離に関与する炎症性ホスホリパ-ゼA_2(14kDa)の一次構を解析し、その阻害タンパク質(C3産物)を発見(井上)。(2)皿小板のアラキドン酸代謝を制御するPGE_1はG蛋白smgp21をリン酸化するがそれはAキナ-ゼ部位と同一であることを発見(高井)。(3)3T3細胞の血清依存的増殖活性を停止すると細胞膜G蛋白は増加し新たな核局存G蛋白(140kDa)が減少することを発見した(名取)。(4)ラット好中球のPAF産生、およびマウスマクロファ-ジからのTNF産生がαーリノレン酸で抑制されることを発見した(奥山)。(5)白血球の0_2産生を行うNADPHoxidas活性の制御因子と、アラキドン酸による因子の活性化(細胞質→細胞膜変換)を発見(石橋)。2.アラキドン酸代謝産物の生合成制御とその修飾に関する研究(1)精製した5-リポキシゲナ-ゼを用い、抗アレルギ-効果をもつフラボノイド(Cirsillol)が酸素を選択的に阻害するの発見(山本)。(2)5-リポキシゲナ-ゼ阻害と抗ヒスタミン作用を併せもつ抗アレルギ-薬を検索し、経口投与可能なTMK-688を開発した(室田)。3.アラキンドン酸代謝産物の作用機構の解析に関する研究(1)ヒト血小板のトロンボキサンA_2受容体を単離し、cDNAから受容体の一次構造を決定(成宮)。(2)モルモット肺の細胞膜からLTD_4受容体を可溶化し諸性質を解析した。また、PAF受容体のcDNAクロ-ニングを行い一次構造を決定(清水)。(3)癌化肥満細胞のPGD_2受容体のリン酸化反応、PGE_1受容体の糖鎖付加による細胞膜移行、PGI_2/PGE_2受容体の情報伝達系を解析した(市川)。(4)トロンビン刺激肥満細胞におけるアラキドン酸代謝やCa^<2+>代謝のdownregulationに働く細胞膜G蛋白の細胞質移行反応を発見(市川)。1.細胞情報伝達とアラキドン酸生成系の制御機構:(1ラット血小板放出性ホスホリパ-ゼA_2の生体内分布を血中内動態を抗体を用いて明らかにした。さらに酸素活性を阻害するタンパクの遺伝子をクロ-ニングした。(2)アラキドン酸代謝を制御するかも知れない低分子Gタンパク資をウシ大脳から精製し、そのタンパクをGTPase活性化因子を見出した。(3)細胞膜から核への情報伝達に関与する核局在性のGTP結合タンパク質の役割を種々検討した。(4)高α-リノレン酸食による細胞応答能の研究においては、高α-リノレン酸(シソ油)

食ラットと高リノ-ル酸(ベニハナ油)食ラットの多形校白血球を刺激して産生されるロイコトリエンを比較して、α-リノレン酸による抗アレルギ-、抗炎症反応を明らかにした。2.アラキドン酸代謝産物の生合成機構の調節:(1)アラキドン酸5-リポキシゲナ-ゼを阻害し、プロスタグランジン合成を阻害しない特異性の高い化合物を開発し、スナネズミの総頸動脈遮断による脳虚血モデルにより有効性を確認した。(2)リポキシゲナ-ゼ粗害剤の保索研究においては、15-HPETEと12-HPETEが強力な血管内皮細胞障害活性を示すことを見出し、それをアッセイ系としてカフェン酸誘導体の中に強い阻害薬を開発した。(3)ロイコトリエン生合酵素を精製し、抗体を作製して組織における体酵素の定量法を確立し、細胞局在を明らかにした。3.アラキドン酸代謝産物の作用機構に関する研究:(1)肥満細胞を用いPGD_2受容体の結合活性の制御は、受容体のリン酸化脱リン酸によること、さらに、細胞膜へのPGD_2受容体の移行には糖鎖付加反応が必須であることを明らかにした。(2)ヒト血小板よりTXA_2受容体タンパクの精製に成功した。受容体は、分子量57kの糖タンパク資で1分子よたり1個のリガンドを結合することが明らかにされた。本年度の研究計画に従い以下の研究成果を得た。1.アラキドン酸代謝系の開始に係わる細胞情報伝達とアラキドン酸生成系の制御に関する研究;(1)アラキドン酸遊離に関与する炎症性ホスホリパ-ゼA_2(14kDa)の一次構造を解析し、その阻害タンパク質(C3産物)を発見(井上)。(2)血小板のアラキドン酸代謝を制御するPGE_1はG蛋白smgp21をリン酸化するがそれはAキナ-ゼ部位と同一であることを発見(高井)。(3)3T3細胞の血清依存的増殖活性を停止すると細胞膜G蛋白は増加し新たな核局在G蛋白(140kDa)が減少することを発見した(名取)。(4)ラット好中球のPAF産生、およびマウスマクロファ-ジからのTNF産生がαーリノレン酸で抑制されることを発見した(奥山)。(5)白血球のO_2^ー産生を行うNADPHoxidase活性の制御因子と、アラキドン酸による因子の活性化(細胞質→細胞膜変換)を発見(石橋)。2.アラキドン酸代謝産物の生合成制御とその修飾に関する研究;(1)精製した5ーリポキシゲナ-ゼを用い、抗アレルギ-効果をもつフラボノイド(Cirsillol)が酵素を選択的に阻害するのを発見(山本)。(2)5ーリポキシゲナ-ゼ阻害と抗ヒスタミン作用を併せもつ抗アレルギ-薬を検索し、経口投与可能なTMKー688を開発した(室田)。3.アラキドン酸代謝産物の作用機構の解析に関する研究;(1)ヒト血小板のトロンボキサンA_2受容体を単離し、cDNAから受容体の一次構造を決定(成宮)。(2)モルモット肺の細胞膜からLTD_4受容体を可溶化し諸性質を解析した。また、PAF受容体のcDNAクロ-ニングを行い一次構造を決定(清水)。(3)癌化肥満細胞のPGD_2受容体のリン酸化反応、PGE_1受容体の糖鎖付加による細胞膜移行、PGI_2/PGE_2受容体の情報伝達系を解析した(市川)。(4)トロンビン刺激肥満細胞におけるアラキドン酸代謝やCa^<2+>代謝のdownregulationに働く細胞膜G蛋白の細胞質移行反応を発見(市川)。
ラット陰嚢皮膚の温度受容能

Hellon et al.)(1973)がラット脊髄、さらに上位の中枢神経内に陰嚢温度刺激に応答するニュ-ロンが多く存在することを見い出して以来、この系は温度感覚情報の求心路のモデルとして多くの解析がなされてきた。ところがこれらのニュ-ロン応答は覚醒に伴う非特異的な反応であることが最近明らかになった(Kanosue et al.,1984,1985)。そこで本研究では,実際にラットが陰嚢温度変化を感覚し得るかについてオペラント行動の解析から検討した。昭和63年度は実験システムの開発,作成を行った。ペルチエ素子の温度を0.1°Cの精度で制御可能なcontroler及び電気刺激装置をパソコン(PCー9801RA)にて駆動し、また温度、レバ-押し・電気刺激の時刻情報も同じパソコンに入力してデ-タ解析が行えるようにした。本年度はそのシステムを用いて実験を行った。遮光・防音箱中におかれたレバ-付き小ケ-ジにラットを入れ、陰嚢温度刺激用ペルチエ素子、尾電気ショック用電極を装着、陰嚢温を正常値(32°C)からある温度(42°C以下)までステップ状に変化させ、一定時間(10秒)後にショック(1ms,5mA)を加える。温度変化後ラットがレバ-を押せば温度は正常値に戻り、ショックは回避できる。この行動のオペラント条件付けが起これば、ラットは陰嚢温度変化を感覚していることになる。11匹のラットで実験を行ったが、残念ながら条件付けには1匹も成功しなかった。しかしこの結果だけからラットは陰嚢の温度変化を知覚していると即断は出来ない。陰嚢温変化が刺激回避の条件刺激としては弱い可能性が否定できないからである。将来機会が有ればこの点にも検討を加え、温度感覚の問題をさらに解析して行きたい。皮膚温度感覚に関する神経生理学的知見は他の皮膚感覚に比べて乏しい。温度感覚情報の求心路のモデルとして多く用いられているラット陰嚢皮膚刺激の中枢ニューロンへの効果は覚醒に伴う非特異的反応であることは報告者らは最近明らかにした。そこで本研究では、実際にラットが陰嚢温度変化を感覚しうるか否かについて(1)オペラント行動、(2)無麻酔動物でのニューロン記録を行うことを計画した。本年度は特にオペラント行動による解析に焦点をしぼった。具体的には、遮光、防音箱中に置かれたレバー付き小ケージにラットを入れ、陰嚢刺激用温度素子、尾電気ショック用電極を装着、陰嚢温を正常値(32°C)からある温度(42°C以下)までステップ状に変化させ、一定時間後にショックを加える。温度変化後ラットがレバーを押せば温度は正常値に戻り、ショックは回避出来る。この行動のオペラント条件付けが起こればラットは陰嚢温を感覚していることになる。現在オペラント行動の観察のための実験システムの作成が進行中である。先ず陰嚢温度刺激用ペルチエ温度素子のコンロールとデータ収集、解析用のコンピュータシステムの入出力インターフェイス及びプログラムがほぼ完成した。今後、遮光・防音箱、ラット拘束用ケージを作成して、計画通り陰嚢温度変化を条件刺激としたオペラント行動の観察を行なう予定である。皮膚温度刺激に応ずるニュ-ロンは脊髄ー視床ー大脳皮質と上位になるに従い密度が小さくなり、これが研究の大きな傷害となっていた。