hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
反強磁性NiO層を介したスピン制御によるGMR磁気センサの高機能化

NiO層をサンドウィッチした強磁性三層膜を磁化自由層をもつ巨大磁気抵抗素子の開発と磁気センサへの応用の検討を行なった。CoFe/NiO/CoFeB三層膜において,NiO層の層厚を3nmまで薄膜化することで,2つの磁性層が磁気的に結合することが分かり、これを磁化自由層とするスピンバルブ膜を作製したところ,約1.5%の磁気抵抗変化が得られた。また,FeSiB/CoFeB二層膜を磁化自由層とするスピンバルブ膜をカバーガラス上に成膜して,ガラス基板を歪ませたときの信号出力を観察したところ,引っ張り歪みから圧縮歪みへの変化に伴って、出力信号の増大が観察された。磁壁位置振動方式の巨大磁気抵抗(GMR)センサの高感度化を目指して,磁壁位置をピン止めさせ,磁壁位置が常に一定位置で振動するタイプの磁気センサを開発した。まず,CoFeB薄膜を幅20ミクロンのストライプパターンに加工するとともに,ストライプの途中に三角形の切れ込みを入れ,この切れ込み位置で,磁壁がピン止めされる様子を磁気光学顕微鏡で観察した。磁壁位置を振動させるためには,磁壁抗磁力以上の交流磁界を印加する必要があるため,磁壁抗磁力の数Oe以上のピン止め効果が得られる切り欠きを有するGMRストライプパターンをECRエッチングにより形成し,そのパターンの上に幅100ミクロンのAl導体パターンを形成して,磁気センサデバイスを作製した。磁気センサをブリッジ回路に組込み,計装アンプで増幅するセンサ回路を試作して,センサ特性を測定したところ,切り欠きのない磁気センサに対して,1桁ほどノイズが低減されていることが分かった。しかし,センサ出力も低下しており,S/N比としては,改善が得られなかった。これは,切り欠きによって,磁壁位置がピン止めされることで,磁壁の不規則な運動が抑制されて,ノイズが低減したものの,磁壁がパターンのエッジでピン止めされることで,パターンの中央付近の磁壁の往復運動も抑制され,磁気抵抗変化による信号が小さくなってしまったものと考えられる。一方,歪みセンサについては,PET基板などプラスチック基板上にGMR膜を付けることで,破損しにくい素子の作製を試みたが,ガラス基板上のGMR膜のような大きな磁気抵抗効果を示さなかった。そのため,歪みを加えても破損しにくい特殊ガラス上にGMR膜の成膜を行った。その結果,従来のカバーガラス上と同様の磁気抵抗特性が得られたので,これをパターンに加工するとともに,GMRパターンに交流磁界を加えるためのAl導体の形成を進めている。巨大磁気抵抗効果(GMR)を利用した磁気センサは,様々な用途を目指して多くの研究開発が行われているが,GMR素子を微細化すると,磁化自由層の磁化方向が熱エネルギーの影響で揺らぎノイズが発生する。本年度は,この熱揺らぎによるノイズを低減する手段として,磁化自由層の実効的な層厚を厚くする検討を進めた。まず,NiO/NiFeおよびNiO/FeCoB二層膜を反強磁性NiO層の層厚をパラメータとして成膜し,それらの交換異方性を調べた。その結果,多結晶のNiFeの場合には,NiFe層がNiO層の上下のいずれの場合も一方向異方性が発現するが,アモルファスのCoFeB磁性層の場合は,NiO層の上に積層した場合のみ,一方向異方性が観察された。本研究では,絶縁性のNiOを介したCoFeB/NiO/NiFe3層膜の磁化状態が,NiO層を介した交換結合よって,一体として変化する条件を探しているので,NiFe(5nm)/NiO(x nm)/CoFeB(5 nm)の3層膜を作製して,磁化容易軸方向の磁化曲線を測定した。その結果,CoFeB層がNiO層の下地になる場合は,NiO層の層厚によらず,2つの磁性層は,独立に磁化反転して,交換結合が不十分であることが分かった。一方,NiFe層が下地になる場合は,NiO層が10nmにおいて,2つの磁性層の磁化反転が,同じタイミングで起きることが確認された。次年度には,この3層膜を磁化自由層とするGMR素子を作製する。GMR素子を利用した歪みセンサに関しては,MnIr/CoFe/Cu/CoFeB/FeSiB構造の素子をカバーガラス上に作製して,カバーガラスを湾曲させたときのセンサ出力を観察した。センサ出力を素子に外部から加えた交流磁界に対する交流信号の振幅として,歪み量に対して信号をプロットしたところ,ある歪みで振幅が極大を示し,この極大を示す歪み量は,素子に加える直流バイアス磁界に応じて変化することが明らかになった。現在,触覚センサへの応用を目指して,プラスティック基板上への素子の作製を進めている。NiO層を介した交換結合については,本年度にCoFeB/NiO/NiFe3層構造膜を作製して,2つの磁性層が交換結合によって結合して,磁化方向が同時に判定する条件を明らかにしている。すなわち,当初の目的通り,実効的な磁性層の膜厚を増大させることによる熱揺らぎによるノイズの低減に一定の目処を立てるための素子を作製する1つ前の段階に達している。また,歪みセンサについては,カバーガラス上にスピンバルブ素子を作製し,カバーガラスの一端に力を加えてガラス基板をわずかに湾曲させることで,交流出力が変化することを確認している。さらに直流バイアスによってセンサ特性が変化することを観察しており,感度を極大化するためのバイアス設定について,検討を進めている段階にある。

一方,逆磁歪効果を利用した歪みセンサについては,高磁歪材料を利用して,カバーガラス上にTa(5nm)/FeSiB(20nm)/CoFeB(1.5nm)/Cu(2.0nm)/CoFe(3nm)/MnIr(10nm)/Ta(2nm)膜をスパッタ成膜し,幅100μm,長さ2000μmの細線に加工した。この素子に直流磁界とともに1kHzの交流磁界を加えて,素子に歪みを加えたところ,交流出力が大きく変化した。素子の磁気異方性と直流磁界の角度をパラメータとして出力特性を測定し,逆磁歪効果を考慮したシミュレーションを行なったところ,実験結果をほぼ説明できることが明らかとなった。NiO層をサンドウィッチした強磁性三層膜を磁化自由層をもつ巨大磁気抵抗素子の開発と磁気センサへの応用の検討を行なった。CoFe/NiO/CoFeB三層膜において,NiO層の層厚を3nmまで薄膜化することで,2つの磁性層が磁気的に結合することが分かり、これを磁化自由層とするスピンバルブ膜を作製したところ,約1.5%の磁気抵抗変化が得られた。また,FeSiB/CoFeB二層膜を磁化自由層とするスピンバルブ膜をカバーガラス上に成膜して,ガラス基板を歪ませたときの信号出力を観察したところ,引っ張り歪みから圧縮歪みへの変化に伴って、出力信号の増大が観察された。切り欠きを設けた磁壁位置変調方式のGMRセンサの試作に成功し,そのセンサ特性を評価することができた。ノイズの低減ができたものの,S/N比の向上という点では,不十分であったが,ノイズの発生原因を特定できた点は,一定の進展があったものと評価できる。歪みセンサ,触覚センサについては,破損しにくく,かつ大きな磁気抵抗効果が得られる基板材料の探索に少々時間を要したが,曲げに強い特殊ガラスを入手したことで,研究の進展が期待できる段階に至っている。CoFeB/NiO/NiFeの3層膜において2つの磁性層が交換結合する条件が,明らかとなったので,この3層膜を磁化自由層とするスピンバルブ膜の作製を行う。スピンバルブ膜では,MnIr/FeCo/Cu/NiFe/NiO/CoFeBという6種類の層をナノオーダーで精密に制御して積層する必要があるので,2インチのスパッタソースを8つ備えている8元マグネトロンスパッタによって成膜を行う。GMR素子については,MnIr/FeCo/Cu/NiFe層のみにセンシング電流を流す必要があるため,電極部分について,最上層のNiO/CoFeBのみをエンドポイントSIMSセンサ付きのECRエッチング装置で,Arイオンエッチングを行って除去し,センサパターンを作製する。一方,歪みセンサについては,ガラス基板上への素子は,すでに動作しているので,ポリイミドなどのフレキシブル基板上への素子の作製を進める。ただ,これまでの検討では,基板表面の平坦性を向上させるためのレジストを塗布後にスピンバルブ膜をスパッタ成膜した場合,微細加工プロセスの途中で膜が剥がれしまう問題が生じた。H28年度には,レジストの剥離プロセスにRIEなどのドライプロセスを導入することで改善を目指す。28年度が最終年度であるため、記入しない。スピンエレクトロニクス磁壁位置変調方式の磁気センサについては,センサの形状を工夫することで,ノイズを低減できることが分かったので,さらに素子構造を見直すことで,センサ出力の向上を目指す。
CD69-Myl9/12システムを標的とした新規がん免疫療法の開発

近年、第4のがん治療である免疫療法が有望視されている。抗PD-1抗体投与に対して上乗せ効果を示す治療標的を探索した結果、我々が同定したCD69の新規機能リガンドであるMyl9/12に対する抗体の抗腫瘍効果を見出した。本研究は、腫瘍組織におけるMyl9/12の局在機構と、CD69を介した細胞傷害性T細胞疲弊の分子機構を明らかにすることにより、CD69-Myl9/12システムを標的とした新規がん免疫療法の開発を目指す。マウス大腸がんモデルにおいては、抗Myl9/12抗体投与が抗PD-1抗体投与の効果を高める上乗せ効果を示すことを見出していた。さらに、マウス扁平上皮がんモデルにおいては、抗Myl9/12抗体投与が抗CTLA-4抗体投与に対する上乗せ効果を示すことを明らかにした。CRISPR/Cas9システムを用いてMyl9/12遺伝子欠損をゲノム編集したマウス大腸がん細胞株を作製した。この細胞のin vitroにおける増殖能は維持されていたが、in vivoにおける増殖能が顕著に低下していたことから、CD69-Myl9/12システムによる免疫逃避機構の存在が示唆された。Myl9/12遺伝子欠損大腸がん細胞株の解析により、腫瘍細胞に由来するMyl9/12の免疫逃避機構への関与を明らかにした。さらに、腫瘍組織におけるMyl9/12の局在も正確な解析が可能になると考えている。今後は腫瘍組織におけるMyl9/12の局在解析を中心に進める。さらに腫瘍浸潤細胞傷害性T細胞の各種解析を行い、CD69-Myl9/12相互作用によるCTL疲弊促進の分子機構を明らかにする。
肝移植寛容および拒絶時における腸管リンパ組織の動態、機能および役割

肝移植により誘導される寛容状態のメカニズムは幾つかの仮説があるが、いまだ不明である。我々は、体のなかで最も巨大なリンパ組織を形成している腸管の上皮間リンパ球(IEL)に注目し、それら細胞の肝移植によりもたらされる寛容状態における役割について解析した。寛容系としてよく確立したDAラット肝をLEWラットへ肝移植した(寛容群)。対照としてDA肝をLEWラットへ移植した(拒絶群)。術後にIELを分離して、その膜表面phenotypeと免疫学的機能について検討した。術後の各種の膜表面phenotype(αβ-TCR, CD4,CD8,OX33,およびγδ-TCR)に両群間で差はなかった。しかし、術後7日目の寛容群IELはtransforming growthfactor-βとinterleukin-10のmRNA発現が有意に術前より上昇し、拒絶群IELより増強していた。また寛容群のIELをAdoptive transferすると全例に移植心の永久生着が得られた(n=6)が、拒絶群IELでは移値心の生着に変化がなかった。また寛容群de術後7日目に採取した脾細胞をtransferすると半数の動物にしか、移植心の永久生着が得られなかった(n=6)。寛容群の組み合わせにもかかわらず、移植肝を予め、致死量の放射線照射すると、急性肝拒絶反応を惹起する。このような条件下で術後7日目に採取したIELはmRNA発現及びAdoptive transferは拒絶群の結果と符号した。以上のことより、IELは肝移植の寛容誘導において、免疫調節としての役割を有し、それら機能はドナー細胞によりもたらされることが示された。本年は、粘膜上皮間リンパ球(IEL)の動態にうち、とくにそのphenotypeにつき検討した。Surface phenotypeの変化はそれぞれ、特徴的なcytokine releaseと相関することが知られている。(方法)肝移植の寛容系であるLEW->DAと強い拒絶系であるDA->LEWのコンビネーションで移植を行い、術後1,3,5,7,10および14日目にIELを分離し、Flow cytometryでその表面マーカーを調べた。(結果)術前、正常動物のIELはCD8>CD4でB細胞は約5%であり、動物の系による相違はなかった。この特徴的なphenotypeは、これまでの報告と一致しており、他のリンパ組織の混入は極めて低いと判断された。術後、CD4+CD8-,CD4-CD8+,CD4+CD8+、γδ細胞の細胞数は両群間に差はなかった。注目すべきはchimerismの変化で、寛容系では術後7日目まで漸増し、以後漸減した。この変化は末梢リンパ組織が術後1日目をピークに以後、漸減して行くという以前の結果と大きく相違するものであった。同様に拒絶系でもIELは、chimerismのピークは3日目にスライドし、7日目にもなお、chimeritic細胞が認められた。これまでの報告では末梢リンパ組織のchimerismは術後7日目にはもはや、認められないのが通説であり、これら両群におけるchimerismの遷延はIELという、他のリンパ組織および血流と疎である解剖学的特徴によるものであると考えられる。(小括)肝移植寛容の過程でIELのphenotypeに特徴はなかった。しかし、IELの解剖学的特殊性から両群共にchimerismの存在は遷延した。本年は、肝移植後の粘膜上皮間リンパ球(IEL)の免疫学的機能に関して検討した。(方法)ラット肝移植の寛容系であるLEW->DAと強い拒絶系であるDA->LEWのコンビネーションで移植を行い、術後7日目にIELを分離した。予め、致死量以下の全身放射線照射(400 rads)を行ったDAラットあるいはLEWラットへそれぞれ、LEW->DAとDA-

>LEWのrecipientから分離したIEL20×10^6個を全身投与(adoptive transfer)し、その後にそれぞれ、Naive LEWあるいはDAラットの心を移植後、生着期間を観察した。(結果)DAラットにLEWラット心を移植した後、69日目に拒絶された。Naive DAラットの脾細胞或いはIELのtransferにより、30日までの軽度の生着延長があった。肝移植寛容導入期(術後7日目)のIELのtransferにより、全例(n=5)において心移植は永久生着したが、同時期の脾細胞は半数(6匹中3匹)にしか、永久生着が得られなかった。さらに、予めLEW肝を致死量放射線照射して、DAラットへ肝移植した場合、術後DA recipientラットのIELは、免疫抑制作用は認められなかった。一方、LEWラットにDAラット心を移植した場合、67日目に拒絶された。DA->LEW肝拒絶反応時の脾細胞をtransferしても移植心の生着の延長効果は全くなかったが、代わりにIELを投与した場合、812日と生着期間の軽度の延長を認めた。(小括)肝移植寛容の過程で脾細胞が免疫抑制を獲得する以前に、すでにIELには強い免疫抑制機能を有する細胞群が出現し、肝移植寛容を誘導する可能性が示された。さらにこのIELの免疫抑制効果は移植肝の放射線感受性のあるpassenger leukocytesによってもたらされると考えられた。本年は肝移植後の粘膜上皮間リンパ球(IEL)の免疫学的機能に関して検討した。(方法)ラット肝移植の寛容系であるLEW->DAと強い拒絶系であるDA->LEWのコンビネーションで移植を行い、術後7日目にIELを分離した。予め、致死量以下の全身放射線照射(400rads)を行ったDAラットあるいはLEWラットへそれぞれ、LEW->DAとDA->LEWのrecipientから分離したIEL20 x 10^6個を全身投与(adoptive transfer)し、その後にそれぞれ、Naive LEWあるいはDAラットの心を移植後、生着期間を観察した。さらにIELへ浸潤するpassenger leucocytesの役割を見るために、予め、donor肝を致死量放射線を照射したのちに、寛容系の組み合わせで肝移植を行い、同じく術後7日目にIELを分離し、adoptive transferをおこなった。またdonor特異性をみるためにthird partyとしてBN ratsをドナーとした心移植の組み合わせを加えた。(結果)Naive DAラットにLEWラット心を移植した(LEW→DA)後、69日目に拒絶された。肝移植寛容導入期(術後7日目)の(LEW→DA)IELのtransferにより、全例(n=5)において心移植は永久生着したが、同時期の脾細胞は半数(6匹中3匹)にしか、永久生着が得られなかった。この免疫抑制作用はBN→DAの心移植ではみられず、LEW donor特異性が証明された。
小児アトピー性疾患におけるT細胞サブセットのCD30発現の特異性と臨床的意義

ヘルパー(CD4+)T細胞はその機能によってTh1/Th2というふたつのサブセットに分かれ、アレルギー性疾患ではTh2優位な状態がその病態に深く関与していることが知られている。そのため、Th1/Th2バランスの評価が病態解明ならびに病勢評価に有用であると考えられ、本研究では以下のことを明らかにした。まず、末梢血T細胞上に発現する表面分子のいくつかがそのマーカーとなりうることを示した。すなわち末梢血CD4+T細胞におけるCD30陽性細胞数の増加が生体のTh2優位な状態(血中IgE値、末梢血好酸球数、CD4+T細胞におけるサイトカイン産生パターン)と良く相関していた。次に、アトピー性皮膚炎患者の末梢血CD4+T細胞におけるケモカインレセプターの発現では、非アトピー対照に比してCXCR3陽性細胞が低率、一方CCR4陽性細胞が高率であった。さらに、CXCR3ならびにCCR4陽性細胞が、実際にTh1/Th2細胞として機能しているかどうかを、陽性・陰性細胞をフローサイトメトリーを用いて分離し、それぞれの細胞におけるサイトカイン産生パターンを細胞内サイトカインを染色したところ、CXCR3陽性細胞はTh1サイトカイン(IFN-γ)のみを、一方CCR4陽性細胞はTh2サイトカイン(IL-4、IL-5、IL-13)のみを産生しており、両者がTh1・Th2細胞のマーカーになり得ると考えられた。以上の結果より、CXCR3をTh1の、一方CD30とCCR4をTh2細胞のマーカーに用いれば、末梢血を用いて簡便に生体のTh1/Th2バランスの評価が可能になるものと考える。アレルギー性疾患において、Th1/Th2細胞バランスがTh2優位に偏っていることは以前より知られていることである。本研究の目的はアレルギー性疾患患者末梢血T細胞上に発現するCD30かin vovoにおけるTh2優位の指標になり得るかを検討するもので、そのために各種抗体を用いてフローサイトメトリー法によって末梢血T細胞の解析を行った。今までに、アトピー性皮膚炎患者末梢血T細胞におけるCD30発現細胞の比率が非アトピー対照に比して有意に高値であり、アトピー性皮膚炎患者内でも重症度が進むにつれCD30発現細胞の割合が高率になることが明かになった。さらに、CD30発現細胞の比率と末梢血好酸球数や血清IgE値とは有意の正の相関を認め、T細胞表面のCD30発現がアトピー性皮膚炎患者の臨床所見とよく一致することが示された。本来、Th1/Th2タイプはそれぞれのサイトカイン産生パターンによって分類されるが、今回IFN-γ(Th1)とIL-4(Th2)の細胞内発現をフロサイトメトリーを用いて単一細胞レベルで解析した。その結果、同一患者における末梢血T細胞中CD30発現細胞の陽性率は末梢血T細胞内IL-4/IFN-γ比と有意な正の相関を認め、CD30陽性率がin vivoでのTh2優位の指標になり得ることが明かになった。現在、CD30陽性細胞自身からのサイトカイン産生測定をELISPOT法を用いて試みている。また、Th1/Th2タイプとケモカインレセプターとの関係も報告されており、現在CD30発現T細胞上の各種ケモカインレセプターの発現を解析中である。ヘルパーT細胞はその産生するサイトカインの違いによってTh1とTh2に大別され、アトピー性疾患では両者のバランスがTh2優位になっている状態がその発症ならびに病態に重要とされる。昨年までの本研究で、末梢血T細胞におけるCD30陽性細胞数の増加が、生体のTh2優位な状態と良く相関することを示した。しかし、実際にアレルギー性疾患で反応を起こしているのは局所(アトピー性皮膚炎では皮膚、気管支喘息では気道)であり、流血中からそれぞれの炎症の場へTh2細胞が選択的に遊走することが必要である。そこで、本年度の研究ではT細胞の遊走に重要な役割を持つケモカインレセプターに注目した。

T細胞クローンや細胞株を用いた実験結果から、Th1細胞にはCXCR3とCCR5が、一方Th2細胞にはCCR3とCCR4が発現することが既に報告されている。そこで、アトピー性皮膚炎患者の末梢血T細胞上の上記ケモカインレセプターの発現を検討したところ、CXCR3の発現は非アトピー対照に比して有意に低値であり、一方CCR4の発現は有意に高値であることが明らかになった。また、CCR5ならびにCCR3の発現は末梢血T細胞上では非常に弱く、臨床応用には適さないものと考えられた。さらに、CD30の発現はTh2細胞とされるCCR4細胞に限局していた。以上の結果より、末梢血T細胞上のCD30ならびにケモカインレセプターの発現は、実際の生体におけるTh2優位の指標になりうるものと考えられる。現在、それぞれのケモカインレセプター発現細胞のサイトカイン産生を解析中である。ヘルパー(CD4+)T細胞はその機能によってTh1/Th2というふたつのサブセットに分かれ、アレルギー性疾患ではTh2優位な状態がその病態に深く関与していることが知られている。そのため、Th1/Th2バランスの評価が病態解明ならびに病勢評価に有用であると考えられ、昨年までの研究で末梢血T細胞上に発現する表面分子のいくつかがそのマーカーとなりうること、すなわち末梢血CD4+T細胞におけるCD30陽性細胞数の増加が生体のTh2優位な状態と良く相関すること、さらにアトピー性皮膚炎患者の末梢血CD4+T細胞におけるケモカインレセプターの発現では、非アトピー対照に比してCXCR3陽性細胞が低率、一方CCR4陽性細胞が高率であることを示してきた。そこで本年度は、CXCR3、CCR4、CCR5陽性細胞が、実際にTh1/Th2細胞として機能しているかどうかを、陽性・陰性細胞をフローサイトメトリーを用いて分離し、それぞれの細胞におけるサイトカイン産生パターンを細胞内サイトカインを染色することによって解析した。その結果、CXCR3陽性細胞はTh1サイトカイン(IFN-γ)のみを、一方CCR4陽性細胞はTh2サイトカイン(IL-4、IL-5、IL-13)のみを産生しており、両者がTh1・Th2細胞のマーカーになり得ると考えられた。また、CCR5陽性細胞はTh1・Th2サイトカイン共に産生していた。以上の結果より、CXCR3をTh1の、一方CD30とCCR4をTh2細胞のマーカーに用いれば、末梢血を用いて簡便に生体のTh1/Th2バランスの評価が可能になるものと考える。
視覚的顕著性に基づく投影型複合現実感技術による注視誘導インタフェースの実現

これまでに、人の注視を自然にさりげなく誘導する技術の実現を目指して、視覚的注意に基づく注視誘導のための映像・画像加工法が提案されている。しかし、既存技術はディスプレイへの表示を想定した技術であり、実空間でのHCIやHRIへの応用は困難であった。本申請課題では、人の日常的な活動を支援する情報提示空間の実現を目指し、自然かつ効果的に人の注視を誘導するため、プロジェクタとカメラから構成される投影型複合現実感技術による注視誘導の確立を行った。本申請課題では、人の日常的な活動を支援する情報提示空間の実現を目指し、自然かつ効果的に人の注視を誘導するため、プロジェクタとカメラから構成される投影型複合現実感技術による注視誘導の確立を目的とする。実環境に適した空間・時間的視覚特性を考慮した誘目性モデルを構築し、得られた視覚的顕著性情報に基づいて、対象の見かけに対して色と輝度の強度と周波数パターンを補正光投影により変化させることで注視誘導を実現する。平成27年度においては、以下に示す2つの項目について明らかにした。・注視誘導のための視覚的顕著性マップに基づくColorベースの画像と映像加工法を実現した。・動的なシーンに対して物体の見かけを自在に制御し、観察者の注視を自然に誘導するため、上記加工技術を実空間でのプロジェクタ・カメラ系に拡張した。平成27年度の課題は下記3つであった。【課題1】時空間視覚特性のモデル化と誘目性モデルの拡張【課題2】プロジェクタ・カメラ系の構築【課題3】注視誘導に向けたフィードバック制御に基づく見かけ制御の実現課題1と課題2については、当初の予定以上、もしくは当初の予定通りに進行している。課題3については、プロジェクタやカメラ等の機材選定に時間を要したため、当初の予定よりも若干遅れているが、全体としてはおおむね順調に進展している。本申請課題では、空間的視覚特性を考慮した誘目性モデルを構築し、得られた視覚的顕著性情報に基づいて、対象の見かけに対して色と輝度の強度と空間周波数成分を補正光投影により変化させることで注視誘導を実現する。平成28年度においては、動的なシーンに対して物体の見かけを自在に制御し観察者の注視を自然に誘導するため、プロジェクタカメラ系を用いた視覚的顕著性に基づくcolo-based attentnion retargeting法を実装した。具体的には、補正光の強度の算出には、見る対象によって注視のしやすさは変化するという発想に基づき、注視の引き付けやすさを示す指標として、Ittiらによって提案された視覚的顕著性マップモデルを利用した。まず、実空間をカメラで撮影し、カメラより取得した画像に対して指定した領域の視覚的顕著性が最も高くなるように各画素値を調整した。その後、調整した画像に基づいてプロジェクタより投影する光の強度を決定した。また、評価実験によりその有効性を確認した。一方、人の注視の自然かつ効果的な誘導を実現するため、空間周波数成分に基づく視覚的顕著性マップおよび、提案マップを用いた画像加工法を提案した。注視を誘導したい領域の画像内での視覚的顕著度を相対的に高くするため、提案した視覚的顕著性マップに基づいて空間周波数成分を抑制した。また、人の注視を誘導可能か検証するため、視線計測装置を用いて評価実験を行った.結果として、既存手法よりも効果的にROIに対して被験者の注視を誘導可能であることを示した。平成28年度の課題は下記3つであった。【課題1】プロジェクタ・カメラ系の構築(平成27年度からの継続課題)【課題2】注視誘導に向けたフィードバック制御に基づくColorベースの見かけ制御技術の実現【課題3】空間周波数成分に基づく視覚的顕著性マップの提案と本顕著性マップを利用した注視誘導の実現全ての課題について、当初の予定通りに進行している。本申請課題の目的は、人の日常的な活動を支援する情報提示空間の実現を目指し、自然かつ効果的に人の注視を誘導するため、プロジェクタとカメラから構成される投影型複合現実感技術による注視誘導の確立である。実平面上の対象に注視を誘導するため、視覚的顕著性に基づく補正光の投影法を提案した。提案手法では、カメラより取得した画像中において、指定した領域の視覚的顕著性が最も高くなるように輝度と色相をプロジェクタによる変更が可能な範囲で再配色を行い、それに基づき補正光の投影を行った。最終年度は特に評価実験と手法の改良を行った。評価実験では、再配色結果及び補正光投影結果に対し顕著性マップによる評価を行い、提案する再配色法及び、本手法による補正光の投影結果に注視誘導に対する有効性を確認した。また、本手法による投影結果と白色光の投影結果との比較を行うことで、本手法の有効性を確認した。

今後の研究計画としては、基本的には当初の申請書通りに進める予定である。特に、空間周波数特徴に基づく注視誘導技術の確立を最優先とし、その後、構築したプロジェクタ・カメラ系を用いて実環境下でのその有効性を検証する予定である。特に、装着型視線計測装置を購入し、実環境下での評価実験を行う予定である。知覚情報処理当初の予定では備品:装着型視線検出装置を平成27年度中に購入する予定であったが、機種の選定に時間を要したため、次年度に購入することとした。装着型視線計測装置の選定に時間を要しており、未だ購入に至っていないため次年度使用額が生じた。なお、装着型視線計測装置は主に平成29年度に実施予定である評価実験で用いるため、これまでのところ研究を進めるうえで影響はない。また、平成28年度に国際会議で発表する予定であったが、都合により平成29年度に2件発表することとなった。したがって、それに係る費用を次年度に使用する予定である。平成28年度中に装着型視線検出装置を購入予定であり、それ以外については当初の申請書通りの使用計画を予定している。先に述べた通り、装着型視線計測装置と国際会議発表に使用する予定である。
パーキンソン病の分子機構

本研究においては、孤発性パーキンソン病ならびにその類縁疾患であるLewy小体型痴呆症(DLB)発症の分子機構の解明を目的として、特に変性神経細胞に蓄積するLewy小体(LB)を構成するα-synuclein (aS)蛋白の病理生化学的性質、ことに翻訳後修飾に焦点をあてて検討を行った。DLB大脳皮質に不溶化・蓄積したaSを分別抽出、HPLC精製し、質量分析法にて解析したところ、aSのSerl29が特異的にリン酸化されていることを見出した。Ser129リン酸化特異抗体を作製し、パーキンソン病、DLBをはじめとするsynucleinopathy脳を免疫組織化学的に解析したところ、リン酸化aSはLBなどの明瞭な細胞質内封入体を形成する以外にも、神経突起内に広汎に蓄積していることを明らかにした。また蓄積aSの一部はN末端部分のリジン残基においてモノユビキチン化を受けていることを見出した。蓄積aSの多くは全長蛋白質からなるが、proteinase K処理により、蓄積した線維のなかでaSの中間部はプロテアーゼ耐性のコア構造を形成していることを見出した。またaSを神経細胞に過剰発現したトランスジェニックショウジョウバエを作出し、蓄積aSのリン酸化を確認した。さらに培養細胞にaSとsynphilin-1を過剰発現させた場合、Ser129リン酸化が細胞死と凝集物形成を促進することを見出し、Ser129リン酸化が細胞変性に関与することを示した。今後リン酸化を担うキナーゼの同定、リン酸化aSの細胞障害性の分子機構の検討をさらに行い、翻訳後修飾を標的とする細胞死防御法を樹立したい。パーキンソン病(PD)、Lewy小体型痴呆症(DLB)の脳にはLewy小体(LB)などの形でα-synucleinが凝集・蓄積する。また家族性PD家系でα-synucleinの変異が見出され、α-synucleinのPD発症における役割が注目されている。本年度はDLB脳に蓄積したα-synucleinの精製法を確立し、翻訳後修飾を蛋白・免疫化学的に解析した。DLB脳及び正常脳に由来する正常α-synucleinは主にTris緩衝液に回収された。不溶画分を8M尿素に溶解すると、DLB脳特異的に不溶性α-synucleinが検出された。尿素に溶解した蓄積α-synucleinをQ-sepharoseカラム・HPLCで精製、臭化シアンで消化後、HPLCでペプチド断片を分離し、MALDI-TOF Massで解析すると、C末端128-140ペプチドに対応する質量数1515のシグナルに加えて、質量数1595を示すシグナルが検出された。質量数1595のピークをMS/MS解析しSer129のリン酸化を確認した。リン酸化ペプチドを抗原としてSer129リン酸化α-synuclein特異抗体を作製しPD,DLB脳を染色すると、LBが陽性を示した。DLB脳由来α-synucleinのウェスタンブロットでは、リン酸化α-synuclein特異抗体は不溶化α-synucleinのみと反応し、正常α-synucleinは反応しなかった。α-synucleinのSer129はG蛋白結合型受容体キナーゼ,CK1,CK2などによりリン酸化されるが、そのレベルは生理的条件下では低いことが示されている。PD,DLB脳におけるα-synuclein蓄積の原因にリン酸化が関与する可能性があり、今後リン酸化が線維化に及ぼす影響について解析する予定である。パーキンソン病(PD)、Lewy小体型痴呆症(DLB)などの神経変性疾患を特徴づける病理学的変化がLewy小体、Lewy neuriteの出現である。これらの線維性病変の主要な構成蛋白は、正常にはシナプス前末端に分布するα-シヌクレインであり、α-シヌクレインの異常凝集過程が神経細胞死の原因として作用するものと考えられる。

疾患脳に蓄積したα-シヌクレインに特徴的な翻訳後修飾を明らかにするために、DLB脳から不溶性α-シヌクレインを抽出、精製し、臭化シアンで切断、HPLCにてペプチド断片を分取し、質量分析に供したところ、セリン129のリン酸化を同定した。セリン129のリン酸化はPD, DLB以外にも多系統萎縮症、Hallervorden-Spatz病など、種々のシヌクレイノパチーの蓄積病変に共通に観察された。新鮮な正常ラット脳のα-シヌクレインはその約5%がリン酸化されているのに対し、蓄積α-シヌクレインの90%以上がリン酸化されていることを確認した。α-シヌクレインを神経細胞に過剰発現したトランスジェニックマウス、ショウジョウバエ、線虫においても、神経細胞体、一部突起中のα-シヌクレインに同部位のリン酸化が確認された。In vitroでリン酸化によりα-シヌクレインの凝集能は亢進した。α-シヌクレインのセリン129のリン酸化は、α-シヌクレインの異常凝集の病因にかかわる、特異的変化として重要であり、今後責任キナーゼの同定、リン酸化抑制による凝集、細胞死への影響の解析が重要と考えられる。パーキンソン病(PD)は極めて頻度の高い神経変性疾患であり、変性神経細胞にLewy小体(LB)という線維性封入体が特異的に出現するという特徴を示す。本班員はLBの構成成分解明を手掛かりにPDにおける細胞死機構に迫りたいと考え、PDの類縁疾患であり、大脳皮質にLBが出現する「Lewy小体型痴呆症(DLB)」の脳からLBを単離し、その主要成分がシナプス蛋白α-synucleinであることを解明し、ついで蓄積したα-synucleinを特徴づける翻訳後修飾を蛋白化学的に解析し、蓄積α-synucleinのSer129が特異的に高度のリン酸化を受けていることを見出した。本年度はリン酸化特異的抗体の応用により、α-synuclein蓄積症脳では特異的に高度のα-synucleinリン酸化が生じていることを示し、DLB脳における広汎なLewy neurite出現などの新規病変を発見・記載した。蓄積α-synucleinの蛋白化学的解析をさらに進め、15kDaのモノマー型synucleinに対し、22,29kDaのやや高分子量領域に泳動される一部のα-synucleinにモノユビキチン化が生じていることを見出した。さらにα-synuclein蓄積の病態モデル動物として、神経細胞特異的にα-synucleinを高発現するトランスジェニック線虫、トランスジェニックショウジョウバエを作出し、いずれの動物種においても神経細胞・突起に蓄積したα-synucleinの一部がリン酸化を受けることを示した。また線虫では家族性PD変異α-synuclein発現ニューロンの触覚応答反応の低下を見出した。α-synuclein(aS)の不溶化と蓄積はパーキンソン病(PD)をはじめとするsynucleinopathyの病因と考えられている。我々はaSの蓄積に特徴的な翻訳後修飾の同定を目的として、PDの類縁疾患であり大脳皮質にLewy小体の出現するLewy小体型痴呆症(DLB)の脳に蓄積したaSを蛋白化学的に解析し、Ser129の特異的リン酸化とユビキチン化を見出した。本年度はユビキチン化部位の正確な同定を試みた。
概日リズムリセット機構におけるグレリン、ニューロメジンUの新たな役割

体内時計の基本となる概日リズムは、光や食事など外界からの刺激によって修正される。肥満者や肥満動物に認められる食行動異常は、そのようなリセット機構の破綻が関与すると考えられる。高脂肪食(HFD)肥満マウスにおいて,血中グレリン濃度および視床下部ニューロメジンU(NMU)の日内リズムは,野生型(WT)に比べて逆転していた。NMUKOマウスでは,暗期終了前の自発運動量や探索行動が減少していた。さらに,HFDマウスにおいて胃の時計遺伝子の日内リズムの変調を認めた。以上の結果より、高脂肪食にて生じる食リズム異常に、摂食関連因子のリズム異常に伴う末梢時計遺伝子の変調が関与している事が示された。体内時計の基本となる概日リズム(サーカディアンリズム)は、光や食事など外界からの刺激によって修正される(リセット機構)。肥満者や肥満動物に認められる食行動異常は、そのようなリセット機構の破綻が一因であり、これまで転写因子などの時計遺伝子を中心に解析されてきたが、ペプチド性因子の関与は不明な点が多い。申請者らは、高脂肪食肥満マウスではグレリン日内リズムの位相にズレが生じていることを見出し、グレリンリズムのズレにより概日リズムのリセット機構が狂い、肥満の食行動異常が生じている可能性が示唆されるが、その病因は未だ不明な点も多い。ニューロメジンU(NMU)は体内時計の中枢である視交叉上核にも存在し、概日リズム調節への関与が示唆されている。また、NMU遺伝子欠損(NMUKO)マウスは過食のため肥満を呈すことから、NMUは摂食抑制ホルモンであり、グレリンとは相反する作用を有するため、両ペプチドが拮抗的に働きながら概日リズムのリセット機構を形成している可能性は高い。本年度の研究では次の2点を解明した。1視床下部のNMU発現リズムは,WTマウスにおいて明期に上昇し暗期に低下するという明瞭なるリズムを有する2高脂肪食肥満マウスではそのリズムが完全に逆転しており(明期に低下し暗期に上昇),本モデル動物における明期の摂餌量の増加という食リズム異常の一因である事が示唆された。グレリンとNMUの両摂食関連ペプチドの関連については,グレリンKO(GKO)マウスにおけるNMUのリズム(通常餌,高脂肪餌)を現在解析中である。GKOマウスにおける摂餌量、摂餌行動量、エネルギー代謝(呼吸商など)をマウス摂食行動・呼吸代謝解析システム(シンファクトリー&アルコシステム;現有設備)にて解析する予定であったが,まだ行われていない。また,マイクロ・インフュージョンポンプを用いて、GKOマウスにグレリンagonistを投与し日内リズムを再現した際の摂餌行動ならびにNMU動態の解析も未施行である。本研究は、高脂肪食により生じる食行動異常と概日リズムリセット機構破綻のメカニズムの一つとして、摂食促進ホルモン・グレリンと摂食抑制ホルモン・ニューロメジンUの役割を明らかにすることを目的とし、平成28年度は「概日リズムリセット機構におけるニューロメジンUの役割」について野生型(WT)及びニューロメジンU欠損(NMUKO)マウスを用い、以下の研究を実施した。1NMUKOマウスのグレリン日内リズム:両マウス共に、7、19時において血中グレリン濃度が上昇し、13、25時において低下する日内リズムが認められ、差はなかった。2NMUKOマウスの概日リズムリセット機構について:1)自由摂餌時の一日・摂餌量は、NMUKOマウスにおいて明期および暗期摂餌量共に、WTマウスに比べ有意に増加しており、NMUKOマウスの摂餌量増加に伴う食行動異常が認められた。2)明暗サイクル(明期:719時)下にて、制限給餌時刻を57時, 1921時/日に設定した場合、両マウス共に制限給餌時刻に同調した自発運動が認められ、暗期開始(19時)とともに運動量が増加し、午前0時頃まで持続した。制限給餌時刻1921時における自発運動量は両者に差はなかったが、制限給餌時刻57時の運動量は、NMUKOマウスではWTマウスに比べ有意に減少していた。また、暗期終了(午前7時)前の制限給餌開始(午前5時)前の午前35時におけるNMUKOマウス自発活動量は、WTマウスに比べ有意に減少しており、NMUKOマウスでは探索行動が低下していることが明らかとなった。以上の結果より、明期から暗期開始時刻における概日リズムのリセット機構にニューロメジンUの欠損により生じる変調は来たしていないが、暗期終了前の自発運動量や探索行動がNMUKOマウスでは減少していたことから、予知行動へのニューロメジンUの関与が示唆された。平成28年度予定していた野生型(WT)マウスおよびニューロメジンU欠損(NMUKO)マウスを用いた「概日リズムリセット機構におけるニューロメジンUの役割」については、1NMUKOマウスのグレリン日内リズム、2制限給餌時間による自発運動・自発活動などの変化について動物実験を実施し、概日リズムリセット機構におけるニューロメジンUの役割が明らかとなった。

さらに、前年度実施出来なかったマウス摂餌行動・呼吸代謝解析システムによるグレリン欠損(GKO)マウスにおける摂餌量、摂餌行動量、エネルギー代謝(呼吸商など)の測定・解析や、iPRECIOマイクロ・インフュージョンポンプを用いたGKOマウスへのグレリン受容体agonistの投与実験も今年度に実施し、成果を得ることができ、おおむね当初の研究計画通りに進展している。平成29年度は「概日リズムのリセット機構破綻による食行動異常;体内時計因子の病態解析」について、高脂肪食負荷による肥満マウスを用い以下の研究を実施した。1高脂肪食による肥満モデルマウスの摂食抑制関連ペプチドおよび末梢時計遺伝子発現の日内変動:野生型マウスの普通食給餌(CD)群と高脂肪食給餌(HFD)群(8週間給餌)の7時、13時、19時、25時における視交叉上核のニューロメジンUとS(NMU, NMS;概日リズム因子)及び胃内のPer2、BMAL1、CLOCKなどの時計遺伝子発現を比較検討した。視交叉上核のNMUとNMSの発現は、HFD群では暗期に有意に高くなり明期に有意に低くなるCD群とは異なる日内リズムが存在した。さらに、胃内の時計遺伝子発現の日内リズムは、Per2においてのみCD群とHFD群とでは異なるパターンが存在した。高脂肪食給餌により摂食抑制関連因子においても日内リズムに異常が生じ、一部の末梢時計遺伝子発現の日内リズムも異常をきたしていることが明らかとなった。2高脂肪食負荷マウスにおけるグレリン末梢投与後の摂餌行動:WTマウスのCD群とHFD群(12週間給餌)にグレリンアゴニスト(GHRP-6)を明期(9時30分、15時30分)および暗期(21時30分、3時30分)に腹腔内投与し、摂餌行動(摂餌量、活動量)を比較検討した。GHRP-6投与後、CD群では何れの時刻においても摂餌行動が認められ、HFD群では明期に投与すると摂餌行動がみられたが、暗期における時刻に投与しても、摂餌行動は発現しなかった。以上の結果より、高脂肪食にて生じる食リズム異常には、摂食促進作用を有すグレリン以外の摂食抑制因子や末梢時計遺伝子の日内リズム異常も関与し、また肥満モデルではグレリン末梢投与による摂餌行動に異常が生じ、摂餌リズム異常との関連を示唆する結果であると考える。体内時計の基本となる概日リズムは、光や食事など外界からの刺激によって修正される。肥満者や肥満動物に認められる食行動異常は、そのようなリセット機構の破綻が関与すると考えられる。高脂肪食(HFD)肥満マウスにおいて,血中グレリン濃度および視床下部ニューロメジンU(NMU)の日内リズムは,野生型(WT)に比べて逆転していた。NMUKOマウスでは,暗期終了前の自発運動量や探索行動が減少していた。さらに,HFDマウスにおいて胃の時計遺伝子の日内リズムの変調を認めた。以上の結果より、高脂肪食にて生じる食リズム異常に、摂食関連因子のリズム異常に伴う末梢時計遺伝子の変調が関与している事が示された。遅れている部分に関しては,鋭意遂行する予定である。平成28年度はNMUKOマウスを用いての行動解析やグレリン動態への影響を解明する予定である。平成28年度の研究結果より、明期から暗期開始時刻における概日リズムのリセット機構にニューロメジンUの欠損により生じる変調は来たしていないが、暗期終了前の自発運動量や探索行動がNMUKOマウスでは減少していたことから、予知行動へのニューロメジンUの関与が示唆された。一方、iPRECIOマイクロ・インフュージョンポンプを用いたNMUKOマウスへのNMU agonist投与実験は、期待できる成果が得られなかったので、当初の研究計画を変更し、現在その推進方策を検討中である。
地震動の位相制御に基づく設計用地震動の革新的設定法と新しい性能設計規範の提案

設計された構造物の耐震性能を照査するためには地震動の振幅と位相特性が重要な情報となる。この研究では、群遅延時間(円振動数に関する地震動位相の一階微分)とウエーブレット解析を利用して地震動の位相特性をモデル化する簡便な方法を提案する。既存の地震観測データとウエーブレット解析を用いて地震動の群遅延時間を計算し、用いたウエーブレットの振動数帯域ごとに群遅延時間の平均値と標準偏差を求め、それらの回帰式を地震動のマグニチューと震源パラメータ、震源距離、ならびに局所的な地盤条件の関数として求めた。群遅延時間の不確定性が正規分布で表現できることを確かめた後、群遅延時間の模擬法を開発した。この方法に基づく煩雑性を避けるため、群遅延時間を一階の確率微分方程式で模擬するための方法を開発した。地震動位相のサンプルは群遅延時間を円振動数で積分することにより求められる。このサンプル位相を用いて設計応答スペクトル準拠の地震動を模擬し、その特性を必要降伏強度スペクトルにより調べた結果、必要降伏強度スペクトルは解析に用いた位相スペクトルに強く依存することが明らかになった。模擬された地震動が同じ設計用弾性応答スペクトルを満たしていても、異なったサンプル位相スペクトルを用いると必要降伏震度スペクトルが異なることが分かった。この問題を解決するために、与えられた設計用弾性応答スペクトルと必要降伏強度スペクトルの両者を同時に満たすことのできる唯一の設計用地震動を模擬するための方法論を提案した。さらに、地震動位相情報のみから実際的な地震動を模擬するための方法論を開発した。本研究の解析には、地震動の時刻歴が必要であるので、既存の地震動観測記録のデータベースを利用して、内陸地震でマグニチュード7クラス以上の地震動記録を抽出し、それらをデータベース化した。地震動を模擬するためには、その振幅特性と位相特性が必要である。振幅特性に関しては実用的なモデルが提案されているが、位相特性に関する研究は少なく、実用的なレベルに達していない。そこで、地震動の位相をモデル化するために、位相を円振動数で一回微分した群遅延時間に着目し、それを地震のマグニチュード、震央距離、局所的な地盤条件の関数として表現し、回帰分析を行って回帰係数を決定した。このために、ウエーブレット解析を利用し、個々の観測地震記録を分割周波数帯域上の波形に分解し、それらの群遅延時間を計算し、分割周波数帯域上での群遅延時間の平均値と分散を求め、計算結果をデータベース化した。このデータベースを用い、分割周波数帯域ごとの群遅延時間の平均値と分散を地震のマグニチュード、震央距離、局所的な地盤条件の関数として表現した。群遅延時間の不確定性が正規分布で表現できると仮定し、それを模擬するための方法論を開発した。これを用いればサンプル群遅延時間が模擬でき、それを積分することにより、地震動位相のサンプルを求めることができるので、このサンプル位相を用いて弾性応答スペクトル準拠の地震動を模擬するための解析プログラムを開発した。また、周波数領域での群遅延時間の変動特性がブラウンノイズで制御される確率微分方程式で表現できるものとして、理論展開展開を行った。本研究の解析には、地震動の時刻歴が必要であるので、昨年度に引き続き、既存の地震動観測記録のデータベースを利用して、内陸地震でマグニチュード7クラス以上の地震動記録を抽出し、それらをデータベース化した。地震動の位相をモデル化するために、これまでは、位相を円振動数で一回微分した群遅延時間に着目し、円振動数ごとの不確定性がガウス分布で表現されると仮定し、群遅延時間の平均値と分散を地震のマグニチュード、震央距離、局所的な地盤条件の関数として表現し、回帰分析を行って回帰係数を決定してきた。本年度は群遅延時間の確率特性賀をガウス分布と仮定することの信憑性に関する考察を行った。その結果、位相差分(群遅延時間を離散時間間隔で積分した値)を非整数ガウス分布とする方が実際の地震動の位相特性をよくモデル化できることが判明した。

そこで、非整数ガウス分布を規定するハースト指数の同定法を開発し、観測される地震動から計算される位相差分のハースト指数をデータベース化した。このデータベースに基づいて、ハースト指数の回帰分析を行うための準備を行った。位相差分が非整数ガウス分布で表現できるものと仮定して、それを模擬するための方法論を開発した。これを用いればサンプル位相差分が模擬でき、それを足し合わせることにより、地震動位相のサンプルを求めることができるので、このサンプル位相と観測地震動から計算されるフーリエ振幅とから、地震動を模擬し、開発した位相モデルの妥当性を検証したまた、周波数領域での位相差分の変動特性が非整数ブラウン過程で制御される確率微分方程式で表現できるものとして、理論展開展開を行った。地震動位相を周数領域における二階の確率微分方程式としてモデル化し、フーリエ位相スペクトルを合理的に模擬できるようにすることが本研究の第一の目的である。しかし模擬されたフーリエ位相スペクトルは確率過程の出力であり、あくまでサンプルであるので、数多くのサンプルの中から適切なフーリエ位相スペクトルを抽出しなければならない。そこで、モデル化されたフーリエ位相スペクトルの確率特性を制約条件として、模擬された地震動を用いて計算される弾性応答スペクトルと所要降伏震度スペクトルが設計用に定義されている両スペクトルに一致するように、模擬地震動のフーリエ振幅と位相スペクトルを調整する最適化アルゴリズムを開発するのが第二の目的である。この目的を達成するために、まず群遅延時間をブラウン過程によって駆動される一階の確率微分方程式でモデル化した。その過程で、位相差分がフラクタル特性を有していることを見出したので、位相差分を分数ブラウン過程で駆動される確率過程としてモデル化した。その際、地震動位相が地震の震源過程、地震動の伝播過程ならびに局所的な地震動増幅過程とどのような物理的な関連性を有しているかについての考察も行った。その上で、これら確率過程を規定するパラメータを地震のマグニチュード、震央距離、局所的な地盤条件の関数として決定した。次に、モンテカルロシミュレーション手法を利用することにより、モデル化された群遅延時間ならびに位相差分のサンプルから、弾性応答スペクトルと所用降伏震度スペクトルを満たす地震動位相を決定するためのアルゴリズムを開発した。
力学系の総合的研究

研究課題を実行するために、まず延10名の研究分担者に各地の研究集会セミナ-に出席してもらい、研究情報、アイデアを収集してもらった。又、ラップトップコンピュ-タを購入して数値計算を行うとともに、パソコン通信によって遠方の研究者とも連絡を取り合った。これらの情報を持ちよって常時研究分担者との連絡会議を開いて研究成果のまとめに務めた。その結果、研究課題の一部については明らかになってきたが、時間的な制約もあり、まだ完成の域に到達していないのが実状である。多くの情報が集まっているので、もう少し人数をしぼって研究を続けて行きたいと思っている。明らかになった事柄は、随時、各研究分担者に論文のかたちにまとめていただいた。具体的には以下の事柄である。1.力学系が記号力学系として把えることができる場合(例えば、マルコフ分割を持つ場合)には、カオス性の発生は整数論的な条件によって制御されていることが明らかになった。2.ラグランジュ交叉から出てくるある種の作用素族のスペクトル流を幾何学的に把えるとマスロフ指数が自然な形で出てくることが明らかになった。3.2次元に制限するとC-拡張性から擬軌道追跡性が出てくることが明らかになった。4.ボホナ-・ラプラス作用素の固有値を準古典的に計算する方法が見つかった。5.量子論におけるカオス性を把える方法が明らかになりつつある。
巨大惑星の形成と進化

木星以遠の巨大惑星は、ほぼ太陽と同等の物質構成をもち、太陽が地球型惑星をひきいているのと同等な形で多数からなる衛星群をしたがえておりミニ太陽系を形成していて、これらの巨大惑星は太陽とともに太陽系の骨格をきずいている。ここで、巨大惑星の誕生の時期はいつであったか、巨大惑星生成のメカニズムはいかにあったかは、46億年をさかのぼる太陽系形成過程の理解に重要かつ不可避の問題となっている。本研究はこれらの問題の解明を目的とし、巨大惑星の現状を観測することにより、その誕生のドラマの手がかりをつかむ。研究は、現在の状態の観測とコンピューターシミュレーションを駆使し、力学過程、電磁過程の画面から巨大惑星の生成過程を追跡しつつ、5つの課題に焦点を置いて行なわれた。すなわち、1.電波による巨大惑星プラズマ状態の探査2.巨大惑星磁気圏プラズマのシミュレーション3.巨大惑星生成過程に於ける電磁プロセスのシミュレーション4.巨大惑星生成過程に於ける力学プロセスのシミュレーション5.金属水素の物性と巨大惑星の内部構造である。本年度の成果の主なものは、i)木星デカメータ電波の放射源位置と偏波特性の同時観測から木星磁気圏のダイナミックスを定量的に知るデータが得られた。ii)原始太陽系星雲の中に、密度波が成長し、巨大惑星へと成長する過程を解明するコンピューターシミュレーションのスキームを設定した。iii)差動開店ディスクモデルにもとづく原始太陽系星雲のシミュレーションが行なわれ、不安定デイク内での角運動量輸送が重要な鍵をもつことが指摘された。iv)巨大惑星の中心部をシミュレートする超高圧状態に関し、理論的に解明するとともに、予測される金属水素状態の実験を開始した。