hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マルチメディアにおける符号化技術の応用実験システム

本年度は最終年度であるので、当初の研究計画に対する実績を示す。(1)情報源符号化の中でテキストを対象としたデータ圧縮の問題について(1)MDL基準に基づく符号とベイズ符号の符号長の理論的比較及び、この成果を用いたモデル選択問題への応用を図った。(2)ベイズ符号に対する計算量低減の近似最適アルゴリズムの開発を行った。ベンチマークテスト、実在するファイルなどに適用し良好な結果を得た。音声・画像などを対象とする情報縮約の問題についてトレリス符号を用いた源符号化アルゴリズムの提案、実用に耐える符号表の作成とその評価実験を行った。(2)通信路符号化の問題では(1)ブロック符号についてBCH限界を超える復合法、その軟判定復号法の開発を行った。計算量の点からも実用に耐える復号法の方式を見出した。(2)たたみ込み符号についてViterbi復合法とシンドローム復合法の関係を明らかにした。また、ARQ方式への適用を図りリスト復合による低符号化比率で優れた性能をもつ方式を明らかにした。(3)誤り訂正符号のLSIのテスト方式への応用として並列演算によるシグネチャ生成法を明らかにした。各研究分担者が,今年度並列的に論文発表,口頭発表等で公開した研究成果の中から主なものを箇条書きすることにより,初年度の研究実績を以下に示す.1.畳込み符号のシンドローム復号法により,軟判定に基づく一般的なメトリックを導出し,ビタビ復合法におけるメトリックとの定量的関係を導いた.これらのメトリックを通して,畳込み符号のビタビ復号法とシンドローム復号法との同等性を明らかにした(電子情報通信学会論文誌A).2.受信系列が棄却された場合,棄却された系列と新しく再送された冗長部分を組み合わせて復号するtype2-ARQを設定し,達成可能な再送要求確率と復号誤り確率の下界を解析した.符号長の増大とともに両者は1回目の復号時よりも早く0に収束することからtype2-ARQは,棄却された受信系列をそれ以降の復号において有効に利用していることを明らかにした(情報理論とその応用シンポジウム).3.バースト誤りに対する2元巡回符号の従来の復号法において,検出に止められていた多重ソリッドバースト誤りのクラスに対して,受信系列を巡回シフトしたものとその受信系列自身とを重畳することにより訂正可能とする復号法を与えた(電子情報通信学会論文誌A).4.様々なメディアの情報源に対して,それぞれの統計的性質や特徴を分類・解析し,個々の性質を最大限に生かした圧縮符号化を行い,それぞれの圧縮効率を実験的に求めた.一方,マルチメディア情報源全体に対してユニバーサル符号化を行う場合の圧縮効率を実験的に求めた.その結果前者の圧縮効率に対して,後者の圧縮効率はほとんど遜色はなく,ユニバーサル符号化が十分にマルチメディア情報源に対しても有効であることを確認した(情報処理学会全国大会).以上今年度の成果は,理論的研究が中心となった.来年度以降は,今年度導入したワークステーションに構築した実験システムにより,今年度までに得られた理論的結果の実証実験を中心に行う計画である.本年度は最終年度であるので、当初の研究計画に対する実績を示す。各研究分担者が,今年度並列的に論文発表,国際会議,口頭発表等で公開した研究成果の中から論文発表の一部を研究実績として報告する.1.符号化比率(n-1)/nの一般的な非組織畳み込み符号にSSTビタビ復号を適用した場合,それは,「拡大されたシンドロームトレリスに基づいて最ゆう誤り系列を探索する方式」と解釈できることを示している.更に,この拡大シンドロームトレリスに基づく探索が,オリジナルのシンドロームトレリスに基づく探索と等価なことを,「単因子分解定理」を用いて導いている(IEICE Transactions Fundamentals).2.線形確率システムの最適制御系の議論は従来,二乗コスト関数に対する最適化が議論されてきた.本研究では,これに代わって,エントロピー基準を用いた最適制御則を定式化し,従来の制御系との比較を行った.提案法では,従来のリッカチ方程式にあたる式が出てこないので,多次元に拡張した場合の簡便性などの点で今後発展する可能性がある(IEICE Transactions Fundamentals).3.巡回符号の複数の符号シンボルを並列に処理をすることが可能な並列符号化器・復号化器の構成法を提案している.

この構成方法を用いた場合,小さい回路規模で高スループットの誤り訂正装置が実現できるため,光ファイバ通信などの高速通信システムにおいて有効である(IEICE Transactions Fundamentals).4.加法的白色ガウス雑音通信を対象に,SSTビタビ復号をQLI符号に適用した場合に対し,主復号器における軟判定メトリックを一般的に求め,枝単位では従来法に比較しメトリックの補正が必要になるが,0状態から0状態に至るパス全体ではこれらの補正項がちょうど相殺することを示している(電子情報通信学会論文誌A).5.外部符号が線形符号の場合における2元連接符号に対して,その最小距離が従来の下界値である外部符号の最小距離と内部符号の最小距離の積の値を1上回るクラスの条件を明らかにしている(IEICE Transactions Fundamentals).本年度は、最終年度であるので、当初の研究計画に対する実績を示す。(1)情報源符号化の中でテキストを対象としたデータ圧縮の問題について(1)MDL基準に基づく符号とベイズ符号の符号長の理論的比較及び、この成果を用いたモデル選択問題への応用を図った。(2)ベイズ符号に対する計算量低減の近似最適アルゴリズムの開発を行った。ベンチマークテスト、実在するファイルなどに適用し良好な結果を得た。音声・画像などを対象とする情報縮約の問題についてトレリス符号を用いた源符号化アルゴリズムの提案、実用に耐える符号表の作成とその評価実験を行った。(2)通信路符号化の問題では(1)ブロック符号についてBCH限界を越える復号法、その軟判定復号法の開発を行った。計算量の点からも実用に耐える復号の方式を見出した。(2)たたみ込み符号についてViterbi復号法とシンドローム復号法の関係を明らかにした。また、ARQ方式への適用を図りリスト復号による低符号化比率で優れた性能をもつ方式を明らかにした。(3)誤り訂正符号のLSIのテスト方式への応用として並列演算によるシグネチャ生成法を明らかにした。
明示的／非明示的メッセージの顕在態度／潜在態度への説得効果に関する実験的研究

態度変化を促進する要因として明示的/非明示的なメッセージ、刺激の効果を検討する5つの研究を行った。これまで顕在的プロセスに偏った研究が行われてきた説得プロセスについて、暗黙裏に進行するプロセスの解明を目指して、非明示的あるいは閾下呈示の刺激を用意することでプロセスの進行に意識的思考が介在しなくても進むルートがあることをはっきりさせ、その進行プロセスに関わる刺激の呈示回数や強度などさまざまな要因を明らかにしていくことを目指した。5つの研究によって刺激強度を含めて禁止メッセージや画像の閾下呈示により喫煙や観光地選好の潜在態度は影響を受け得ることが明らかになった。本課題は明示的、非明示的に示す説得情報が顕在/潜在態度に与える影響を検討するものである。2013年度は語句で与える説得メッセージを検討する予定であったが、先行してまず画像による効果を検討した。具体的には喫煙への反対を示すような画像を準備し、紙媒体に印刷した画像を示す閾上呈示と、画像の閾下呈示による2つの実験を実施した。実験1では印刷画像を示し、喫煙に対する態度を健康と対照させる形で紙筆版IATによる測定を行い、併せて顕在態度も測定した。喫煙の害を示す画像とポジティブな印象を与える喫煙に関わる画像の2種を対照のため用い、さらに事前呈示を行わない統制群を用意した。非喫煙者においては、ポジティブな画像呈示もネガティブな画像呈示も喫煙に対するネガティブな潜在態度を示したが、喫煙者においては、ポジティブ画像よりもネガティブ画像において喫煙に対する否定的態度につながった。また、統制群よりも否定的態度を示したことにより、日常喫煙している者にとってもネガティブな害を訴える画像呈示は喫煙に対する潜在態度を変容させる効果のあることが示された。一方、顕在態度においては顕著な効果が見られず、非喫煙者は喫煙者よりも一貫して喫煙に好意的であり、潜在態度は顕在態度で窺えない態度が測定可能であることが確認された。実験2では、PCを用いて画像呈示とIAT測定を行った。視認できないような20msecの閾下呈示とマスキングを組み合わせ、ポジティブ画像、ネガティブ画像、中立画像を呈示する3条件を設けた。喫煙者である実験参加者は潜在態度においては中立群に比べ、ポジティブ画像群はより好意的な態度、ネガティブ画像群ではより否定的な態度が示され、閾下呈示の効果が得られた。顕在態度では顕著な効果が見られなかった。実験1は日本社会心理学会第54回大会、実験2はSPSP15回大会(オースティン)で発表された。平成27年度は、前年度画像の閾下呈示での感情価の効果が得られたことを受けて、研究計画の主要部分の1つ、肯定的メッセージの事前呈示とその否定形の呈示、さらに関連情報との明示的でない接触による説得効果を検討する実験を行った。研究協力者と実験実施の企画会議を5月に行い、説得のテーマを観光地への旅行の推奨とした。5月中に観光地の魅力度について予備調査1を行い、測定対象を奈良/長野(信州)とした。さらに予備調査2によって各地域と結びつく連想価の高い語句を調査し、決定した。説得効果として評価レベルの好ましさに対する影響と、観光地として行きたい魅力があるかを分けて測定するためポジティブ/ネガティブ語による「好ましさIAT」と観光/学習を対置させた「観光IAT」2種類を構成し、7月にアルバイトの実験者を用いて東京地域において個人実験を行った。実験の概要は、閾下および非明示的な刺激呈示が明示的な呈示条件や統制群と比べ、顕在/潜在態度にいかに説得効果を有すか検討することである。明示条件では信州のパンフ及び観光地の画像を事前に示し、非明示条件では同じ画像を横に貼り自然に目にするようにした。肯定/否定メッセージの閾下呈示では「信州に行く」「信州に行かない」というメッセージをIAT測定前、測定中に3度各20msec呈示した。その上観光地画像を10msecずつで呈示した。IAT施行後に顕在質問紙として観光地の魅力度等の評定を得た。65名の実験参加者のデータの好ましさ分析の結果、閾下呈示のポジ群とネガ群、統制群との間に有意差が見られ、ポジ群が信州をより好ましく感じていた。顕在指標では閾下呈示の効果が見られなかった。これにより閾下呈示が潜在指標でより敏感に説得効果を有し、肯定文/否定文の閾下効果も可能なことが示された。結果を夏秋にまとめ、2015年2月にUSAで開催されたSPSP大会で発表した。本年度では、実験を1つ、調査を1つ行った。文献的検討を進めたのち、呈示刺激を予備調査によって準備し、秋に1つ実験を行った。放置自転車について単にその画像を反復呈示する条件の他に、放置が禁止であることを画像に付加した条件、パトカー、警官などの禁止を示唆する画像を呈示する条件の計3条件を用意して反復呈示を行った。大学近隣の放置自転車の様子を示す文章記述とそれに対する態度尺度をとり、態度尺度を従属変数として分散分析を行ったところ、禁止情報付加の効果が有意であり、画像の禁止情報をつけることは閾下呈示においても有意味であることが示された。これは昨年度の「行く」「行かない」の否定表現が効果をもったことと一致、整合している結果であった。

反復回数の効果は有意になるほど十分な効果は検出できなかった。これはさらに水準を増やし、またもっと反復回数の多い条件も投入する必要が考えられた。次に、冬に感情の非意識的効果について、SPSP学会大会で発表を行い、さらに1つ調査を行った。ツイッターから集められたツイートに対して言語処理を行い概念カテゴリーに振り分けて度数をカウントした上で記入者の特性との関連を調べた。記述情報から特性の関連を見出す作業が可能かを裏付ける意味をもった試みであった。いくつかの言語特徴と記述者の特性との関連性が相関として見出すことができたので、3月の仙台における言語処理学会大会にて共同発表を行った。感情の効果についてのレビューや研究成果は、「社会心理学概論(印刷中)」に執筆を行った。態度変化を促進する要因として明示的/非明示的なメッセージ、刺激の効果を検討する5つの研究を行った。これまで顕在的プロセスに偏った研究が行われてきた説得プロセスについて、暗黙裏に進行するプロセスの解明を目指して、非明示的あるいは閾下呈示の刺激を用意することでプロセスの進行に意識的思考が介在しなくても進むルートがあることをはっきりさせ、その進行プロセスに関わる刺激の呈示回数や強度などさまざまな要因を明らかにしていくことを目指した。5つの研究によって刺激強度を含めて禁止メッセージや画像の閾下呈示により喫煙や観光地選好の潜在態度は影響を受け得ることが明らかになった。本計画では、潜在/顕在メッセージが潜在/顕在態度に対してもつ説得効果を検討することを中心に据えたものであった。ここまで2年間にわたる3回の実験で、潜在的メッセージや画像刺激がとりわけ潜在態度に対してより敏感に効果をもつことが検証された。画像で表現する禁止・抑制的意図をもつ刺激においても、新たに試みられた単文による肯定文・否定文の簡明なメッセージの閾下呈示であっても人はそれを非意識的に情報処理し、対応するような潜在態度への影響を示し得ることが分かった。特に簡単な否定文であっても有効な効果をもつことが確認されたことは一つの大きな成果である。しかし、反復呈示の回数の効果は未検証であり、さらに最終年度の計画として身体化と認知をからめた検討も残されている。これを27年度に取り組むための時間的余地は十分残されており、ここまでの成果は順調に期待される成果を示したきたので、残された問題に集中的に取り組むことができる。予定を上回る回数で3つの実験結果を国内1つ、海外2つの学会で発表を行うことができた。順調に進展しているが、さらにこれらを論文化する課題に今後取り組まねばならないだろう。社会心理学平成27年度前半には閾下呈示について反復効果を検証するため反復回数を要因に組み込んだ実験を行う。また、平成27年度後期には、身体化と認知の計画を実施するために、予備調査を実施した上、信頼感を高める条件と低める条件を比較できるような刺激画像設定を行い、その印象効果を検討する実験を実行する。非明示呈示条件の反復回数の操作は設備上の限界もあり、割愛せざるを得ないかもしれないが、それ以外の点については特に初期計画を変更する必要は見られない。実験者の補助となる学部ゼミ生、大学院生も順調に確保されつつあるので、現実的に今年度2つの計画を実施できる見込みがたった。今後、これまで行った3つの実験成果について論文化にも並行して取り組み、刊行を目指す。また、今年度前半の実験については、7月中に結果の概要を得られれば、2016年1月のSPSPサンディエゴ大会にて発表を行う応募をする予定である。
有機柔粘性結晶を用いた超プロトン伝導の探索

次世代のクリーンなエネルギー社会へ向けて、水素から電気エネルギーを取り出す燃料電池に注目が集まっている。現在、燃料電池の電解質として、液漏れがなく環境調和型で、中温度域でも利用できる無水の有機固体プロトン電解質の研究が必要とされている。近年の有機プロトン伝導体の研究で、伝導を担う分子の運動によるプロトン拡散の促進、および水素結合ネットワークの多次元性が重要であることを見出している。そこで、本課題では、分子運動および水素結合ネットワークの多次元化を行い、プロトン拡散を促進し、燃料電池に必要とされる室温で0.01 S/cm以上を達成するために、(1)純有機柔粘性結晶を対象としてプロトン伝導体を設計・合成し、(2)3次元に水素結合が広がった結晶について、結晶構造とプロトン伝導性(温度依存性、周波数依存性)の相関より伝導機構解明を行い、(3)超プロトン伝導の開拓に挑むことを目的とした。具体的には、高温で超プロトン伝導性を示す無機リン酸塩MH2PO4 (M = K, Rb, Cs)のMをアルカリ金属から有機カチオンにする分子設計を行った。昨年度は、ジメチルダブコカチオン(DMDABCO2+)を導入した(DMDABCO)(H2PO4)2、そして本年度は、メチルイミダゾールカチオン(MImH+)を含む(MImH)(H2PO4)を作製し、各々プロトン伝導性を調べ、比較検討した。その結果、低温では(DMDABCO)(H2PO4)2の方が、そして高温では逆転して、(MImH)(H2PO4)の方が、顕著にプロトン伝導度が上回ることを明らかにした。これは、低温では緩い水素結合型リン酸ネットワークによりプロトン伝導が支配されるのに対して、高温では、有機カチオン(MImH+)の寄与でプロトン伝導度が促進されることが、結晶構造と赤外分光から示唆された。高温で超プロトン伝導性を示す無機リン酸塩MH2PO4 (M = K, Rb, Cs)に注目し、Mのアルカリ金属を有機カチオンに置換することを目指し、昨年度はジメチルダブコ塩である(DMDABCO)(H2PO4)2、そして本年度は、メチルイミダゾールカチオン塩である(MImH+)(MImH)(H2PO4)を作製し、構造とプロトン伝導度を比較検討した。その結果、有機カチオンを生かしたプロトン伝導が示唆された。無水有機プロトン伝導体では、有機カチオンの分子ダイナミクスが重要であることが示唆されたが、プロトン伝導は10^(-6)Scm-1と、目標の10^(-2)Scm-1にはまだ遠い。さらに、低温でも分子のダイナミクスが効く有機カチオンを用いることが次のステップであるので、今後はさらにこの分子設計を踏まえて、無水有機プロトン伝導体を作製し、系統的な構造と物性の相関を研究する予定である。現在、燃料電池の電解質として、液漏れがなく環境調和型で、100-300°Cの中温度域でも利用できる無水の有機固体プロトン電解質の研究が必要とされている。その無水有機プロトン伝導体の中で、酸塩基型のジカルボン酸ーイミダゾールは、多結晶のペレットでも0.001 S/cmと驚くべき高伝導性を有することが報告されている。その起源として、プロトンを受け渡しするイミダゾール分子の運動、および水素結合ネットワークの多次元性が重要であることが見出されている。そこで、本課題では、3次元的に等方回転する分子から成る、対称性の高い純有機柔粘性結晶に着目し、(1)プロトン伝導体を設計・合成し、3次元的に水素結合ネットワークを構築して、(2)結晶構造とプロトン伝導性(温度依存性、周波数依存性)の相関を明らかにし、その伝導機構を踏まえて(3)0.01 S/cmを超える超プロトン伝導の開拓に挑戦する予定である。本年度は、等方回転する分子としてジメチルダブコジカチオンを、プロトン伝導部分としてリン酸アニオンを選択し、その共結晶を作製して、結晶構造解析、プロトン伝導測定を行った。その結果、ジメチルダブコが2次元ネットワークを形成し、その空孔にジメチルダブコが存在することが明らかとなった。また、プロトン伝導度は、室温から温度上昇とともに減少し、330Kを境に増加する興味深い振る舞いが見出された。2次元水素結合ネットワークを形成するジメチルダブコ・リン酸の共結晶の単結晶を作製し、そのプロトン伝導度の温度依存性、方向依存性を測定した。その結果、温度上昇とともに、330K付近で、プロトン伝導性が減少から増加に転じる興味深い振る舞いを観測することに成功している。

そこで、本課題では、分子運動および水素結合ネットワークの多次元化を行い、プロトン拡散を促進し、燃料電池に必要とされる室温で0.01 S/cm以上を達成するために、(1)純有機柔粘性結晶を対象としてプロトン伝導体を設計・合成し、(2)3次元に水素結合が広がった結晶について、結晶構造とプロトン伝導性(温度依存性、周波数依存性)の相関より伝導機構解明を行い、(3)超プロトン伝導の開拓に挑むことを目的とした。具体的には、高温で超プロトン伝導性を示す無機リン酸塩MH2PO4 (M = K, Rb, Cs)のMをアルカリ金属から有機カチオンにする分子設計を行った。昨年度は、ジメチルダブコカチオン(DMDABCO2+)を導入した(DMDABCO)(H2PO4)2、そして本年度は、メチルイミダゾールカチオン(MImH+)を含む(MImH)(H2PO4)を作製し、各々プロトン伝導性を調べ、比較検討した。その結果、低温では(DMDABCO)(H2PO4)2の方が、そして高温では逆転して、(MImH)(H2PO4)の方が、顕著にプロトン伝導度が上回ることを明らかにした。これは、低温では緩い水素結合型リン酸ネットワークによりプロトン伝導が支配されるのに対して、高温では、有機カチオン(MImH+)の寄与でプロトン伝導度が促進されることが、結晶構造と赤外分光から示唆された。高温で超プロトン伝導性を示す無機リン酸塩MH2PO4 (M = K, Rb, Cs)に注目し、Mのアルカリ金属を有機カチオンに置換することを目指し、昨年度はジメチルダブコ塩である(DMDABCO)(H2PO4)2、そして本年度は、メチルイミダゾールカチオン塩である(MImH+)(MImH)(H2PO4)を作製し、構造とプロトン伝導度を比較検討した。その結果、有機カチオンを生かしたプロトン伝導が示唆された。具体的には以下の手法で研究を推進する。(1)ジメチルダブコ・リン酸今日単結晶における330Kの興味深い振る舞いが分子運動と相関するかを調べ、(2)さらに、その成果を踏まえて3次元回転運動を行う四面体あるいは球状の酸と塩基を選択し、柔粘性結晶となるプロトン伝導体を設計し、系統的にpKaを変化させながら合成および熱分析測定を行い、(3)各プロトン伝導体のX線結晶構造解析を行い、プロトン伝導の温度依存性と周波数依存性を測定して、物性と構造の相関を調べ、(4)伝導機構を踏まえて、室温で0.01 S/cm以上の超プロトン伝導獲得に挑む。無水有機プロトン伝導体では、有機カチオンの分子ダイナミクスが重要であることが示唆されたが、プロトン伝導は10^(-6)Scm-1と、目標の10^(-2)Scm-1にはまだ遠い。さらに、低温でも分子のダイナミクスが効く有機カチオンを用いることが次のステップであるので、今後はさらにこの分子設計を踏まえて、無水有機プロトン伝導体を作製し、系統的な構造と物性の相関を研究する予定である。対象となる無水有機プロトン伝導体の探索、特に合成のために、試薬、ガラス器具の費用を予定していた。しかしながら、最初に合成したジメチルダブコ・リン酸塩において、室温からの温度上昇とともに、プロトン伝導度が低くなり、330K付近を境に、伝導度が上昇するなどの興味深い異常が観測された。まずは、その現象を明らかにするために、物質探索を休止したので、消耗品費に残余が出た。今後、その異常現象が明らかにし、その結果を物質探索の戦略に生かして、次年度以降に消耗品の予算を使用する予定である。
カーボンナノチューブのSTM/STS

カーボンナノチューブのカイラリティーと電子状態の対応を明らかにするため、低温トンネル顕微鏡装置を用いてSTM像観察およびSTS測定を行なった。前年に引き続き低温でのSTM装置の安定動作化を行い、装置の測定ノイズを低減した。また、新たに導入したガス循環精製装置付き真空グローブボックスを用い、酸素および水分のない雰囲気下でナノチューブ試料を扱うことにより、試料表面の清浄化を行なった。金属触媒を用いたアーク放電法により作成された単層カーボンナノチューブ試料のSTM像測定を室温で行い、そのバンドル構造を観測した。また、プロファイルからこれらがおよそ1nmの単層カーボンナノチューブからなることを確認した。STM測定においてバンドルが確認された場所で77KでSTS測定を行い、1.3meV1.8meVの有限で平坦な電子状態密度をはさんでVan Hove Singularityの発散的ピークを示す金属ナノチューブの振る舞いを観測した。また、別の場所では0.4meV0.6meV程度のギャップを持つ半導体ナノチューブの振る舞いも観測した。これらは、同一のバンドルに属する別のナノチューブで観測されることから、1つのバンドルの中には異なるカイラリティーを持つナノチューブが存在することが明らかになった。さらに、金属ナノチューブのVan Hove Singularityは複数のピークに分裂することも観測したが、これが電子バンドの異方性に起因するかどうかは今後の課題として残された。また、比較的まれにではあるが数10meVのエネルギーに構造を持つトンネルスペクトルを観測した。この原因としては、バンドル内で三角格子を組む金属カーボンナノチューブの電子構造が有力であるが、今後さらに詳細な測定により明らかにされることが期待される。カーボンナノチューブの電子状態を調べるため、トンネル顕微鏡(STM)装置の整備を行い、原子像観察およびSTM分光(STS)測定を行った。カーボンナノチューブの低温における電子状態を調べるためには、STM装置の低温度領域での安定動作が不可欠である。このため、温度コントローラを購入し低温域における温度の安定制御を計るとともに、高精度プリアンプを導入し、トンネル電流検出精度の向上を行った。この結果、1.4Kまでの温度域での測定が安定して行えるようになった。この装置を用いてカーボンナノチューブ試料の測定を進行している。まず、金属触媒を用いたアーク放電法により作成されたカーボンナノチューブ試料を電子顕微鏡により観察し、単層のカーボンナノチューブがバンドルを形成していることを確認した。この試料をグラファイトの清浄表面に拡散させたものをSTM測定に用いた。現在のところ、カーボンナノチューブのバンドルの観察に成功しているが、個々の単層ナノチューブの原子配列から、そのカイラリティを求めるにはいたっていない。今後、試料の精製を含めて、表面の清浄化を試行することにより可能になると考えられる。一方、STSの予備的測定では、そのトンネル微分伝導度から金属状態にあると考えられる単層カーボンチューブの電子状態密度が観測された。特に、1V付近に観測された状態密度のピークの分裂は理論的予測と合致しており、今後さらに精度を高めた測定から明らかいされることが期待される。
ＰＣ圧着関節骨組を用いた低強度Ｃ系構造物の外側耐震改修における接合部の設計法

低強度コンクリート系構造物の外側耐震改修において,既存部と新設部の接合部は改修を担保する重要な部材である。本研究ではまず,接合方法をパラメータとした接合部の要素実験を行い,せん断耐力評価式を提案した。その後,1/2.5スケールのフレームを製作し実情に近い外側耐震改修でのアンカーボルトによる接合部を模擬した試験体に対して地震力を想定した静的載荷実験を行い,既存部に損傷が生じた場合も,提案式が成立つことを確認した。さらに,接合方法の一つであるPC鋼棒による圧着接合による場合での追加要素実験を行い,PC鋼棒が降伏するときのせん断耐力の評価法を提案した。平成24年度の実施計画に沿って記述する.・外側耐震改修における現状と課題の洗い出しを行い,特に既存構造物のコンクリート強度が低い場合のデータが不足していることを確信した.本課題の中で.低強度コンクリートとの接合部の設計法にも重点をおいて研究を進めてゆくこととした.・アウトフレームに用いるPC圧着関節工法に対しては,2次ケーブルであるPCストランドの付着特性を利用した断面解析により,包絡線を求め,実験により把握した履歴性状を取り込むことで実験結果によく合う解析モデルが作成できることを既往の研究で示している.このモデルの中に,ストランド内の引張力の低減を考慮することにより,より精度の高いモデルを開発した.・低強度既存部を含めたアンカーボルトおよびPC鋼棒による接合部要素実験を行った.試験体のパラメータとしてPC鋼棒による摩擦接合(導入軸力小),アンカーボルトのみによるせん断,アンカーボルトとPC鋼棒の併用(軸力無し),アンカーボルトとPC鋼棒の併用(導入軸力小),アンカーボルトとPC鋼棒の併用(導入軸力大)の5種類である.このそれぞれに対して,既存部のコンクリート強度として18kN/mm^2と10kN/mm^2の2種類,計10体の繰り返しせん断実験を行い,接合部のせん断挙動を調べ,接合部せん断強度に対する評価式を提案した.PC鋼棒の接合に対しては,初期導入緊張力で使われていない応力度をせん断耐力に見込むために,フォンミーゼスの降伏条件を応用したせん断耐力式を提案したが,実験値に対する精度が不十分であった.本年度は,既存RC架構とPCアウトフレームを実際に近い形で1/2.5スケールの試験体を作成し,静的実験を行って,その補強効果を確認した。試験体は,既存RC架構にスラブ,及び直交梁を介してPC圧着関節工法を用いた外付け架構を連結した。スラブに関しては,想定される入力せん断力に対して,耐震壁の力学的挙動を参考に剛性低下率を用いてその断面を決定した。実験の結果,既存RC架構に曲げひび割れなどの損傷が生じたあとにも,昨年度に提案した評価式が成り立つこと,既存RC架構とPCアウトフレームの間にはスラブせん断変形分の変形差が生じることなどを把握した。また既存フレームとアウトフレームを接合するスラブにせん断ひび割れのみならず,面外曲げの影響と思われる曲げひび割れが分散して生じることを確認した。具体的に記述すると,既存RC架構にスラブを介してPC外付け架構を連結することで,層間変形角R=1/25までの変形において既存架構の変形に対して外付け架構が追随し耐力が累加されること,履歴特性に変化が生じることで残留変形が減少すること,スラブに入力されたせん断応力度を推定し,せん断変形角,スラブのひび割れ損傷,スラブ筋など構成される要素との因果関係を把握し,スラブの応力伝達の効果を確認した。また,同変形下で比較すると,既存RC架構の損傷の進行,ひび割れの推移,また破壊モードに変化を与えないことを確認した。既存低強度RC架構とPCアウトフレーム,及びこれらを実際の耐震補強に近い形で接合した1/2.5スケール試験体に,同履歴の正負交番繰り返し漸増水平力載荷実験を昨年度実施した。既存RC試験体に対しては,外付け耐震補強する際の最低コンクリート圧縮強度13.5MPaに近い14MPaと,極端に低強度の5.0MPaを用意した。実験で得られた低強度RC架構のせん断終局強度と,既存RC架構の耐震診断に用いられる評価式の対応を確認した。コンクリート圧縮強度が14MPaの試験体に対して実験結果と評価式では良好な対応が見られた。5.0MPaの試験体に対しては評価式が実験値よりも大きな値となり,危険側に評価する結果となった。これは,せん断力を受けるRC部材において圧縮強度が極端に低いコンクリートでは,鉄筋との付着強度が小さく,せん断補強筋の効きが悪くなることが影響していると考えられる。そこで,耐震診断に用いられる評価式でせん断補強筋の強度にコンクリート圧縮強度に応じた上限を設定することで,強度が極端に低いコンクリートに適用することを試みた。その結果,5.0MPaの試験体に対して評価式が下方修正され,実験値と良好な対応が得られた。

PCアウトフレームにはPC圧着関節工法を用いた。この工法を用いることで,水平力に対する損傷が圧着関節部に集中する。そこで,圧着関節部にPC鋼材抜け出しを考慮した回転バネを設定することで,部材のモーメント-回転角関係,及びフレーム全体のせん断力-層間変形角関係の評価を試みた。その結果,中柱の柱脚部,及び中柱梁関節部では実験結果と良い対応を示した。外柱に対しては実験結果との差異がみられた。この原因として,柱部材の軸力変動を考慮出来ていないことが挙げられる。フレーム全体のせん断力-層間変形角関係は概ね評価することが出来た。26年度が最終年度であるため、記入しない。建築構造学26年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度の研究実施計画通りに進み,耐力式の提案まで含め予定通りに進んだ.しかしながら,PC鋼棒を用いた場合の耐力評価精度が悪い.これに関して追加実験を行い,評価式の精度を高める.これまでに,PC圧着関節骨組をアウトフレームとして用いて鉄筋コンクリート構造物の外側耐震改修を行う方法に関して,大きく二つの実験・解析を行い検討してきており,研究の目的の達成度として,おおむね順調に進展している。一つ目は,既存RC架構とPCアウトフレームをスラブを介して接合する際の,接合部におけるアンカーボルトおよびPC鋼棒のせん断力伝達機構の把握とその設計式の提案である。二つ目は,既存RC架構とPCアウトフレームを実際に近い形で1/2.5スケールの試験体を作成し,静的実験を行って,その補強効果を確認した。特に,既存RC架構に曲げひび割れなどの損傷が生じたあとにも,一つ目で提案した評価式が成り立つこと,既存RC架構とPCアウトフレームの間にはスラブせん断変形分の変形差が生じることなどを把握した。また既存フレームとアウトフレームを接合するスラブにせん断ひび割れのみならず,面外曲げの影響と思われる曲げひび割れが分散して生じることを確認した。今後は,フレーム単位の実験によりその挙動を把握する.当初はこれを解析の他に,静的実験および動的実験を行って進めることとしていたが,PC鋼棒接合部実験の追加が必要であること,静的実験だけで十分に把握できることがわかったことと,試験体数に制約があることなどから,フレーム単位の実験は,静的実験だけで進めて行くこととした.今後は,既存RC架構とPCアウトフレームをスラブを介して接合した実験に対して,FEM解析を行い,これまで実験により得られた,部材変形・ひび割れ状況・鉄筋歪など,様々なデータをより詳細に分析を行って行く。先ずは,実験で計測されたデータを基に,それぞれ得られたデータと合致する結果を提供できるような信頼に堪える解析モデルを作成する。その後,このモデルを用いて実験では得られていない部位の様々なデータをFEM解析結果に基づいて,部分的・総合的に分析する。さらに,作成した信頼できる解析モデルを用いて,接合部設計法の検証を行うために,パラメータ解析も行う。最終的には,接合部の性能に対するより合理的な評価法・設計法を提案する。この最終目標達成のために,必要な追加実験・解析も行う。昨年度から1,963円を持ち越しているが,これはゲージ代として物品費の中に含めている.
地域保健医療福祉計画の策定・評価における地理情報システムの応用に関する研究

本研究では、都道府県医療・介護計画の策定・評価への地理情報システム(GIS)の適用について検証した。その結果、(1)青森県での入院患者の受療動向分析により地域医療政策の影響を受けている、(2)全国の電子カルテシステム導入状況の分析により地域間・病院間の格差拡大と、遠隔医療研究の動向分析により地域と研究分野の偏在、(3)北海道での脳卒中と急性心筋梗塞に関わる診療科医師数の時系列分析と介護資源の統合的分析により地域偏在と連携上の問題を明らかにし、GISの有用性を確認できた。1.2006年青森県医療機能調査、2005年国勢調査および地勢のデータを地理情報システム(ArcView 9.3, ESRI Japan)を用いて統合データベースを作成し、受療動向および医療機能の分析・評価のための基盤システムの構築を行った。2.2001年と2006年の青森県受療動向調査結果を用いて各年の一般病床の入院に関わる受療動向を二次医療圏を単位として比較評価した。受療動向の分析指標には受療の地域選好度を測る移動選好指数MPI(大場、2008)を用いた。以下に解析結果を示す。(1)津軽地域:入院流出圏(MPI≧100)は2001年はなく2006年には青森地域が該当した。入院流入圏(MPI≧100)は、2001年では西北五地域(MPI=539)、下北地域、青森地域であったが、2006年には西北五地域と青森地域となりMPI値が約1.5倍上昇した。(2)八戸地域:入院流出圏は、2001年は上十三地域であったが、2006年には該当医療圏はなかった。入院流入圏は、2001年は上十三地域(MPI=635)と下北地域であったが、2006年には上十三地域(MPI=602)のみとなった。(3)青森地域:入院流出圏は両年とも津軽地域であった。入院流入圏は、2001年は下北地域(MPI=402)、西北五地域(MPI=258)、上十三地域(MPI=231)であったが、2006年にはそれら3医療圏に加え津軽地域が該当し、西北五地域のMPI値が1.8倍上昇した。(4)西北五地域:入院流出圏は両年ともなかった。入院流出圏は両年とも津軽地域と青森地域が該当し、2006年のMPI値は2001年と比べ約1.5倍上昇していた。(5)上十三地域:入院流出圏は両年ともに八戸地域、青森地域、下北地域でMPI値も概ね同様の値を示した。入院流入圏は、2001年は八戸地域と下北地域であったが、2006年では下北地域のみとなった。(6)下北地域:入院流出圏は2001年の0医療圏(青森、津軽、上十三、八戸)から2006年には2医療圏(青森、上十三)へと減少した。入院流入圏は両年ともに上十三地域であった。これらの結果より、2006年の受療動向は都市部への医療機能の集中化や自治体病院の機能低下などの影響が示唆された。1.電子カルテシステムの導入状況地域医療連携構築のための基盤となる全国の電子カルテシステムの導入状況を把握するために、二次医療圏単位で分析し、国のIT政策の達成度と地域間の差を検証した。厚生労働省の医療施設調査(02年、05年、08年)を用いて病院数・診療所数、電子カルテシステムの導入病院数・診療所数を抽出し、電子カルテシステムの導入率を算出した。病院での導入率は、2002年・1.2%、2005年・6.9%、2008年・13.2%であり、診療所では2002年・25%、2005年・7.6%、2008年・14.7%であった。2008年での病床数別導入状況は、400床以上の導入率は35.3%に対して、200床以上400床未満の導入率は18.3%、200床未満では8.5%と導入率格差がみられた。病院において一施設も電子カルテシステムが導入されていない二次医療圏は2008年では66圏域あり,特に400床以上の病院が存在しない二次医療圏を多数有する北海道、秋田県、岩手県で未導入が顕著であった。国のIT政策による電子カルテシステムの導入目標は達成されておらず、地域格差や病院間格差が拡大していることが明らかとなった。2.遠隔医療の研究動向医師不足解消等の一つの手段として推進されている遠隔医療の研究動向を把握するために、医学中央雑誌Web版を用いた文献調査によって検証した。

対象時期は20002009年、検索キーワードは遠隔医療、対象記事は原著論文として検索した。検索結果を遠隔病理診断、遠隔放射線診断、在宅健康支援に分類し、さらに(1)技術評価、(2)経済評価、(3)利用調査、(4)有効性の検証、(5)システム構築に細分化した。また、都道府県別集計も行った。対象文献数454件のうち、2007年の論文数が70件で最も多く、大分類では在宅32%、放射線21%、病理10%であった。小分類では技術評価(38%)と有効性の検証(34%)が多く占めたが、利用調査(10%)や経済評価(5%)の割合は少なかった。都道府県別では論文数が多い順に東京都、北海道、群馬県であった。わが国の遠隔医療の研究は技術的評価への偏りがみられ、今後の遠隔医療普及には遠隔医療の必要性を把握するためのニーズ調査や経済評価に関する研究推進が求められる。1.北海道における医師の偏在と地域格差の検証脳卒中と急性心筋梗塞の2疾病を対象として、それに関わる診療科医師の偏在と地域格差について検証した。対象診療科は、循環器内科と脳神経外科とした。診療科別医師数は厚生労働省の医師・歯科医師・薬剤師調査を用い、新医師臨床研修制度前後の変化をみるため分析対象年は20002008年とした。分析地域単位は二次医療圏とし、40歳以上人口10万人対診療科医師数で二次医療圏間の比較評価を行った。また、スピアマンの順位相関分析を用いて2008年における2診療科の40歳以上人口10万人対医師数と2疾病の40歳以上人口10万人対死亡数(北海道・各総合振興局平成21年版保健情報年報)との関係性を分析した。その結果、脳神経外科医数では、2004年2008年平均は2000・2002年平均に比べ道北や道東の医療圏で減少しており二次医療圏間の格差が拡大傾向であった。脳神経外科医数と脳卒中死亡率の間には有意な相関はなかったが、医師数が多い医療圏ほど死亡率が低い傾向が見られた。一方、循環器内科医数では、2004年2008年平均は2000・2002年平均に比べ道北、道東、道南の医療圏で増加しており二次医療圏間の格差が縮小傾向であった。循環器内科医数と急性心筋梗塞死亡率の間には有意な相関はなかったが、医師数が多い医療圏ほど死亡率が低い傾向が見られた。2.北海道における介護支援資源の分布と総合的評価北海道における介護資源および要介護・要支援者の分布を市町村単位で分析し、GISを用いて介護資源とのマッチ度を検証した。介護関連施設数および要介護・要支援数データには厚生労働省の平成21年介護サービス施設・事業所調査、北海道高齢者福祉計画2012を用いた。その結果、要介護者密度および要支援者密度は、ともに札幌市が109.9人/km^2、44.8人/km^2と最も高く、続いて歌志内市、函館市、小樽市、室蘭市で高かった。一方、札幌市では介護療養型医療施設数で0.054施設/100人、介護老人福祉施設で0.093施設/100人、介護老人保健施設で0.085施設/100人と道内でも数少なく介護ニーズにマッチしていなかった。1.の結果を踏まえ現状では医療との連携に問題があると推察された。
マイクロキャビティ選択波長擬似近接場光効果の発現と高密度光起電力発電の開発

鏡面研磨されたニッケル金属表面に製作された0.5μm×0.5μm×0.5μmのマイクロキャビティにより、遠方で計測される伝播成分について、このキャビティサイズに相当する空洞共振波長(0.89μm)近傍において放射率は0.95と高く、また、カットオフ波長1μmより長い波長では、鏡面放射率に等しいおよそ0.2程度であることが示され、波長が制御できることが明らかとなった。さらに、このマイクロキャビティ内部からの放射を、マックスウェル方程式を解くことで、近接場成分がキャビティ外部まで達していることが明らかとなり、擬似的な近接場光として検出できること、さらに伝播成分と同様にこのキャビティにより波長制御が可能であることを示唆した。そこで、この擬似近接場光強度とその波長選択性を明らかにするために"真空型近接場光学顕微システム"装置を独自に開発した。一方、分子線エピタキシャル装置を用いて、波長1.8μmまでの赤外線を電気に変換できるアンドープGaSb電池を作製した。そして、黒体炉を用いた等強度半球入射光による発電効率測定装置を独自に開発し、伝播成分による発電効率を明確にできることを示した。さらに1000Kに加熱された放射面と電池を真空容器内で数百ナノまで近づけることにより、伝播成分に比べて、開放電圧1.4倍、短絡電流4倍の出力が得られることを明らかにした。本研究は,金属表面に製作されたマイクロキャビティ近傍に生ずる擬似近接場光強度とその波長選択性を,改良型SNOM(走査型近接場光学顕微鏡)を用いて明らかにするとともに,近接場効果を効果的に利用できる熱光起電力電池を独自に製作し,これらを組み合わせて新規なエネルギー変換システムを構築することを目的としている.通常のSNOMは大気圧常温下で作動する.そこで,本年度は,10^<-1>Paオーダーの真空下で動作可能な高温真空型SNOMを開発した.これにより1000Kの金属表面も酸化することなく、また気体の熱伝導によるプローブへの熱負荷も軽減され、その表面に生ずる近接場光をシリカプローブへ導くことが可能となった.この真空容器内には1000K以上に加熱できるセラミツクヒーターとそれをふく射断熱できる鏡面水冷ジャケット,さらに位置決め用の粗動電動マイクロメーター,プローブの高精度位置制御用のピエゾアクチュエータ山が装着されている.このヒーター上には本年度製作したニッケル金属製のマイクロキャビティ(0.5μm×0.5μm×0.5μm)がセットされる.なお,このキャビティ表面から放射される遠隔場成分のふく射において,そのカットオフ波長である1μmより短い波長では放射率が1に近く,それより長い波長では鏡面放射率の0.1程度であることが本年度で明らかにされた.一方,既存の設備である分子線エピタキシャル装置を用いて,1.8μmまでの赤外線を電気に変換できるGaSb系の熱光起電力電池を製作した.キャリア濃度を測定し,電池として機能することを確認するとともに,その電池表面の凹凸がおよそ0.01μm程度であることを明らかにした.すなわち,10ナノオーダーまで電池とマイクロキャビティ表面を近づけた近接場エネルギー変換システムが可能となることが示唆された.本研究は,金属表面に製作されたマイクロキャビティ近傍に生ずる擬似近接場光強度とその波長選択性を,ここで開発された真空型近接場走査光学顕微鏡を用いて明らかにするとともに近接場効果を効果的に利用できる熱光起電力電池を独自に製作し,これらを組み合わせて新規なエネルギー変換システムを構築することを目的としている.本年度は, 10^<-1>Paオーダーの真空下で上記マイクロキャビティのトポロジー像が取得できた.また,本研究を通して開発された、金属内部からの放射を考慮した電磁波の数値計算プログラムが,測定された放射強度の角度依存性や,酸化薄膜を介した干渉放射強度を精度よく表現できること,ならびに上記マイクロキャビティからの擬似近接場光(エバネッセント波)強度が通常の伝播光強度に比べて,桁違いに大きいことが明らかとなった.

さらに,既存の設備である分子線エピタキシャル装置を用いて, 1.8μmまでの赤外線を電気に変換できるGaSb系の熱光起電力電池を製作し,本研究で開発された黒体炉を利用した半球等強度入射黒体光源(通常の伝播光源)を使って,可視域から1.8μmの波長帯では4%の発電効率となることが明らかになった.さらに発電可能な波長範囲を広げるためにInGaSbの電池を製作し,その発電にも成功した.これらマイクロキャビティ放射面と電池表面をナノオーダーまで近づけることによって近接場光(エバネッセント波)エネルギー変換システムが可能となり,その発電密度が格段に大きくなることが示唆された.
金属錯体を基盤とする分子集積体の構築とその化学機能

一群の分子集積体の構築法の一つとして,供与型白金→金属間結合の形成に基づく合成手法を開発した.フェニルピリジンなど強い配位子場を与える炭素配位の配位子を2価の白金に配位させると,そのd^2_z軌道の不対電子は強いドナーとして働く.これを利用してPt→Ag, Pt→Rh結合などを含む20種余りの新規錯体集積体を合成した.また,三核ルテニウム錯体をユニットとして多電子酸化還元機能をもつデンドリマー型の分子集積体を合成した.更に、酸化還元電位勾配をもつデンドリマーを合成した.一群の分子集積体の構築法の一つとして,供与型白金→金属間結合の形成に基づく合成手法を開発した.フェニルピリジンなど強い配位子場を与える炭素配位の配位子を2価の白金に配位させると,そのd^2_z軌道の不対電子は強いドナーとして働く.これを利用してPt→Ag, Pt→Rh結合などを含む20種余りの新規錯体集積体を合成した.また,三核ルテニウム錯体をユニットとして多電子酸化還元機能をもつデンドリマー型の分子集積体を合成した.更に、酸化還元電位勾配をもつデンドリマーを合成した.交付申請書に記載したように,本研究は,「ここ10年程度の研究活動の中で重要な成果ではあるが,諸般の理由で未発表となっている成果を論文にまとめ公表すること,また,予備的な研究成果を速報論文として報告してはいるが,詳細な研究成果が未発表な研究についてフルペーパーを執筆・公表すること」を主目的としている.本年度は,主として下記の系について成果の公表を目指した研究を行なった.1.「白金(II)錯体をドナー,金属間結合をもつロジウム(I)の複核錯体をアクセプターに用い,Pt-Rh供与型結合の生成によりPt-Rh-Rh-Pt 4核クラスターを形成させる研究」について,ドナーとしてフェニルピリジン錯体,チエニルピリジン錯体,メチル錯体,ビフェニル錯体を用いて補足的な実験を行なった.目的化合物の分子構造決定,電子構造解明などのキャラクタリゼーションをほぼ終了し,現在,論文へのとりまとめの作業を行っている.2.トリフルオロ酢酸銀などある種の銀(I)塩をアクセプターに用いて,供与型白金-銀結合を形成させると,これまで知られていない構造をもつ「環状Pt_2Ag_2クラスター」が生成することを見出していたが,未公表となっていた.この系について,ドナー/アクセプターの組み合わせの種類を変えこの骨格をもつクラスターの化合物例を増やしたほか,この系ではAg(I)-Ag(I)間にも弱い化学結合が形成されることを分子軌道計算により明らかにした.次年度内には,論文として公表できる見込みである.本研究は,交付申請書に記載したように,「ここ10年程度にわたる集積型金属錯体に関する筆者の研究の中で重要な成果ではあるが,若干のデータの補足が望まれるなど諸般の理由で未発表となっている成果を論文にまとめ公表すること,また,予備的な研究成果を速報論文として報告してはいるが,詳細な研究成果が未発表な研究についてフルペーパーを執筆・公表すること」を主目的としている.本年度行った研究の主な成果は以下のとおりである.「供与型白金-金属間結合の生成・利用」に関する研究において,アクセプターとしてCd(II, Ag(I)を用いた研究,および,金属間結合を有するRh(II)複核錯体の反結合性金属間結合軌道をアクセプターとして用いPt→Rh供与型結合の生成によりPt-Rh-Rh-Pt4.核クラスターを形成させる研究について,公表論文にまとめる作業を行った.これらの成果は、炭素配位の白金錯体を利用することによりドナー電子が入っているd_z2軌道のエネルギーを昇位させアクセプター電子の軌道エネルギーに近づけるというアイデアにより研究目的が達成されている.このテーマの一連の研究の共同研究者早稲田大学山口正教授は,同じアイデアに基づき新たにIn(III), Tl(III), Hg(II), Au(I)などのd^<10>型金属イオン(M)をアクセプターとして用いた新規供与型白金-金属間結合を形成させることに成功した.生成したPt-M結合距離はいずれも2.6-2.7Aと短く,しかもこれらの結合には供与型結合以外の補助的な結合性相互作用を有していない.この成果を山口教授との共同研究として国際配化学会議(2008.7,エルサレム)で発表した.公表論文を作成中である.
ムチン型糖鎖転移酵素ＧＡＬＮＴ３によるインフルエンザウイルス増殖制御機構の解明

昨年度までの研究では、Galnt3ノックアウトマウスからマウス胎児繊維芽細胞(MEF細胞)を用いたA型インフルエンザウイルス感染実験においてウイルス遺伝子とウイルス力価の両者ともに有意に減少し、Galnt3がウイルスの複製を促進する可能性を見出した。今年度の研究では、主にGalnt3ノックアウトマウスにA型インフルエンザウイルスを経鼻感染した時のウイルス増殖動態とマウス肺の組織学的変化について検討した。PR8株(H1N1)を野生型マウスに接種しウイルス感染から10日間毎日感染マウスから肺と気管を取り出し組織を分散した後、肺胞上皮細胞と気管支上皮細胞を分離した。この細胞を溶解しウエスタンブロット法を用いてタンパク質の発現を定量した。その結果、感染4日目までは加速的にGalnt3の発現が上昇し、その後、徐々にその発現が上昇し続けた。同時に、A型インフルエンザウイルスの核タンパク質(NP)の発現変化も検討したところ、感染7日目まで顕著に発現上昇したが、その後徐々に発現が低下した。さらに、ウイルス感染した肺をホモジナイザーですり潰し、フォーカス法によりウイルス力価を測定した。その結果、感染3日目まではGalnt3ノックアウト型と比較して野生型ではウイルス力価が有意に上昇したが、感染4日目以降は、ノックアウト型について顕著に上昇することが分かった。また、感染3日目と6日目の肺をブアン液で固定し、HE染色法を用いてマウス肺を組織染色して肺組織の炎症進度をスコア化した。結果、感染6日目のノックアウト型について血管変性と炎症性細胞の浸潤が顕著に認められた。以上の結果から、Galnt3は、ウイルス感染初期段階ではウイルスを増殖する方向に働きかけ、感染後期にかけてウイルス増殖を抑制する機能を担うことが示唆された。これは、組織染色の解析による結果からも同様に考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。これまでに私たちは、A型インフルエンザウイルスの一種であるPR8株を感染させた細胞において、ムチン型糖転移酵素GALNT3を制御する2種類の細胞内マイクロRNA (miRNA)を発見した。さらにPR8株感染細胞では、GALNT3の発現が顕著に増加することを確認した。そこで本研究では、これらmiRNAのGALNT3発現制御を遺伝子レベルで解明するために、疑似miRNAを293T細胞に導入しGALNT3の発現量を検討したところ、GALNT3は有意に発現減少した。さらに、pRL-TKベクターのルシフェラーゼ遺伝子下流領域にGALNT3 mRNA 3' UTRの全領域を挿入したプラスミドと疑似miRNAを293T細胞に導入すると、ルシフェラーゼ活性は有意に減少した。また、予測したmiRNAのGALNT3 mRNA 3' UTRに対する結合領域に変異を入れた変異型のプラスミドを作製し、同様に検討を行ったところ、ルシフェラーゼ活性の変化は認められなかった。これらの結果から、2種類のmiRNAはGALNT3 mRNA 3' UTRに直接結合することにより、GALNT3の発現を制御していることが明らかとなった。これまでの研究で、PR8株を感染させたヒト由来上気道細胞では、GALNT3の発現上昇とウイルス複製との関連性を示唆する結果が得られた。このことから、GALNT3に対するsiRNAを293T細胞に導入し、PR8株を感染させて細胞内ウイルスゲノム量と細胞上清中のウイルス力価を検討したところ、両者ともに有意に減少した。さらに、2種類の疑似miRNAの細胞内導入によりGALNT3の発現を抑制し、PR8株を感染させたところ、ウイルスゲノム量とウイルス力価について同様の結果が得られた。これらの結果から、ウイルス感染によって発現上昇したGALNT3は、ウイルスの複製を促進することが考えられた。これに加えて、GALNT3が細胞核内におけるウイルスゲノムの転写・複製を促進している可能性を考え、すでに確立されているミニゲノム複製系を用いた実験系を試みた。その結果、siRNAの細胞内導入によるGALNT3の発現抑制により、ポリメラーゼ活性は顕著に減少した。したがって、ウイルス感染により発現が上昇したGALNT3はウイルスゲノムの転写・複製を促進するこしが示唆された。昨年度までの研究で私たちは、A型インフルエンザウイルス感染細胞において、二種類のmiRNAの発現が減少し、ムチン型糖転移酵素GALNT3が有意に発現上昇することを証明した。また、これらmiRNAは、GALNT3 mRNA 3' UTRをターゲットとしてGALNT3の発現を制御していることが明らかとなった。今年度の研究では、GALNT3の基質であるムチンの発現およびムチン型糖鎖修飾の変化について主に解析した。その結果、三次元培養法で培養したヒト由来上皮細胞にWSN株(H1N1)が感染すると、GALNT3とムチン(MUC1)の発現量が有意に上昇した。次に、PR8株(H1N1)が感染したヒト由来肺胞上皮細胞(A549細胞)を用いて、レクチンマイクロアレイ解析により膜タンパク質の糖鎖修飾を網羅的に分析した。その結果、O型糖鎖構造を認識して結合するレクチンについて、糖鎖修飾が有意に増加した。GALNT3安定発現細胞株においても、同様の結果が得られた。これらの結果から、ウイルス感染によって発現が上昇したGALNT3は、ムチンの発現を促進させるとともに、O型糖鎖修飾も顕著に増強することが示された。