hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ES細胞および骨髄間質幹細胞の脳内共同移植療法の開発-脳出血モデルでの検討-

脳出血後の機能回復を目指して、ES由来神経幹細胞(ES-NSC)および骨髄間質幹細胞(BM-MSC)の共同移植を行った。脳出血モデルラットを作成し、9日目に病巣部に106個ずつを共同移植した。ES-NSC単独移植群と比較して、共同移植群に行動学的に有意な改善は認めなかったが、病巣近傍脳に多数のES細胞由来神経細胞を認めた。共培養実験では、ES-NSC分画に残存して含まれた未分化ES細胞に由来する未分化関連指標の早期消失と神経系分化指標の出現促進が観察された。ラット脳にコラゲナーゼを注入して脳出血モデルを作成し、9日目に病巣部にGFP標識したマウスES細胞由来神経幹細胞(ES-NSC)10^6個およびBrdU標識した骨髄間質幹細胞(BM-MSC)10^6個を共同移植した。移植後8週間の行動学的観察の後に、近傍脳を免疫組織学的に観察した。共同移植群とES-NSCあるいはBM-MSC単独移植群の間に、行動学的改善に有意な差は認められなかったが、共同移植群ではES-NSC単独移植群に比べ病巣近傍脳に多数のES細胞由来MAP2陽性細胞を認め、共同移植により病巣近傍脳におけるES由来神経細胞の分化とその生着効率が上昇することが判明した。In vitro実験では、4-/4+EB法(胚様体のレチノイン酸処理によるES-NSC誘導)にて未分化ES細胞を含むES-NSC細胞分画を調整し、BM-MSCと共培養を行った。ES-NSC細胞分画の単独培養に比べ、BM-MSCとの共培養では、ES-NSC細胞分画からOct3/4,Utf1,Nanogなどの未分化ES細胞関連の諸遺伝子発現は早期に消失した。また、BM-MSCにNGF,GDNF,BDNFなどの神経栄養因子の遺伝子現を確認した。これらより、BM-MSCがES-NSC細胞分画に残存する未分化ES細胞の神経系分化に促進的に作用するものと考えられた。実験動物に腫瘍形成が認められなかったこと、共同移植による病巣近傍に多数のES由来神経細胞を認めたことは意義深く、共同移植療法の有用性を示すものである。しかし、脳出血モデル動物の行動学的改善に至らなかったことは克服すべき課題であり、この対応にはマウス→ラットの異種移植ではなく同種移植実験を試みるべきと考えている。(In vitro実験成績の一部は2007年11月上海国際幹細胞リサーチシンポジウムで発表した。)マウス石大脳にコラゲナーゼを注入して脳出血モデルを作成し、9日目に病巣部にGFP標識したマウスES細胞由来神経幹細胞(ES-NSC)10^5個およびBrdU標識した骨髄間質幹細胞(BM-MSC)10^5個を共同移植した。共同移植群とES-NSCあるいはBM-MSC単独移植群の間に、行動学的改善に有意な差は認められなかったが、共同移植群ではES-NSC単独移植群に比べ多数のES細胞由来MAP2陽性細胞を認め、共同移植により病巣近傍脳におけるES由来神経細胞の分化とその生着効率が上昇することが判明した。In vitro実験では、胚様体のレチノイン酸処理により未分化ES細胞を含むES-NSC細胞分画を調整しBM-MSCと共培養を行った。共培養では、ES-NSC細胞分画からOct3/4, Utfl, Nanogなどの未分化ES細胞関連の諸遺伝子発現は早期に消失した。また、BM-MSCにNGF, GDNF, BDNFなどの神経栄養因子の遺伝子発現を確認した。BM-MSCおよびES-NSCの共同移植で、行動学的改善に有意差は無かったが、BM-MSCがES-NSCおよびその分画中に残存する未分化ES細胞の神経分化に促進的に作用し、病巣近傍に多数のES由来神経細胞を誘導させた可能性が考えられた。また、共同移植により未分化ES細胞からの腫瘍形成が抑制された可能性も示唆された。これらの成績は得て、比較的行動評価を行うことの容易な脊髄損傷マウスへのES-NSCおよびBM-MSCの共同移植に発展させた.
腸炎ビブリオにおけるIII型分泌機能の数と病原性誘導

病原性細菌のIII型分泌機構の病原性発揮機構に関して、一分子蛍光測定による解析を行った。III型分泌機構の病原因子の発現は細菌内で数十個程度と少数の発現レベルで制御されている。細菌は一つのクローンの集合体だが、III型分泌機構の病原因子の発現は、それぞれの因子で異なり、細菌個々のばらつきが多い。特に分泌装置とその病原因子の発現は、集団としては調節因子により同程度に調節されているが、個々の細菌では異なっていた。今後少数の因子による病原性発揮機構を解析する上で、一分子の発現数の計測をもとに、少数分子の厳密な発現調節を行いながら、少数分子の働きを解析する必要があると考えられた。蛋白質個々の発現は蛋白の生成と分解で成り立っており、生成能と分解能を調節したうえで少数の因子発現を調節必要がある。現在、蛋白の生成速度と分解速度を調節して一細菌当たり10個から200個程度の範囲で発現量を調節するシステムを開発している。25年度が最終年度であるため、記入しない。細菌の病原性発揮機構の中で、細菌内の病原因子蛋白を宿主細胞内し病原性を発揮する機構(III型分泌機構:TTSS)が注目されている。食中毒原因菌である腸炎ビブリオではTTSSが2組存在しており、TTSS1は細胞毒性に関与しTTSS2は腸管毒性にそれぞれ関与する。このTTSSは一つの細菌に約1050個存在していると考えられており、その数と活性が変化することで病原性が変化すると考えられるが、その制御機構は不明である。本研究では、TTSS1に焦点を当てる。細菌の状態に対応したTTSS1数と病原因子VP1680)数の厳密な測定をもとに、宿主細胞への炎症反応誘導機構の新たな説明法を考案することを目的とした。平成24年度は、(1) TTSS1の発現数を正確に測定するために、蛍光蛋白ーTTSS1構造体の融合蛋白を細菌に発現させることにより構築し、細菌あたりのTTSS1数測定系を構築すした。同様に病原因子(VP1680)についてもその発現数測定系を顕微蛍光法を用いて構築を試みた。さらにVP1680と蛍光蛋白の融合蛋白発現系を構築した。これらの発現系を構築したのち、(A)TTSS1の発現制御因子は判明している。そこで正のレギュレーターExsAを欠損株、負のレギュレーターExsDの欠損株における、TTSS1とVP1680の発現数とsingle cell内での局在の検討を行った。(B)細胞の増殖に伴い細菌内の病原因子発現が変化すると想定されている。そこで細菌の増殖に伴うTTSS1とVP1680の発現数single cell内での局在の検討を行った。細菌の状態に対応したTTSS1数と病原因子(VP1680)数の厳密な測定をもとに、宿主細胞への炎症反応誘導機構の新たな説明法を考案することを目的としている。そこで平成24年度は(1)TTSS1の発現数を正確に測定するために、蛍光物質ーTTSS1構造体の融合蛋白を細菌に発現させることにより構築し細菌あたりのTTSS1数測定系を構築した。同様に病原因子(VP1680)についてもその発現数測定系を、蛍光法を基に構築した。よっておおむね順調に進展していると考えられる。(3)細菌の増殖や感染に伴う病原因子数・TTSS1数の変化を解析する。これによりまず病原因子のTTSS1による分泌能の相関を理解するモデルを考案する。現在、機能活性は物質の濃度とMichaelis-Menten kineticsをもとにした速度反応論による説明がなされることが多い。しかし、本現象は細菌あたりの数が少ないことから、従来の説明による完全な理解は難しい。そこで少数分子と少数分子の反応による速度論と考えて,TTSS1ーVP1680の活性を説明するモデルを提案する。(4)さらにTTSS活性と宿主細胞における炎症反応強度の相関を説明するモデルを考案する。

宿主細胞に惹起される炎症反応は、マクロ的な反応であり、その途中の経路における物質リン酸化等を指標に用いて説明する。さらに(3)と(4)を合わせた総合的説明モデルを提案する。25年度が最終年度であるため、記入しない。
イネ水チャンネルをターゲットとした環境ストレス発生メカニズムの解明

低温・高温、乾燥、高CO等の環境ストレスは、植物体内の水分ストレスと直接的または間接的に結びついていることが指摘されているが、その作用機作については、未だ全容が解明されず、キーとなる生体分子も明らかにされていない。近年、生体膜に存在し水分子を選択的に通す水チャンネル(アクアポリン)というタンパク質が発見され、植物の水分生理に重要な役割を果たすことが明らかになりつつある。そこで、本研究では、ゲノム情報の豊富なイネを材料とし、アクアポリンをターゲットとして環境ストレス発生メカニズムの解明を目指して研究を行う。過去の研究から、大気CO_2濃度の上昇がイネの気孔閉鎖を促進し蒸散量を低下させることが明らかにされているが、その作用機作については不明である。昨年度までに本課題にて、イネの33種類のアクアポリン遺伝子のうち、根あるいは葉身でそれぞれ発現する分子種を明らかにしたので、今年度はこれらの分子種に着目して、高CO_2処理が根及び葉身のアクアポリン発現に及ぼす影響を解析した。播種4日後から+200ppmの高CO_2処理を開始し56葉期まで水耕栽培したところ、過去の研究結果と同様に高CO_2処理による蒸散量の低下が見られ、対称区と比べ蒸散量が約20%低下していた。根では高CO_2処理区と対称区でアクアポリン遺伝子発現に大きな差異はなかったが、葉身では高CO_2処理によりOsPIP1;1、OsPIP2;2等のアクアポリン遺伝子の発現量が11-35%低下したことから、これらのアクアポリン遺伝子発現量の低下が蒸散量の低下に寄与している可能性が示唆された。イネは33種類の水チャンネル遺伝子を持つが、本年度は、この中から吸水機能を担う根で重要な役割を果たす水チャンネルを特定するため、これらの水チャンネルの遺伝子・タンパク発現量と水透過活性について検討を行った。具体的には以下の実験を中心に研究を進めた。1器官別の水チャンネル発現解析水耕栽培したイネより発育ステージごとに葉身及び根をサンプリングし、33種類の各水チャンネル遺伝子発現の器官および発育ステージ特異性をRT-PCR法によって解析した。その結果、発育ステージを通して遺伝子発現の器官特異性が見られ、OsPIP2;7,OsTIP1;2など4種類の水チャンネル遺伝子は根より葉身で多く発現していたのに対し、OsPIP1;3,OsPIP2;4など6種類は根で多く発現していた。OsPIP1;1,OsTIP1;1など9種類は葉身と根で同程度発現していた。その他の水チャンネル遺伝子は葉身と根での発現量は極めて少なかった。次に、イネ体内での遺伝子発現量の多い水チャンネル分子種の特異的抗体を作成し、ウェスタンブロット法にてタンパクレベルでの発現も解析したところ、遺伝子レベルでの解析結果と同様の器官特異性を示した。これらの結果を総合すると、根では12種類の水チャンネル遺伝子が多く発現していることが明らかとなった。2個々の水チャンネル水透過活性の測定1の結果より、根で発現量の多い水チャンネル12種類のうち10種に着目し、これらの水チャンネルを酵母遺伝子発現系を利用して個別に発現させた。次にこの酵母から膜小胞を調製し、その水透過活性を光散乱法によって測定したところ、OsPIP1;1,OsPIP1;2,OsPIP1;3を除く7種類の水チャンネル全てが高い水透過活性を持つことが明らかとなった。なお、この酵母遺伝子発現系および水透過活性測定は名古屋大学大学院生命農学研究科の前島正義教授と共同で行った。1,2の結果から、根では少なくとも7種類の水チャンネルが高い水透過活性を持つチャンネルとして機能し、根からの吸水を担っている可能性が示された。低温・高温、乾燥、高CO_2等の環境ストレスは、植物体内の水分ストレスと直接的または間接的に結びついていることが指摘されているが、その作用機作については未だ全容が解明されず、キーとなる生体分子も明らかにされていない。そこで本研究では、ゲノム情報の豊富なイネを材料とし、アクアポリンをターゲットとして環境ストレス発生メカニズムの解明を目指して研究を行う。昨年度までに本申請課題にて、イネに存在する33種類のアクアポリン遺伝子のうち、15種類が吸水を担う根で多く発現していることを明らかとしたが、今年度はさらにこれらのアクアポリンの根における機能を明らかにするために、根の組織内における発現部位を解析した。まず15種類のアクアポリンのうち、特に発現量の多い8種類に着目し、個別に抗体を作成し反応性を検討したところ、個々のアクアポリンのみを特異的に認識し、他のアクアポリンメンバーは認識しない特異性の高い抗体であることが確認された。これらの抗体を水耕栽培した根の組織切片と反応させ、アクアポリンの局在部位を光学顕微鏡にて観察したところ、アクアポリンは内皮、外皮、表皮、皮相、維管束など様々な細胞に局在していたが、アクアポリンのメンバーによって、内皮細胞に特に多く局在するもの、内皮のみならず外皮細胞でも多く局在しているものなど異なる局在性が見いだされた。低温・高温、乾燥、高CO等の環境

ストレスは、植物体内の水分ストレスと直接的または間接的に結びついていることが指摘されているが、その作用機作については、未だ全容が解明されず、キーとなる生体分子も明らかにされていない。近年、生体膜に存在し水分子を選択的に通す水チャンネル(アクアポリン)というタンパク質が発見され、植物の水分生理に重要な役割を果たすことが明らかになりつつある。そこで、本研究では、ゲノム情報の豊富なイネを材料とし、アクアポリンをターゲットとして環境ストレス発生メカニズムの解明を目指して研究を行う。過去の研究から、大気CO_2濃度の上昇がイネの気孔閉鎖を促進し蒸散量を低下させることが明らかにされているが、その作用機作については不明である。昨年度までに本課題にて、イネの33種類のアクアポリン遺伝子のうち、根あるいは葉身でそれぞれ発現する分子種を明らかにしたので、今年度はこれらの分子種に着目して、高CO_2処理が根及び葉身のアクアポリン発現に及ぼす影響を解析した。播種4日後から+200ppmの高CO_2処理を開始し56葉期まで水耕栽培したところ、過去の研究結果と同様に高CO_2処理による蒸散量の低下が見られ、対称区と比べ蒸散量が約20%低下していた。根では高CO_2処理区と対称区でアクアポリン遺伝子発現に大きな差異はなかったが、葉身では高CO_2処理によりOsPIP1;1、OsPIP2;2等のアクアポリン遺伝子の発現量が11-35%低下したことから、これらのアクアポリン遺伝子発現量の低下が蒸散量の低下に寄与している可能性が示唆された。
知能化作業支援システムに於ける高度運動機能の実現ースキルの獲得と移植ー

知能化作業支援システムに於ける高度運動機能の実現という題目でスキルの獲得と移植に関する研究を行った。本研究では、3指に自由度の多自由度ロボットハンドを対象として(人間が有する)スキルの獲得と移植を具体的な課題として以下の項目に関して研究を進めた。(1)3指10自由度ロボットハンド型のセンサグローブの製作。(2)センサグローブを用いて人間の作業(スキル)の解析。(3)3指12自由度ロボットハンドの製作。(4)スキル移植のアルゴリズムの開発。(1)のセンサグローブの開発は順調に進み人工現実感シミュレータと結び人間が作業を行う場合の各指の動き(位置、力)の計測が可能となった。又、部分的ではあるが、小型DCサーボモータを介して力をフィードバックすることが可能となり現実感をより一層高めることに成功した。(2)のスキルの解析ではダイナミックグリップ変換行列を提案し、センサグローブを用いた実験によりその有効性を検討している。又、シミュレーションであるが4本指で鉛筆を自由に操ることに成功した。(3)のロボットハンドの製作も順調に進みほぼ完成する段階まで進めることができた。(4)のスキル移植アルゴリズムはセンサグローブとロボットハンドが異構造であっても可能なものを目的として研究を進めている。現在は対象物体の大きさに影響をうけない移植アルゴリズムを検討している。本研究の全体をまとめると計画に掲げたものを全て完了し更に進んだ研究成果を得ており、本研究で示した研究の方向を一層推し進める必要性を確認した。
歯周炎の発症におけるMMPsとTIMPの関連性について

歯周炎における組織破壊にはコラゲナーゼをはじめとするmatrix metalloproteinases (MMPs)とその特異的インヒビターであるtissue inhibitor of metalloproteinases (TIMPs)が複雑に関与していると考えられる。我々は以前、臨床的に健康な歯周組織を有する健常者と比較して、歯周炎罹患者の歯肉溝滲出液中のMMP-3量が有意に高いことを見い出した。そこで今回、歯周炎の発症・進行におけるMMP-3の役割を明確にすることを目的として以下の実験を行った。培養細胞は、矯正学的理由により抜去した歯の歯根膜および辺縁歯肉から、各々outgrowth法により歯根膜線維芽細胞および歯肉線維芽細胞を樹立し、48代継代したものを使用した。各々の細胞を単独に培養し、confluent後に、IL-1βあるいは歯周病原性菌であるPorphyromonas gingivalis ♯381由来のLPSの刺激、未刺激の条件下でさらに、12、24、48、72時間培養した後、培養上清中のMMP-3をEIA法により測定した。歯根膜線維芽細胞および歯肉線維芽細胞共に、IL-1βあるいはLPS刺激で、時間依存的、濃度依存的にMMP-3産生の上昇がみとめられた。また、その産生量は、歯根膜線維芽細胞に比較して歯肉線維芽細胞で有意に高い値を示した。さらに、両細胞共に、IL-1βあるいはLPSで誘導されるMMP-3産生は、Indomethacinの添加により抑制された。以上の結果から、主要な歯周組織構成細胞である歯肉および歯根膜線維芽細胞はIL-1βや歯周病理性菌由来LPS刺激によりMMP-3を産生分泌し、基質破壊に関与している可能性が示された。また、この産生誘導は、内因性のプロスタグランディンにより促進的に制御されていることも明らかとなった。
多層膜反射鏡を用いた宇宙X線の分光結像観測装置の開発研究

多層膜反射鏡はX線全反射鏡とブラッグ結晶の特長を併せ持った新しい型のX線光学素子であり,分光,結像性能の優れた宇宙X線観測装置への応用を目ざしてその基礎研究を行ってきた.斜入射型X線望遠鏡に用いる場合には焦点距離を変えずに有効面積(口径)の増大,エネルギー帯域の拡大を図ることができる.更に0.4keV以下のエネルギー領域では光学望遠鏡と同様な直入射型X線望遠鏡が可能になるし, X線分光素子・偏光子にも応用できる.我々は超高真空電子ビーム蒸着装置によって, Mo/C, Mo/si, Ni/Cの組合せで2d値が60200A,積層数530組の多層膜を作製した.これらの多層膜はCu-Kα(1.54A), Si-Kα(7.13A)Ab-Kα(8.34A), C-Kα(44.7A)の特性X線を用いて反射率,エネルギー分解能ブラッグ角を測定することによって性能評価された.更に高工研フォトンファクトリ,分子研UVSORのシンクロトロン放射光を用いて, 14250Aの波長域で同様な測定を行った.その結果Mo/C, (2d=160A, N=10)ではCu-Kαに対して80%, Ni/C(2d=72A, N=20)ではC-Kαに対して10%, Mo/si, (2d=190A, N=20)では123170Aの波長域で30%以上のピーク反射率を得た.特にMo/Siの球面鏡を製作し,直入射型X線望遠鏡として十分な性能をもつことが確かめられた.又シンクロトロン放射光によって45°入射のX線偏光子としての有用性も確認された.これらの結果をもとに昭和65年度のロケット観測を目指して多層膜反射鏡を用いたX線望鏡の製作を始めている.多層膜反射鏡の応用範囲は広く, X線顕微鏡,放射光ビームラインX線光学系,プラズマ計測用X線光学系等があり,多くの研究者から関心が寄せられている.今後の課題として膜厚の薄膜化,波長帯域の拡大があり,薄膜物性とも関連して更なる発展が期待される.多層膜反射鏡はX線全反射鏡とブラッグ結晶の特長を併せ持った新しい型のX線光学素子であり,分光,結像性能の優れた宇宙X線観測装置への応用を目ざしてその基礎研究を行ってきた.斜入射型X線望遠鏡に用いる場合には焦点距離を変えずに有効面積(口径)の増大,エネルギー帯域の拡大を図ることができる.更に0.4keV以下のエネルギー領域では光学望遠鏡と同様な直入射型X線望遠鏡が可能になるし, X線分光素子・偏光子にも応用できる.我々は超高真空電子ビーム蒸着装置によって, Mo/C, Mo/si, Ni/Cの組合せで2d値が60200A,積層数530組の多層膜を作製した.これらの多層膜はCu-Kα(1.54A), Si-Kα(7.13A)Ab-Kα(8.34A), C-Kα(44.7A)の特性X線を用いて反射率,エネルギー分解能ブラッグ角を測定することによって性能評価された.更に高工研フォトンファクトリ,分子研UVSORのシンクロトロン放射光を用いて, 14250Aの波長域で同様な測定を行った.その結果Mo/C, (2d=160A, N=10)ではCu-Kαに対して80%, Ni/C(2d=72A, N=20)ではC-Kαに対して10%, Mo/si, (2d=190A, N=20)では123170Aの波長域で30%以上のピーク反射率を得た.特にMo/Siの球面鏡を製作し,直入射型X線望遠鏡として十分な性能をもつことが確かめられた.又シンクロトロン放射光によって45°入射のX線偏光子としての有用性も確認された.これらの結果をもとに昭和65年度のロケット観測を目指して多層膜反射鏡を用いたX線望鏡の製作を始めている.多層膜反射鏡の応用範囲は広く, X線顕微鏡,放射光ビームラインX線光学系,プラズマ計測用X線光学系等があり,多くの研究者から関心が寄せられている.今後の課題として膜厚の薄膜化,波長帯域の拡大があり,薄膜物性とも関連して更なる発展が期待される.宇宙X線の観測の精密化にともなって、X線光学系の開発が不可欠になってきた。従来のX線光学系はX線の全反射を利用したもので、観測するエネルギー領域、有効面積、分光法を考えるとその限界は明らかになる。そこで本研究では多層膜反射鏡によるブラッグ反射を用いた方法で、将来の宇宙X線の観測装置の開発を行う。本年度は多層膜反射鏡として、W/C,W/Siの組合せで、2α=30,70,220Åで積層豆数300,40,10のものを設計、製作した。基板としてシリコンウェハー及び研磨ガラスを用いた。これらの多層膜のX線反射率、波長分解能、表面界面粗さの測定をC-【K_α】(44Å),Cu-【L_α】(13.3Å)、Al-【K_α】(8.34Å)、Cu-【K_α】(1.54Å)の特性X線を用いて行った。

特に反射率は基板の面粗さに大きく依存し、従来の光学研磨では十分な性能は得られず、大阪大学工学部で開発されたフロートホリッシング法で精度のよい基板(23Arms)を作ることができた。蒸着はアメリカECD社に依頼した。しかし納期が非常にかかることから機動性をもった研究開発はできない。そこで多層膜を自作するために、超高真空蒸着装置を完成させ、現在それによる多層膜の製作を始めている。層厚を数原子レベルに制御する必要があるため、この装置はターボ分子ポンプとイオンポンプの排気系によって【10^(-10)】torrの超高真空を達成している。多層膜の性能試験は名古屋大学理学部にある装置を用いて行ってきたが、当研究室にもX線発生装置とパルスモータによるθ-2θ駆動機構付真空槽が完成し、性能試験が可能になった。そのため多層膜を自作し、その性能がすぐに測定できるようになったため、この研究の急速な進展が期待できる。多層膜反射鏡の応用としては斜入射型及び直入射型X線反射望遠鏡、分光素子あるいは偏光素子の開発を目ざしている。超高真空電子ビーム蒸着装置は電子銃を3台にし、基板マスク機構を取付け真空を破らずに3種類の多層膜が製作できるようになった。又蒸着膜厚の一様性を調ベるために基板の両側に水晶振動子膜厚計を設置し蒸着中の膜厚の変化をモニターできる。今年度製作した多層膜はMo/Si,Mo/C,Ni/Cの組合せで2d=70,110,150A,積層数N=5,10,20lp.である。これらの多層膜は特性X線Cu-Kα,Si-Kα,C-Kαによって、反射率,波長分解能,ブラッグ角が測定された。計算値と比較することによって設計膜厚と実測値は10%以内の精度でよく一致していた。各層の膜厚も1A以下の精度で制御されている。測定はマイコンによって自動的に行うシステムが完成した。基板にはフロートガラス,フロートポリシング法による研磨ガスを用いた。それぞれの基板の粗さはX線の散乱によって測定され、24A(rms)の値を得た。X線の反射率はMo/Cの組み合せが最もよく計算値より実測値の方が高くなり、Cu-Kαで80%,Si-Kαで40%となった。更に今年度の実験から明らかになったことは反射率を決める要因として基板の粗さが最も重要と思われていたが、Mo/Siでは最外層にCのコーティングをするかどうかで大きく変ることである。これは不純物の混入が大きく寄与していることを示唆している。直入射領域での特性及び波長に対して連続的に特性を評価するために分子研のUVSOR,高エネ研のPFのSOR光を用いて実験を行った。Mo/si(2d=150A,N=20)の多層膜では123150Aの直入射で反射率40%を得た。これは宇宙X線観測のための直入射望遠鏡を製作するために明るい見通しを得たことになる。今年度の研究から多層膜の製作法,性能評価については問題点がほとんど解決したと思われるのでいよいよ実際の観測装置を製作できる段階になった。
多重解像度解析多重ウェーブレット基底による量子化学プログラム開発

多重解像度多重ウェーブレット(MRMW)基底による量子化学プログラム開発を行った。現在まで量子化学プログラムはほとんどガウシアン基底関数を用いているが、ナノ物質やバイオ分子など系が巨大化した場合、その算定する物性値の精度に対する保障がない。MRMW基底によれば算定する物性値の精度をシステマティックに選べる。本研究では、算定する物性量を表現する演算子を厳密に定義し、その運動方程式を直接解くという方法をとる。ガウシアン基底のようにはじめから化学的直感に基づいて作られた規定関数と異なり、空間解像度解析の数学的帰結により作られているMRMW規定関数は任意の精度で任意の形状、大きさのシステムを取り扱える。本年度の研究では、MRMWをもちいて分極率の算定を行った。物性量算定には全エネルギーを介さず、応答理論を直接解くことにより求める方法を採用した。1次の応答物性に対応する摂動密度演算子に関する、運動方程式を周波数領域で表現し、その精度はMRMWの数学的構造により任意に高くすることができる。それにより、事実上完全空間での物性算定を行うことが可能となった。ゼロ周波数極限での分極率計算を行い従来のガウシアン基底関数によるものと比較した。ガウシアンでの計算の場合、diffuse関数を含む大きな基底関数が必要となり、精度、効率の両面でMRMW法の優位性が確認された。更に共鳴条件に近い周波数領域での動的分極率の算定結果では、ガウシアン基底によるものと異なり、安定な挙動が観察された。本プログラムシステムはプロトタイプのものであるが、現在超並列プロセッサーでの本格的応用に耐えるプログラムへと開発を進めている。
高齢者と地域を結び付ける新しい試みの国際比較　―福祉と一体化した縁側サービス―

本研究では、シカゴにあるMather's More Than aCafe、釧路の地域食堂、サンパウロ日伯援護協会のデイサービス、台南市にある長榮社區と台南市YMCAに代表される計5カ国10カ所以上の縁側サービスを対象とした。これらの場所では、食事等に加え、様々な文化教室やイベントが行われている。本研究では、200名を超える参加高齢者や運営者・スタッフなどに対して、彼らのQOLや活動内容などについてインタビューした。調査の一部には、PGCモラール尺度を用いた。調査を通じて、参加高齢者の参加前後の心境や行動の変化などを確認し、これらの取り組みの効果や問題点を浮き彫りにした。本調査研究の目的は、高齢者と地域及び福祉施設を繋ぐ「縁側サービス」を日本の先進事例と諸外国の事例を国際比較し、よりよい福祉援助やサービスを提供しうる福祉コミュニティの可能性について考察することである。そこで、本調査研究対象となる「介護保険制度を持たない諸外国における地域コミュニティの力を活用したり、地域コミュニティとの結びつきを強化しようとする施設等や実際に試みられている事例」を調査するために、米国・ブラジル・台湾・中国の調査対象地の視察および現地研究協力者との研究討論を行い、今後の調査方針を決めることが出来た。今年度の視察・調査によって、今までの事前調査ではわからなかった各調査対象の詳しい事業内容や社会的背景などを把握することが出来、各国の状況は異なるものの同じような問題意識を共有していること、同じような時期に問題が顕在化してきたことが明らかになった。ブラジルと中国では新たな調査対象も発見した。また、各地のキーマンとなる研究者や実践者との新たなネットワークを構築することが出来た。これら調査の結果、「縁側サービス」のコンセプトについて、整理することが出来た。結果の一部をEDRA42(平成23年5月開催予定)、日本建築学会の北海道支部研究会(平成23年7月開催予定)と福祉のまちづくり学会(平成23年8月開催予定)での発表を予定しており、日本建築学会計画系論文集へ投稿論文として提出した(現在、査読中)。本調査研究の目的は,高齢者と地域及び福祉施設を繋ぐ「縁側サービス」を日本の先進事例と諸外国の事例を国際比較し,よりよい福祉援助やサービスを提供しうる福祉コミュニティの可能性について考察することである。そこで,本調査研究対象となる「介護保険制度を持たない諸外国における地域コミュニティの力を活用したり,地域コミュニティとの結びつきを強化しようとする施設等や実際に試みられている事例」を調査するために,米国・台湾の調査対象地の現地調査および現地研究協力者との研究討論を行った。また,日本側の比較対象事例としてあらたに京都の高齢者総合福祉施設「ももやま」を追加し,予備的な調査を行った。一方で,研究協力者からの報告で,瀋陽の調査対象事例が,諸般の事情から本研究の調査対象要件を満たさなくなったことが明らかになった。今年度の調査では,各調査対象地のスタッフや利用者へのインタビューを行い,調査対象である米台の組織やコミュニティの抱える問題点が幾つか明らかとなった。また,台湾の現地研究協力者との研究討論の結果,台南YMCAが新たな縁側サービスを模索することになり,9月に訪日され,日本側の比較対象施設の視察を行った。この取り組みについては,次年度の調査で,明らかにしていく予定である。結果の一部をEDRA42(平成23年5月開催)、日本建築学会の北海道支部研究会(平成23年7月開催)と福祉のまちづくり学会(平成23年8月開催)での発表を行い、併せて,日本側調査対象の調査結果を日本建築学会計画系論文集へ投稿論文として提出した(現在、査読中)。また,老年社会科学への投稿を計画中である。本調査研究の目的は,高齢者と地域及び福祉施設を繋ぐ「縁側サービス」を日本の先進事例と諸外国の事例を国際比較し,少子高齢社会の福祉コミュニティの可能性について検討することである。そこで,本調査研究対象となる「介護保険制度を持たない諸外国における,地域コミュニティの力を活用したり,地域コミュニティとの結びつきを強化しようとする施設等や実際に試みられている事例」での高齢者たちの生活の質を調べるために,米国・ブラジルの調査対象におけるボランティアや利用者へのインタビュー調査および現地研究協力者との研究討論を行った。また,日本側の比較対象事例の追加候補として東京の事例をいくつか視察し,研究会での新たな事例報告などの情報収集も行った。本調査の結果,ブラジルや米国の事例での高齢者たちの生活の質が極めて高いことが明らかとなり,そういった高齢者たちの日常生活の行動などとの関係性を分析しているところである。一方で,これらの施設が高齢者の身体状況の変化に対応した地域内でのシームレスなサービスを必ずしも提供できているわけではないことが問題となっている。

アメリカでの事例は,高齢者サービスを展開する上での経営的視点では示唆に富む事例でもあり,今後の比較分析の中でビジネスモデルとして検討する。本調査研究の目的は,高齢者と地域および福祉施設を繋ぐ「縁側サービス」を日本の先進事例と諸外国の事例を国際比較することで,今後の福祉コミュニティのあり方や可能性を考察することである。そのため,24年度は台湾とデンマークにおける高齢者の居場所の意義と利用者の生活の質を探った。また,日本側の比較対象事例として23年度に追加した京都での調査と,さらに追加対象候補事例として武蔵野市の事例の予備調査を行った。なお,24年度は不測の事態により台湾での調査のみを行い,残りの調査を25年度に繰り越して行った。台湾における調査では,高齢者の居場所の利用者に対するQOLや日々の生活に関するインタビュー調査を行い,一人一人の生活様式とQOLに関するデータを収集した。デンマークでは約20年前の施設解体時から,本研究のテーマと似たようなコンセプトで居場所整備が進められているという報告があったが,その実態の詳細が明らかになっていなかった。そのため,本調査でコペンハーゲン郊外の4施設の視察を行うとともに,責任者やボランティアスタッフ等へのインタビューを行った。その結果,文献で述べられているようなシームレスに地域で老いることがうまくいっていない現状が明らかとなった。問題点を洗い出し,本研究のコンセプトの強化に繋げることが出来た。京都の事例では,ボランティアスタッフと利用高齢者に対し,台湾調査と同様のインタビュー調査を行った。25年6月にソウルで開催の第20回国際老年学会でのシンポジウムを企画し,研究成果の一部を投稿した。現在は各調査対象地でのデータ分析を終了し,これまでの調査結果や平成25年度の調査結果と併せて,論文に纏める準備を進めているところである。これまでの調査の結果の一部を平成26年6月にルーマニアのティミショアラで行われたInternational Association for People-Environment Studiesの第23回国際会議にて発表し,同分野における各国の研究者と研究討論を行った。本研究の対象国以外の研究者からも,本研究の着眼点が今後重要となるとの同意を得ることが出来た。当初予定した調査対象のうち,瀋陽の老人ホームに関しては,調査途中で施設側の方針が変更となり調査対象から外すことになったが,コペンハーゲンや京都,東京で比較対象となる事例が見つかったため,調査対象に追加して調査を行ってきた。これらの事例を含め,シカゴやサンパウロ,台南におけるこれまでの調査事例や釧路や芦別で行った調査の結果を比較して、その文化的・社会的背景なども考慮しながら分析を進めてきた。インタビュー調査からは,被験者の人生観について,各国の文化などの影響が色濃く見られる部分も見られたが、高齢社会におけるコミュニティに関する基本的な考え方の多くは,文化や社会の現状を問わず,全体的な共通認識が見られることが分かった。この間,日本国内では,介護保険制度の変更などの高齢者福祉を取り巻く環境の変化も見られ,さらには、震災復興や高齢化による空き家対策など少子高齢社会となった日本の諸問題に対する様々な取り組みが見られるようになってきた。
Ｈｏｐｆ代数ゲージ理論を用いたスピン液体とトポロジカル秩序の研究

本研究の題目に含まれるトポロジカル秩序の研究において、共形場理論(Conformal field theory; CFT)によるアプローチが有効である。本年度は昨年度に引き続き、この観点から研究題目と関連が深いCFTを用いた、シュラム・レヴナー発展(Schramm--Loewner evolution;SLE)の研究を行なった。SLEとは臨界現象における相境界を記述する確率モデルである。昨年度はSLEに内部自由度を加えたモデルの「群論的定式化」を確立した。本年度はその結果を応用して、次の問題に取り組んだ。【背景】先行研究においてCFTのWess--Zumino--Witten(WZW)模型と内部自由度付きSLEの結合を考察することで、SLEのパラメータとWZW理論のパラメータが関係付けられた。さらに、ゲージ群がSU(2)の場合に、SLEのパラメータが、コセット構成によるVirasoro極小表現の中心電荷に関係づくことを発見した。この現象は、考えているCFTがWZW理論であるにも関わらず、Virasoro代数の中心電荷が現れるという点で非自明なものである。そこで、この現象のメカニズムについて研究した。【研究内容】Virasoro極小表現のコセット構成とSLEの「群論的定式化」を用いる。アフィンsl2の表現空間2つのテンソル積に表現空間を拡大することで、Virasoro代数によって記述される対称性が明らかになると考えた。その結果、拡大された表現空間において「群論的定式化」が機能し、先行研究でのパラメータ選択が再現された。この表現空間において、Virasoro代数の中心電荷はコセット構成によるものなので、上記の現象が自然に理解されるだけでなく、時空の自由度と内部自由度がテンソル積の各成分に割り当てられており、時空と内部空間のdecouplingを記述していると解釈される。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は当該の研究題目と関連が深い頂点代数の応用として、アフィン・リー環の対称性をもつ可積分階層に関する研究を行った。BakalovとFleisherはアフィンsl2のボソン化を用いて、新しい可積分階層を提唱した。本研究ではこの内容を次のように発展させた。1.BakalovとFleisherのボソン化を脇本表現とFriedan-Martinec-Shenkerのボソン化を合成したものとみなすことで、一般のリー環に拡張した。2.得られた可積分階層に対して、無限次元空間上の平坦接続を用いた定式化を与えた。これは広田双線形方程式によって定義された方程式の可積分性を明らかにするものである。また、当該の研究題目と関連が深い共形場理論(CFT)の応用として、シュラム・レヴナー発展(Schramm-Loewner evolution; SLE)の研究を行った。SLEとは臨界現象における相境界を記述する確率過程であるが、これに内部自由度を加えたものについて、次の研究を行なった。1.「群論的定式化」の確立:SLEとCFT対応関係の「群論的定式化」を内部自由度のある場合に拡張した。2.内部自由度のあるSLEの一般化:前項1.における内部自由度のあるSLEに対する「群論的定式化」を用いて、内部自由度のあるSLEを一般化した確率過程を導入した。3.内部空間の確率過程の構成:前項1.における「群論的定式化」に基づき、内部空間がSL(2)の場合にその上の確率過程を具体的に構成した。

すなわち、内部空間SL(2)に適切な座標を導入して、その座標に関して確率微分方程式を書き下した。4.局所マルチンゲールの計算:前項3.において内部空間がSL(2)の場合にその上の確率過程を構成したので、これを用いて、局所マルチンゲールの構成を行った。本年度は一般化Kitaev模型の構成を行う予定であった。そのための第一段階としてtoric code模型とKitaev模型の関係を詳細に研究した。その結果として、Kitaev模型のハミルトニアンからtoric code模型のハミルトニアンを有効ハミルトニアンとして得る際に、局所的なヒルベルト空間の次元が半分に減る現象をゲージ特定の結果と解釈した。次に、上記の描像を一般おquandum double模型に拡張することを試みた。当初の想定ではこの際に、物質場に相当する代数をquantum double模型の物理量の代数にテンソル積により付け加えた後に、ゲージ固定を行うことで一般化Kitaev模型の物理量の代数を得る予定であった。しかしながら、この問題設定では物質場とゲージ場の両方を適切に設定する必要がある。まず、toric codeの場合の類推として、Majoranaフェルミオンやその一般化のパラフェルミオンを候補として想定していたが、これらの物質場から適切なゲージ場を設定することができなかった。そのため、一般化Kitaev模型の物理量の代数および状態空間の構成をより系統的に行う方法を探索することに方針を転換した。そこで、Hoph代数の余積の構造に着目した。これはHoph代数からHoph代数のテンソル積への代数射である。toric codeの場合を考察したところ、実際に余積を用いることでtoric codeの状態空間からKitaev模型の状態空間への線形写像を構成できることがわかる。そこで、この描像を一般のquantum double模型へ拡張することで一般化Kitaev模型の状態空間が得られるという着想を得た。上記のように、有効な方針を得たものの、当初の目的は達成できていないことが評価の理由である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の研究の結果、toric codeからKitaev模型を得る手続きをHopf代数の代数射として理解する方針を得たので、この描像を確立する。具体的には、Kitaev模型の状態空間の中で、toric codeの状態空間を上記の代数射の像として特徴付ける。これにより、一般のquantum double模型に対しても対応する一般化Kitaev模型の状態空間が構成される。さらに、一般化Kitaev模型のハミルトニアンを部分空間での有効ハミルトニアンがquantum double模型のものと一致するように構成する。次に、このように構成した一般化Kitaev模型のうちいくつかに着目し、量子スピン液体とtopological秩序の観点から解析を行う。topological秩序に関する解析として、まず一般化Kitaev模型のハミルトニアンのスペクトルを計算し、スペクトルにギャップが現れるパラメータ領域を特定する。
耐熱構造材料の極低ひずみ速度試験法の開発と余寿命評価

本研究では、耐熱構造材料の実用環境下での高温変形挙動を明らかにするために、極低ひずみ速度試験法としてコイルばねクリープ試験法を開発し、Sn系合金、アルミニウム合金、オーステナイト系ステンレス鋼およびフェライト系耐熱鋼の各種金属材料の高温変形挙動を調査した。その結果、いずれの試料においても明瞭なクリープ曲線を得ることができ、従来の単軸クリープ試験法よりも100倍以上も低いひずみ速度領域の変形挙動を捉える事ができた。高温における金属材料の変形挙動は、格子欠陥の運動に拡散が関与するため、非常に複雑な物理現象である。特に耐熱構造材料にとって高温・長時間すなわち低ひずみ速度域での変形挙動は、材料の余寿命評価の点においても重要視されている。しかし、一般に低ひずみ速度域での変形は、拡散クリープによって起こると考えられているが、実験的に判別することが困難であった。そこで本研究では、低ひずみ速度域でのクリープデータを得るための手法としてバネクリープ試験法の確立を目指し、実用耐熱構造材料の拡散クリープ域での変形挙動を明らかにすることを目的として研究を行っている。今年度は、バネクリープ試験法の確立のために、室温が高温域となるSn系合金のバネクリープ試験を実施した。その結果、通常の単軸クリープ試験では測定が不可能であった低ひずみ速度領域の高温変形挙動を把握することが可能となり、低ひずみ速度領域の高温変形挙動が他の領域とは異なることを見出した。また、解析手法を検討することにより、単軸クリープ試験と同様に定常クリープ速度の評価が可能であることが示唆されるデータを得ることができた。さらに、平成20年度から実施する耐熱構造材料用のバネクリープ試験が可能になるようにクリープ試験機の作製を行った。線材をコイル形状に加工するだけでなく、パイプ形状の試料についてもバネクリープ試験ができるような試験片の検討を行った。平成20年度以降は、耐熱構造材料の極低ひずみ速度領域の高温変形挙動を調査する。しかし、一般に低ひずみ速度域での変形は、拡散クリープによって起こると考えられているが、実験的に判別することが困難である。そこで本研究では、低ひずみ速度域でのクリープデータを得るための手法としてコイルばねクリープ試験法の確立を目指し、実用耐熱構造材料の低ひずみ速度域での変形挙動を明らかにすることを目的として研究を行っている。今年度は線材の作製が困難な鉄鋼材料において、管材を用いたコイルばねクリープ試験法について検討した。対象とした鋼種はSUS304および15Cr鋼であり、これらの管材から、旋盤を用いてらせん状に切り出し、断面が長方形となるコイルばねクリープ試験片を作製することに成功した。これらの試験片を用いて種々の条件でコイルばねクリープ試験を行った。その結果、SUS304においては、単軸クリープ試験と同じ条件において同様の定常ひずみ速度が得られた。また15Cr鋼においては、通常行われる鉄鋼材料のクリープ試験条件よりも低温・低応力においてもクリープ変形をとらえることができた。試験結果より、応力指数を求めたところ、低応力域において、これまで理論的に述べられてきた拡散クリープの応力指数である約1が得られた。しかし、拡散クリープでは生じないと説明されている遷移クリープが確認されたため、新たな変形機構がとらえられた可能性もあるが、今後の検討が必要である。以上を踏まえて最終年度である平成21年度においては、極低ひずみ速度域の変形機構について詳細に検討するとともに、新たな余寿命評価法を提案することを目指す。そこで本研究では、低ひずみ速度域でのクリープデータを得るための手法としてコイルばねクリープ試験法の確立を目指し、実用耐熱構造材料の低ひずみ速度域での変形挙動を明らかにすることを目的として研究を行った。今年度は、発電用材料として用いられているフェライト系耐熱鋼の管材を用いたコイルばねクリープ試験を行った。また、種々のアルミニウム合金の線材を用いたコイルばねクリープ試験も併せて行った。その結果、フェライト系耐熱鋼では低応力域において変形機構の遷移が確認された。この結果は、実用条件における破断時間を高温・高応力でのクリープ加速試験により外挿することで求めることが、寿命の過大評価につながることを示しており、本試験法が有効な寿命評価手法になり得るといえる。

一方、アルミニウム合金においては、単軸クリープ試験で得ることができなかった極低応力域でのクリープ変形を捉えることに成功した。これまで拡散クリープが生じるとされていた低応力・低ひずみ速度でのクリープ変形後の組織観察を行ったところ、転位が観察されたことから、低応力・低ひずみ速度条件の変形機構は、転位が関与する変形機構であることが示唆された。以上、3年間の研究によって、コイルばねクリープ試験法の確立に成功し、種々の金属材料において低ひずみ速度域の変形挙動を捉える事が可能になった。
ウェブ資源を用いたビジュアル・イベント学習

本研究では,低コストで手軽に利用可能なイベント学習枠組みの開発を目標として,1データ収集の省力化・効率化を達成するためのウェブデータの収集,2ウェブノイズを許容できるイベント学習,および3ウェブドメインで学習した識別モデルを目標タスクに適応させるドメイン適応に関して研究開発を行った.我々は,画像認識と自然言語処理を統合した画像・映像検索手法,Approximate Sparse Coding(ASC)に基づいた独自のイベント学習法,及びイベント識別器の学習に十分なラベル付きデータがある別ドメインのデータを利用するドメイン適応技術をそれぞれ開発し,当初の目標を概ね達成した.本研究は低コストで手軽に利用可能なイベント学習枠組みの開発を最終目標としている.その目標を達成するために,1データ収集の省力化・効率化を達成するためのワンストップ型データ収集,2ウェブノイズを許容できるガウシアンプロセス学習,および3ウェブドメインで学習した識別モデルを目標ドメイン(テストデータのドメイン)に適応させるドメイン適応という3つの研究項目を挙げた.平成26年度では,我々は主に上記項目3,即ち適応学習・転移学習に関して研究を行い,一定の成果を収めた.まず,我々は目標ドメインごとに学習データを用意するコストを完全に削除するために,ラベルなしデータのみからなるデータセット(目標データセット)のイベント識別器の学習に十分なラベル付きデータがある別のデータセット(元データセット)を利用するセルフトレニングに基づいた2つのアプローチを提案し,実証実験を行った.1つ目はフィッシャーの判断基準を用いた特徴次元選択のアプローチであり,2つ目はSVMとkNN法を組み合わせたデータ選択のアプローチである.評価実験では,提案手法の両アプローチとも安定して良い識別精度を示した.また,我々は,静止画像を対象に局所距離比較における距離メトリックを改善するための適応型メトリック学習法を開発した.即ち,既存データに含まれているオブジェクト認識のための一般知識を,目標タスクのメトリック学習に利用する.適応型距離メトリックを用いると,学習データの不足で起きる過学習を防ぐことができ,また,局所距離比較の性能を格段に向上させることができた.本研究は低コストで手軽に利用可能なイベント学習枠組みの開発を目標としている.その目標を達成するために,1データ収集の省力化・効率化を達成するためのワンストップ型データ収集,2ウェブノイズを許容できるガウシアンプロセス学習,及び3ウェブドメインで学習した識別モデルを目標ドメインに適応させるドメイン適応である.平成27年度では,上記すべての項目について研究を行い,一定の成果を収めた.項目2に関して,我々は少し計画を変更して,より効果的かつ効率的な近似的スパースコーディング手法を開発した.この手法に基づいたイベント認識法に関する論文は国際会議ICIP2015(IEEE International Conference on Image Processing)でベストテンパーセント論文賞を受賞し,内容を拡張した論文は電子情報通信学会論文誌に掲載された.項目3に関して,我々は平成26年度に提案したドメイン適応手法について,実証実験をさらに重ね,手法の改善を行った.この手法により,ラベルなしデータデータのみからなる目標データセットのイベント識別器の学習に十分なラベル付きデータがある別のデータセット(元データセット)を利用することが可能になった.この研究成果は電気学会論文誌Cに掲載された.本研究では,低コストで手軽に利用可能なイベント学習枠組みの開発を目標として,1データ収集の省力化・効率化を達成するためのウェブデータの収集,2ウェブノイズを許容できるイベント学習,および3ウェブドメインで学習した識別モデルを目標タスクに適応させるドメイン適応に関して研究開発を行った.我々は,画像認識と自然言語処理を統合した画像・映像検索手法,Approximate Sparse Coding(ASC)に基づいた独自のイベント学習法,及びイベント識別器の学習に十分なラベル付きデータがある別ドメインのデータを利用するドメイン適応技術をそれぞれ開発し,当初の目標を概ね達成した.研究項目3は本研究において最も困難な部分と想定していたが,それに関する一定の研究成果を収めたことから,研究全体は概ね順調に進展していると考える.画像・映像の内容理解今後は主に研究項目1と2,即ち,ワンストップ型データ収集及びガウシアンプロセス学習に取り組みたいと考えている.