hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
STM発光スペクトロスコピー用探針位置ロック手法の開発

STM発光分光は表面分析の新しい手法として注目されている。STM探針先端から放出されるトンネル電子ビームの直径は1nm以下であるから、これに匹敵する空間分解能がSTM発光分光に期待されるが、実際の分解能はこれに劣る。その原因は探針ドリフトにある。STMは環境の温度揺らぎなどの原因で、探針位置が時間の経過とともに不規則に変化することが知られている(探針ドリフト)。一方、STMからの発光は微弱なため、その計測には多くの時間(数百秒かそれ以上)が必要となる。STM発光分光の位置分解能はこの露光時間内の探針ドラフトに支配されているのが現状である。本プロジェクトではこの点を改善するために新しい探針位置固定機構を開発した。その手法の概略は以下の通りである。スペクトル計測に必要な露光時間をnTと仮定する。まず試料表面の凹凸像を計測し、その中の1つの表面構造からのSTM発光をT時間だけ計測する。その後、発光計測前と同じ領域のSTM像を計測し、2つのSTM像を比較する。もし両者に差異があれば探針ドリフトが発生したことになるが、その量は2つの像の比較から算出できる。このように算出された量だけ探針位置を移動させれば、ドリフトが発生する前の位置にもどったことになり、同じ構造からの発光計測が再び可能になる。以上のプロセスをn回繰り返すことにより、nTの時間の露光が可能になるが、ドリフト量は最大でもT時間に発生するものに止めることができる。Tを十分小さくとることにより、ドリフトの影響の少ないSTM発光分光が可能になる。以上のアルゴリズムを実現するソフトウエアーを試作し、開発した機構が有効に作用することを確認した。走査型トンネル顕微鏡(STM)の探針近傍からおこる可視発光現象(STM発光)の発光は極めて微弱なため、そのスペクトル測定には、数十から数百秒の時間を要する。この間の探針位置のドリフトは発光スペクトル測定の位置分解能を低下させる。この位置分解能の低下を避けるためには、スペクトル測定時間を分割、1ステップ辺りの測定時間を短縮し、各ステップ間でSTM像測定により探針位置を補正(探針位置の固定)するという方法をとればよい。本年度は上記の探針位置の固定を行うためのアルゴリズムの開発、固定機構を組み込んだSTM制御ソフトウエアの試作、およびその動作確認を行った。探針位置の固定は発光測定の前後で測定した2枚のSTM像の比較により発光測定後の探針位置を割り出し、発光測定をしたい位置に探針をもどすという作業を繰り返すことによって行う。このとき探針位置の割り出しはテンプレートマッチング法によって計算機的に行う。この計算に要する時間は、発光測定時間よりも十分短くする必要がある。そこで残差逐次検定法や画像の圧縮を採用し、計算時間の短縮化をはかった。金の蒸着膜を試料として、試作ソフトウェアを実際に動作させたところ、探針位置のドリフトが2nm/分程度の状況下で直径数十nmの金のグレインの頂上に探針を固定させることに成功した。来年度はこのソフトウェアに発光計測ルーチンを組み込むことにより実際にSTM発光スペクトル計測を行う予定である。走査型トンネル顕微鏡の探針近傍からおこる可視発光(STM発光)は極めて微弱なため、そのスペクトル測定には、数十から数百秒の時間を要する。従って、この間の探針のドリフトは発光スペクトル測定の位置分解能を低下させる。この位置分解能の低下を避ける手段の一つは、スペクトル測定を時間分割して1ステップあたりの測定時間を短くし、各ステップ間に探針位置を補正する機構を入れるというものである。これにより、原子レベルの分解能を有するSTM発光計測を実現するのが本研究の最終目標である。

探針ロック機構のアルゴリズムの開発ならびにSTM制御系への組み込みの基本的な部分は昨年度完成している。今年度は制御ソフトの一部改良を行う一方で、超高真空STMシステムの再構築を行った。これまでのシステムは探針、試料のいずれかを交換する場合には真空を破る必要があった。このようなシステムでは効率的な実験は望めない。また、分解能的にも水平方向で1nm程度の分解能がせいぜいであった。これらを改善するために新たにSTMシステムを作りなおし、真空を破ることなく探針、試料の交換を可能にするとともに、HOPGで原子分解能を有することを確認した。このシステムでは発光計測用のレンズはマニピュレーター上に取り付けられており、発光計測時には試料-探針のすぐそばまで集光レンズを移動できる。この結果、非常に効率よく発光計測を行えるようになった。STMの再構築という当初予定していなかった作業のため、研究は多少遅れているが、現在、HOPG上に蒸着したロ-ダミン6G分子に探針を固定しそこからの発光を計測することにより、システムの最終チェックを行っている。これに成功すれば目標を達成したことになる。
リフティング複素ウェーブレットに基づくモバイル図鑑検索システムの構築

本研究では、画像のマルチスケール特徴を効率よく抽出できるリフティング複素ウェーブレット変換(LCWT)を提案する。LCWTのもつ自由パラメータをウェーブレットフィルタの設計に利用して、画像の局所特徴を環境適応的に抽出することができる手法を考案した。提案手法は、遺伝的アルゴリズムに基づいて、物体認識の精度が向上するようにLCWTを設計する。その応用研究として、モバイルロボット上にLCWTに基づく類似画像検索システムを実装し、ロボットビジョンによる物体認識システムを構築した。今年度は、信号・画像から特定の周波数特徴を抽出することのできる複素リフティングウェーブレットフィルタの設計法を確立した。提案手法では、自由パラメータをもつリフティングウェーブレット変換の低周波フィルタの周波数特性に着目し、所望のバンドパス特性をもつようにそのパラメータを決定するアルゴリズムを構築した。本手法により設計された低周波フィルタを用いて、信号・画像からバンドパス成分を抽出するリフティング複素ウェーブレット変換(LCWT)を実現できる。LCWTは、既存のウェーブレット変換やウェーブレットパケットでは抽出することのできないマルチレベル・スケールの局所特徴量の抽出することができ、音声信号の認識・識別、画像の物体認識へと応用することができる。画像の局所特徴を抽出するためには、画像のマルチスケール特徴からキーポイントとなる点を検出する必要がある。本研究では、LCWTの組を構成し、効率よくマルチスケール特徴を計算する。具体的には、5つのバンドパス特性をもつリフティングウェーブレットフィルタの組を構成した。これにより高周波フィルタにより抽出される高周波成分を、さらに5つのスケールの特徴として分割抽出することができる。画像のキーポイントは、抽出したマルチスケール特徴の分解レベル間も含めた周辺の極大点として抽出される。これらをすべて計算するのではなく,初期フィルタにより計算された高周波成分の大きな点についてのみLCWTによるマルチスケール特徴を計算する。これにより、高速にキーポイントを検出することが可能となった。本年度は、環境適応的に物体を検出することのできるモバイルロボットの研究開発を行った。リフティング複素ウェーブレット変換(LCWT)を利用する画像の局所特徴量を高速に抽出するアルゴリズムを開発し、類似画像検索システムに基づく物体検出システムをモバイルロボット上に実装した。提案するLCWTは自由パラメータをもつ複素ウェーブレットフィルタの組である。この自由パラメータをロボットが行動する環境に対して適応的に決定するアルゴリズムを考案した。具体的には、まずロボットが行動する環境空間において、実際にロボットが行動しつつ画像を収集し、それらを訓練画像とする。ここで初期パラメータをもつLCWTにより訓練画像集合からキーポイント群を抽出し、それらをクラスタリングすることによりVisual Wordの集合を得る。訓練画像集合におけるVisual Wordの使用頻度がなるべく偏らないようにLCWTのパラメータを遺伝的アルゴリズムに基づいて更新し、Visual Wordの再抽出を繰り返す。実際には、Visual Wordの頻度分布のエントロピーが大きくなるように計算を実施した。この処理により、どの画像も持つようなVisual Wordが減り、物体の識別に有効な特徴ベクトルが抽出できるようになることを期待している。我々が開発したモバイルロボットを用いた実験において、最終的には世代数が100まで繰り返し、物体検出の精度が向上することを示した。本研究成果を国際会議Ambient Intelligence 2013において発表した。今年度は、リフティングウェーブレットを拡張したリフティング複素ウェーブレットフィルタ理論の構築に関する研究を遂行し、画像の局所特徴量を抽出するアルゴリズムを開発した。既存のリフティングウェーブレットフィルタは自由パラメータを持つ双直交ウェーブレットである。双直交ウェーブレットの分解アルゴリズムは入力信号・画像をダウンサンプリングするため、それらのシフト変化に影響を受ける問題がある。そこで、本研究では、リフティングウェーブレットフィルタを、実数部と虚数部をもつ複素ウェーブレットフィルタに拡張し、入力信号・画像のシフト・回転に不変な特徴を抽出するリフティング複素ウェーブレット変換(LCWT)を提案した。また、LCWTを画像に適用し、画像の特徴点であるキーポイントを検出するアルゴリズムを考案した。提案手法では、ウェーブレット高速計算アルゴリズムにより効率よくキーポイントが検出することができる。実際に、提案するキーポイント検出アルゴリズムに基づく花画像検索システムを構築し、小学生を対象とした実証実験および市民講座を実施した。その研究成果の一部は、戦略的情報通信研究開発推進制度(SCOPE)の第7回成果発表会において発表した。さらに、検出されたキーポイントにおけるSIFT特徴量を特徴ベクトルとして記述するアルゴリズムを開発し、ロボットビジョンによる新規物体認識へと応用した。本研究成果の一部を、国際会議ICDM2011のワークショップにおいて発表した。本年度は当初の計画通りに、類似画像検索の精度が向上するようにパラメータを決める手法を開発した。実証実験を行うために、モバイル端末より類似画像検索を実行可能なモバイルアプリケーションを開発した。提案手法によるタブレット端末による図鑑検索システムを構築し、昨年度に引き続き、実際に小学生を対象とした実証実験を行うなど社会的貢献を果たしている。本年度は、研究成果の口頭発表を行ってきたが、来年度の国際会議、論文にて発表を目指し、準備している。今年度は当初の計画通りに、リフティング複素ウェーブレット変換の理論を構築した。実際に、類似画像検索システムおよびロボットビジョンの物体認識の研究へと応用し、その研究成果を国際ワークショップにおいて発表することができた。

さらに提案手法によるモバイル端末による図鑑検索システムを構築し、実際に小学生を対象とした実証実験を行うなど社会的貢献を果たしている。本年度は、電子図鑑構築システムの開発を遂行する。提案するLCWTに基づく局所特徴抽出では、SIFTなどの既存手法と同様に、画像の局所特徴としてキーポイント周辺の画像の勾配情報にもとづく特徴ベクトル(128次元)を抽出する。本研究では、データベース画像全体における特徴ベクトルの出現頻度を計算し、画像の類似度に役立つ特徴をVisual Wordとして抽出する。これにより画像の特徴はVisual Wordの頻度として表すことができ、高速に照合することが可能となる。これまで、テスト画像に関する精度が向上するように、リフティングパラメータを遺伝的アルゴリズムにより計算し、類似画像検索の手法に基づくロボットビジョンの物体検出の精度向上を実施した。現在、タブレットPC上で操作可能な類似画像検索システムのインターフェースを実装している。このインターフェースを介して入力される質問画像は、容易にユーザの注視領域を指定することができる。今後は、ユーザの画像検索の意図を反映するVisual Wordの構築を目指す。さらに、Kinectにより取り込んだ3次元空間データを、画像クエリから引き出す新しい仕組みを開発し、マルチメディア電子図鑑構築システムへの発展を目指す。今年度開発したLCWTは、調整可能な自由パラメータを含んでおり、アプリケーションに対して適応的に特徴抽出フィルタを設計することが可能である。今後の研究では、類似画像検索の精度が向上するようにパラメータを決める手法を開発する。画像のクラスは階層的に表現されており、システムとしてはユーザの要望に応じたレベルの認識結果を返すことが重要である。本研究では、画像クラスの大分類や小分類ごとに適切なリフティングウェーブレットフィルタを設計する手法を提案する。新しく設計されたリフティングウェーブレットフィルタを画像に適用して得られる画像の特徴空間は、クラス間分散が最大となり、クラス内分散が最小となる。
Programmed cell death-カエルの変態での尾の退縮の分子機構

1.RNase Hによるsubtraction libraryの手法の確立した。その応用によりオタマジャクシの退縮中の尾に誘導される遺伝子のクローニングを行った。10種類程の遺伝子が得られ、その発現様式から3グループに分類された。第1グループは脳、眼球、後肢、尾にすベてに発現しているものである。第2グループは後肢と尾に発現されている。第3グループは退縮している尾に特異的に発現されている。2.変態前のオタマジャクシの尾から、甲状腺ホルモン非存在下で初代培養を始め、いくつかの継代培養可能な細胞株がいくつか得られた。そのうちの少なくとも1つ(12T-15)に、変態時に観察される血中量にほぼ同じ10nMの甲状腺ホルモンT3を添加すると、その細胞は1-2週間のうちに培養皿から死んで離れていく。培地に加えてある10%牛胎児血清を1%馬血清に代えて5日後、抗トロポニシンT抗体で染色すると、強いシグナルを得た。このことは、この細胞が筋芽細胞由来であることを意味する。3.退縮中の尾に特異的に誘導される遺伝子のうちで、細胞株12T-15を甲状腺ホルモンで処理して1日以内に誘導されるものは第3グループに属している1個の遺伝子だけであった。甲状腺ホルモン処理4時間後から甲状腺ホルモン受容体β遺伝子が発現され、8時間後からclone T6-5-12のmRNAが増加していた。甲状腺ホルモン受容体β遺伝子は処理前から発現されていた。そのことから甲状腺ホルモンが既存の甲状腺ホルモン受容体αと結合して甲状腺ホルモン受容体β遺伝子を活性化し、甲状腺ホルモンと複合体を形成し、更にclone T6-5-12の転写を開始させたと考えられる。その遺伝子の塩基配列を決定してホモロジー検索したが、何の類似性も得られていない。細胞株12T-15に、退縮中の尾に特異的に発現されている遺伝子を導入することにより細胞死の分子機構を解明できると考えられる。RNaseHによるsubtraction libraryの確立とその応用により、退縮している尾に特異的に発現している遺伝子のクロ-ニングを行なった。1,RNAとそれに相補的一本鎖DNAを合成し,そのhybridizationの温度,時間,緩衝液の組成の違いによるRNAの安定性,hybrid形成の効率などを調べた。そしてhybrid形成に関与したRNAのRNaseHによる分解の条件(温度,時間,酵素量)などを検討した。RNAとDNAが相補的な場合には99%以上のRNAが分解されるが,そうでない場合にはRNAが安定に存在する条件をほぼ決めた。それにより特異的なRNAのみを選択することができると考えられる。2.1に基づき,RNaseHによるsubtraction libraryの手法をおおむね確立した。退縮前の尾からmRNAを抽出し,cDNAを合成し,それに少量の退縮中の尾のmRNAをまぜ,hybridizationさせ,RNaseH処理をした。この操作により,退縮中の尾に特異的なものだけが残ることになる。そのmRNAからcDNAを合成し,PCRで増幅し,cDNAライブラリを作製した。退縮前/中の尾のmRNAから^<32>pでラベルしたcDNAを合成し,これをプロ-ブとしてスクリ-ニングした。退縮中のプロ-ブだけがシグナルを出すクロ-ンのみを拾った。

その結果得られた退縮中の尾に特異的な遺伝子を使ってRNaseHによるsubtraction libraryの効率をみると,15倍程にその遺伝子が濃縮されていた。現在までに退縮中の尾に特異的に発現している遺伝子をいくつか単離した。3,退縮している尾に特異的に発現している遺伝子が実際にprogrammed cell deathに関与しているかどうかを調べるためには、functional assayの確立が必要である。その準備として退縮直前の尾からprimary cultureを始めた。現在,継代可能な細胞株がいくつかとれつつある。1.前年度の確立されたsubtraction libraryの手法を用いて、オタマジャクシの退縮中の尾に特異的に発現している遺伝子をクローニングした。10種類程の遺伝子が得られ、その発現様式から3つのグループに分類された。第1グループは脳、眼球、後肢、尾にすべてに発現しているものであり、尾の退縮が顕著になる第62段階に最大に発現されている。第2グループは後肢と尾に発現され、同様に第62段階でピークになる。第3グループは退縮している尾に特異的に発現されている。ステージが進むにつれて発現量が増加されるものと第62段階にピークを持つものに更に分類される。2.変態前のオタマジャクシの尾から、甲状腺ホルモン非存在下で初代培養を始め、いくつかの継代培養可能な細胞株がいくつか得られた。そのうちの少なくとも1つ(12T-15)に、変態時に観察される血中量にほぼ同じ10nMの甲状腺ホルモンT3を添加すると、その細胞は1-2週間のうちに培養皿から死んで離れていく。培地に加えてある10%牛胎児血清を1%馬血清に代えて5日後、抗トロポニンT抗体で染色すると、強いシグナルを得た。このことは、この細胞が筋芽細胞由来であることを意味する。3.退縮中の尾に特異的に誘導される遺伝子のうちで、細胞株12T-15を甲状腺ホルモンで処理して1日以内に誘導されるものは第3グループに属している1個の遺伝子だけであった。甲状腺ホルモン処理4時間後から甲状腺ホルモン受容体β遺伝子が発現され、8時間後からcloneT6-5-12のmRNAが増加していた。甲状腺ホルモン受容体α遺伝子は処理前から発現されていた。そのことから甲状腺ホルモンが既存の甲状腺ホルモン受容体αと結合して甲状腺ホルモン受容体β遺伝子を活性化し、甲状腺ホルモンと複合体を形成し、更にcloneT6-5-12の転写を開始させたと考えられる。その遺伝子の塩基配列を決定してホモロジー検索したが、何の類似性も得られていない。
ナノチューブ探針による高精度ＴＥＭ内局所電気計測手法の開発と微細配線評価への応用

本研究では、透過電子顕微鏡(TEM)内に2本の駆動探針を導入することで、電気物性・熱物性評価に向けたTEM内電気計測手法の基盤技術の開発と高度化を図った。具体的には、精密電気抵抗計測用の多層カーボンナノチューブ(CNT)ナノ探針の作製、電子線リソグラフィーと集束イオンビーム(FIB)による定電流印加用TEM試料の開発、および局所温度計測用微小熱電対の開発を行った。開発したこれらのTEM内電気計測に関する基盤技術を用いることで、電子線照射時の試料の温度の直接計測、電流印加下のCNTの温度の直接計測、および放熱用複合材料におけるフォノン伝導の評価のデモンストレーションにも成功した。透過電子顕微鏡(TEM)内における精密電気計測に向け、走査トンネル顕微鏡(STM)機能を搭載し、サブナノスケールで2本の微小探針が制御できる2探針STM-TEMホルダーを用いたTEM内微小電気計測手法およびその周辺技術の開発を進めた。任意の試料位置の精密な電気計測を行うためには、平成23年度に開発した2本のナノ探針を所望の箇所に接触させ、定電流印加時の電圧降下を計測するいわゆる四端子法による計測が有効である。しかしながら、電子線照射時の帯電により2本の微小探針間、微小探針-試料間との間で放電が生じ、意図しない過電流により試料が容易に破損することが平成23年度に明らかとなった。そこで、測定前に2探針STM-TEMホルダー内にある電気的に独立したすべての電極が同時に接地でき、なお且つ、様々な計測用回路に瞬時に変更できる新たな回路を設計し増設した。その結果、これまで問題となっていた意図しない放電が確実に防止でき、電流加熱および電子線カーボン蒸着を利用したTEM内でのナノ試料と電極の接合や任意の電極間を繋いだ回路の内部抵抗評価が可能になる等、TEM内精密電気計測を行う上で重要な課題が克服できつつある。一方で、昨年度に準備を進めてきた定電流印加用のW電極のギャップ間の距離約10 μmに比較して、今年度合成できた多結晶Cuナノワイヤの平均長が10 μm未満であったため、TEM内で上記接合技法を用いた定電流印加用ギャップへの試料の固定が当初の見込みより技術的に困難を極めた。そこで、平成24年度は、ギャップ幅が1 μmと狭く、定電流印加用の固定電極ギャップ上に架橋しやすいAuの電極ギャップを、電子線リソグラフィーで絶縁性が高いガラス基板上に作製した。透過電子顕微鏡(TEM)内における2本の微小探針を利用した精密電気計測手法およびその周辺技術の開発を進めてきた。ピエゾ駆動機構によりTEM内で独立して操作できる2本の微小探針を利用することで、TEM試料の所望の箇所のナノスケールの電気計測や温度計測ができるピエゾ駆動2探針走査トンネル顕微鏡(STM)-TEMホルダーを利用した新たな計測手法の開発が求められている。そこで、本研究では、ピエゾ駆動2探針走査トンネル顕微鏡(STM)-TEMホルダーを利用し、電気計測回路や探針作製手法の改良を施すことで、TEM内での局所的な領域での電気計測およびナノスケールでのTEM内局所温度計測手法の開発を行ってきた。特に本年度は、精密電気計測手法の一つである熱電対を利用したTEM内局所温度計測手法の開発に注力し、ナノスケールの熱伝導率等の熱物性の評価に向けた基盤技術として重要であるTEM内局所温度計測手法の開発の研究を主に遂行してきた。本研究では、電解研磨法を用いることで先端径が10 nm以下のクロメル(Cr-Ni)探針の作製に新たに成功し、コンスタンタン(Cu-Ni)探針と組み合わせることで、TEM内で接合部が小さい微小熱電対の作製に成功した。作製した微小熱電対を利用して、TEM試料のナノスケールの温度計測にも成功した。本研究では、まずTEM内局所電気計測手法における空間分解能の向上を行うため、透過電子顕微鏡(TEM)内に導入可能なカーボンナノチューブ(CNT)微小探針の開発を試みた。走査トンネル顕微鏡(STM)機能を搭載したSTM-TEMホルダー利用することで、予め電解研磨法で先端径を約50 nmに先鋭化したW探針とAu電極上に設置した多層CNTのうちの一本をTEM内で接触させ、電子線照射によるCのスポット蒸着を行うことで、W単身-多層CNT間の接合を図った。さらに電流印加に伴うジュール熱を利用したCNTの切断を行った結果、Wに付着したCNT探針の先端部を10 nm以下に先鋭化することができた。また、本探針の電気的な計測を行った結果、いずれも探針自身が示す電気抵抗値はkΩオーダーで、尚且つ線形のI-V特性を示した。従って、本探針を四端子法における電圧計測用探針として用いれば、探針自身が示す電気抵抗値が無視できる。

また、電気計測時にノイズとして発生する熱起電力が減算可能な新たな微小定電流源・電圧測定装置(低抵抗測定システム)を新たに購入した。実際に本装置を利用した四端子法によるTEM内電気計測を試みたところ、電子線照射に伴う計測用探針の帯電や計測回路の変更時の電圧揺らぎ等により生じる意図しない放電現象により、探針と測定試料が破損する新たな課題が明らかになった。一方で、LSI配線への通電時にジュール熱が微小配線に与える影響を調査するため、局所的な温度計測が可能な微小熱電対の作製も併せて進めた。本研究では、電解研磨溶液の吟味を行うことでCuおよびCu-Niワイヤーをそれぞれ先鋭化先鋭化することができ、新たに開発した2探針STM-TEMホルダーを用いることで、TEM内で微小熱電対を作製することに成功した。本熱電対を用いることで、電子線照射や通電時の試料温度の上昇を直接捉えることに成功した。本研究では、透過電子顕微鏡(TEM)内における精密電気計測手法の開発を引き続き行ってきた。最終年度においては、4端子法を利用したナノスケール材料の精密電気計測用試料を作製し、TEM内において電気抵抗測定を試みた。昨年度準備を進めてきた、電子線リソグラフィーにより作製した絶縁体の基板上に敷設した電流印加用のAu電極ギャップ上に、集束イオンビーム(FIB)でナノスケールに加工したカーボン系の試料片を支持させることに成功した。次に、TEM内で独立3次元に制御でき2本のプローブが搭載可能な2探針走査トンネル顕微鏡(STM)-TEMホルダー内に本試料を設置した。固定Au電極を介して架橋した本試料に定電流を印加し、2本の探針を試料の所望の領域に接触させることで、2本の探針間の電圧を計測した。その結果、本試料の局所領域に由来する電気抵抗測定にTEM内で成功した。さらに、TEM内電気計測技術の応用として進めてきた微小熱電対による電気計測を利用した局所温度計測に関する課題についても精力的に研究を進めてきた。これまでに開発を進めてきたナノ熱電対により、熱電対接合部の温度変化に伴う熱起電力の変化が計測できるが、電子線照射に伴うTEM試料の帯電効果が温度の精密な計測に影響を与える可能性が懸念されていた。そこで、微小熱電対のTEM試料との接触時および非接触時において、熱電対で発生する起電力を計測した。その結果、温度変化に伴う熱起電力は、5 μV17 μVと比較して、帯電等に伴い生じる起電力はほぼ一定値の2 μVであることがわかった。すなわち、帯電等に伴い生じる起電力の変化を減算することで、正味の熱起電力が計測でき、TEM試料の局所的な温度変化が精密に評価できることがわかった。今後、本熱電対を利用したTEM内局所温度計測手法と照射電子線による熱投入法を基に、新たなナノスケール熱伝導評価が期待できる。材料科学計画では、平成24年度中にTEM内微小電気計測システムを確立し、実際に不純物の含有量が異なる試料における電気抵抗率の違いを計測する予定であったが、当初予想していたよりも電子線照射時の放電に伴う試料の破損が頻繁に生じたため、新たな計測回路の設計が必要になった。しかしながら、帯電が低減できる新たな回路の増設や瞬時に任意の測定回路にスイッチングできるようになり、現在狙いとしている精密電気計測による電気抵抗評価だけでなく、熱電対の作製による微小温度評価やナノスケール材料を任意の回路に接続し内部抵抗が評価できるなど、TEM内電気計測における周辺の技術基盤を着実に固めつつある。
4メ-トル短ミリ波望遠鏡による星生成領域の広域探査

オリオン座、モノセラス座において、分子流天体の探査を継続した。その結果、我々の探査によってこれまでに総計52個の分子流天体が発現されている。この数は、分子流天体の総数150個(1990年3月現在)の3分の1に当たる。特に、オリオン座のL1641分子雲については計12個の分子流天体の存在が明らかになった。赤外線天文衛星(アイラス)によって検出された赤外線点源と総合することによって、統計的に完全な原始星候補天体と分子流天体のサンプルが初めて得られたことになる。このサンプルを用いて、分子流天体の特徴を調べた結果、「分子流天体に付随する赤外線点源は、高光度でかつ低温である」ことが明らかになった。すなわち分子流天体の光度は100太陽光度前後あるのに対して、その他のTタウリ星的な天体の光度は10太陽光度以下である。この分子雲では1太陽質量程度の星が生まれていることを考えると、この光度の超過は静的な進化では説明がつかず、動的質量降着によって解放された重力エネルギ-によるものと考えられる。この結論は、分子流天体が、主質量降着期にある原始星に対応することを示すものであり、原始星における質量降着が分子流という質量放出現象と不可分に発生していることを観測的にはじめて立証したものである。分子流は星の生成に密設に関連すると予想されるが,統計的に完全な分子流のサンプルが得られていなかったために,どの段階に対応した現象なのか不明であった.私たちは, 4メートル短ミリ波望遠鏡を用いたオリオン分子雲の無バイアスサーベイによって,統計的に完全な分子流天体のサンプルを得た.このサンプルについて,分子流天体の中心天体である赤外線源の性質を調べた.その結果,分子流を伴う赤外線源は最も温度の低い天体であることが分かった.波長12ミクロンと25ミクロンで決まる塵の温度は約150K以下である.この事実は,温度の低い進化段階に分子流が集中した発生していることを意味する.ここでいう温度に低い段階は,光度が10太陽光度以上を比較的大きく,原始星である可能性が高い.この結果の一般性を確かめるために,オリオン・モノセラスを含むよい広い領域で同種の分子流サーベイをすすめつつある.一方,超伝導ミクサ受信器の開発をすすめてきたが, 1987年秋の段階で実験室での安定な動作を確認した.目下, 4メートル鏡への搭載を完了し,テスト観測をすすめている.4メートル望遠鏡による星生成領域の広域探査を行った。今年度は新たに超高感度4K冷却超伝導受信器を塔載することによって受信器感度の大幅な向上が達成された。また、今年度購入されたスーパーミニコンピュータMV15000(特別設備費)によって観測データの処理能力も大幅に向上した。これらの改良をうけて、今年度は観測計画の一部見直しも含めて一層系統的に掃天観測を行った。新たな成果の概要を以下に記す。1)へびつかい座の分子雲コアの2′グリット間隔での観測がほぼ完了した。これによって約50個の分子雲コアの物理量が精度よく評価される。2)新たにへび座領域の暗黒星雲の広域観測を開始した。既に5000点についてスペクトル(^<13>CO)が得られている。特に注目されるのは、へびつかい座に見られるフィラメント状分子雲に類似の分子雲が見出されたことである。フィラメント形状の成因を解明する上で有用な例がもう一つ発見されたと言える。目下、へび座フィラメントの詳細な速度分布の観測を行っている。3)セフェウス座暗黒星雲の観測を開始した。今年度は、アイラス赤外線点源の方向について分子ガスの分布を調べた。約3000点について^<13>COスペクトルが得られている。4)おうし座暗黒星雲を^<13>COスペクトルによって広域観測した。既に約70パーセントの領域がカバーされており、7000点について^<13>COスペクトルが得られている。
乳幼児における気管支喘息発症克服に向けてのコホート研究

大都市に在住する1歳6か月児健康診査時までのアレルギー疾患の累積罹患率は、喘息5.4%、アトピー性皮膚炎6.3%、食物アレルギー13.7%、花粉症1.1%であった。3歳児健康診査時(実施は3歳6か月時点)までの累積罹患率は、喘息10.1%、アトピー性皮膚炎11.2%、食物アレルギー12.3%、花粉症3.2%であった。1歳6か月児健康診査時までの喘息に対して妊娠中の母親の喫煙が強く関連する因子であった。さらに、母親、同居者ともに非喫煙者に比し、母親、同居者ともに喫煙者の場合が最も関連があった。1.コホートの立ち上げ、健診実施場所:政令指定都市である大阪府堺市において、追跡率の高いコホートを形成するために、母子保健法第12条に基づき1歳6か月児健康診査と3歳児健康診査(実施は3歳6か月の時点)を有効利用した前向きコホート研究を行う。平成18年4月から1歳6か月児健康診査時にべースライン調査を開始している。引き続き、参加登録を行った。2-1.べースライン調査:乳児の気管支喘息発症把握および要因分析のため、1歳6か月児健康診査にて行なう「アレルギー・ぜん息に関する質問票(1歳6か月児健康診査用)」に国際的な小児用調査用紙であるInternational Study of Asthma and Allergies in Childhood(ISAAC)の問診内容を組み込み、調査した。2-2.追跡調査:平成20年4月から実施する、3歳児健康診査にて行なう「アレルギー・ぜん息に関する質問票(3歳児健康診査用)」を作成した。幼児の気管支喘息発症把握のため、ISAAC 6-7歳用の問診内容を組み込み、作成した。3.データの入力:1歳6か月児健康診査の問診データ入力を、平成18年度分から順次外注した。4.データ解析:予備的な検討を行う目的で平成18年度のデータを解析した。平成18年度の「アレルギー・ぜん息に関する質問票(1歳6か月児健康診査用)」を7379件回収し得た。1歳6か月児で、医師からぜん息と診断されたことがある児の割合は5.8%であった。アトピー性皮膚炎は6.0%、食物アレルギーは12.9%、花粉症は1.1%であった。1.コホートの立ち上げ、健診実施場所:政令指定都市である大阪府堺市において、追跡率の高いコホートを形成するために、母子保健法第12条に基づき1歳6か月児健康診査と3歳児健康診査(実施は3歳6か月の時点)を有効利用した前向きコホート研究を行っている。平成18年4月から平成20年3月まで1歳6か月児健康診査時にベースライン調査を行った。平成20年4月からは追跡調査に当たる3歳児健康診査(実施は3歳6か月の時点)を中心に参加登録を行った。2.追跡調査:幼児の気管支喘息発症把握および要因分析のため、3歳児健康診査にて行なう「アレルギー・ぜん息に関する質問票(3歳児健康診査用)」に国際的な小児用調査用紙であるlnternational Study of Asthma and Allergies in Childhood (ISAAC)6-7歳用の問診内容を組み込み、平成20年4月から調査した。3.データの入力:回収・整理できた1歳6か月児健康診査および3歳児健康診査の問診データ入力を、平成19年度分から順次外注した。4.データ解析:平成18、19年度の「アレルギー・ぜん息に関する質問票(1歳6か月児健康診査用)」を合計15132件回収し得た。1歳6か月児で、喘鳴を有したことがある児の割合は21.1%、医師からぜん息と診断されたことがある児の割合は5.4%であった。アトピー性皮膚炎は6.3%、食物アレルギーは13.7%、花粉症は1.1%であった。2.追跡調査:3歳児健康診査の際に、幼児の気管支喘息発症把握および要因分析のために国際的な小児用調査用紙であるInternational Study of Asthma and Allergies in Childhood(ISAAC)の問診内容を組み込み作成した「アレルギー・ぜん息に関する質問票(3歳児健康診査用)」を配布し、回収した。平成20年4月から調査しており、引き続き参加登録を行った。

3.データの入力:回収・整理できた3歳児健康診査の質問票のデータ入力を、平成20年度分から順次外注した。4.データ解析:平成20、21年度の「アレルギー・ぜん息に関する質問票(3歳児健康診査用)」を現時点で合計12,827件回収し得た。3歳6か月児の性別は男性6,561名(51.1%)、女性6,219名(48.5%)であった。今までに喘鳴を有したことがある児の割合は20.4%、最近12カ月内に喘鳴を有したことがある児の割合は12.8%、医師からぜん息と診断されたことがある児の割合は10.1%であった。アトピー性皮膚炎は11.2%、食物アレルギーは12.3%、花粉症は3.2%であった。
多重集積化結合量子ドットデバイスによるシリコン中の電子スピン制御に関する研究

本研究の目的は、既存のシリコンテクノロジに量子情報分野を融合する足がかりを作ることである。またこの目的を達成するために、シリコン量子ドット中の電子スピン状態を制御し、量子コンピュータの基本ゲートである回転ゲートや制御ノットゲートを実現することを目標としており、その研究過程でスピントロニクスへの応用も考え、Si中の電子スピン緩和時間測定、要因特定とダイナミクスの物理解明を行う。本研究では、シリコン量子ビットの形成に向けて、まず電子スピンを制御するための構造の提案や計算、作製を行い、またその基礎物性の測定を行なった。この段階においてもSi中の電子に関する新しい知見や単電子の制御技術の向上をさせることができた。しかし同時に、シリコンを用いた単電子スピン制御の難しさも明らかになり、実際の電子スピン制御を行う素子構造の設計に多くの時間を割く必要があった。次にこれらの計算、及び基礎測定に基づいた電子スピンを制御するための測定システムの立ち上げ、及び実験を実施した。具体的には、測定プログラムの開発、そのプログラムを用いてのデバイスへの磁場・高周波印加実験を行った。またこの結果として、Si中の電子スピン、及びシリコンで近年重要視され出しているバレーに関連すると考えられる電子輸送特性、また電子スピンの方向を制御したことに由来すると考えられる弱い電流ピークを観測した。この結果は更に解析を勧める必要があるが、初のシリコン電子スピン量子ビットに向けた、最も重要な技術の開発ができた可能性があり、本研究における大きな結果であると考えられる。以上より、研究の最終目標とする多重電子スピン量子ビット自体は達成できていないものの、Si中の電子スピン制御についての基礎技術の開発を進めることができており、Si中における電子スピン量子ビット、ひいては量子コンピュータ実現に向けた重要な技術開発、及び知見を得ることができた。(抄録なし)本研究の目的は、既存のシリコンテクノロジに量子情報分野を融合する足がかりを作ることである。またこの目的を達成するために、シリコン量子ドット中の電子スピン状態を制御し、量子コンピュータの基本ゲートである回転ゲートや制御ノットゲートを実現することを目標としており、その研究過程で、スピントロニクスへの応用も考え、Si中の電子スピン緩和時間測定、要因特定と、ダイナミクスの物理解明を行う。今年度は、シリコン二重結合量子ドットの少数電子系実現に向けての測定技術開発と、高周波用ゲートを用いた単電子スピン共鳴実現に向けた新たな素子構造の提案と磁場計算を行なった。前者については、従来受動的にのみ用いられていた電荷センサを、量子ドット中の電子のエネルギーを変調するために用いる技術を開発し、将来の量子ビット多重集積化に向けた重要な足がかりを得た。後者については、化合物半導体系で用いられている電子スピン制御法を更に向上させ、同一電極で電場に加え新道磁場を印加させる構造を提案した。またシミュレーションソフトによって磁場を計算し、この構造により電子スピンを良く制御できることを示した。以上の結果は私が目標とする単電子スピン共鳴の実現に向けた重要な技術であり、最終年度における目標達成へ大きく前進した。制御ノットゲートなどの多量子ビットのデモンストレーションに向けても、本年度における電荷センサやゲート電極の高機能化による新な量子ドット構造が大きく生きてくる。また上記の結果は私の研究だけでなく、単電子トランジスタやスピントロニクスなど、様々な分野においても活用することができると考えている。1年目の年次計画に記載した単電子スピン共鳴そのものは達成できていないが、2年目の二重結合量子ドットの集積化による2量子ビットに向けた技術開発も行なっており、全体としてはおおむね順調に進展していると考えている。提案した高機能素子の作製と低温測定、及び高周波印加のための測定系立ち上げを進め、単電子スピン共鳴を実現する。これまでに得た知識、結果を用いて、これから更に研究速度を向上し、最終的な目標実現を行う。(抄録なし)
心筋細胞分化制御メカニズムのフィジオーム解析

心筋細胞は細胞分裂によって組織修復できないため、再生医療による新規治療法開発の研究が進められている。本研究では胎児が低い酸素環境(20mmHg)から出生後に高濃度酸素(90mmHg)に移行することに着目して、胎児心筋が酸素分圧の変化によって細胞分裂を停止させるという仮説を検証した。マウス培養心筋細胞の分裂を可視化する方法を確立し、低濃度から高濃度酸素への暴露によって細胞分裂を確認した。また、マウス胎児培養心筋細胞における酸素環境による遺伝子発現変化をマイクロアレイにて検討した。変動の大きい遺伝子について遺伝子発現を抑制して細胞周期関連タンパクへの影響や培養細胞系での分裂抑制効果を検討した。酸素環境は生体の機能発現にとって極めて重要な因子であり、様々な虚血性疾患において組織および血管系のリモデリングによる応答が観察されるが、終末分化細胞である心筋細胞は分裂による組織再生が出来ないため、その細胞周期制御のメカニズムは臨床的にも重要な情報となり得る。本研究では心筋細胞が生後間もなく分裂能を失うことに注目し、同時期に起こる酸素環境の変化が心筋細胞の分裂を停止させるという仮説を検証した。胎児型ヘモグロビンを持つ胎生17日の仔マウスと成体型ヘモグロビンを持つ親マウスの赤血球の酸素親和曲線を比較し、胎児期赤血球の高酸素親和度を確認した。また、出生前後での酸素環境の変化(酸素分圧上昇)が心筋細胞分裂に及ぼす影響を検討するために低酸素(3%)および通常酸素(21%)で心筋細胞を培養するシステムを構築した。胎児心筋(胎生14日、16日、18日)を窒素バブリングした培養液を用いるなどして大気に暴露させずに採取した後、3%酸素で培養し、そのままの酸素分圧下で培養を続けたものと酸素分圧を21%に切りかえた群に分けて96時間後の細胞数を比較した。胎生日数の異なる心筋細胞について同じ条件で検討を行った結果、いずれの胎生日数の心筋細胞も3%酸素下で培養した群では細胞分裂により増加し、20%酸素に切りかえた群では減少した。細胞分裂マーカーであるKi67は20%酸素で低下し、筋節の構造形成は促進していた。これらより、出生時の心筋細胞の分裂停止・分化促進は酸素環境変化がトリガーとなっていることが示された。また、培養系の実験を用いて酸素分圧変化により発現量が変化する遺伝子をマイクロアレイで解析すると共に、胎児マウス心筋と出生後マウス心筋を摘出後直ぐに遺伝子発現の変化を評価して、酸素環境の変化に伴って細胞分裂を停止させる遺伝子の検索を行っている。心筋細胞は終末分化細胞と呼ばれ、神経細胞と同様に細胞分裂によって修復することができない。このような組織の疾患に対して、細胞の分裂・分化メカニズムを解明することは再生医療の研究の推進にも貢献することが出来る。本研究課題では、哺乳類心筋細胞の分裂が停止する出生時に着目し、そのなかでも劇的に変化する酸素環境(20→90 mmHg)に着目して遺伝子発現の変化を検討した。これまでの研究において確立した胎児心筋を大気酸素に暴露させずに培養し、酸素濃度制御下の培養システムにて観察を行うと伴に酸素分圧変化に伴う遺伝子発現変化を検討した。細胞周期・代謝など多くの遺伝子が酸素環境変化に伴って発現を変化させていたが、中でも心筋細胞質の筋節で力学的機能を発揮する高分子タンパクの遺伝子としてコードされ、筋節のタンパクとしてはスプライシングで削除される分子が変化していることを確かめた。また、このタンパクは胎児期心筋では核内に局在し、生後は細胞質にはその傾向が減弱していることも明らかになった。このタンパク局在は生後減弱するものの、マウスでは心筋細胞が甲状腺ホルモンの作用によって一過性に分裂能を回復する生後15日頃には核に移行していることも観察された。また、このタンパクが全身組織でどのような発現分布をしているかを検討したところ、成マウスにおいては、脳、腎臓から検出され、骨格筋からは検出されなかった。従って、このタンパクは心筋細胞の細胞周期に関与している可能性があるが、全ての細胞腫の分裂制御に関わるメカニズムでは無いと考えられた。また、同じ脊椎動物でも心筋細胞の分裂能を有している両生類(アホロートル)で検討したところ、マウスよりも分子量が大きいタンパクが検出された。これらの結果より、本研究課題で酸素環境変化に応答する高分子として同定したタンパクが、マウス心筋細胞の細胞分裂を制御している可能性が示された。循環生理学平成25年度の研究計画では、胎児心筋細胞と繊維芽細胞の選別法の評価・確立、・タイムラプス顕微鏡による細胞分裂頻度の評価およびin vivo組織での低酸素遺伝子応答の検討を行う予定であった。

in vivo組織での低酸素応答に関しては現在も進行中であるが、培養系の実験については方法論を確立し、出生時の酸素分圧上昇に伴う心筋細胞分裂停止と遺伝子発現変化についてマイクロアレイを用いた解析を完了することが出来た。また、それらの対象遺伝子をsiRNAを用いて抑制することで、細胞分裂・分化制御にとってより重要な遺伝子をスクリーニングしている。これらの結果より、本研究の進捗状況はおおむね順調であると考えている。平成26年度は、昨年度に引き続きin vivoモデルにおける低酸素応答について検討を行い、心筋細胞内Ca2+動態変化の観察、・心筋細胞内構造:横行小管系、心筋細胞間構造:介在版の構築評価など具体的な機能成熟を評価する予定である。また、酸素環境の重要な因子としての冠循環形成との関連についても検討していく。
哺乳類細胞のDNA複製系の分子レベルでの再構築

近年、発癌遺伝子の研究が進展し、細胞の増殖制御機構に多くの関心が寄せられているが、その中心命題である哺乳類細胞のDNA複製や、その開始制御の分子機構については、ほとんど解析されていないのが現状である。そこで本研究では、哺乳類細胞のDNA複製機構及び、その開始制御機構を明らかにするために、DNA複製温度感受性変異株を用いて遺伝生化学的解析をするとともに、in vitroで複製の素過程を再構成し、分子レベルで解析することを試みた。1.哺乳類細胞のDNA複製に必要な酵素・蛋白の精製2.複製の素過程の解析(【I】)二本鎖DNAがまきもどされて一本鎖になる過程:この過程に働く酵素として、二本鎖DNAを一本鎖にまきもどすDNAhelicase活性について検討したところ、精製した4種のDNA依存性ATPaseのうちATPaseBにhelicase活性があることが明らかになった。このhelicase活性の発現にはATPの水解が必要であり、helicase単独で約120baseの長さのDNAをまきもどすことが可能であった。(【II】)一本鎖DNA上でのOkazaki fragmentの合成:精製したDNApolymeraseα-primase複合体を解離・再構成することにより、RNAブライマーの形成機構及びRNAプライマーからDNAへの切り換えの機構を明らかにした。(【III】)一本鎖DNA上でのDNA合成:DNApolymeraseα活性促進因子の促進機構を解析し、その促進がプライマー末端からのDNA合成の開始頻度を上げることによることを明らかにした。
新しいGC配列特異的DNA結合分子の開発と金属イオンによる結合の制御

平成9年度はdiaminoBis-THF化合物(2)のアミノ基の立体化学が(R,R),(S,S)のものを選択的に合成した。また、diamino-bisfuran化合物(3)はアミノ基の立体化学は混合物としてアルキル鎖の長さの異なるリガンドを合成した。このように合成したリガンドdiaminoBis-THF(2)およびdiamino-bisfuran化合物(3)とDNAとの相互作用を数種類の2本鎖DNAを用いて測定した結果、以下のことが明らかになった。3)立体異性体の(S,S)-2はこのような安定化効果は全く見られず、配位子の立体化学がDNA認識に重要であることが示された。5)diamino-bisfuran化合物(3)では選択性の転換が行われ、AT配列選択的な2本鎖DNAの安定化を示した。6)短いアルキル鎖を持つdiamino-bisfuran化合物(3)は全く2本鎖DNAを安定せず、DNA結合における長鎖アルキル基の重要性が示された。以上のように、類似する骨格のdiaminobis-THF(2)およびdiamino-bisfuran化合物(3)が全く異なる配列選択性を持ち、それぞれ選択的にGC-richDNAおよびAT-richDNAを認識できることが明らかになった。これらの部分は遺伝子発現制御で重要な配列によく見られることから、遺伝子発現の阻害を行う分子としての展開が期待される。
モジュラー多様体の数論的研究

1.Bを有理数体上の不定符号四元数体、DをBの中の極大order、Nを3以上の自然数とする。Γ(N)を、Dから定義される2次のlevelNのquaternion unitary modular群とする。Y(N)を、2次のSiegel上半空間をΓ(N)で割り、toroidalコンパクト化したものとする。この3次元のモジュラー多様体は3次元のSiegelモジュラー多様体にある意味で似た性質をもっているが、研究方法があまりないためこれまでほとんど研究されていない。70年代前半に神戸大の山崎教授は、3次元のSiegelモジュラー多様体S(N)がNが4以上のときに一般型であることを示した。これに類似の結果として、Bの判別式が十分大きいとき、Y(N)が一般型であることを示した。証明の方法は次の通りである。80年代初頭に三重大の露峰教授は、Siegelモジュラー多様体の研究アイデアをHibertモジュラー多様体の研究に取り入れて重要な定理を得た。今回の研究では、露峰教授のアイデアを取り入れて、Hibertモジュラー多様体を研究するテクニックをうまく応用した。2.pは奇素数で4を法として1と合同であるとする。nを、判別式pの実二次体の整idealとする。Γ_0(n)型のHilbertモジュラー曲面で幾何種数が2以上のものを分類した。SL_2(O_K)型の曲面と違ってカスプが複雑なので、個別に方法を変えて調べなくてはいけないところが難しい点である。幾何種数が1以下の場合の分類は昨年出版された論文で行ったので、Hilbert modular曲面の分類はほぼ完成したと言える。
複合音ABR（cABR）における時間分解能から見た難聴病態解明と次世代補聴器開発

3年目の本年は、この内有毛細胞と蝸牛神経における発火の障害が指摘され近年注目をされているCochlea Synaptpathyの病態に注目して研究を進めた。蝸牛神経と内有毛細胞のシナプス機能をABRで見るためにはこれまでの測定法では特に内有毛細胞と蝸牛神経のI波の電位が小さくはっきり見えてこないことが問題であった。これを解決のために蝸牛内で発生する蝸牛遅延の情報を得ることをまず検討した。そしてその遅延量を補正するチャープ音を作成した。これらの結果を実際に正常聴力者にて測定を行い、一定の蝸牛遅延量でABRI波が増大することを突き止めた。この結果から新しくABRI波を強調する(増大する)I波チャープ音刺激によるABRの開発ができた。しかし音圧によっては蝸牛遅延量が変わる可能性が出てきたので、この部分を突き詰める必要が出てきた。また一方ではその結果から補聴器での補償技術の開発も併せて検討している。複合音ABRでの測定は順調に達成できたが、病態解明のためにABRのチャープ音の作成を行ったためやや進行が遅くなった。今後は複合音およびチャープ音での難聴者での測定数を増やすことが必要であることと、その病態から補聴器技術を開発していく事に主眼が置かれる。今回の研究では、入力音を音声・複合音とすることで、音声刺激そのものの脳幹での反応を得るように測定法を確立することをテーマとして開始した。これまでのABRはクリック音での測定であったが、複合音での脳幹反応をみるために当初の予定では、刺激音を/da/とし、刺激回数を6000回とする予定で開始した。しかし実際に測定してみるとこの測定法では難聴者での脳幹反応が非常に取りにくいことが分かった。そのため、当初の検討でもあったように入力音(刺激音)を様々に変化させ、その脳幹反応から臨床に応用出来うる入力音と検査機器の開発を目的とすることにした。2016年度は、複合音ABR(cABR)の測定条件・環境を整えることを中心に行った。提示する変調音に対しては変調音の周波数、キャリアーとしてのノイズを決定するために種々の変調音を用いてABR測定を行った。その結果実際測定に際してアーチファクトの少ない提示変調音を見いだすことができた。これまでの研究で心理物理的手法で変調音の認知つまり時間分解能の測定を行ってきたが、それらの結果を踏まえて心理実験の結果とABRによる他覚的検査との比較ができる測定条件を決定することができた。初年度達成すべき複合音ABR測定における実験体系がおおむね整った。特に変調周波数の範囲や提示するノイズの選定などアーチファクトを取り除いた状況・環境設定を準備することがほぼできるところまでできた。しかし暗所での覚醒下のABR測定に対して、検査中に眠気を来すため、何らかの対策が必要で、これら改善点を見いだすことができた。今回の研究の目的は、ABRを測定する入力音を、クリック音ではなく音声・複合音を入力音として用いて聴性脳幹反応を得ることにある。その結果により脳幹での音声・複合音がどのように伝わり理解されているのかを判断することができる。初年度は音声入力の測定条件と環境整備を行い実際に測定が出来ることが確認された。次年度では実際に難聴者での測定を行い、特にAuditory Neuropathyの難聴者に対して測定を行い非常に興味深い結果を得た。特にこれまで通常のABR測定では脳波自体の波形がでないことが診断の基準にもなっていたが、ABR波形の解析方法を変えることでフォルマント情報を抽出することが可能となった。このことはこれまでABRで脳波が取れない固定概念を覆すもので、Auditory Neuropathy難聴者でもフォルマントの周波数情報を理解できていることが確認され、さらに内有毛細胞・蝸牛神経の発火のタイミングは位相固定をしているもののそれぞれのチャンネルでは動悸しない病態が見えてきた。このような結果から老人性難聴者を含めた感音難聴者における語音明瞭度の低下している、つまり時間分解能の低下をしている難聴者に対しても同様の病態がある可能性が示唆された。3年目の本年は、この内有毛細胞と蝸牛神経における発火の障害が指摘され近年注目をされているCochlea Synaptpathyの病態にも注目している。蝸牛神経自体をABRで見るためにこれまでのABR測定法では電位が小さくはっきり見えてこないことが問題であった。そのことへの解決のために蝸牛遅延の情報を得ること、そしてその遅延を矯正しチャープ音を作成することで解決することを思いつきその測定法の確立も視野にいれて神経発火の障害に対する病態の解明を進めていく。初年度、次年度と非常に順調に研究体制、研究内容が進んできている。特に病態把握のためのABR結果が出ていることから、今後その測定法を発展させていくことを進める予定である。