hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自動解像度調整機能を備える動画像処理環境

実行時に処理解像度を自動的に変動可能な動画像処理ライブラリ,および,処理解像度をユーザに意識させないための動画像処理記述フレームワークを提案・実装した。自動解像度調整により,リアルタイム処理の記述が容易になった。また,新しい記述フレームワークにより,画像における画素,動画像におけるフレームといった,処理対象の単位が明確になることで,効率的な自動並列化も実現した。この自動並列化の枠組みでは,ユーザに特殊な記述を要求することなく,マルチスレッドによる並列処理はもちろんのこと, GPU, Ce11/B. E.などの特殊な環境を使用するための処理を自動的に生成することを可能とした実行時に処理解像度を自動的に変動可能な動画像処理ライブラリ,および,処理解像度をユーザに意識させないための動画像処理記述フレームワークを提案・実装した。この自動並列化の枠組みでは,ユーザに特殊な記述を要求することなく,マルチスレッドによる並列処理はもちろんのこと, GPU, Ce11/B. E.などの特殊な環境を使用するための処理を自動的に生成することを可能とした本研究は,多様化するプラットフォームで高い性能と記述性を案現する動画像処理アプリケーションの開発環境および実行環境を提供することを目的とする。提案する動画像処理環境は,具体的には以下のような機能を有する。・疑似リアルタイム処理および省電力のための自動的な処理解像度変動・プログラマから解像度を隠蔽することによる,より直感的なプログラミングへのパラダイム転換・クラスタ,マルチスレッド,SIMD等さまざまな粒度に,さらには,汎用プロセッサ,GPU混載,へテロマルチ(Cell/B.E. etc.)等さまざまな環境に対応する適切な自動並列化本年度においては,自動的に解像度を変動させることができる動画像処理ライブラリ,および解像度情報をプログラマから隠蔽する動画像処理記述言語の仕様を決定し,トランスレータおよびライブラリの実装を行った。ライブラリには,まず負荷状況に応じて解像度を変動させる機能を実装した。具体的には,入力動画像ストリームに対して出力フレームレートが低下してしまう場合を検出し,解像度(処理画素数または処理フレーム数)を低減させる。また,自動省電力化機能も実装した。動物体が現れない場合は自動的に解像度を低減させることで処理量を削減する機能を実現した。また次年度以降に備え,代表的な動画像処理アプリケーションをパイプライン処理で実際に動作させ,汎用的で適切なパイプライン化の枠組みを模索した。一方で,解像度非依存型動画像処理記述言語の仕様を決定した。トランスレートの際にデータ並列性や他の並列性を抽出し易くなるよう言語仕様を決定した。特に解像度を隠蔽することにより画素単位やフレーム単位の繰り返し処理をループを使用せずに記述する枠組みを考案した。当該年度は,開発中のライブラリをGPUおよびCell/B.E.に対応させることを主たる目標として研究を行った。従来はその使用に特殊な知識を必要としたGPUおよびCell/B.E.におけるプログラムを,統一的な記法により記述することを可能にし,GPU向けにはCUDAコードを,またCell/B.E.向けにはDMA転送等を行うコードを自動的に生成・挿入することで,ユーザが意識することなく,GPUおよびCell/B.E.による高速化を教授できる枠組みを実現した。評価の結果,CUDA/GPUを使用した場合では従来のRaVioliプログラムの最大約164倍,Cell/B.E.を使用した場合ではPPE単体による実行の最大約5倍の速度向上が,ユーザによるプログラム書き換えなしで得られることを確認した。この成果は,国際会議論文1件,国内研究報告1件にまとめた。またもう一つの研究主題として,働画フレーム内のそれぞれの領域において自動的に処理量を調整することで,フレームレートおよび処理対象領域の画素精度の両方を維持する方式を提案・実装した。具体的には,フレーム間で変化のないようなフレーム内領域は高い処理精度を必要としないと考え,それらを自動的に検出して当該領域の処理精度を低下させることで,本当に処理が必要である領域の処理精度を高く保つ方式を,開発中のライブラリに実装した。この成果は国内研究報告1件にまとめた。当該年度は,まず昨年度に取り組んだ,動画フレーム内のそれぞれの領域において自動的に処理量を調整することで,フレームレートおよび処理対象領域の画素精度の両方を維持する方式に対する改良方式を実装した。フレーム間で変化のないようなフレーム内領域は高い処理精度を必要としないため,それらを自動的に検出して当該領域の処理精度を低下させることで,本当に処理が必要である領域の処理精度を高く保つ方式を,開発中のライブラリに実装した。この成果は国際会議論文1編にまとめた。次に,昨年度までに実現した,GPUの性能を自動的に引き出すことが可能なライブラリフレームワークの考え方を一歩すすめ,動画像処理を記述するためのプログラミング言語を提案し,この言語で記述されたプログラムをこれまで実装したライブラリを使用するC++プログラム形式に変換するプリプロセッサを提案・実装した。これにより,動画像処理記述の抽象度をさらに上げることができ,動画像の空間・時間解像度のみならず,GPU利用のためのインタフェースも完全に隠蔽することができるようになり,プログラマはGPUの存在を一切意識することなく,GPUの恩恵をパフォーマンスの面で受けることができるようになった。これら主要な成果の他にも,さまざまなプラットフォーム上におけるプログラミングを簡素化するための方式を複数,提案・実装した。

ひとつはCell/B.E.向け開発環境であるCellSsに対し,タスクを自動的に切り出す機能を追加することにより並列化単位をプログラマに意識させないようにする拡張を提案・実現した。また,従来のCellSsが持つ制約を一部取り除くことで,より多くのプログラムに対応可能とした。ふたつめは,GPUやCell/B.E.を含む様々なバックエンドに汎用的に適用可能なプログラミングフレームワークであるOpenCLに対し,並列化単位の粒度を調節することで性能を向上させる拡張を提案・実現した。これらの結果は,国内研究会発表2編にまとめた。
波面符号化並列位相シフト法による瞬時複素振幅情報取得に関する研究

ディジタルホログラフィは光波の複素振幅分布をディジタルデータとして取得でき,コンピュータによる数値伝搬で任意の距離において光波を再生できる技術である.しかし,一般的にホログラムには不要な成分が含まれているため,それを取り除く位相シフト法が不可欠である.本研究では汎用的な光学素子を用いて1枚のホログラムから物体光の複素振幅分布を算出できる単一露光一般化波面分割位相シフト手法を提案している.物体光の複素振幅分布の算出原理,参照光の満たすべき複素振幅条件を示した後,コンピュータシミュレーション,光学実験により提案手法の有用性を実証した.提案している位相シフト法では,参照光の複素振幅は特定の分布である必要がないため,汎用的な素子を用いて実現することができる.この長所を活かして,拡散板を用いてランダムな複素振幅分布とした光波を参照光に用いている.これまでに提案手法に適した参照光の複素振幅分布の特性を,スペックルの大きさの観点から明らかにしている.今年度は,提案手法による物体光の算出アルゴリズムの改良をおこなった.本手法では隣接画素間の演算によって物体光の複素振幅を算出する.この際,複素振幅の算出式は一意に決定されるものではなく複数存在する.加えて,本手法では参照光の隣接画素間位相の差が位相シフト量に相当する.この差が有意な値のとき,物体光の複素振幅分布の算出が可能であると考えられる.したがって,参照光の複素振幅に応じて演算を使い分けることにより,単一の使用の場合に比べて再生像の画質を向上できる.提案手法では,3種類の複素振幅の算出式(演算方向)が存在する.すなわち,近傍4画素の画素の水平方向,垂直方向,斜め方向の演算によって算出するものである.これらの中から最適な演算方向を用いて物体光の複素振幅分布を求める手法が提案手法である.参照光の複素振幅に応じてこれらを使い分けることにより,単体の使用の場合に比べて再生像の画質を向上できることをコンピュータシミュレーションおよび光学実験によって示した.提案している一般化位相シフト法では,参照光の複素振幅は特定の分布である必要がないため,汎用的な素子を用いて実現することができる.この長所を活かして,拡散板を用いてランダムな複素振幅分布とした光波を参照光に用いている.これまでに提案手法に適した参照光の複素振幅分布の特性を,スペックルの大きさの観点から明らかにしている.今年度は,提案手法による物体光の算出アルゴリズムの改良をおこなった.本手法では隣接画素間の演算によって物体光の複素振幅を算出する.この際,複素振幅の算出式は一意に決定されるものではなく複数存在する.加えて,本手法では参照光の隣接画素間位相の差が位相シフト量に相当する.この差が有意な値のとき,物体光の複素振幅分布の算出が可能であると考えられる.したがって,参照光の複素振幅に応じて演算を使い分けることにより,単一の使用の場合に比べて再生像の画質を向上できる.提案手法では,3種類の複素振幅の算出式(演算方向)が存在する.すなわち,近傍4画素の画素の水平方向,垂直方向,斜め方向の演算によって算出するものである.これらの中から最適な演算方向を用いて物体光の複素振幅分布を求める手法が提案手法である.最適な演算方向であることを示す指標を提案し,その指標と主観的な評価が一致することを示した後,参照光の複素振幅に応じて演算方向を使い分ける規範を示した.単体の使用の場合に比べて再生像の画質を向上できることをコンピュータシミュレーションおよび光学実験によって示した.単一露光位相シフト法の特徴を活かし,動物体のホログラムの記録再生にも成功した.ディジタルホログラフィは光波の複素振幅分布をディジタルデータとして取得でき,コンピュータによる数値伝搬で任意の距離において光波を再生できる技術である.しかし,一般的にホログラムには不要な成分が含まれているため,それを取り除く位相シフト法が不可欠である.本研究では汎用的な光学素子を用いて1枚のホログラムから物体光の複素振幅分布を算出できる単一露光一般化波面分割位相シフト手法を提案している.物体光の複素振幅分布の算出原理,参照光の満たすべき複素振幅条件を示した後,コンピュータシミュレーション,光学実験により提案手法の有用性を実証した.撮像素子における複素振幅分布が既知の光波を参照光として用いる.この参照光と物体光を干渉させホログラムを記録し,隣接する4画素に注目する.本手法では物体光の振幅値と位相値は4画素間で等しいと仮定し,それぞれao, φoとする.一方,参照光の各画素における振幅値はar1, ar2, ar3, ar4とし,位相値はφr1, φr2, φr3, φr4とする.このときの各画素におけるホログラムの強度値をI1, I2, I3, I4とする.I1, I2, I3, I4は既知であるar1, ar2, ar3, ar4, φr1, φr2, φr3, φr4と未知であるao, φoを含んでいる.I1, I2, I3, I4の連立方程式を解くことによりao, φoを算出する.本研究ではこの算出アルゴリズムを改善するとともに,再生画像が得られない条件を明らかにし,算出されたaoに対してメディアンフィルタを適用することにより改善できることを示した.一方,参照光に用いるランダム位相光はレーザー光を拡散板に透過させることにより作製され,その光波は撮像素子面においてスペックルパターンを形成する.

したがって,スペックルの平均直径を画素サイズに一致させた光波が参照光として適していると考えられる.隣接する画素間で位相が異なり,位相シフト量が発生するためである.一方,個々のスペックルが複数画素にまたがる光波は参照光に適さないと考えられる.隣接する画素間で位相が等しく,位相シフト量が得られないためである.また,個々のスペックルが画素サイズよりも小さい光波も参照光に適さないと考えられる.実験的な評価により,スペックルの平均直径が23画素のときに画質がもっとも高くなり,平均直径がそれよりも小さい場合も大きい場合も画質が劣化することを明らかにした.空間光変調器を用いた符号化波面によって提案手法の有用性を実験的に実証する予定であったが,アルゴリズムの改善が進展中であったためそちらに注力した.「研究実績の概要」で述べた通り,これまでに提案していたアルゴリズムの再生像よりも高品質な画像を得ることに成功した.特筆すべき点は資料するデータ量は一切増加していないという点である.このことにより,提案手法に適した符号化波面の生成には自由度があり,空間光変調器を用いることなく,拡散板とアパーチャーによって実現できることも示した.すなわち,当初の予定であった「空間光変調器を用いた符号化波面によって提案手法の有用性を実験的に実証する」ことを別の形で実現したことになる.初年度に得られた動画データを含む全ての実験データにおいて,改良アルゴリズムが有効であることも示している.得られた改良アルゴリズムに関する国際学術論文を投稿中でもあることから,本研究は概ね順調に進展していると言える.提案手法に適した参照光の複素振幅分布を明らかにすることを目的に研究を進めていった.参照光に用いるランダム位相光をスペックルパターンの観点から評価することに成功した.スペックルパターンの平均直径をスペックルパターンの自己相関関数の半値全幅から算出し再生画像の画質との関係を定量的に評価することに成功したからである.物体光の複素振幅分布の算出方法に関しても当初の計画以上の成果を得た.物体光の振幅の突出値や無限大を除去するための信号処理方法を提案した.信号処理の方法としてメディアンフィルタを用いることを提案し,その効果をシミュレーションにより検証した.その結果,メディアンフィルタを用いない場合は再生像を認識することができず,用いた場合は認識することができた.これにより,メディアンフィルタを用いることの有用性を示した.また,そのウインドウの大きさは5画素×5画素が有用という結果が得られた.重み付き線形補間は実現できなかったが,メディアンフィルタの使用はそれに代わるアルゴリズムとして有効である.提案手法により瞬時記録の実証例として1rpmで回転する運動物体のディジタルホログラムの取得・再生に成功した.ディジタルホログラム1枚あたりの露光時間は7msで,フレームレートは14fpsである.以上のようなことから「おおむね順調に進展している」と判断した.今年度は提案手法の応用研究を実施する.これまでは,参照光と物体光には明確な違いがあるものという考えのものとに研究を推敲してきた.これは従来のホログラフィの考え方に束縛されていたからである.提案手法は参照光に自由度を与える(位相の異なる平面波である必要がない)ため,いわゆる物体光を参照
抗肥満作用を有する褐藻由来デオキシガラクトースの作用機序解明

DeOGalがマウス脂肪細胞の細胞内・間情報伝達機構に及ぼす影響を詳細に明らかにし,作用機序を解明する.すなわち,マウス前駆脂肪細胞および成熟脂肪細胞を用いて,1) DeOGalによるトランスクリプトームおよびプロテオーム変動解析, 2)DeOGal受容分子の特定,3)細胞内・間情報伝達機構の解明を行い,DeOGalの内臓脂肪蓄積抑制効果の作用機序の全貌を明らかにする.褐藻由来の単糖(6 -デオキシ-L-ガラクトース)が哺乳類における内臓脂肪蓄積を効果的に抑制する分子機構をプロテオーム、トランスクリプトームおよびメタボロームの解析、各種プローブを用いた相互作用解析により詳細に明らかにすることで、未・低利用褐藻類の有効利用とヒト生活習慣病の低減に資することを目指す研究である。海藻の多糖由来の単糖について、哺乳類におけるその内臓脂肪の蓄積抑制効果に関する情報伝達経路を網羅的に明らかにすることにより、作用機序を解明しようとする研究であり、水圏応用科学ばかりでなく基礎生物学の見地からも重要な知見が得られる可能性が高い。学術的意義が高い上に、海藻の有効利用への波及効果が期待される。DeOGalがマウス脂肪細胞の細胞内・間情報伝達機構に及ぼす影響を詳細に明らかにし,作用機序を解明する.すなわち,マウス前駆脂肪細胞および成熟脂肪細胞を用いて,1) DeOGalによるトランスクリプトームおよびプロテオーム変動解析, 2)DeOGal受容分子の特定,3)細胞内・間情報伝達機構の解明を行い,DeOGalの内臓脂肪蓄積抑制効果の作用機序の全貌を明らかにする.
膵癌の機能的診断を目標とした新規バイオマーカーの開発

膵癌の早期発見を目指して、膵癌特異的なマーカーとしてオートファジーアダプター因子p62に着目し、その解析を行った。p62の発現は膵臓では少なく、膵癌細胞株で著明に増強。また蛋白レベルで培養上清と細胞内濃度とが相関、p62は細胞外にも分泌。ヒト担がん患者の術前と術後の血清におけるp62の発現は3例中2例で低下が認められず低い値でのばらつきがみられることから、ELISAの感度が十分でないことを示唆。免疫染色では膵癌組織では約半数でp62とLC3が増強していたが、臨床学的な悪性度との相関はなく、膵神経内分泌腫瘍6例にて全例強発現しておりp62は神経内分泌腫瘍のマーカーとなり得る可能性が示唆された。本年度はまず、ヒト膵癌症例における血清の術前術後の変動値を測定することにより、ELISAにおいて血清のp62が測定できるかどうかを検討した。パイロット的に3例の術前術後の血清をELISAにおいて測定、腫瘍の切除による血清でのp62の変動が有意な物としてとらえられるかを測定したところ、p62の一定の傾向が見られず、明らかな低下を確認できない、という結果であった。原因としてELISAの感度が500-1000pg/mlと低いことが考えられ、100pg/ml程度への感度の向上が必要と考えられた。また、ウェスタンブロットでの検出を試みたが、結果としてELISAのほうが感度が高く、今後はELISAのみの検討で十分と考えられた。次いで、正常血清との担癌の比較を行ったところ、正常血清自身のばらつきが大きく、比較対象とできなかった。正常血清が比較的古いものであり、適切なコントロールとなり得なかった可能性がある。一方、組織レベルでは膵癌症例の染色は14例行ったところ、43%でp62の強染が認められたが、明らかな臨床病理学的因子との相関が認められなかった。同時に膵腫瘍の一種である膵内分泌腫瘍における染色も同時に行ったところ、悪性度の高いNETではp62の発現が増加している傾向が認められた。今後は膵内分泌腫瘍における発現、血清での検討も行って行く予定である。少数例の膵癌切除標本においてp62の発現と臨床病理学的因子の相関、特にlyやv、リンパ節転移といった予後との相関を示す悪性度の所見が明らかな相関を認めなかったことから、膵癌における悪性度を示す可能性を見いだすことはできなかった。一方、ELISAに関しては、感度が十分でなかった可能性が高く、さらに感度を挙げたELISAキットを使用することで同定できる可能性がある。また、膵癌細胞株におけるノックダウン、リン酸化部位の変異体の作成に難渋しており、現在作成中である。しかしながら膵神経内分泌腫瘍におけるp62の関わりが示唆される結果が認められ、全体としてはやや遅れているものの、これまでの血清における膵癌の同定困難な理由についての検証を進めており、新たな展開としてp62を使用した膵神経内分泌腫瘍の血清での同定と膵神経内分泌腫瘍における役割の解明が期待できる。本研究では、この蛋白質が膵癌の早期発見のための新たなバイオマーカーとなりうる可能性を検討し、早期診断のみならず、機能的に意義のある個々の腫瘍の性質を反映したマーカーとして開発し、最終的にはテーラーメード医療の一助とすることを目標としていた。昨年パイロット的に行ったヒト膵癌症例における血清の術前術後の変動についてはさらに症例を10例追加し、検討したところ、昨年と同様、p62の発現と膵癌の有無について有意な変動が見られず、少なくともELISAではp62の血清レベルの変化が認められなかった。少なくとも膵癌における血清での変化は現在のELISAでは捉えられない可能性が高いと考えられた。一方、膵神経内分泌腫瘍ではmTORが亢進しており、その結果、オートファジーが押さえられる経路が働いていることから、オートファジーのリクルート因子であるp62が蓄積し、発現が高いことが推察された。膵神経内分泌腫瘍病理組織において8例において染色を行ったところ、p62の発現は腫瘍にて発現が見られたが、同時にラ氏島においても発現が見られ、腫瘍特異的ではなかった。しかしながら、同時に染色したオートファジー因子、LC3-IIはmTOR阻害剤投与腫瘍において染色性が上昇していることがわかり、mTOR阻害剤によるオートファジー亢進作用による腫瘍増殖抑制効果減少が想定された。膵癌切除標本では半数の標本でのp62の染色が得られることがわかり、膵癌血清を正常と比較したELISA多数の解析を行ったが、当初の予定である、膵癌血清におけるp62を使用した同定が困難なことが明らかとなった。しかしながら、膵神経内分泌腫瘍において、p62を含めたオートファジーの関与を示唆される結果が得られ、膵神経内分泌腫瘍の治療薬となり得る新たな概念が創出できたと考えられる。膵癌は特に進行が早く予後不良である。成熟した癌細胞形成までに10年以上の期間が存在すること、早期癌であれば他の消化管癌と遜色ない治療成績が得られることからも、膵癌診療において早期発見が非常に重要である。残念ながら既存の画像診断法・バイオマーカーによる診断では、10mm以下の病変、特に浸潤していない早期癌を同定することは不可能であることから、機能性を指標としたバイオマーカーの開発を試みた。我々は、膵癌に特異的に発現が増強する細胞内マーカー蛋白を同定し、これが細胞外に分泌されることを確認した。

この細胞内マーカーp62は膵癌細胞をもちいた検討において、細胞内p62蛋白質量と培養液中に分泌・放出されるp62が関連するかどうかをELISAにて測定を試みたところ、分泌液の定量的な評価に成功するとともに細胞内濃度との相関が見られ、細胞外に分泌されかつその測定が可能であることを示すことができた。そこで、膵癌患者血清を使用して測定したところ、検出感度以下となり、さらなるELISAの改良を必要とすることが分かった。血清でのp62蛋白の同定は困難であったため、癌細胞における機能およびそれを用いた治療を追求することとし、p62蛋白は細胞内オートファジーのマーキング蛋白で有ることから、オートファジー阻害薬であるクロロキンを用いたところ、膵癌細胞株ではなく、膵腫瘍の一種である膵神経内分泌腫瘍のアポトーシスを誘導し、腫瘍抑制に働くことを明らかにした。具体的には膵神経内分泌腫瘍細胞株Min6にクロロキンを投与したところ、神経内分泌腫瘍治療薬であるエベロリムスに比較して有意にアポトーシスを更新させ、細胞数減少が認められ、さらにその本体はERストレスであることが明らかとなった。膵癌の早期発見を目指して、膵癌特異的なマーカーとしてオートファジーアダプター因子p62に着目し、その解析を行った。p62の発現は膵臓では少なく、膵癌細胞株で著明に増強。また蛋白レベルで培養上清と細胞内濃度とが相関、p62は細胞外にも分泌。ヒト担がん患者の術前と術後の血清におけるp62の発現は3例中2例で低下が認められず低い値でのばらつきがみられることから、ELISAの感度が十分でないことを示唆。免疫染色では膵癌組織では約半数でp62とLC3が増強していたが、臨床学的な悪性度との相関はなく、膵神経内分泌腫瘍6例にて全例強発現しておりp62は神経内分泌腫瘍のマーカーとなり得る可能性が示唆された。本研究課題遂行上の問題としてまずヒト血清での膵癌の同定が困難であった点が挙げられる。in vitroとin vivoでの動態には大きな違いがあることを考えに入れると、本年はまず、これまでに上清に分泌され明らかに同定されていた膵癌細胞株をマウスxenograftとし、同血清を測定することで、in vitroの状態をin vivoで反映するかどうか、まず系の検証を行う。一方、切除標本については数を増やして臨床病理学的因子との相関を検討を進める。さらに膵癌細胞株での変異体作成が困難であれば阻害薬などのコンパウンドを使用して研究を進める予定である。前年度で膵癌の他に、膵神経内分泌腫瘍でのp62の関わりが示唆される結果が出てきたため、同腫瘍における機能解析、autophagyとの関係、Nrf2との相互作用などの検討を進める予定である。本研究課題におけるp62を使用した血清レベルでの膵癌の同定が現時点での技術的困難があることが明らかとなった現在、研究の方向性を膵神経内分泌腫瘍に移し、p62のみならず、オートファジーと膵神経内分泌腫瘍の関係へ研究を展開する予定である。mTOR阻害薬を使用した際のオートファジー経路の亢進を示唆する免疫染色を得たことから、オートファジー抑制薬剤がmTOR阻害剤と併用することで膵神経内分泌腫瘍の薬剤になり得る可能性が示唆され、細胞株を使用して検討する予定である。さらにゼノグラフトモデルおよび膵神経内分泌腫瘍自然発生マウスであるMEN1マウスを用いて、mTOR阻害剤併用オートファジー抑制薬剤による腫瘍抑制効果を検討し、治療薬になり得るかの検討を進める予定である。
土壌中におけるアンモニア酸化菌の多様性と菌数変動および硝化能の関係

土壌生態系の窒素循環において硝化菌(アンモニア酸化菌と亜硝酸酸化菌)は重要な機能を担っている。最近の報告は土壌中に複数種のアンモニア酸化菌が存在していることを示している。しかし、土壌中の個々のアンモニア酸化菌種の菌数は不明である。本研究では、まず茶園土壌におけるアンモニア酸化菌の多様性をPCR-DGGE法により分析した。また、茶園土壌から複数種のアンモニア酸化菌を分離しその特徴を明らかにした。さらに分離したアンモニア酸化菌を用いてリアルタイムPCRによるアンモニア酸化菌の菌数測定法を検討した。1)PCR-DGGEにより、茶園土壌には3属6種以上のアンモニア酸化菌が生息することが示された。特に強酸性土壌にはγプロテオバクテリアに属するアンモニア酸化菌、Nitrosococcusが生息することが示された。3)TaqManプローブ・リアルタイムPCR法によりアンモニア酸化菌の菌数測定法を検討した。Nitrosomonasに特異的なプライマーを設計し1000個以上の菌数を計数した。Nitrosospiraに特異的なプライマーを設計し1000個以上の菌数測定を可能にした。アンモニア酸化菌は多種多様であり、環境によって優先的にアンモニア酸化を担う種やアンモニア酸化能が変化すると考えられている。そこで、耕地土壌を用いてアンモニア酸化菌の多様性の検討を行った。施肥条件の違いにより土壌pHが3.6(2N区)、4.3(Std区)、5.3(3Ca区)と異なる3種類の茶園土壌とトウモロコシ畑土壌を用いた。強酸性化した2N区土壌から検出され、分離されたNitrosococcus sp.TAO100は16S rDNAと細胞形態からγサブグループのアンモニア酸化菌であることが示された。このTAO100株のamoAの解析結果から、他のγサブグループのアンモニア酸化菌のamoAとは相同性が低いことからTAO100株は新しい種と考えられた。土壌DNAから調製した16S rDNAとamoAのクローニングライブラリー及びPCR-DGGEによりアンモニア酸化菌の多様性を解析した。その結果、一般的に酸性森林土壌で優先種とされているcluster2がStd区においても優先的に存在していた。土壌pHが比較的高い3Ca区ではcluster4が優先的に存在していた。しかし、土壌pHがほぼ同じ草地土壌ではcluster3が優先的に存在していた。このことから土壌pH以外の土壌の性質によってもアンモニア酸化菌の多様性が影響を受けると考えられた。2N区では酸性土壌における優先グループcluster2が優先種ではなく、cluster4が優先的に存在することが示された。しかし、TAO100株とcluster4のNitrosospira属のどちらが優先的にアンモニア酸化に関わっているかはさらに検討を要する。これを明らかにするためには、個々の種のアンモニア酸化菌を種ごとに計数する方法を開発する必要がある。そこで、定量PCRによる菌数の計数方法の検討を行った。サイバーグリーン法は簡便であるが、非特異的な増幅が認められた。そこでTaqmanプローブ法を用いたところ、計数が可能であった。Nitrosospira属およびNitrosomonas属のアンモニア酸化菌のそれぞれのアンモニアモノオキシゲナーゼA遺伝子(amoA)をターゲットとしてプローブとプライマーを設計した。ゲノムDNAを1ng用いてPCRによる検出を行ったところ、両方菌株について定量が可能であった。また、それぞれのプライマーペア、プローブで他の属のアンモニア酸化菌の増幅は認められなかった。今後、実際の土壌DNAへ応用して実用性を確認する必要がある。一方、PCR-DGGEによるアンモニア酸化菌の多様性解析を行った。この結果、国内の農地土壌にはNitrosospira属およびNitrosomonas属のアンモニア酸化菌が存在するがNitrosospira属が主要であることが示された。また、家畜排泄物が多量に投入された土壌ではNitrosomonas属の割合が高くなる傾向にあった。酸性土壌にはまれにNitrosococcus属のアンモニア酸化菌が存在した。
経済制裁の有効性について：国際貿易論の視点から

本研究では「経済制裁・貿易制裁が有効であるかどうか」を分析する為に、国際貿易論の観点から理論的モデルを構築した。モデル構築に当たっては、経済制裁をかけるぞという「脅し」の効果と実際に経済制裁をかけた場合の効果を識別し、又、経済制裁に用いられる貿易政策の種類、制裁の目的、国連・WTO等の多国的アプローチとアメリカやヨーロッパ等の少数国による経済制裁の比較、経済制非賛同国の有無、制裁執行以前の貿易量などの項目に着目し、貿易制裁が逆効果になる可能性を示唆した。経済制裁や貿易制裁のスタイライズド・ファクトを確立するためのサーベイを行い、情報をまとめる作業を行った。ある程度予想されていた事ではあるが、経済制裁の歴史は長く多様であり非常に興味深い情報収集ができた。また、幾度かにわたって経済制裁・貿易制裁の研究の方向性、及び、本研究で構築しようとしているモデルと現実社会との整合性、WTOの果たすべき役割など、国内外の研究者と意見交換をはかった。特に、本研究の中心となる生物兵器や核兵器などの大量殺戮兵器の研究開発に関しての経済生成については国際連合が関与する可能性が高いが、環境問題や人権問題などその他の経済制裁についてはWTOの果たしうる役割も有るという意見が多く、まだ十分な研究がされていないことから、本研究から派生した今後の研究課題の糸口がつかめたと言える。また、これらの収集された情報や、他の研究者との意見交換をベースに経済制裁の大量殺戮兵器の開発に対する効果を分析するための理論モデルはを書き直し、精密度を上げた。モデルは当初の予定通りLee & Wilde (1980 Quarterly Journal of Economics)に類似した確率的研究開発モデルを利用しているが、非制裁国(核兵器などの大量殺戮兵器の開発をしている国)の研究開発活動を個別に分析するのではなく、制裁国との無期限ダイナミックゲームを用いている。課題であるシミュレーションについては思ったほど興味深い結果が得られることが出来ず、次年度に課題を持ち越すかこの方向を諦めるか検討中である。モデル構築に当たっては、経済制裁をかけるぞという「脅し」の効果と実際に経済制裁をかけた場合の効果を識別し、又、経済制裁に用いられる貿易政策の種類、制裁の目的、国連・WTO等の多国的アプローチとアメリカやヨーロッパ等の少数国による経済制裁の比較、経済制非賛同国の有無、制裁執行以前の貿易量などの項目に着目したものである。本年度は前年度までの理論モデルの精度を高め、モデルのシミュレーション分析を行った。また国内外の研究者とコミュニケーションを取り、フィードバックを基に論文の形に仕上げた後、査読ジャーナルに投稿中である。経済制裁の大量殺戮兵器の開発に対する効果を分析するために、理論モデルを構築した。理論モデルは、当初の予定通りLee & Wilde (1980 Quarterly Journal of Economics)に類似した確率的研究開発モデルを利用しているが、非制裁国(核兵器などの大量殺戮兵器の開発をしている国)の研究開発活動を個別に分析するのではなく、制裁国との無期限ダイナミックゲームを用いている。現段階では2カ国間のゲームで有るが、不確実性を含む非対称ダイナミックゲームであるため、申請時より想定していたことではあるが、分析はそう容易ではなく、理論的な分析で出せる結果には限度がある。シミュレーション分析を行うことが必要になってくるが、そのための準備として、この様な問題を解くのに必要な数理分析ソフトウェアーを調査したところ、当初予定していたMatLabよりはMathematicaの方が適切だと思われたため、シミュレーション分析の準備に取り掛かった。しかしながら、実際のシミュレーション分析には取り掛かっていない。また、経済制裁や貿易制裁のスタイライズド・ファクトを確立するためのサーベイであるが、助成金の最終決定の遅延により、理論モデルの構築に先に着手したため、こちらについては24年度以降の課題となっている。現時点の限定的なもでるによる分析成果としては、貿易制裁が逆効果になりうる可能性を示唆する結果が出ている点が興味深い。経済制裁のモデルにも磨きがかかり理論的に興味深い結果が出ており、歴史的な経済制裁の事例等の情報収集や国内外の研究者との情報交換や意見交換などの順調に進んでいる。新しい研究の方向性が見えてくるなど、予想外の成果も出しているが、当初予定していたシミュレーションに関しては理論モデル以上の結果が出ておらず、この点に関してのみ次年度への持ち越しの検討課題となっている。サーベイと理論モデルの構築と順序が逆になったため、総合的に見ると概ね順調と言える。理論上、興味深い結果が出ていること、及び、23年度内にシミュレーションの準備に入れたことは予想以上と考えられるが、実際のシミュレーション分析には着手していない。理論分析の結果はまだ初期モデルによるものであるが、今後発表の価値があるものと考えている。次年度の研究課題としてはいくつかある。まず、第一にシミュレーション分析をこれ以上行うことでより良い結果が得られるかどうか見極めることである。

状況によっては、シミュレーション分析を断念する可能性もあるが、他の形のR&Dモデルを使うことにより興味深い結果が得られる可能性もあり、検討する余地がある。次に、研究成果を発表できる形にまとめ、学会やセミナーなどを通して研究結果を発表することである。また、これらの活動を経済分析に反映させ、論文投稿の準備に入る予定である。また、経済制裁に関する事例等を含め、情報収集の成果と研究結果をウェブなどを通して公開する作業も必要となる。当初は経済制裁・貿易制裁のミニコンファレンスを予定していたが、関連研究者の日程・体調不良等で年内には実現が困難な様子であるため、国外研究者との国際交流は一同が一箇所に会する形では無く、こちらから訪問するか研究者の招聘という形で行う予定である。24年度に研究費の未使用額が発生したが、これは当初研究目的で来日予定だった海外研究者とのスケジュール調整が年度内につかなかったためである。理論モデルのリファインメント、シミュレーション、スタイライズド・ファクトのサーベイが課題である。理論モデルに関しては、今後、どの程度包括的なモデルに拡張するか、それとも比較的シンプルな洗練されたモデルに留めて、分析結果を強調するか判断すべきところである。この為、シミュレーションを含め、数バージョン分析を行い、他の研究者の意見も参考にした上で判断を下したいと思っている。タイミングについては分析の成果にもよるが、国内外の研究者との意見交換や学会での発表などについても24年度後半には積極的に行いたいと考える。主な経費の項目は、学会参加費、旅費、海外研究者の招聘費用、また論文の投稿準備・投稿費用などである。更に、研究成果の公開の為の、ウェブページ作成等のソフトウェアーやトレーニング、研究補助費用も計上予定である。シミュレーションに使用するソフトウェアー/ハードウェアーの計上も予定している。24年度の未使用額については、当該海外研究者とのスケジュール調整を図っており、25年度内に実現予定である。23年度未使用額の発生理由は、基盤(C)の配布額がなかなか決定されなかったため、研究分析の順序を変更したためである。23年度未使用額の利用計画としては、シミュレーションの為のソフトウェアー、書籍、トレーニング等、及び、学会参加や意見交換のための海外研究者の招聘に関わる旅費を想定している。また、24年度に延期されたスタイライズド・ファクトのサーベイに関わる研究補助費用も計上予定である。
ヘテロ有機超薄膜を用いた高電気伝導性材料の開発に関する研究

申請者はすでにアルミニウム金属に匹敵する電気伝導性の高いヘテロLB有機超薄膜を開発してきた.本年度は電気伝導性の機構について解明を行い以下の点を明らかにした.1.有極性LB膜の分極の変化を熱刺激電流(TSC)法により調べ,70°C付近のTSCのピークは電気双極子モーメント,110°C付近のTSCピークは空間電荷移動に原因することを明らかにした.2.無極性LB膜のTSCは25130°Cの温度範囲で10pA以下であり,顕著なTSCピークは測定されず,膜の分極は認められなかった.3.X線回折測定より有極性LB膜,無極性LB膜および有極性/無極性ヘテロLB膜の面間隔を求め,分子の配向状態を明らかにした.脂肪酸LB膜の水面上での配向状態を,水相のpH56付近でZ型からY型に累積型が変化することがわかり,水相の温度2050°Cの範囲で気体膜,液体膜および固体膜に変化がないことがわかった.以上の結果より,有極性/無極性ヘテロLB膜の膜面内電気伝導は有極性LB膜の分極により生じた膜内の電界,ヘテロ膜界面を導電面とする電気伝導であることがわかった.今後の研究課題はヘテロ膜界面に蓄積される2次元電子ガスの密度を評価し,電気伝導性の機構をさらに詳細に検討することである.ヘテロ膜に印加する電圧に対する過渡電流を評価することにより,誘電率および2次元電子ガスの密度が求まる.この結果をふまえてさらに高い電気伝導性有機材料の開発を行う予定である.申請者はすでにアルミニウム金属に匹敵する電気伝導性の高いヘテロLB有機超薄膜を開発してきた.本年度は電気伝導性の機構について解明を行い以下の点を明らかにした.1.有極性LB膜の分極の変化を熱刺激電流(TSC)法により調べ,70°C付近のTSCのピークは電気双極子モーメント,110°C付近のTSCピークは空間電荷移動に原因することを明らかにした.2.無極性LB膜のTSCは25130°Cの温度範囲で10pA以下であり,顕著なTSCピークは測定されず,膜の分極は認められなかった.3.X線回折測定より有極性LB膜,無極性LB膜および有極性/無極性ヘテロLB膜の面間隔を求め,分子の配向状態を明らかにした.脂肪酸LB膜の水面上での配向状態を,水相のpH56付近でZ型からY型に累積型が変化することがわかり,水相の温度2050°Cの範囲で気体膜,液体膜および固体膜に変化がないことがわかった.以上の結果より,有極性/無極性ヘテロLB膜の膜面内電気伝導は有極性LB膜の分極により生じた膜内の電界,ヘテロ膜界面を導電面とする電気伝導であることがわかった.今後の研究課題はヘテロ膜界面に蓄積される2次元電子ガスの密度を評価し,電気伝導性の機構をさらに詳細に検討することである.ヘテロ膜に印加する電圧に対する過渡電流を評価することにより,誘電率および2次元電子ガスの密度が求まる.この結果をふまえてさらに高い電気伝導性有機材料の開発を行う予定である.
消化器癌におけるケモカインSDF-1とレセプターCXCR4の抗腫瘍効果の解析

我々は肝臓癌を対象にしたdifferential display法によって、癌部でmRNAの発現が欠損しているCXCケモカインSDF-1に相当する遺伝子を単離・同定した。さらにこの遺伝子がヒト健常組織では広く発現しているが、大腸腺腫及び多くのヒト株化癌細胞では発現が欠損していることを報告したが、臨床の消化器癌組織での発現を詳細に調べた報告はなく、発癌や癌の増殖進展過程における機能的役割は未だ不明のままである。またそのレセプターCXCR4に関して、これまでヒト癌組織における発現を解析した報告はない。そこで我々は消化器癌(大腸癌、食道癌、胃癌、肝臓癌)におけるSDF-1とCXCR4のmRNA発現量ならびに癌組織における発現の局在を検討した。肝臓癌、大腸癌、食道癌、胃癌を対象として、癌部(T)および非癌部(N)よりRNAを抽出し、RT-PCR法によりSDF-1およびCXCR4のmRNA発現量をTとNの発現量の比率(T/N比)として半定量的に算定し、臨床病理学的因子との関係やリガンドとレセプターの発現量の相関関係を解析した。また免疫組織化学染色にて癌部と非癌部での発現の局在を比較検討した。その結果、(1)SDF-1のT/N比(平均±標準誤差)は、肝臓癌:0.40±0.07、大腸癌:0.38±0.09、食道癌:0.43±0.07、胃癌:0.70±0.09で癌部での発現が非癌部と比較して著しく低下していた。(2)CXCR4の発現は肝臓癌でのみ癌部での発現が低下しており(T/N比:0.65±0.11)、その発現量はSDF-1と有意に相関していた(p=0.002)。(3)肝臓組織の免疫組織化学染色においてSDF-1,CXCR4の発現は、ともに中心静脈周囲の肝細胞質内に限局していた。以上より、(1)SDF-1の発現は消化器癌で著しく低下しており、CXCR4の発現は肝臓癌でのみ低下していた。(2)肝臓では癌部でSDF-1とCXCR4の発現量が相関し、非癌部でも局在部位がほぼ一致していることから両者の機能的な関わりが示唆された。(3)消化器癌におけるSDF-1とCXCR4の発現は、発癌過程に何らかの重要な関与をしていることが示唆された。現在消化器癌におけるSDF-1発現低下の制御機構に関して解析中である。さらにこの遺伝子がヒト健常組織では広く発現しているが、大腸腺腫及び多くのヒト株化癌細胞では発現が欠損していることを報告した(Biochem.Biophys.Res.Comm.,1996)。

臨床の消化器癌組織での発現を詳細に調べた報告はなく、発癌や癌の増殖進展過程における機能的役割は未だ不明のままである。またそのレセプターCXCR4に関して、これまでヒト癌組織における発現を解析した報告はない。そこで我々は消化器癌(大腸癌、食道癌、胃癌、肝臓癌)におけるSDF-1とCXCR4のmRNA発現量ならびに癌組織における発現の局在を検討した。肝臓癌、大腸癌、食道癌、胃癌を対象として、癌部(T)および非癌部(N)よりRNAを抽出し、RT-PCR法によりSDF-1およびCXCR4のmRNA発現量をTとNの発現量の比率(T/N比)として半定量的に算定し、臨床病理学的因子との関係やリガンドとレセプターの発現量の相関関係を解析した。また免疫組織化学染色にて癌部と非癌部での発現の局在を比較検討した。【結果】(1)SDF-1のT/N比(平均±標準誤差)は、肝臓癌:0.40±0.07、大腸癌:0.38±0.09、食道癌:0.43±0.07、胃癌:0.70±0.09で癌部での発現が非癌部と比較して著しく低下していた。(2)CXCR4の発現は肝臓癌でのみ癌部での発現が低下しており(T/N比:0.65±0.11)、その発現量はSDF-1と有意に相関していた(p=0.002)。(3)肝臓組織の免疫組織化学染色においてSDF-1,CXCR4の発現は、ともに中心静脈周囲の肝細胞質内に限局していた。以上より、(1)SDF-1の発現は消化器癌で著しく低下しており、CXCR4の発現は肝臓癌でのみ低下していた。(2)肝臓では癌部でSDF-1とCXCR4の発現量が相関し、非癌部でも局在部位がほぼ一致していることから両者の機能的な関わりが示唆された。(3)消化器癌におけるSDF-1とCXCR4の発現は、発癌過程に何らかの重要な関与をしていることが示唆された。我々は肝臓癌を対象にしたdifferential display法によって、癌部でmRNAの発現が欠損しているCXCケモカインSDF-1に相当する遺伝子を単離・同定した。さらにこの遺伝子がヒト健常組織では広く発現しているが、大腸腺腫及び多くのヒト株化癌細胞では発現が欠損していることを報告したが、臨床の消化器癌組織での発現を詳細に調べた報告はなく、発癌や癌の増殖進展過程における機能的役割は未だ不明のままである。その結果、(1)SDF-1のT/N比(平均±標準誤差)は、肝臓癌:0.40±0.07、大腸癌:0.38±0.09、食道癌:0.43±0.07、胃癌:0.70±0.09で癌部での発現が非癌部と比較して著しく低下していた。
単原子スペクトロスコピーの高度化研究

電子分光の高速化のためのCMOS型検出器の導入テストが始まった。新しい検出器を電子顕微鏡像観察に用いた場合は時間分解能が飛躍的に増加し、カーボン原子鎖の構造変化など重要な化学反応が直視できるようになった。また高分解能EELSが、低次元物質の光学特性評価に応用できることを実証した。量子ドットや二次元膜界面などのナノスケール評価に先鞭をつける成果が得られた。ペロブスカイト結晶の光学特性を測定する研究がアムステルダム大学との共同で行われその成果はJPCC誌に発表された。またウィーン大学と共同でナノチューブの欠陥が吸収スペクトルに及ぼす影響を調べる研究が行われた。後者は現在論文投稿中であるが、どちらも新しい分野の評価手法開拓に繋がっている。また軽元素であるリチウムや電子線照射で不安定価しやすいカルコゲン元素などの単原子分析の成功例をUltramicroscopy誌に発表した。また高速の原子レベル分析法は新規二次元物質合成のその場観察にも応用され、Vanderbilt大学との共同研究成果としてPhys. Rev. Lett.誌やNanoLett.誌に発表された。また二次元物質の光学特性に及ぼすドーパント元素の影響を調べた論文がAdv.Func.Mat.誌に報告された。その他低次元物質の特性や構造解析に貢献する論文がNature Communications誌やCarbon誌をはじめとする多くの雑誌に成果として発表された。結果として昨年度には、7件の招待講演と15件の原著論文が発表された。電子顕微鏡を用いた新しい評価手法の開発は極めて順調に進捗している。単原子スペクトロスコピーの高度化のために必要な検出器の向上と色収差をはじめとする電子顕微鏡および分光器の収差解析法などについて多くの知見が得られている。昨年度はとくに国内メーカーと共同で進めている高エネルギー分解能EELS及びガス導入その場観察において大きな進展が見られた。新型の検出器の導入は多少遅れているものの2018年度中には試験運転を始められる予定である。また単原子スペクトロスコピーのへの応用は国際共同研究を中心に多くの共同研究論文の発表に繋がった。引き続き、観察時の試料環境制御および検出器の高感度化に取り組む。具体的には電子顕微鏡カラム内に低圧の反応ガスを導入できるシステムを開発し顕微鏡内での化学反応などの分光学的変化を観察する予備実験を始める。試料温度を高温に保ちながらナノカーボン系材料の構造変化を原子レベルで観察する研究に取り組む。同時に顕微鏡カラム内の残留ガス測定や高真空化などに取り組む。また現在使われているCCDベースの検出器をCMOSに交換することを検討する。検出効率や速度において従来よりも高性能な分光検出器を実現し、超高速ケミカルマップ取得を目指す。同時に、単原子スペクトロスコピー法の発展にも取り組む。とくに低次元物質中のドーパントや不純物の電子状態・スピン状態をマクロスコピックな物性と直接関連づけられるような基盤研究を行う予定である。そのために照射系レンズの色収差補正や電子線源の高輝度化なども検討することとした。上記研究を推進するために、本年度は引き続き2名のポスドクと2名のアシスタントを雇用する予定である。本年度は、電子線分光器および検出器を前倒しで導入し、既存電子顕微鏡への統合を行った。装置の調整は順調に進んでいる。いくつかの遷移金属において単原子感度を持つことを確認した。予備実験も順調に進捗し元素分析および吸収スペクトル取得においていくつかの研究成果が発表された。とくに軽元素であるフッ素や塩素の単原子分析に成功した。また電子顕微鏡の試料環境制御のための高真空化およびガス導入機構の整備も順調に進捗している。並行して現状のCCD検出器からより高速・高感度のものに改造するための検討および基礎実験を行っている。アムステルダム大学やシンガポール国立大学、台湾清華大学などとの国際共同研究も進んでいる。既存装置による予備実験は順調に進捗し、とくに一次元および二次元物質の構造解析に単原子スペクトロスコピー法が応用された。とくにカーボンナノチューブ内に閉じ込められた単原子鎖を用いた軽元素の高感度検出実験の成果が専門誌であるUltramicroscopy誌に掲載された。また電子線を用いた電子分光のエネルギー分解能の向上に挑戦し、それをペロブスカイト系ナノ粒子の光学物性測定に応用した。これらの成果はNanoLett誌に掲載された。さらに二金属粒子からなる新しい手法によって合成された光触媒構造解析にも適用された。以上、新装置の開発および既存装置による予備実験ともに順調に進捗しており、成果も着実に見込まれる。電子線分光器および検出器を前倒しで導入し、既存電子顕微鏡への統合を行った。既存装置による予備実験は順調に進捗し、論文発表4件など成果も着実に挙がっている。

後者は現在論文投稿中であるが、どちらも新しい分野の評価手法開拓に繋がっている。また軽元素であるリチウムや電子線照射で不安定価しやすいカルコゲン元素などの単原子分析の成功例をUltramicroscopy誌に発表した。また高速の原子レベル分析法は新規二次元物質合成のその場観察にも応用され、Vanderbilt大学との共同研究成果としてPhys. Rev. Lett.誌やNanoLett.誌に発表された。また二次元物質の光学特性に及ぼすドーパント元素の影響を調べた論文がAdv.Func.Mat.誌に報告された。その他低次元物質の特性や構造解析に貢献する論文がNature Communications誌やCarbon誌をはじめとする多くの雑誌に成果として発表された。結果として昨年度には、7件の招待講演と15件の原著論文が発表された。電子顕微鏡を用いた新しい評価手法の開発は極めて順調に進捗している。単原子スペクトロスコピーの高度化のために必要な検出器の向上と色収差をはじめとする電子顕微鏡および分光器の収差解析法などについて多くの知見が得られている。昨年度はとくに国内メーカーと共同で進めている高エネルギー分解能EELS及びガス導入その場観察において大きな進展が見られた。新型の検出器の導入は多少遅れているものの2018年度中には試験運転を始められる予定である。また単原子スペクトロスコピーのへの応用は国際共同研究を中心に多くの共同研究論文の発表に繋がった。来年度以降も引き続き、「単原子トラッキングを可能にする超高速ケミカルマップ」、「単原子スピン状態、配位数、電子準位などの情報取得」、「化学反応・相転移などに伴う単原子ELNES変化のその場測定」を実現するために、EELS法の高速化・高感度化・高分解能化を目指す。具体的には、超高真空下でガス分圧や温度制御を可能にする観察時の試料環境制御、とくに深いエネルギー損失におけるスペクトルカットオフに対応し回折面上でのエネルギーぼけを最小限に抑えるための電子顕微鏡中間レンズ色収差低減、高輝度かつ高安定の電子銃導入、などを行う。また高速・高感度分光検出器の改良・検証も引き続き行う。来年度は、前年度に導入した分光器の調整作業を行い、高次収差低減を実現する。とくに超高速ケミカルマップ取得の実現を目指す。また単原子情報の充実化に取り組む。昨年度、分光器および検出器、シャッタなどを前倒して備品を調達したので、本年度には高額物品を予定されていいない。ポスドク1名およびアシスタント1名を雇用する予定である。引き続き、観察時の試料環境制御および検出器の高感度化に取り組む。具体的には電子顕微鏡カラム内に低圧の反応ガスを導入できるシステムを開発し顕微鏡内での化学反応などの分光学的変化を観察する予備実験を始める。試料温度を高温に保ちながらナノカーボン系材料の構造変化を原子レベルで観察する研究に取り組む。同時に顕微鏡カラム内の残留ガス測定や高真空化などに取り組む。