hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
医療分野への画像応用に関する研究

本年度の研究では,拡散テンソル解析手法を用いた脳神経経路の可視化手法を,医療用画像診断ソフトウェア上に実装した.また,複数の臨床データを用いて脳神経経路を表示し,実装した手法の動作の確認を行った.特定方向に対する水素原子の拡散運動を画像化できる拡散強調画像を複数用い,それらをテンソル解析することにより得られる,水の拡散異方性を示す画像を拡散テンソル画像と呼ぶ.水の拡散異方性を示す拡散テンソルは,3次元空間においては3×3の行列Dで表現できる,Dの固有方程式を解くことにより求まる固有ベクトルはそれぞれ直交し,第1固有ベクトルの方向が神経線維の方向を大まかに表している.拡散テンソル画像から,その異方性に基づき神経経路を追跡し描出したものをトラクトグラフィと呼ぶ.トラクトグラフィは神経線維の走行を可視化しており,脳機能評価や,病変摘出の際の判断などに用いられる.本プロジェクトで開発した手法により脳神経経路を表示することが可能となった.以上で用いた解析モデルでは,神経線維束の交差部で経路追跡が途切れてしまうという問題があった.そこで2つのテンソル場D1およびD2を仮定した2-Tensorモデルを用い解析を行うことにより,この問題を解決した.研究の意義本研究では,虚血性心疾患の診断の際によく用いられるCT画像とSPECT画像を自動位置あわせし,統合表示する手法の開発を行った,CT画像とSPECT画像は,それぞれ別のモダリティにより撮影するものであり,これらを統合表示するにはそれぞれを位置あわせする必要がある.しかし,特にSPECT画像は解像度が低くCT画像のような解剖学的な形状情報も得られないため,これらの画像をその画素値を参考にマニュアルで位置あわせすることは難しい.本研究で開発した手法を用いると,簡単なマニュアル操作を行うだけで,これらの画像を位置あわせし統合表示することができる内容開発した手法では,CT画像とSPECT画像の位置あわせの際に,中間でアトラスデータとの位置あわせを行う.アトラスデータは,SPECT画像の平均的な画素値情報(複数患者のSPECT画像の平均から得る)と加えて,心臓の左心室の座標系に由来する,左心室の長軸ベクトル・短軸ベクトルおよびその原点と左心室長を有するデータである.CT画像とSPECT画像の位置あわせを行うにあたってまず,患者CT画像にアトラスデータと同様の軸の設定を行う.軸の設定はアプリケーションのGUI上で,数回のマウスクリックとドラッグで行うことができる.次に,患者CT画像の長軸ベクトル・短軸ベクトルとアトラスのそれぞれの軸ベクトルが一致するよう患者CT画像を平行移動と回転により変換する.この変換は数式を解くことにより一意に求めることができる.最後に患者SPECT画像とアトラスデータの位置あわせを行う.この位置あわせは,患者SPECTとアトラスデータの画素値が,同じ値で重なりあうよう平行移動と回転変換を行う.この変換は,最急降下法により最適化問題を解くことで求めることができる.これら二つの変換を行うことで,アトラスデータ上で患者CTと患者SPECTの位置あわせが完了する.本年度の研究では,拡散テンソル解析手法を用いた脳神経経路の可視化手法を,医療用画像診断ソフトウェア上に実装した.また,複数の臨床データを用いて脳神経経路を表示し,実装した手法の動作の確認を行った.特定方向に対する水素原子の拡散運動を画像化できる拡散強調画像を複数用い,それらをテンソル解析することにより得られる,水の拡散異方性を示す画像を拡散テンソル画像と呼ぶ.水の拡散異方性を示す拡散テンソルは,3次元空間においては3×3の行列Dで表現できる,Dの固有方程式を解くことにより求まる固有ベクトルはそれぞれ直交し,第1固有ベクトルの方向が神経線維の方向を大まかに表している.拡散テンソル画像から,その異方性に基づき神経経路を追跡し描出したものをトラクトグラフィと呼ぶ.トラクトグラフィは神経線維の走行を可視化しており,脳機能評価や,病変摘出の際の判断などに用いられる.本プロジェクトで開発した手法により脳神経経路を表示することが可能となった.以上で用いた解析モデルでは,神経線維束の交差部で経路追跡が途切れてしまうという問題があった.そこで2つのテンソル場D1およびD2を仮定した2-Tensorモデルを用い解析を行うことにより,この問題を解決した.
エピジェネティクスと免疫制御の併用によるネオアンチゲンを標的としたがん免疫治療

胃がん細胞株YTN2、YTN16(同一の腫瘍から樹立したサブクローン)、肺がん細胞株LLC1、メラノーマ細胞株B16F10の全エクソーム解析とRNA-Seq解析に基づきネオエピトープペプチドの候補を抽出し、YTN2、YTN16、LLC1、B16F10に対して、それぞれ160、168、128、91個のペプチドを合成してその免疫原性を評価した。。YTN2、YTN16、LLC1、B16F10に対して、それぞれ65個、69個、25個、3個のペプチドが、DCワクチンによってペプチド反応性CD8陽性T細胞を誘導することが可能であった。そこで、DNAメチル化阻害剤の5-Azacytidine、Decitabine、HDAC阻害剤のVorinostat、Trichostatin A、Panobinostat、Valproic acidが、免疫原性を持ったネオアンチゲンの発現に与える影響を解析した。B16F10由来のネオアンチゲンに対しては、DNAメチル化阻害剤では遺伝子発現に大きな変化は認められなかったが、検討した4種類のHDAC阻害剤によって、3種類中1つのネオアンチゲンにおいて、2.3倍から2.8倍の遺伝子発現の増加を認めた。LLC1由来のネオアンチゲンに関しては、2個のネオアンチゲンにおいて、検討したすべてのDNAメチル化阻害剤とHDAC阻害剤によって2倍から6倍の遺伝子発現の増加を認めた。YTN2及びYTN16細胞株では、DNAメチル化阻害剤におって、遺伝子発現が1000倍に増加した抗原を認めた。また、HDAC阻害剤の中では、Trichostatin Aが最も効率よくネオアンチゲンの遺伝子発現を増強し、無処理では発現が認められなかった18個のネオアンチゲンのうち、12個のネオアンチゲンの発現が誘導された。エピゲノムの制御でネオアンチゲンに対する免疫応答を増強する可能性が示唆された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。ネオアンチゲン予測法は、全エクソンシーケンスによる網羅的遺伝子解析で得られた腫瘍特異的遺伝子変異からアミノ酸変異を伴う配列を抽出し、MHC結合能を計算する手法が主であった。平成28年度の研究において、我々は、RNA-Seqを併用することによりRNAレベルでも遺伝子変異を確認し、さらに腫瘍内で発現を伴う遺伝子変異産物を選択することで、より正確なネオアンチゲンの予測が可能になることを明らかにした(Cancer Sci. 2017 Feb;108(2):170-177)。胃がん細胞のうち、C57BL/6マウスに接種すると自然に拒絶されるYTN2と拒絶されないYTN16について、YTN2には3296個、YTN16には3315個のミスセンス変異が検出された。2976個は両者に共通だった。腫瘍細胞で発現のあるものを選択した後、変異を含む8-10merのアミノ酸配列について、NetMHCpanによる結合能でIC50<100となるエピトープはYTN2で74個、YTN16で60個(52個が共通)、IC50<200ではYTN2で207個、YTN16で178個(155個が共通)だった。ネオエプトープをコードするミニジーンを7個つなげたタンデムミニジーンを発現させた抗原提示細胞とCTLクローンを共培養して抗原特異性を検討したところ、Zfp106の変異エピトープを認識していた。IC50<200の152個のペプチドを合成しペプチドライブラリーを用いてYTN2を拒絶したマウスの脾細胞を刺激してCdt1変異特異的CTLとCers4変異特異的CTLを同定した。同定された3つのペプチドをネオアンチゲンワクチンとして投与したマウスにYTN16を接種した。Cdt1ワクチン投与群では5匹中3匹、Cers4ワクチン投与群では5匹中1匹、すべてのワクチンを混合して投与した群では5匹中4匹で腫瘍が拒絶された。本研究の目的は、エピジェネティック治療(DNMT阻害剤やHDAC阻害剤)によるネオアンチゲン発現の変化を、RNA-Seqで定量的に解析する。(2)発現増強が得られたネオアンチゲンに対する免疫応答の誘導を動物モデルとヒト臨床検体を用いて解析する。(3)エピジェネティック治療により誘導されるその他の遺伝子発現と免疫反応の関係を解析し、併用治療を計画するための基礎的情報を得る。(4)エピジェネティック治療と免疫チェックポイント阻害剤や免疫抑制解除治療との併用効果を動物モデルで検証し、その分子メカニズムを明らかにすることで、併用治療のProof of Conceptの確立を目指すことである。平成28年度は、1)4)の課題を解決するための基礎となる条件検討を完了することができた。とりわけ、Exomeシーケンスで検出した腫瘍特異的体細胞遺伝子変異の発現をRNA-Seqで確認するとともに、Integrative Genomics Viewer(IGV)を用いて、RNA配列上に変異が存在することを確認することで、より正確にネオアンチゲンを同定する事が可能になった。またその結果、実際にマウス胃がんモデルでネオアンチゲンを同定し、エピトープペプチド(ネオエピトープ)を合成し、免疫応答を確認することができた。当初の目的を達成するために、概ね順調に進展している。これらの細胞株には、アミノ酸置換を伴うミスセンス変異が、それぞれ1771個、1253個、1207個、1333個認めた。

netMHCpanを用いて、ミスセンス変異の中からマウスC57BL/6マウスのH-2b分子に結合するネオアンチゲンを予測したところ、それぞれ、479、341、344、381個のネオアンチゲンが同定された。DNMT阻害剤及びHDAC阻害剤により、これらのネオアンチゲンの発現の変化を検討した。LLCでは、5-Azacytidine、Decitabine、Vorinostat、Trichostatin A、Panobinostat、Valpraic acidによって、遺伝子発現が10倍以上増加したネオアンチゲン数は、それぞれ4、5、16、23、24、19個認めた。B16では、6、11、11、16、17、16個、YTN2では、13、12、3、22、0、7個、YTN16では22、17、12、39、2、17このネオアンチゲンの発現が増強した。LLCとB16においてはHDAC阻害剤がネオアンチゲンの発現増強に有効であり、胃がん細胞株ではVorinostatとPanobinostatの効果が弱かった。がん免疫治療においては、免疫チェックポイント阻害剤との併用治療の開発が求められている。抗腫瘍免疫応答が認識する抗原が、腫瘍特異的遺伝子変異によって生じた変異アミノ酸を含んだネオアンチゲンであることが明らかになり、ネオアンチゲンを標的とした免疫治療の開発が期待されている。全エクソームシーケンスで得られた腫瘍特異的な遺伝子変異の情報を活用し、その中から、MHCクラスI分子に結合するペプチドをin silicoで予測することで、ネオアンチゲンの同定を試みているが、さらに、実際に細胞傷害性T細胞に認識されるためには、ネオアンチゲンが腫瘍細胞で発現している必要がある。RNA-Seqを行い、腫瘍内の遺伝子発現を効率よくスクリーニングすることが可能になっているが、発現が弱い変異遺伝子産物に対して、DNMT阻害剤やHDAC阻害剤を用いてエピジェネティックな変化によってこれらのネオアンチゲンの発現を増強することができれば、抗腫瘍免疫応答を増強することが可能になると期待される。平成28年度と29年度で担癌マウスモデルで免疫応答の解析が可能な4つのでがん細胞株(LLC、B16、YTN2、YTN16)を次世代シーケンサーで解析し、遺伝子変異、ネオアンチゲンを同定することができた。さらに、2種類のDNMT阻害剤5-Azacytidine、Decitabineと4種類のHDAC阻害剤Vorinostat、Trichostatin A、Panobinostat、Valpraic acidによって、これらの細胞株の遺伝子発現を修飾することで、ネオアンチゲンの発現を変化させることに成功した。平成30年度は、これらの変化が免疫応答に与える効果を検証することが可能になったことから、研究はおおむね順調に進行している。胃がん細胞株YTN2、YTN16(同一の腫瘍から樹立したサブクローン)、肺がん細胞株LLC1、メラノーマ細胞株B16F10の全エクソーム解析とRNA-Seq解析に基づきネオエピトープペプチドの候補を抽出し、YTN2、YTN16、LLC1、B16F10に対して、それぞれ160、168、128、91個のペプチドを合成してその免疫原性を評価した。。YTN2、YTN16、LLC1、B16F10に対して、それぞれ65個、69個、25個、3個のペプチドが、DCワクチンによってペプチド反応性CD8陽性T細胞を誘導することが可能であった。
表現論的不変量と運動量写像

複素簡約線形リー群Gに付随するグラスマン多様体上の余接束の局所自明な積束をアフィン変換で貼合わせて構成される捩れ余接束が,捩れ運動量写像により複素余随伴軌道と同型となること,捩れ運動量写像は捩れ余接束上の運動量写像になることを明らかにした.またGの非コンパクト実型による余随伴軌道の(捩れ)余接束への埋込みを,捩れ運動量写像およびユニタリ表現の最高ウェイトベクトルを用いて構成した.さらに,シンプレクティックベクトル空間の運動量写像を正準量子化することにより,Weil表現が得られること,その随伴多様体が量子化の際に選んだラグランジュ部分空間の運動量写像による像に一致することを示した.複素簡約線形Lie群GとそのLie環gに対し,Gは余随伴作用によりgの双対空間に作用し,その半単純元lambdaに対し,その固定部分群をLをLevi partとするGの放物型部分群をQとすれば,一般Grassmann多様体G/Qの正則余接束の各局所自明な積束上で,捩れ運動量写像mu_lambdaは局所自明な積束から複素余随伴軌道Omega_lambdaの中への正則なシンプレクティック同型写像を与え,これら局所自明束を写像mu_lambdaのG同変性を利用してゲージ変換=アフィン変換で貼り合わせて構成される捩れ余接束を考えれば,mu_lambdaはこの捩れ余接束から複素余随伴軌道Omega_lambdaの上への正則なシンプレクティック同型を与えることが前年度の研究で明らかになったが,実はこの写像mu_lambdaは捩れ余接束上の運動量写像に他ならないことが本年度の研究で明らかになった.さらにGの非コンパクト実型G_Rによるlambdaの軌道(実余随伴軌道)Omega_{lambda,R}は,写像mu_lambda,およびlambdaから構成されるユニタリ表現(最高ウェイト表現になる)の最高ウェイトベクトルとを用いて自然に(捩れ)余接束の中に埋込むことができ,この埋込みを用いてランクが小さい場合にOmega_{lambda,R}のフーリエ変換を計算することに成功した.さらにシンプレクティックべクトル空間上の運動量写像を量子化すればOscillator表現が得られることも最近明らかになった.複素簡約線形Lie群GとそのLie環gに対し,Gは余随伴作用によりgの双対空間に作用し,その半単純元lambdaに対し,その固定部分群LをLevi partとするGの放物型部分群をQとすれば,一般Grassmann多様体G/Qの正則余接束の各局所自明な積束上で,捩れ運動量写像mu_lambdaは局所自明な積束から複素余随伴軌道Omega_lambdaの中への正則なシンプレクティック同型写像を与え,これら局所自明束を写像mu_lambdaのG同変性を利用してゲージ変換=アフィン変換で貼り合わせて構成される捩れ余接束を考えれば,mu_lambdaはこの捩れ余接束から複素余随伴軌道Omega_lambdaの上への正則なシンプレクティック同型を与え,さらにこの写像mu_lambdaは捩れ余接束上の運動量写像に他ならないこと,およびGの非コンパクト実型G_Rによるlambdaの実余随伴軌道Omega_{lambda,R}は,写像mu_lambda,および,lambdaから構成されるユニタリ表現(最高ウェイト表現になる)の最高ウェイトべクトルとを用いて自然に(捩れ)余接束の中に埋込めることがが前年度までの研究で明らかになった.これは非可換な世界から可換な世界へと向かう研究であるが,シンプレクティックべクトル空間上の運動量写像を量子化すればoscillator表現が得られ,そのコピーを考えればHowe双対性が得られることが本年度の研究により明らかになった.複素簡約線形リー群Gに付随するグラスマン多様体上の余接束の局所自明な積束をアフィン変換で貼合わせて構成される捩れ余接束が,捩れ運動量写像により複素余随伴軌道と同型となること,捩れ運動量写像は捩れ余接束上の運動量写像になることを明らかにした.またGの非コンパクト実型による余随伴軌道の(捩れ)余接束への埋込みを,捩れ運動量写像およびユニタリ表現の最高ウェイトベクトルを用いて構成した.さらに,シンプレクティックベクトル空間の運動量写像を正準量子化することにより,Weil表現が得られること,その随伴多様体が量子化の際に選んだラグランジュ部分空間の運動量写像による像に一致することを示した.Gを複素簡約線形Lie群,gをそのLie環とすると,Gは余随伴作用によりgの双対空間に作用する.さらにlambdaをgのCartan部分代数hの双対空間の元とし,lambdaにおける固定部分群をL,LをLevi partとするGの放物型部分群をQとする.このとき,一般Grassmann多様体G/Qの正則余接束上の捩れ運動量写像mu_lambdaは正則余接束から複素余随伴軌道Omega_lambdaの上への正則なシンプレクティック同型写像を与えると研究計画調書で述べたが,これは正確ではなく,mu_lambdaは局所同型を与えているにすぎないことが判明した.

さらにまた,mu_lambdaがOmega_lambdaの上への同型写像を与えるには,各積束を通常の余接束の変換函数である線形変換ではなく,この写像のG-同変性を利用して,ゲージ変換=アフィン変換で貼り合わせた"正則な捩れ余接束"を構成しなければならないこと,このとき正則な捩れ余接束がmu_lambdaによりOmega_lambdaと正則に同型になっていることが明らかとなった.またこの捩れ余接束は,(通常の)余接束の正則シンプレクティック形式と同一の局所表示をもつ正則シンプレクティック形式をもち,mu_lambdaはこのシンプレクティック形式と,Omega_lambda上の標準的なシンプレクティック形式を保つこともわかった.捩れ運動量写像を用いて表現論的不変量を記述することを本プロジェクトの最終目標として,本研究の研究目的として以下の3点を挙げた.(i)捩れ運動量写像および余随伴軌道の境界∂Sの定義函数を用いて特性サイクルを記述し,これにより余随伴軌道Sのフーリエ変換の計算; (ii)随伴多様体,随伴サイクル,Gelfand-Kirillov次元やBernstein次数等の表現論的不変量を捩れ運動量写像を用いた記述; (iii) (ii)で得られた結果を基に,随伴サイクルがwave front cycleに一致するというBarbasch-Vogan-Schmid-Vilonen定理への捩れ運動量写像を使ったアプローチを試みる.さらに,det(σ_λ(X))またはPf (σ_λ(X))とChern類やEuler類など;特性類との関係を明らかにする(ただしσ_λ(X)は捩れ運動量写像のパラメータを適当に変形したもの).まず(i)に関しては最も基本的な例の余随伴軌道のフーリエ変換に関する計算結果が得られたので,それを2012年度表現論ワークショップにて発表した.(ii)に関してはシンプレクティック・ベクトル空間上の(捩れのない)運動量写像の正準量子化で得られるユニタリ最高ウェイト表現の随伴多様体が,この量子化に際して選ばれたラグランジュ部分空間の運動量写像による像として記述されることを明らかにし,プレプリントとしてarXivにアップロードした(arXiv:1408.6597).また(iii)に関しては,松木対応と関口対応との関係をうまく構成することを鍵としてBarbasch-Vogan-Schmid-Vilonen定理が証明されるのであるが,そこに捩れ運動量写像とシンプレクティック・ベクトル空間上の運動量写像を使うという着想を得た.表現論シンプレクティックベクトル空間上の運動量写像の量子化により,一方がコンパクトなHowe's reductive pairのOscillator表現が得られることが明らかになった.これは不変式論と運動量写像の関係に新たな視点を与える.これは運動量写像を通したCapelli元の理解という本研究の最終的な目標にむけた大きな一歩である.シンプレクティックべクトル空間上の運動量写像の量子化により,一方がコンパクトなHowe's reductive pairのoscillator表現が得られることかが明らかになったが,これは不変式論における運動量写像の占める位置に新たな視点をもたらし,可換な世界と非可換な世界を結びつける.運動量写像を通したCapelli元の理解という本研究の最終的な目標にむけた大きな一歩である.捩れ運動量写像に関する理解がすすみ,複素簡約Lie群Gの実型に関する特性サイクルをこの捩れ運動量写像写像を使って自然に記述することができた.
フラビン含有酸素添加酵素が既定する化学物質のヒト型モデル動物を用いた体内動態評価

フラビン含有酸素添加酵素による代謝を受ける医薬品および化学物質を投与し、各種実験動物における血中化学物質濃度およびその代謝物濃度を測定し、その実測値をコンピューター上で再現する生理学的薬物動態モデルの構築を行う。さらに、薬物代謝酵素活性変動要因の検討を行う。フラビン含有酸素添加酵素が介する医薬品と化学物質の体内動態をヒト型モデル動物を用いて評価し、酵素基質や阻害薬共存下のヒト体内薬物動態予測へ応用することを目指す。
ゲル化窒化法による金属酸窒化物の形成と機能発現

ゲル化窒化合成法により、様々な酸窒化物を創出した。酸化物および窒化物イオンが金属イオンと結合すると、それらの様々な相互配置によって、高い機能性の現れることを明らかにした。1)酸窒化ガリウムでは3d遷移金属の種類によって特異なドープ挙動を示した。NiやCoはごく少量しかドープできないが、繊維状の結晶が生成した。2)立方晶ペロブスカイトEuTaO_2Nは正方晶マイクロドメインの集合体であることが判明し、大きな誘電率の起源と考えられた。3)Nb-Al系では、岩塩型の新しい複金属酸窒化物が生成した。1700°Cでホットプレスによりポストアニールすると、超伝導体の体積分率は48%まで増加した。ゲル化窒化法によって様々な金属元素の組み合わせに関して、どのような複金属酸窒化物が生成するかを検討し、窒化物基が金属イオンに共有結合して形成する構造単位と酸化物イオンからなる結晶構造に基づく酸窒化物の特異な物性の発現を目指した。1)ゲル化窒化法で合成される酸窒化ガリウムは、(Ga_<0.89>〓_<0.11>)(N_<0.66>O_<0.34>)で表わされるようにガリウム欠損をもち、六方晶GaNと同型のウルツ鉱型構造を取ることが明らかになった。酸窒化インジウムも同様であったが、酸窒化アルミニウムはスピネル型AlONになった。2)酸窒化ガリウムではドープしたMnは酸化マンガンクラスターを形成したが、Znは約30モル%まで均一に固溶し3eV付近のバンド吸収端が次第に急峻になった。NiやCoはごく少量しかドープできないが、一部分閃亜鉛鉱型の酸窒化ガリウムができるとともに、繊維状の結晶が混在した。ユーロピウムをドープして酸窒化アルミニウムを合成すると、マグネトプラムバイト型の酸窒化物が青色発光した。3)ペロブスカイト型EuTa(O,N)_<2.5>や岩塩型NbAlON_2などの新規な金属酸窒化物を発見した。興味深い誘電性や電気伝導性が観察されはじめている。複数種類の金属元素を含む酸窒化物には、金属窒化物と金属酸化物の機能性を融合した新しい機能性材料としての性質の発現が期待されてきた。ゲル化窒化合成法では、多様な金属塩原料が均一に混合した酸化物ゲル前駆体をアンモニア窒化するところから、様々な金属元素を組み合わせた複金属酸窒化物を創出できる。酸化物および窒化物イオンが金属イオンと結合すると、化学結合性がイオン性から共有性に変化するにつれて化合物において様々な相互配置によって高い機能性の現れることを明らかにした。本年度は以下の2項目の研究実績を挙げた。全組成域においてCa_<1-x>Eu_xTa(O, N)_3固溶体の単一相が得ら、れ、組成域0≦x≦0.4では斜方晶、0.4≦x≦1では立方晶に相転移した。立方晶ペロブスカイトEuTaO_2Nを高温ポストアニールすると、結晶性が向上するとともに正方晶へ相転移した。再窒化すると立方晶に戻り、両者ともにほぼ定比のEuTaO_2N組成であったところから、立方晶は正方晶マイクロドメインの集合体であることが判明した。2)ゲル化窒化合成したNb-Al系酸窒化物のアニール効果Nb_<1-x>Al_x系においてゲル化窒化合成すると、岩塩型の新しい複金属酸窒化物が生成することを前年度に見出した。T_c=10K以下での超伝導を示したものの、体積分率が数%と低く結晶性も不十分であった。x=0.5の生成物を石英管中に真空封入後1150°Cでアニールすると、α-Al_2O_3などの異相が現れたもののNb-Al酸窒化物の結晶性は向上し、超伝導体の体積分率は41%まで増加した。1700°Cでホットプレスすると48%まで増加した。
平成24年5月6日に北関東で発生した竜巻の発生メカニズムと被害実態の総合調査

北関東地方に発生した複数の竜巻による突風被害の実態調査を行って被害情報と被災住民へのアンケートの分析を行った。つくば市を襲った竜巻はフジタスケール34(風速70100m/s前後)に達する国内最大規模であった。市街地が襲われたことによる全壊建物の多さに加えて,べた基礎ごと横転した木造住家や工業団地オフィスの開口部の被害など,新しい被害形態が確認された。住民アンケートの分析結果は竜巻災害対策での行政施策に利用できる。平成24年5月6日に北関東地方に発生した複数の竜巻による,茨城県と福島県での突風被害の実態調査を行い,以下の所見を得た。(1)被害規模は以下のとおり。つくば市・常総市の竜巻:風速70100m/s前後,被害面積17km×500m,真岡市・益子町等の竜巻:風速3369m/s,被害面積32km×650m,筑西市等の竜巻:風速3349m/s,被害面積21km×600m,福島県会津美里町の竜巻:風速3349m/s,被害面積2km×300m。竜巻はわが国では珍しい直径1314kmの円に相当する大型の積乱雲(スーパーセル)から発生し,7090分の長い寿命を有した。多くの気象観測機器によって捉えられた竜巻発生時の気象状況を数値シミュレーションとの同化によって再現できた。(2)建造物の被害として,250棟を超える全壊建物,べた基礎ごと横転した木造住家,上部構造が飛散した多数の木造住家,5階建て集合住宅の全階層に及ぶ開口部と室内の被害,工業団地オフィスの開口部や金属屋根葺き材の被害,道路アスファルトの剥離・飛散,電柱・高圧送電線等の電力設備被害,等,わが国ではほとんど報告のない甚大な被害形態が見られた。これらの被害実態は都市部での新たな突風被害情報となった。いくつかの被害状況からは,フジタスケールF3F4の風速域(70100m/s前後)が推定された。(3)飛散物の衝突による建物被害が多数発生し,木造住家の瓦などの外装材だけでなく,上部全体が大型飛散物になった事例や普通乗用車・トラック車両などの重量物の飛散が見られた。市民が撮影した動画記録をもとに飛散物の飛翔状況の分析を行い,飛散物の飛翔速度の算定例として76100m/s以上の値や飛散物の衝撃力の推定値を得た。(4)被災住民へのアンケート調査では,竜巻発生時の天候状態,危険認知度,危険回避行動,被災後の生活と復旧の状況,竜巻注意情報への要望と期待,自治体の支援施策への要望,などについて分析し,竜巻等による突風被害の軽減対策のための指針作成に資する貴重な情報を得た。(1)竜巻ロート雲や飛散物の多数の映像記録や大規模積乱雲の発達を捉えた高密度レーダー網の記録などを多数収集でき,竜巻発生の監視予測技術の向上に資する学術資料であることが判明。(2)短期間の調査にもかかわらず実施した,実験を含む被災建物への作用風速や飛散物の飛散速度の映像分析などによる詳細な算定は,これまでに報告されていない極めて重要な知見と論点を提供した。(3)500世帯を超える被災住民のアンケートにもかかわらず,51%の高い回収率は自然災害関連の被災アンケートとして極めて高い数値である。行動パターンの分析結果は防災行政分野での重要な基礎資料となり得る多数の新たな知見を得た。以上は申請時計画を上回る成果である。本研究課題は終了した。竜巻による地上風速の推定では,建物の被害状況から従来の耐風工学的手法に基づいて風速推定を行ったが,現在行われているフジタスケールとの対比にはいくつかの課題が明らかになり,わが国の建物の施工法や構造強度上の特徴を考慮した「修正フジタスケール」による風速判定の手順が必要であることがわかった。今後,今回の被害情報分析を有効に活用して,「日本版拡張フジタスケール」の策定に向けた新たな課題として取り組みが可能である。
分布関数とその汎関数のインパラメトリック推定に関する研究

数理統計学のノンパラメトリック法はデータに関する法則は未知として展開されるが、その未知な分布関数または密度関数が推定できれば効率の良いノンパラメトリック統計量が選択でき、データの持つ情報を無駄なく生かせるようになる。ノンパラメトリック推定におけるbootstrap(ブートストラップ)法は推定量の誤差評価のため、複雑な理論や数式に基づく解析を高速の計算機を用いた大量の反復計算で実行する手法である。推定したい分布関数が連続であると仮定された場合に通常の離散の経験分布関数を用いることよりもsmoothing parameter(平滑化パラメータ)を用いた核型分布関数による推定方法が自然である。本研究課題ではノンパラメトリック的に分布関数を推定するため、適当な平滑化を行った核型分布関数を用いて平滑化ブートストラップ法を構成し、通常のブートストラップ法との比較によって二つの手法には理論的な観点から差はないことが分かった。また、従来利用が困難であった分布関数の区間推定する問題等に計算機実験による優れたシミュウレーション結果も予想される。これらの結果から効率の良いノンパラメトリック統計量が選択できると思われる。
岡山県井原地域における産地綿織物業の発展要因―井原興業株式会社の事例を中心に―

岡山県は綿織物産地の一つで、井原地域(後月郡)は特に成長の著しい地域であったが、その研究は限られていた。私は、井原地域(後月郡)と隣接の小田郡の近代の経済構造、岡山県の近代の織物業について検討し、さらに織物業者の個別経営の検討により、井原地域の綿織物業の発展要因を解明したいと考えた。そこで、井原興業株式会社の経営史料を整理・収集した。井原興業は、明治期に衣料品店を営んでいた山名作太郎が縫製による衣料品製造をはじめ、やがて大正10年に起こした織物会社である。そして、戦前期の井原地区では有数の大手となるとともに、縫製も行っていた。この井原興業の戦前期の約559点の経営帳簿等の整理と収集を行ったが、膨大な帳簿等の分析は進んでいなかった。また、傍系会社の作興商事の史料整理・収集も必要であった。さらに、井原興業は、井原地区に多い中小規模の織物専業工場とは経営のタイプを異にし、他の織物工場との比較・検討によって、井原興業の特色、井原地区の綿織物業の発展要因を明らかにする必要があった。そこで、今年度は、井原地域の他の織物会社の戦前期の営業報告書等の史料調査と収集、役場史料の調査と収集、作興商事史料の整理と収集、井原興業史料のパソコンへの入力・分析をすすめ、井原地区の綿織物業の発展要因を明らかにしたいと考えた。調査の結果、新たに戸倉織物株式会社の営業報告書を収集することが出来、研究・分析に取りかかっている。また、役場史料は、残存状況が良くないことが確認できた。また、船石家文書の日記の記述などを調査・収集した。作興商事の史料の整理と収集はほぼ完了し、研究・分析に取りかかっている。井原興業との比較のため、『紡織要覧』から岡山県の織物工場の織機台数データを収集し、各工場の生産設備の盛衰を検討している。井原興業の初期の帳薄について、解読とパソコン入力をすすめた。
市街地の建て詰まりと環境悪化への対応策に関する研究

本研究における「建て詰まり」とは,建築物の密度が高まるにつれて空地が減少し,それ以上新たに建築物を建てると安全性,健康性,快適性の面から環境が阻害される状況を表わすこととし,市街地の建て詰まりの実態を明らかにすることを研究の目的としている。建築物の水平投影面積(建築面積)の絶対量が増大することによって建て詰まりが進行すると考えれば,地区全体の面積に対する建築物の水平投影面積(建築面積)の総和の比率(地区全体のグロス建蔽率)が地区全体の建て詰まりの指標となる。よって,本研究では地域全体の建て詰まりの指標として,グロス建蔽率を取り上げた。まず,縮尺1/1,000の航空写真から作成された地図データべースの建築物ポリゴンデータを用いてパーソナルコンピュータにより,新宿区・中野区・墨田区のグロス建蔽率を100mメッシュ単位で算定した。各100mメッシュ内の全建築物の水平投影面積(建築面積)を1棟づつ算定した上で,メッシュ内の総和を求め,これをメッシュの面積(10,000m^2)で割って,これを100mメッシュ単位のグロス建蔽率とした。次に,グロス建蔽率を算定するエリアの拡大による建て詰まりの変化を解析するために,各メッシュを中心として300m×300m,500m×500m,700m×700mエリアのグロス建蔽率を,100mメッシュによるグロス建蔽率分布図から作成した。その結果,グロス建蔽率が高いクラスターと低いクラスターが混在し,100mスケールで見た建て詰まりが500m程度のスケールで緩和されていることが明らかとなった。今後は,建築物群が建て詰まり状態に達することによって,中庭・道路・公園といった建築外部空間の開放性が阻害されることから,今後は,建築外部空間の天空率を建て詰まり状態のもう一つの指標として取り上げ,これが地区の環境に与える影響を研究する。
英語発信技能評価システムの構築とその応用研究

助成期間中、英語学習者の発信技能を評価する指標に関する研究をおこなった。英米大規模コーパス、多読用英語リーダーの英文テキストデータ等から抽出した語彙リストと編集委員として参画した大学英語教育学会(JACET)の新JACET8000とを比較検討して、頻度上位3000語を日本人英語学習者の発信語彙として確定した。研究協力者の英文ライティング課題等を参考にして、ヨーロッパ言語共通参照枠(CEFR)A2C1の当該レベルの英語力を持った学習者であればライティングでおおむねクリアできる文法事項や文構造と思われるものをリストアップすることで評価指標案の策定をおこなった。1)多読用英語リーダー(Graded Readers、以下GR)の電子ファイル化:ケンブリッジ大学出版・マクミラン出版社・オックスフォード大学出版・ペンギンのレベル3とレベル6のGRをOCRソフトを使用してテキスト形式のデータファイル化し、2年目にテキスト分析ソフトウェアで解析予定。2)GRの文法・語彙シラバスの欧州委員会外国語参照枠(CEFR)基準に基づく分析:上記GR各社のウェッブサイト等に公開されている文法シラバスを、CEFR基準のベースとなったWaystage(1990)、Threshold(1990)、Vantage(1990)の文法・語彙記述との比較検討をおこなった。4)英語学習者の自律学習支援のための基礎調査:外部英語試験CASEC試験の実施、個別ヒアリング方式による英語学習実態調査をおこなった。5)Criterion((ETS)課題による英語ライティング試行:大学レベルの課題を試験的に実施した。H26年度は、(1)英語発信語彙リストの策定作業、(2)英語多読用リーダーを用いた学生の英語自立学習のモニターリング、(3)外部英語試験を用いた学生の英語発信能力に関する調査、(4)海外の有識者を招聘した意見交換等をおこなった。英米大規模コーパス、多読用英語リーダー(GR)の英文テキストデータ等から各種語彙リストを作成し、既存の英語高頻度語リストとの比較検討、大学レベルの英語教育や日本人大学生の英語力に関する論文等の先行研究の検証、英語学習者の発信技能を評価する指標に関する研究をおこなった。GRを電子ファイル化して出現頻度の高いGR使用語彙や文法事項を抽出し、ヨーロッパ言語共通参照枠(CEFR)関連リソース・データを利用して、日本人英語学習者の英語習熟度を計る評価基準の策定を目標とした。本プロジェクト最終年に本研究プロジェクト研究代表が参加した新JACET8000の候補語が確定した。日本人英語学習者の発信語彙については、2年間で集約した高頻度語と新JACET8000とを比較検討したところ、新JACET8000の頻度上位3000語(JACET3000)と高い相関が認められたため、JACET3000を発信語彙とすることが妥当であるという見解に至った。(『大学英語教育学会基本語リスト』pp.44-46、上村(2015)参照)日本人大学生の自律的な英語学習を促進する手段の一つとして、多読活動の効果について調査し、英語発信技能の育成の可能性を探究した。少人数の学生協力者を対象に英語多読を実施し、質問紙及び聞き取りによる調査ならびに各種テストを実施した。(雪丸)本プロジェクトでは、1)多読用英語リーダーの電子ファイル化、2)ETSのCriterionを用いて、長崎県立大学の担当授業「コースゼミナールA」の受講者の英文ライティングの検証をおこなうとともに、研究論文を3本執筆した。(唐津)助成期間中、英語学習者の発信技能を評価する指標に関する研究をおこなった。(1)英語発信語彙リストの策定作業の経緯の詳細は、本プロジェクトと並行して作業中の大学英語教育学会「新JACET8000」の分担研究者として報告書の該当箇所に執筆をおこなった。(2)学生の英語学習モニタリングは、主に雪丸((北九州市立大)と唐津(長崎県立大学)とが担当し、それぞれの大学の学生の英語発進力についてはオンライン英語ライティング・ソフト(Criterion)でデータを収集し、分析中である。(3)プロジェクト協力の学生の英語発信力については、山内(長崎県立大学)がACTFL Oral Proficiency Interview by computer(OPIc)を用いたオーラル・インタビュー・テストをおこなった。(4)R. Day教授(Univ. of Hawaii)を招聘して、長崎県立大学で特別講義、意見交換会をおこなった。英語学(1)英語発信語彙リストを基にした英語発信能力検証システムの構築をおこなう。(2)研究協力学生を対象とした英語学習の実態、英語運用能力の検証等に関する取りまとめをおこなう。(4)Kwon教授(元ソウル大)を招聘し、本プロジェクトに関する意見交換会をおこなう。1)GRテキストデータを集約し、出版社別・レベル別に利用できる環境を構築するとともに、頻度別語彙表を作成した。2)GR文法シラバスについて、CEFRベースによる比較検討をおこなった。3)Tabletディバイスの教育利用について、国際学会(AsiaLex 2013)で口頭発表した。4)CASEC試験実施、Criterion試行などを経て、英語学習者の学習実態調査用フォーム案を作成した。

山内(2014年度までの分担研究者年度末退職)分配額について、当初予定していた海外出張枠の大部分が学会(AILA)招聘分で消化されたこと、担当のOPIc試験の実受験者数が減少したことにより、残が出ることとなった。2)Tablet等のモバイルディバイスで稼働する英語試験問題作成ソフトTestaroidを導入。3)学生自律学習状況調査:TOEIC等の英語試験スコアと自律学習状況との調査。Engine等のテキストデータ分析ソフト使用)退職に伴い、分担研究者から連携研究者となる山内(福岡在住)の本プロジェクトに関する研究協力のための経費として使用する。研究成果報告書の作成、英語学習者の発信能力評価システム(ソフト開発)を充実するための経費とする。勤務校の大学生を対象とした実験協力者(英語学習状況に関する調査と外部英語試験スコア情報に関する協力者)に対する謝金と英語試験実施の経費支出枠が未執行となった。研究者間で、TOEICリスニング・リーディング試験スコア以外にどの英語試験のスコアが必要かについて協議していたが、意見の一致に時間を要した。対象となる大学生実験協力者に対して、1)2014年度前期の英語学習状況についてヒアリング調査し、2)2014年度後期にNECラーニング株式会社のACTFL OPIcを実施予定。
インスリン抵抗性による膵β細胞小胞体ストレスと糖尿病発症に関する研究

2型糖尿病はインスリン抵抗性とインスリン分泌不全が相まって発症する。また、発症後も治療にかかわらず徐々に血糖コントロールは悪化する。つまり進行性である。最近、2型糖尿病の発症及びその後の進行に膵β細胞の緩徐な減少が重要な役割を持つことが注目され、そのメカニズムの解明が待たれている。我々はインスリン欠乏型糖尿病と視神経萎縮を主徴とするWolfram syndromeの原因遺伝子、WFS1を欠損するwfs1欠損マウスを特異な膵β細胞障害モデルとして研究を進めた。wfs1欠損マウスの耐糖能異常は軽度にとどまる。しかし、軽度の肥満とインスリン抵抗性をきたすyellow agoutiマウスとの交配により作出したwfs1欠損agoutiマウスは生後16週頃から著明な高血糖を来した。膵ラ氏島ではアポトーシスによりβ細胞が選択的に消失した。agoutiマウスやwfs1欠損マウスではそれぞれラ氏島における小胞体ストレスが亢進しており、wfs1欠損agoutiマウスではさらに増加していた。我々は以前にwfs1欠損マウスのβ細胞は小胞体ストレスに脆弱であることを示しているが、今回の研究から、インスリン抵抗性はβ細胞に小胞体ストレスが惹起し、小胞体ストレスに感受性の高いwfs1欠損マウスのβ細胞は容易にアポトーシスに陥ることが示唆された。興味深いことに、インスリン抵抗性改善薬であるpioglitazoneの投与によりwfs1欠損agoutiマウスでのβ細胞のアポトーシスは回避され、糖尿病発症はほぼ完全に抑制された。この時、ラ氏島での小胞体ストレスは予想外に減少しておらず、pioglitazoneによるβ細胞への直接保護作用が存在する可能性も示唆された。Microarrayでの解析によりラ氏島及びMIN6細胞でpioglitazoneにより発現が誘導される候補分子を同定し、実際、この遺伝子プロモーターに存在するPPARγ結合部位にPPARγがpioglitazone依存性に結合することを見いだしている。最近、2型糖尿病患者でのβ細胞死に小胞体ストレスが関与することが報告された。我々のモデルはヒトの糖尿病でのβ細胞障害モデルとして、そのメカニズムについて示唆を与えている。さらに治療法の開発モデルとして研究を継続している。つまり進行性である。"Genetically programmed β-cell death"によるインスリン欠乏型糖尿病と視神経萎縮を主徴とする常染色体劣性遺伝性疾患Wolfram syndromeの原因遺伝子、WFS1を欠損するwfs1欠損マウスは、膵β細胞障害モデルとして特異である。β細胞障害の発現はマウスの遺伝的背景に依存し、C57BL/6Jを遺伝的背景とするwfs1欠損マウス(C57BL/6J-wfs1^<-/->)の耐糖能異常は軽度にとどまる。一方、過食のため軽度の肥満とインスリン抵抗性、耐糖能異常をきたすが随時血糖値はほとんど上昇しないyellow agoutiマウス(C57BL/6J-A^y/a)との交配により作出したwfs1欠損agoutiマウス(wfs1^<-/> A^y/a^-)では生後16週頃から全個体でインスリン分泌不全による著明な高血糖を来した。

単離ラ氏島のウエスタン解析では、Bip蛋白の発現が野生型マウスと比較し、agoutiマウスやwfs1欠損マウスで増加していたが、Wfs1欠損agoutiマウスではさらに増加していた。肥満によるインスリン抵抗性存在下でもβ細胞にはERストレスが惹起される。wfs1欠損マウスのβ細胞はERストレスに脆弱であり、肥満によりさらにβ細胞にERストレスが負荷されると、容易にアポトーシスに陥ることが示唆された。興味深いことに、インスリン抵抗性改善薬であるpioglitazoneの投与により、wfs1欠損agoutiマウスでのβ細胞のアポトーシスは回避され、糖尿病発症はほぼ完全に抑制された。この時、pioglitazone投与によるラ氏島でのBip蛋白の発現減少はアポトーシスの抑制に比較して顕著でなく、pioglitazoneによるβ細胞保護効果はインスリン抵抗性の改善によるβ細胞でのERストレスの軽減のみでなく、β細胞への直接作用が存在する可能性も示唆された。pioglitazoneは糖尿病モデル動物において、膵β細胞を保護することが示されているが、そのメカニズムは必ずしも明らかでない。我々は若年発症のインスリン欠乏型糖尿病と視神経萎縮を主徴とする劣性遺伝性疾患であるWolfram症候群の原因遺伝子、WFS1の欠損マウスにおいて、pioglitzone糖尿病の発症を著明に抑制することを見いだした。WFS1を欠損するβ細胞は小胞体ストレスに脆弱である。A^y(agouti yellow)変異により、軽度の肥満とインスリン抵抗性を獲得したWFS1欠損マウスは、β細胞での小胞体ストレスが充進し、β細胞死が著明に加速され、糖尿病を発症する。このβ細胞死による糖尿病の発症はpioglitazoneの投与により著明に抑制された。この際、ラ氏島における小胞体ストレス応答(unfolded protein response,UPR)は持続しており、全身のインスリン抵抗性軽減のみではない、pioglitazoneのβ細胞への直接保護作用が示唆される。このメカニズムを解明するため、wfs1^<+/+> A^y/α、wfs1^<-/-> A^y/α及びそれぞれにpioglitazoneを投与したマウスのラ氏島における遺伝子発現の変化をmicroarrayにより解析した。ラ氏島及びMIN6細胞でpioglitazoneにより発現が誘導される候補分子を同定した。この遺伝子プロモーターにはPPARγ結合部位が存在し、実際に同部位にPPARγがpioglitazone依存性に結合することがChIP法により示された。この分子がpioglitazoneによるβ細胞保護に関与する可能性とその機序について検討を進めている。糖尿病と並んでWolfram症候群の主徴のひとつである視神経萎縮の発症機序も未解明であり、視覚系細胞の障害メカニズムはβ細胞障害と共通する可能性もある。WFSIの欠損による視神経萎縮の機序を解明する手がかりとして、視覚系におけるwfs1の発現を詳細に検討した。wfs1の発現は網膜から1次、2次視覚野にわたり、視覚系に広く分布していた。
視覚障害者用ナビゲーションシステムの3次元音響対話型インタフェースに関する研究

視覚障害者がナビゲーションシステムとの対話操作や操作設定をストレスなく行うことが可能なユーザインタフェース(UI)の開発を行った.具体的には,これまで基礎研究を蓄積して効果が明らかになった3次元音響インタフェースを応用したUIを構築した.その結果,実空間における視覚障害者を対象とした被験者実験を行うことで,提案方式の有効性が示され,ユーザフレンドリなUIの設計指針の一端を導出することに成功した.視覚障害者がナビゲーションシステムとの対話操作や操作設定をストレスなく行うことが可能なユーザインタフェース(UI)の開発を行った.具体的には,これまで基礎研究を蓄積して効果が明らかになった3次元音響インタフェースを応用したUIを構築した.その結果,実空間における視覚障害者を対象とした被験者実験を行うことで,提案方式の有効性が示され,ユーザフレンドリなUIの設計指針の一端を導出することに成功した.平成12年,交通バリアフリー法の施行により,視覚障害者の外出機会の増加が期待されている.しかし,従来的な点字表示や触地図のみでは空間認知が不十分で道に迷いやすいと考えられる.一方,RFID技術やGPSによる測位手法を用いたナビゲーション技術の開発研究が従前に比して進歩しつつある.しかし,案内中のシステムの対話操作や行き先設定などの操作設定に用いる対話型インタフェースの検討はまだほとんど行われていない.そこで,本研究では,視覚障害者がナビゲーションシステムとの対話操作や操作設定をストレスなく行うことが可能なユーザインタフェース(UI)の開発を目指す.具体的には,これまで基礎研究を蓄積して効果が明らかになった3次元音響インタフェースを応用したUIを構築する.そして,実空間における被験者実験を行うことで,ユーザフレンドリなUIの設計指針を導出する.本年度は,基本システムの開発および性能評価を行った.情報呈示は3次元音響生成サーバにて頭部伝達関数のインパルスレスポンスデータを畳込み演算することによって立体音を生成し,RFIDを敷設した実験空間上を歩くと,ユーザに現在位置が知らされる仕組みを開発し,ナビゲーション基本機能の実装に成功した.評価実験の結果,本システムのナビゲーション誤差の程度を把握することができた.また,視覚障害者を被験者としたユーザビリティ評価実験を行った結果,良好な結果が得られた.平成12年,交通バリアフリー法の施行により,視覚障害者の外出機会の増加が期待されている.しかし,従来的な点字表示や触地図のみでは空間認知が不十分で道に迷いやすいと考えられる.RFID技術などの発達により,視覚障害者のナビゲーション技術の開発研究が従前に比して進歩してきた.一方で,案内中のシステムの対話操作や行き先設定などの操作設定に用いる対話型インタフェースの検討はまだほとんど行われていない,そこで,本研究では,視覚障害者がナビーションシステムの対話操作や操作設定をストレスなく行うことが可能なユーザインタフェース(UI)の開発を目指す.具体的には,これまで基礎研究を蓄積して効果が明らかになった3次元音響インタフェースを応用したUIを構築する.そして,実空間における被験者実験を行うことで,ユーザフレンドリなUIの設計指針を導出することを目的とする.本年度は、昨年度開発に成功した基本システムにインタフェースの実装を行う研究を行った.同時に,経路誘導機能の向上を図った.具体的には測位精度の向上および,最短経路探索問題を利用した経路選択機能の実装を行った.さらに,視覚障害者を被験者としてユーザビリティテストを行った.ただし、本研究では、対話型インタフェース方式設計のため、実験室における、新インタフェースの設計指針導出実験を優先的に行った。被験者は神奈川県下の盲学校.視覚障害者協会などによる協力体制のもとに募集された.その結果,トータルシステムとしての実証評価まではいたらなかったが、視覚障害者用歩行ナビゲーションシステムにおけるユーザフレンドリな3次元音響インタフェースの設計指針の一端を導出することができた.
X線撮像分光による重元素と銀河高温プラズマの銀河・銀河間空間を巡る大循環の解明

本研究では宇宙で重元素が合成されて拡散していく様子をX線観測を通じて行うことを目的としている。最終年度である本年は、重元素合成のまさにその場である超新星残骸(SNR)に着目した研究を行った。研究には日本のX線天文衛星「すざく」を用いた。まずSNR IC443から今までの常識では考えられない強い再結合X線をとらえた。これをレター論文にまとめた。続いてSNR W49Bからも同様の強い再結合構造を発見し、これをレター論文にまとめた。更にSNR G359.1-0.5についても再結合X線を検出し共著として論文を執筆中である。以上の結果は博士論文としてまとめ、また多くの国内学会、国際学会で発表した。またプレスリリースを行い、いくつかの新聞に取り上げられた。本研究では宇宙における重元素が合成され、そして拡散していく過程を、主にX線観測を通じて行うことを目的としている。このためにまず、今年度は2005年8月に打ちあがった日本のX線観測衛星『すざく』に搭載されたX線CCDカメラ『XIS』検出器の較正作業を行った。XISではX線の高精度の撮像・分光が可能である。しかし打ち上げから数年を経てCCDのエネルギー分解能は放射線損傷によりだんだん劣化してきている。これをしっかりと補正してやらないことにはXISの高いエネルギー分解能を活かした研究は出来ない。そこで私はXISチームの一員としてCCDの較正作業にあたった。具体的には放射線損傷によるエネルギーゲイン・分解能の劣化の経年変化を調べ、これを補正する作業を行った。そしてCCDに人工的に電荷を挿入して電荷転送非効率を正確に測定することにより分解能を改善させることに成功した。これらの作業は、『すざく』衛星のデータを用いる研究者全てが恩恵を受ける必要不可欠な作業である。以上の較正作業については今年(2008年)6,月に国際学会で発表し、論文にも投稿予定である。これらの較正したデータを用いて、まず重元素の拡散を探る上で不可欠な、重元素を合成している現場、超新星残骸IC 443の観測を行った。X線の特性輝線を用いた解析により多くの重元素が多く合成されている現場を確認した。この結果は2007年度の国際学会及び天文学会で発表した。また、銀河と銀河間の物質を巡る循環を調べる一環として渦巻銀河NGC 4388の観測を行い、今までに見つけられているよりもずっと大きく広がったX線放射を発見した。本研究の目的は、宇宙において重元素が合成されて拡散していく過程を、主にX線観測を通じて行うことである。これを達成するために、今年度は昨年度に引き続き、2005年8月に打ちあがった日本のX線観測衛星『すざく』に搭載されたX線CCDカメラ『XIS』検出器の較正作業を行った。XISではX線の高精度の撮像・分光が可能だが、打ち上げから数年を経てCCDのエネルギー分解能は放射線損傷によりだんだん劣化してきている。そこで私はXISチームの一員として、放射線損傷によるエネルギーゲイン・分解能の劣化の経年変化を調べ、これを補正する作業を行った。この際、CCDに人工的に電荷を挿入して電荷転送非効率を正確に測定する技術により分解能を改善させることに成功した。この結果を2008年6月の国際学会で発表し、また2009年1月に査読つき論文にも掲載した。これらの成果により較正されたデータを用いて、重元素を合成している現場である超新星残骸の観測を行った。Tycho超新星残骸については、鉄の輝線がドップラー効果により太っていることを解明し、この結果を論文に投稿した。また超新星残骸IC443についてはX線の連続成分の形状から、プラズマが特異な電離状態にいることを発見した。この結果を国際学会や国内学会で発表し、現在論文に執筆中である。