hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
金属間化合物の新しい結晶構造マップの作成と合金元素による結晶構造の変換

近年,新しい高温用材料あるいは高機能材料として,金属間化合物への期得が高まっている。合金とは違い,金属間化合物の結晶構造は,構成元素の組み合せにより,実にさまざまに変化する。その物性も,結晶構造に大きく依存する。従って,新しい材料開発上の一つの指標として,結晶構造を予測するためのマップが必要である。本研究の目的は.精度の高い結晶構造マップを電子論を用いて作成することにある。アルミナイド系およびシリサイド系の電子状態を分子軌道法の一つであるDV-Xαクラスター法を用いて計算し以下の結果を得た。1.結晶構造マップを作る時のパラメータとして,化合物中の構成原子間の結合の大きさを表す結合次数(Bo)と,構成原子のd軌道エネルギーレベル(Md)を求めた。結合次数は,化合物の溶融温度や生成熱と相関があり,Mdは原子の大きさや,元素の電気陰性度と関係がある。2.これら2つのパラメータを使って,新しい結晶構造マップ(Structure Map)を作成した。2元系のアルミナイドおよびシリサイドの結晶構造は,この新しいマップを使って整理できることがわかった。このマップは従来のマップ(例:メンデレーエフ数をパラメータとするPettiforマップ)に比べ,はるかに良く結晶構造が整理できる。3.第3元素添加による構造変換の可能性を探るために,特定の化合物(TiAl,Nb_3Al,NiAl,FeAl,MoSi_2)に対して,3成分系構造マップを作ることを検討した。そして,第3元素の置換サイトを考慮して数種類のマップを提案した。このように本研究により,新しい金属間化合物の探索と設計に役立つ,新しい結晶構造マップが作成できた。近年、新しい高温用材料あるいは高機能材料として、金属間化合物への期待が高まっている。合金とは違い、金属間化合物の結晶構造は、構成元素の組み合せにより、実にさまざまに変化する。さらにその物性は結晶構造に大きく依存する。従って、新しい材料開発上の1つの指標として、結晶構造を予測するためのマップが必要である。本研究の目的は、精度の高い結晶構造マップを電子論を用いて作成することにある。本年度は、アルミナイド系およびシリサイド系の金属間化合物の電子状態を、分子軌道法の1つであるDVーXαクラスタ-法を用いて計算し、以下の結果を得た。1.化合物中の構成原子間の結合の大きさを表す結合次数(Bo)と、構成原子のd軌道エネルギ-レベル(Md)を求めた。この結合次数は、化合物の溶融温度や生成熱と相関があることがわかった。一方、Mdは原子の大きさや、元素の電気陰性度と関係がある。2.これら2つのパラメ-タ、BoとMdを用いて新しい結晶構造マップ(Structure map)を作成した。同じ結晶構造をとる化合物は、マップの中でかたまって存在している。2元系のアルミナイドおよびシリサイドにおいて、新しい構造マップを使って、それらの結晶構造が整理できることがわかった。3.これまでに提案されている構造マップ、例えば、メンデレ-エフ数をパラメ-タとするPettiforマップなどに比べて、新しい構造マップは、構造を予測する上ではるかに優れていることがわかった。今後さらに2元系化合物に第3元素を添加したときに、結晶構造がどのように変化していくかを、構造マップを使って調べていく予定である。そして、新しい金属間化合物の探索と設計に役立つような構造マップを完成させたいと考えている。金属間化合物は、新しい高温材料あるいは高機能材料として注目を集めている。その物理的、化学的性質は結晶構造に大きく依存する。合金とは違い、金属間化合物の結晶構造は構成元素の組合せにより実にさまざまに変化するので、それを予測することは新しい材料を開発するときに必要である。

このため、これまで多くの“結晶構造マップ"が提唱されてきている。しかし結晶構造の予測という観点から見れば、いずれも不正確なものであり、新しい材料の設計にはほとんど役に立っていないのが現状である。本研究の目的は材料設計にも役立つような、新しい結晶構造マップを電子論を用いて作成することである。昨年度はアルミナイド系とシリサイド系について、主に2成分系構造マップを作成した。本年度はこの成果に基づいて、以下の研究成果を得た。1.第3元素添加による構造変換を図るため、アルミナイド系(TiAl)とシリサイド系(MoSi_2)化合物中での第3元素の電子状態を分子軌道法(DV-Xαクラスター法)を使って系統的に計算した。2.その結果を参考にして、3成分系構造マップを作ることを検討した。アルミナイド系ではTiAl,Nb_3Al,NiAl,FeAlを、またシリサイド系ではMoSi_2に注目した。その結果、これら金属間化合物の中で第3元素がアルミニウム(またはシリコン)の位置に入るか、遷移金属(例:Ti,Nb,Ni,Fe,Mo)の位置に入るかを考慮して、各化合物に対して2種類の構造マップを作成した。3.そのマップを基にして、第3元素による構造変換の可能性と材料設計への適用を吟味した。本研究を通し、従来のものよりも優れた結晶構造マップを作成することができた。
ヒノキ属樹木に発生する漏脂病と樹脂胴枯病の樹脂成分による解析

ヒノキ属樹木の漏脂病害への感染や進行を,樹脂成分化合物の発現や増減により確実に把握する事を行った.1.漏脂病に感染していないヒノキ樹皮中の成分化合物を調べ,1種のジテルペン二量体と2種のアビエタン系ジテルペンをヒノキからはじめて単離し,同時に既知のジテルペンを5種単離した.新化合物の二量体は漏脂病に感染していないことを示す標識テルペンである.2.漏脂病ヒノキアスナロ樹皮の酢酸エチル抽出物から4種のジテルペンと1種のモノテルペンを,ヒノキアスナロから初めて単離した.漏脂病ヒノキの樹脂と比較して共通のジテルペンが単離され,それらの多くはラブダン系ジテルペンであった.これらは両樹木から初めて単離されたものが多く,漏脂病または漏脂病病原菌と密接に関係していると考えられる.3.健全ヒノキアスナロ樹皮成分中の標識化合物として,炭素数16から26個の高級脂肪酸のメチルエステルを見出した.4.樹脂胴枯病ヒノキ樹脂から11種のジテルペンを単離し,樹脂胴枯病ローソンヒノキ樹脂から7種を単離した.樹脂胴枯病ヒノキ樹脂に豊富な化合物はtorulosolとcupressic acidであり,樹脂胴枯病ローソンヒノキ樹脂に豊富なのはacetyl isocupressic acidとisocupressic acidであり,これらは各々の樹脂の標識化合物であると考える.5.サワラ樹皮から15種のジテルペンを単離し,このうち1種は新化合物であり,4種は初めてサワラから単離された.ヒノキ属樹木の漏脂病害への感染や進行を,樹脂成分化合物の発現や増減により確実に把握する事を行った.1.漏脂病に感染していないヒノキ樹皮中の成分化合物を調べ,1種のジテルペン二量体と2種のアビエタン系ジテルペンをヒノキからはじめて単離し,同時に既知のジテルペンを5種単離した.新化合物の二量体は漏脂病に感染していないことを示す標識テルペンである.2.漏脂病ヒノキアスナロ樹皮の酢酸エチル抽出物から4種のジテルペンと1種のモノテルペンを,ヒノキアスナロから初めて単離した.漏脂病ヒノキの樹脂と比較して共通のジテルペンが単離され,それらの多くはラブダン系ジテルペンであった.これらは両樹木から初めて単離されたものが多く,漏脂病または漏脂病病原菌と密接に関係していると考えられる.3.健全ヒノキアスナロ樹皮成分中の標識化合物として,炭素数16から26個の高級脂肪酸のメチルエステルを見出した.4.樹脂胴枯病ヒノキ樹脂から11種のジテルペンを単離し,樹脂胴枯病ローソンヒノキ樹脂から7種を単離した.樹脂胴枯病ヒノキ樹脂に豊富な化合物はtorulosolとcupressic acidであり,樹脂胴枯病ローソンヒノキ樹脂に豊富なのはacetyl isocupressic acidとisocupressic acidであり,これらは各々の樹脂の標識化合物であると考える.5.サワラ樹皮から15種のジテルペンを単離し,このうち1種は新化合物であり,4種は初めてサワラから単離された.漏脂病と樹脂胴枯病感染ヒノキと樹脂胴枯病感染ローソンヒノキの3種の分析材料を入手し,成分化合物の分析を進め,単離されて化合物の病原菌生育試験を行っている.1.漏脂病感染ヒノキにおける樹皮ジテルペンの分布.樹齢25年の漏脂病感染ヒノキ1本の樹皮を92カ所で採集し,それらの抽出成分をガスクロマトグラフ(GC)で分析した.患部を中心にラブダン系ジテルペンが大量に見いだされ,患部から離れた悲感染部ではジテルペンの2量体が見いだされた.このジテルペンの2量体は新化合物であった.今後各ジテルペンの量変化を分析していく.2.樹脂胴枯病感染ローソンヒノキから得られたテルペン.樹病感染ローソンヒノキの樹脂,樹皮,材の抽出物から8種のジテルペンと4種のセスキテルペンを単離した.これらの内4種は新化合物であった.これらテルペン存在下で病原菌であるSeiridium uniconeの菌糸伸長試験を行った.テルペンには抑制効果を示すものがあったが,抽出物では抑制効果は弱かった.S.uniconeのローソンヒノキ樹皮での生育に大きな阻害物質は少ないと考えられる.3.樹脂胴枯病感染ヒノキの分析.香川県で採集された樹脂胴枯病感染ヒノキの枝の樹脂を分析している.GCによる分析では漏脂病感染ヒノキの樹脂とは異なるパターンを示している.樹脂胴枯病と漏脂病感染ヒノキとサワラの3種の分析材科を入手し,成分化合物の分析を進め,単離されて化合物の病原菌生育試験を行っている.1.樹脂胴枯病ヒノキ樹脂の化合物と病原菌成長に与える影響.樹病ヒノキの樹脂から11種のジテルペンを単離した.これらの内2種はヒノキからはじめて単離された.これらのうち6種類のテルペンをもちい,病原菌であるSeiridium uniconeの菌糸伸長試験を行った.3種は生育を阻害したが,これらはいずれも樹脂中の存在量は少なかった.漏脂病と樹脂胴枯病の2つのヒノキ樹脂成分を比較すると,2つの樹脂の主な成分であるジテルペンの種類はほぼ同じであるが,それらの含有量は異なっていた.

2つの樹病の主要な樹脂成分は各々の病原菌に抑制を示さないことから,病原菌は樹脂の影響を受けず生育していると言える.2.漏脂病感染ヒノキにおける樹皮ジテルペンの分布.健全なヒノキ1本から30カ所で樹皮を採集し,樹皮量と樹皮のヘキサン抽出物量を調べた.単位面積当たりの樹皮量と抽出物量は上部になるに従い減少していった.抽出物中の各ジテルペンの量変化を分析し,漏脂病感染ヒノキの樹皮ジテルペンの分布を解析していく.3.サワラの樹皮中の化合物と病原菌成長に与える影響.樹皮抽出物から15種のジテルペンを単離した.それらの内2種は新化合物であり,7種ははじめてサワラから見出された.材と葉からの抽出物成分を分離中で,それらの化合物も合わせ病原菌生育試験を行っていく.ヒノキ属樹木の漏脂病害への感染や進行を,樹脂成分化合物の発現や増減により確実に把握する事を行った.1.漏脂病に感染していないヒノキ樹皮中の成分化合物を調べ,1種のジテルペン二量体と2種のアビエタン系ジテルペンをヒノキからはじめて単離し,同時に既知のジテルペンを5種単離した.新化合物の二量体は漏脂病に感染していないことを示す標識テルペンである.2.漏脂病ヒノキアスナロ樹皮の酢酸エチル抽出物から4種のジテルペンと1種のモノテルペンを,ヒノキアスナロから初めて単離した.漏脂病ヒノキの樹脂と比較して共通のジテルペンが単離され,それらの多くはラブダン系ジテルペンであった.これらは両樹木から初めて単離されたものが多く,漏脂病または漏脂病病原菌と密接に関係していると考えられる.3.健全ヒノキアスナロ樹皮成分中の標識化合物として,炭素数16から26個の高級脂肪酸のメチルエステルを見出した.4.樹脂胴枯病ヒノキ樹脂から11種のジテルペンを単離し,樹脂胴枯病ローソンヒノキ樹脂から7種を単離した.樹脂胴枯病ヒノキ樹脂に豊富な化合物はtorulosolとcupressic acidであり,樹脂胴枯病ローソンヒノキ樹脂に豊富なのはacetyl isocupressic acidとisocupressic acidであり,これらは各々の樹脂の標識化合物であると考える.5.サワラ樹皮から15種のジテルペンを単離し,このうち1種は新化合物であり,4種は初めてサワラから単離された.
音声の時間構造知覚についての実験的対照研究

音韻的長・短対立がある日本語では音声の知覚上にも時間長の指令が重要になる言語である。この時間情報に基づく日本語の長・短母音,長・短子音を弁別することは子供の第一言語習得,日本語学習者の第二言語習得において困難といわれている。最終年度の本年は研究としては(1)乳幼児実験を行い、研究の総括として(2)(3)を行った。(1)0-3歳児を対象に長・短母音対立に対する脳反応を近赤外分光法(NIRS)によって計測した。結果は一昨年度に明らかになった成人の結果と比較した。実験の結果、乳児は3-6ヶ月程度ですでに音韻変化に特異的な脳反応を示した。しかし成人のように左聴覚野の優位性がみられるのは1歳を過ぎた頃であった。これらのことは乳児は4ヶ月程度で既に日本語の音韻に気付いているが、その処理過程が言語処理に特化してくるのは1歳を過ぎてからであることを示唆している。以上の成果は音韻カテゴリー知覚の発達変化についてNIRSを用いた世界で初めての研究であり、今後、音声言語発達研究に大きな影響を与えると考えられる。(2)日本語母語話者・非母語話者に対する長・短母音知覚実験を追加で行い、前年度の脳研究の結果とともに論文にまとめた。またその成果の一部はすでに今年度論文が受理されている。(3)日本語話しことばコーパス(CSJ)を用いて日本語音韻長についてのデータベース分析を行っていたが、その成果を国際会議にて報告した。日本語はモーラという仮名一文字に値する単位がほぼ等しい時間長で制御されるといわれれている。今年度は(1)発話における日本語の時間構造特性,(2)時間構造知覚について脳科学的検討を行ない,以下の知見が得られた。1.(自発発話における時間制御)これまで日本語音声の時間構造については朗読文章の解析に基づく結果が知られていたが,自発発話音声における時間制御特性はほとんど検討されていなかった。国立国語研究所で作成中の「日本語話し言葉コーパス」を用い,日本語モーラの時間特性をアクセント,音節位置,母音種,発話速度の観点から検討した。その結果,朗読音声では見出されなかったアクセントの効果,日本語の長・短母音の話速による変化を明らかにした。具体的にはアクセント付与によりモーラ長は有意に伸張すること,長・短母音対立は普通以上の発話では一定に保たれることがわかった。2.(近赤外分光法による乳幼児,非母語話者の長・短母音音声に対する脳反応の測定)・乳幼児の長・短母音,長・短子音の獲得がどの時期に行われるかを脳反応により検討するために,昨年に引続き3ヶ月から3歳までの乳幼児を対象に近赤外分光法による測定を行った。来年度この実験結果の取りまとめを行う予定である。・上級日本語学習者(韓国語話者)は行動上長・短母音を獲得したようにみられたが長・短同定の脳内ストラテジーが日本語母語話者と異なることが明らかになった。今年度はこの知見を論文にまとめた。
層状コバルト酸化物の電気化学手法による組成制御と電磁気特性評価

Na_xCoO_2に代表される層状コバルト酸化物は、優れた熱電変換特性や異常超伝導など特異物性を示すことから注目を集めている物質である。本研究では、ソフトケミストリー手法の一種である電気化学手法を用いて層状コバルト酸化物の化学組成を連続的かつ幅広く制御した試料を作製し、電磁気特性に対する化学不定比性の影響を調べ、更には新奇物性の探索を行うことを目的とした。以下に主な研究成果を示す。・A_xCoO_2(A:アルカリ金属Na, Li)のアルカリ金属量xを幅広く制御する目的で、非水電解液と密封型セルからなる電気化学実験設備を構築し、様々なキャラクタリゼーションに必要な100mg程度のバルク体試料の電気化学酸化実験を確立した。得られたA_xCoO_2試料の物性評価を行ったところ、磁気特性がxに応じて変化することを明らかにした。・電気化学手法と同様の効果を持つ酸化剤反応を用いて様々なアルカリ金属量xを持つA_xCoO_2試料を作製し、X線吸収端微細構造(XANES)分光実験を行った。その結果、x低下に伴うCoの原子価の上昇を示唆するスペクトル変化を確認した。・遷移金属酸化物の酸素量を電気化学的に制御することを目的とし、水溶液とPt電極をベースにした電気化学実験設備を構築した。この装置を用いて、SrCoO_<3-δ>の電気化学酸化に成功した。得られた試料の酸素量は酸素圧500気圧下でアニールした試料より大きな値を取ることを確認した。本研究では、ソフトケミストリー手法の一種である電気化学手法を用いてNa量及び酸素量を連続的かつ幅広く制御した試料を作製し、電磁気特性に対する化学不定比性の影響を調べ、更には新奇物性の探索を行うことを目的とした。・電気化学手法と同様の効果を持つ溶液化学酸化を用いて、様々なNa量(x)を持つNa_xCoO_2試料の作製を試みた。母物質であるNa_<0.78>CoO_2をI_2,Br_2,NO_2BF_4という3種の酸化剤で処理することによりx=0.78-0.12の幅広いNa量制御に成功した。酸化還元滴定法により各試料のCo価数状態V(Co)を調べたところ、x【less than or equal】0.7の組成で酸素欠陥が存在し、実際のV(Co)はNa量から予想される値より小さいことが明らかになった。超伝導が発現するx=0.35試料ではCo価数が3.48と決定され、この結果は本物質が電子ドープしたCo^<IV>格子ではなくホールドープしたCo^<III>格子と見なすべきであることを示している。・新規層状コバルト酸化物(Bi, Pb)-Ba-Co-Oの合成に成功し、電気化学手法による新奇物性探索の有力な母物質を得ることができた。本物質はNa_xCoO_2と同じCoO_2層を含むミスフィット酸化物の一種であり、同様の結晶構造を持つ物質群の中で最も優れた金属伝導性を示すことが判明した。
中国の対東アジア外交・安全保障政策と米国‐中朝関係と中越関係を中心に‐

本研究を通じて、メンバー全員が強大化する中国の対東アジア・安全保障政策は東アジアの平和と安全を脅かしかねない段階に至っており、その帰趨は益々米国の動向に左右されることになろうとの共通認識を持つに至った。その意味では、米中関係はもとより、この3年間に中越関係も中朝関係も変化しつつあり、今後は米越関係と米朝関係の変化についてもこれまで以上に注目していく必要性を強く感じるようになった。平成25年度は中国、米国、北朝鮮、ベトナムが各々2011年、2012年に新体制を発足させたことを踏まえ、新体制の特徴を安全保障政策の観点から明らかにすることを中心に研究を進めた。7月にはメンバー全員でベトナム・中国へ赴き、7日9日間の現地調査をおこなった。ベトナムでは、米国大使館、日本大使館、ベトナム外務省、中国研究所(ベトナム社会科学院傘下)を訪れ、米越関係、日越関係、中越関係等についてのブリーフィングを受けると同時に、意見交換を行った。中国では、中国現代国際関係研究院(国家安全部傘下)、日本大使館より研究課題に関するブリーフィングを受けると同時に、意見交換を行った。9月にはメンバー全員で米国へ赴き、7日10日間の現地調査を行った。現地においては全員が一緒に国務省を訪問、また、各自が自分の分担に基づき、スチムソン研究所、日本大使館、ジョージタウン大学、ジョージワシントン大学などを訪問し、専門家と意見交換を行った。上記2回の海外調査に前後して、静岡県立大学で本研究メンバー以外の軍事・安全保障問題に造詣の深い各国専門家に知識の提供をして頂いた。初年度1年間の研究を通じて得た最大の成果は、海外調査において研究対象地域の異なるメンバー同士がほぼ同一日程で同一ホテルに宿泊して、調査方法・調査結果に関する意見交換をしたことにより、一定の共通認識と各自の担当分野における問題点を明確化できたことである。これらは、すでにメンバーの論文や国際シンポジウムにおける口頭発表により一部明らかにされつつあるが、今後、さらに精緻化されていくであろう。平成26年度は、昨年度の研究成果と最新動向を踏まえつつ、中国、米国、北朝鮮、ベトナムの外交・安全保障政策について研究を深化させた。7月には5名のメンバーの内4名が、中国・韓国に赴き現地調査をおこなった。中国では、日本研究所(中国社会科学院傘下)、中国現代国際関係研究院(国家安全部傘下)を訪れ、中国の外交・安全保障政策について日中関係、中韓関係、中越関係にも触れつつ意見交換を行った。韓国では、中韓関係、日韓関係、南北関係を中心に、日韓の外交関係者、ジャーナリストと意見交換を行った。9月にはメンバー全員で米国に赴き、全員が一緒に国務省、スチムソン研究所、日本国大使館を訪問し、研究課題に関するブリーフィングを受けると同時に、意見交換を行った。また、各自が自分の分担に基づき、スチムソン研究所などの専門家と意見交換をおこなった。上記2回の海外調査に前後して、静岡県立大学で本研究メンバー以外の軍事・安全保障政策に造詣の深い日本人専門家に知識の提供をして頂いた。この2年間の研究を通じて得た最大の研究成果は、中国の習近平政権が2013年度以降、経済政策、外交・安全保障政策において従来の国際秩序に対して異議申し立てをするかのように新たな秩序形成に積極的な発言・行動をとり始めていることが明確になったことである。これらについては、すでにメンバーの論文や国際シンポジウムにおける口頭発表により一部明らかにされつつある。今後、上述の中国の発言・行動が国際秩序(とりわけ、東アジアにおける秩序)に具体的に如何なる影響を与えうるのかを引き続き検討し、最終年度終了直後の2016年4月より、メンバー各自が本研究の成果を順次雑誌論文として発表していくことを決めた。平成27年度の前半は、8月にメンバー全員で北朝鮮を訪問し、朝鮮社会科学院歴史研究所長、外務省軍縮及び平和研究所副所長、朝日交流協会会長らと面会して、中朝関係、米朝関係、日朝関係について意見交換をした。その中で、本研究課題との関係では特に北朝鮮当事者から直接中国認識、中朝関係についてヒアリングできたことは大きな成果であった。同時に、ピョンヤン市内の視察を行なった。メンバー5名のうち3名にとっては初めての北朝鮮訪問であったこともあり、非常に有意義な訪朝となった。その後は、平成27年度が本研究の最終年度ということもあり、これまでの3年間の研究成果と最新動向を踏まえつつ、メンバー各自が担当分野の研究を深化させてまとめの段階に入った。そして、2016年2月より毎月1回研究会を東京で開催し、そこで各自担当分野の研究成果を発表し、メンバー間での意見交換を踏まえて、最終成果物として雑誌論文の執筆を開始した(月刊誌『東亜』霞山会の2016年4月号から9月号に掲載)。本研究を通じて、メンバー全員が強大化する中国の対東アジア外交・安全保障政策は東アジアの平和と安全を脅かしかねない段階に至っており、その帰趨は益々米国の動向に大きく左右されることになろうとの共通認識を持つに至った。

その意味では、米中関係はもとより、この3年間に中越関係も中朝関係も変化しつつあり、今後は米越関係と米朝関係の変化についてもこれまで以上に注目していく必要性を強く感じるようになった。海外調査は、ほぼ予定通りの日程で実施することができた。また、メンバー各自が順調に担当分野に関する研究を進め、その成果の一部を論文として公表している。27年度が最終年度であるため、記入しない。北朝鮮の外交・安全保障政策平成27年度の海外調査は、8月にメンバー全員で北朝鮮を訪問し、同国の外交・安全保障政策について専門家と幅広く意見交換を行う予定である。その後、各メンバーは自分の担当する分野に関する研究を深化させていく。そして、平成28年2月より研究会を開催し、各自の研究成果を発表、意見交換を行い、最終的な成果物の執筆をする。なお、北朝鮮訪問が実現できない場合には、メンバーは各自の担当分野の研究に必要な国に赴き調査を行う予定である。海外調査は、ほぼ予定通りの日程でベトナム、中国、米国にてメンバー全員参加のワークショップを開催することができた。しかし、相手国側の事情、あるいは双方の日程上の都合もあり、初年度の目標であった軍事・安全保障政策に直結する各国の国防省関係者とはワークショップを開催することができなかった。しかし、メンバー以外の軍事・安全保障問題に造詣の深い専門家には、科研費以外の補助も得つつ予定回数以上の講演会・研究会を開催することができ、今後の御協力も得られる目途が立った。また、初年度ということもあり、共同研究の成果を出す段階にはないが、メンバーの中には長年に亘る自分の研究成果を踏まえて、本研究に関連する著書・論文・口頭発表を行っている者もいる。7月の中国・韓国調査にメンバーのうちの1名が体調不良のため参加できなかったこと、また、メンバー以外の専門家4名から知識の提供を受ける予定であったが、メンバーと専門家との日程調整ができず、2名の方から知識の提供を受けたのみであったことが主な理由である。平成26年度の海外調査は、昨年度の調査が上述のように軍事・安全保障問題を中心とするものであったのに対して、より広い視野から外交政策とその実態を中心に調査を進める。調査の焦点は、軍事・安全保障問題が各国の対外戦略にとってどの程度のプライオリティーを持つのかを見極めることにある。そこで、メンバー全員が7月に中国・韓国へ赴き、7日10日間の現地調査をおこなう。中国・韓国での調査では、昨年と同様に全員が主要部分を一緒に行動する。中国では、中国国際問題研究所(外交部傘下)ならびに中国社会科学院(傘下の関連研究機関)等で中国の外交政策とその実態について調査を行う。その際に、現地の日本大使館、米国大使館で北朝鮮をフォローしている担当官からも北朝鮮情勢についての意見交換をおこなう。韓国では外交問題に詳しい国立外交院外交安保研究所(IFNAS)、世宗研究所を訪問する。そして、現地の日本大使館、米国大使館に行き、過去2年間における中朝関係の変化についてのブリーフィングを受ける。9月には米国での7日間10日間の現地調査を行う。この調査でも主要部分は全員が一緒に行動する。
不正咬合マウス(BALB/c-bm/bm)における不正咬合自然発生機序の解明

BALB/c-bm/bm系マウスは先天的に短肢症を生じ、このマウスのうち約10%が水平的交叉咬合を自然発症する。昨年度の結果で、成長期のBALB/c-bm/bm系マウスが、水平的交叉咬合を自然発症する初発因子として切歯による機能的な側方偏位が考えられること、その状態が継続することにより下顎骨の位置や形態の左右差が助長される可能性があるということが示唆された。本年度は顎顔面頭蓋部のgrowth siteといわれている蝶形骨間軟骨結合部での成長変化様相を確認することを目標として形態学的研究を行った。2,4,6,8、週齢(各n=5)の頭蓋骨を用い、光学顕微鏡下で蝶後頭軟骨結合部の観察と蝶形骨底部前後径(蝶形骨間軟骨結合-蝶後頭軟骨結合間距離)および後頭骨底部前後径(蝶後頭軟骨結合-後頭骨最後方点)の計測を行い、蝶後頭軟骨結合部周囲に形成された骨面積を計測した。その結果、(1)生体計測では後頭蓋長径が短かった。(2)短肢症マウスの蝶形後頭軟骨結合部では、対象マウスで認められた軟骨柱構造はほとんど認められず、また、短肢症マウスでは対照マウスに比べ、同週齢では蝶形骨底部前後径および後頭骨底部前後径が短かった。(3)短肢症マウスでは対照マウスに比べ、蝶後頭軟骨結合部の蝶形骨および後頭骨での単位面積あたりの骨形成量が少なかった。このマウスでは蝶後頭軟骨結合部での軟骨柱状構造が失われ、正常な軟骨内骨化が営まれず、頭蓋底の前後的成長が劣っていることが示された。今後の展望として、この軟骨内骨化の異常のメカニズムについて、軟骨細胞の分化制御機構の検討する必要があると考える。BALB/c-bm/bmマウスは、先天的に短肢症を生じるマウスであるが、このマウスのうち、約10%のものが水平(左右)的交叉咬合を自然発症する。交叉咬合自然発症の原因として、(1)下顎骨の発育の大きさに左右差があるのか、(2)切歯による機能的側方偏位から交叉咬合が二次的に発症するのかを調べることを今年度の目標とした。上記研究計画に基づき、初めにBALB/c-bm/bm系マウスのうち、水平的交叉咬合を発症した群(不正咬合群n=8)と、発症していない群(正常咬合群)の頭部軸位X線写真を撮影し上下顎骨形態計測を行い、下顎骨の発育による影響を調べた。下顎骨の大きさの左右差そして、下顎骨の前後的長さを計測し、位置関係および長さの不調和の存在を検討した。その結果、偏位側と非偏位側での比較において、不正咬合群では、非偏位側の下顎頭は偏位側よりやや前方に位置し、下顎長は非偏位側のほうが長い傾向を示した。続いて、13週齢のマウスを用い、3週齢で水平的交叉咬合出現時に切歯を切断したもの(切歯切断群n=14)、切歯を切断せずに水平的交叉咬合になったもの(不正咬合群n=8)とを用いて、交叉咬合の発現度合いと、偏位の大きさについて比較した。その結果頭部軸位X線写真より、切歯切断群では、不正咬合群に比べ下顎前歯の側方偏位量は有意に小さかった。以上より、成長期のBALB/c-bm/bm系マウスが水平的交叉咬合を発症する初発因子として、切歯による機能的な側方偏位が考えられ、その状態が継続することにより下顎骨の位置や、形態の左右差が助長される可能性が示唆された。今後頭蓋骨の組織学的検討を予定しており、顔面頭蓋のgrowth siteといわれている蝶形骨間軟骨結合部の組織標本を作成し、軟骨結合部での比較を行う予定である。これについては現在すでに予備実験として各週齢での標本作成を開始している。

(3)短肢症マウスでは対照マウスに比べ、蝶後頭軟骨結合部の蝶形骨および後頭骨での単位面積あたりの骨形成量が少なかった。このマウスでは蝶後頭軟骨結合部での軟骨柱状構造が失われ、正常な軟骨内骨化が営まれず、頭蓋底の前後的成長が劣っていることが示された。今後の展望として、この軟骨内骨化の異常のメカニズムについて、軟骨細胞の分化制御機構の検討する必要があると考える。
生体情報に基づく学習者状態に応じた自主学習支援システムの開発

本年の研究成果は大きく分類して以下の2点である.一つ目は,ウェアラブルデバイスを用いた自主学習支援に関する研究を深め,研究成果の公表を進めたことである.本研究では,アイウェアJINS MEMEを着用した状態で英単語学習を行い,解答時の印象を推定する手法を開発している.本年は,前年度に実施した計測実験とは別途,追加実験を行い分析を進めた.実験設計は前年同様であるが,データ計測アプリケーションを新規開発し,回答に対する確信度に加えて主観的難易度を正解ラベルとして入力できるようにした.本アプリを用いて被験者8名に対し,210問の英単語を回答させる追加実験を行った.分析の結果,確信度は他人のデータで学習したモデルで81%,自身のデータで学習したモデルで93%の精度で推定できることを確認した.同様に主観的難易度は,75%,91%の精度で予測できることを確認した.二つ目は,ウェアラブルデバイスを用いた学習支援の方向性としてタッチタイピングの修得支援の研究を開始した.タイピング時の視線認識を行うため,アイウェアJINS MEMEを着用した状態でタイピングを行う実験を被験者10名に実施した.データを分析した結果,他人のデータで学習したモデルで77%,自身のデータで学習したモデルで93%の精度で予測できることを確認した.また,タイピング時の運指認識を行うため,アームバンド型デバイスMyoを着用した状態で指を動かす予備実験を別途10名に対し実施した.他人のデータで学習したモデルで74%,自身のデータで学習したモデルで90%の精度で5指と動作無しの6状態の認識が行えることを確認した.本研究では,当初想定していたウェアラブルデバイスを用いた自主学習時における印象推定に関して,確信度だけでなく主観的難易度を推定する実験を執り行い,推定精度の検証を完了している.更には,派生的に発生した,ウェアラブルデバイスを用いたタッチタイピング修得支援に関する実験を執り行い,視線方向や運指の検出手法の開発に取り掛かっている.今後の方針として,2019年度は研究成果の公表を主に行う.まず,本研究課題のメインテーマである英単語学習時の確信度及び主観的難易度の推定に関する学術論文の投稿処理を進める.並びに,タッチタイピング支援に向けた視線方向の推定,運指の推定に関する論文投稿や学会発表を実施する.知的学習支援ステムに関する研究は古くからなされているが,近年ウェアラブルデバイスの普及により学習者の状態を用いた知的学習支援システムの実用化が現実味を帯びてきている.本研究では,学習者の生体情報をウェアラブルデバイスを用いて計測し,学習者の心身状態に応じた知的学習支援システムを開発する.ウェアラブルデバイスを用いることで,これまでの生体情報測定に関わる大掛かりな機器を利用する場合に比べて,学習者が日常生活とほぼ変わりのないリラックスした状態で学習支援を実現することができる.学習者の状態を得る手法として,眼電位や頭部の動きを計測できるアイウェアJINS MEMEを用いて生体情報を計測している.最終的には計測した生体情報と学習履歴を用いて最適な出題方法を分析する.本研究では英単語の暗記学習を対象とし,選択回答式の課題を回答する学習方法において,学習者が英単語を記憶している状態で回答しているのか,当てずっぽうに回答しているのかを推定する手法を開発する.本手法の実現に向けて,計測機器の購入から計測試験,学習データを記録する実験システムの開発,事前実験までを実施している.事前実験では,ウェアラブルデバイスから計測できるセンサデータが正常に測定できていることを確認するとともに,簡単な動作に応じて眼電位と加速度,ジャイロセンサデータがどのような変化を行うのかという点の確認も実施しており,提案手法の実現に向けた特徴量の考察を実施している.本研究では,学習者の状態に応じて最適な学習課題を提供する自主学習支援システムを構築し,より短時間で効率の良い学習を学習者に提供することを目的としている.当初の研究計画では,平成28年度には計測機器の事前準備,計測実験,実験用のシステム開発,事前実験までと想定していた.進捗として,平成28年度は実験環境の構築を主に実施した.計測機器の購入から計測試験,学習データを記録する実験システムの開発,事前実験までを実施している.事前実験では,眼電位,加速度,ジャイロそれぞれのセンサデータから,目の動きや体の動きを示す特徴が抽出できるかという点の事前検証を行っている.JINS MEMEを着用した被験者に,所定の目の動作,頭部の動作を依頼し,リアルタイムで計測したセンサデータの変動の確認と,有用である特徴量の調査,検討を行った.また,1名の被験者が生体情報を計測しながら,本研究で開発した実験システムを用いて選択回答式の課題を回答する実験を行った.計測データから課題の記憶度合いに応じた生体情報の変化に関して主観的な分析を行った.また,当初の研究計画では,平成29年度に実験設計として,実験環境の構築,被験者タスクの設計,予備実験の実施,被験者の募集を行う予定としていたが,実験環境の構築は概ね完了しており,被験者タスクの設計は現在着手している状況である.以上より,当初計画通りおおむね順調に進展しているといえる.昨年度までに準備を行った生体情報計測環境と英単語回答情報収集アプリケーションを用いて,本年度は被験者タスクの設計,予備実験,被験者計測実験,実験データの解析までを実施した.本研究では,生体情報に基づき効率的な自主学習を支援する環境を目指している.特に,現在は英単語学習に焦点を当て,英単語を記憶していて回答したのか否かを認識できないかという点を研究している.

これを実現するため,被験者タスクはアイウェアであるJINS MEMEを着用しながら英単語学習活動を実施してもらい,同時に正解データとなる記憶度合いの情報を被験者に入力してもらう,という形式で設計を行った.予備実験では,上記のタスクを2名で実施し,主にデータが正常に計測できていることを確認した.予備実験の結果を経て,被験者10名に対して被験者計測実験を実施し,JINS MEMEのセンサデータと回答情報を収集した.10名のデータに対して,センサデータを用いた機械学習システムで頻繁に用いられる特徴量を抽出し,特徴量選択後にSVMによって学習者の記憶度合いを推定するという問題設定で機械学習モデルの構築と評価を実施した.実験の結果,記憶度合い5段階を65%,覚えているか否かという2値分類では89%の推定精度で認識ができることを確認した.本結果は他人のデータでモデルを学習させ自身のデータで評価を行うLOSO-CVで評価を行っている.一方,自身のデータが学習できることを想定して評価を行った場合,5値分類で72%,2値分類で93%の推定精度が実現できた.当初の計画では,本年度は被験者計測実験を行い,計測データのスクリーニングまでが完了している予定であった.現状では,データ分析の第一段階を概ね完了していることから,当初の計画以上に進展していると判断した.本年の研究成果は大きく分類して以下の2点である.一つ目は,ウェアラブルデバイスを用いた自主学習支援に関する研究を深め,研究成果の公表を進めたことである.本研究では,アイウェアJINS MEMEを着用した状態で英単語学習を行い,解答時の印象を推定する手法を開発している.本年は,前年度に実施した計測実験とは別途,追加実験を行い分析を進めた.実験設計は前年同様であるが,データ計測アプリケーションを新規開発し,回答に対する確信度に加えて主観的難易度を正解ラベルとして入力できるようにした.本アプリを用いて被験者8名に対し,210問の英単語を回答させる追加実験を行った.分析の結果,確信度は他人のデータで学習したモデルで81%,自身のデータで学習したモデルで93%の精度で推定できることを確認した.同様に主観的難易度は,75%,91%の精度で予測できることを確認した.二つ目は,ウェアラブルデバイスを用いた学習支援の方向性としてタッチタイピングの修得支援の研究を開始した.タイピング時の視線認識を行うため,アイウェアJINS MEMEを着用した状態でタイピングを行う実験を被験者10名に実施した.データを分析した結果,他人のデータで学習したモデルで77%,自身のデータで学習したモデルで93%の精度で予測できることを確認した.また,タイピング時の運指認識を行うため,アームバンド型デバイスMyoを着用した状態で指を動かす予備実験を別途10名に対し実施した.他人のデータで学習したモデルで74%,自身のデータで学習したモデルで90%の精度で5指と動作無しの6状態の認識が行えることを確認した.本研究では,当初想定していたウェアラブルデバイスを用いた自主学習時における印象推定に関して,確信度だけでなく主観的難易度を推定する実験を執り行い,推定精度の検証を完了している.
花器の左右相称性と花粉形質によるアルストロメリア科植物の新たな育種素材の探索

近年、アルストロメリア属を中心に種間雑種の品種が多数育成されているが、効率的な育種プログラムを遂行には正確な植物分類と類縁関係の把握が必要である。従来の形態的特徴や染色体の核型に、花粉特性を加えて評価することは植物分類上有効である。日本・アメリカおよびペルーの植物標本館より花粉材料を採取し、温室花粉も加えて電子顕微鏡観察をおこなった。アルストロメリア属植物はブラジル型とチリ型に大別されると言われているが、花粉を利用した分析では、このような知見は支持されなかった。花粉形状や表面模様に関する主成分分析ではブラジル型は近似して分布したが、クラスター分析では、ブラジル型のクラスターにチリ型存在し、ブラジル型とチリ型の分類には改善する点が指摘された。近年はボマレア属をさらにBaccata, Bomarea, SpbaerineおよびWichuraea亜族に分類する研究報告もあるが、これについても花粉の形状や特性分析では支持されなかった。アルストロメリア科植物の類縁関係の解析には形態や花粉特性の知見と分子生物学的なデータとをあわせて検討する必要があると考えられた。アルストロメリア科は、花き園芸作物のアルストロメリアを含み、園芸的に重要な植物群である。近年、種間雑種により多くの品種が作られているが、それらの系統関係や交雑親和性を評価するための分類体系は未整理の状況にある。そこで、野生種および交雑によって得られた種間雑種の花粉形態に着目し、花粉の微細構造からその類縁関係および交雑親和性について考察しようとする新しい試みを遂行中である。アルストロメリア科のアルストロメリア野生種、アルストロメリア種間雑種、ボマレア属植物の花粉を収集し、固定後、電子顕微鏡観察のための材料調整を行っている。植物材料として、北海道大学の温室で栽培した数種を用いて条件設定を行った。また、より多くの植物種を調査するため、イギリスの王立植物園キューガーデンより標本を取り寄せて、サンプルの収集を行った。アルストロメリアでは国内有数の収集家である育種家を千葉県に訪ね、花粉材料提供の依頼と行い、春から夏の開花時期にサンプルを収集する計画を進めた。南米の植物を多く収集していることで知られるアメリカのミズーリ植物園ともコンタクトを取り、平成21年度の材料収集の渡航計画を進めている段階にある。これまで、本研究のための材料収集について準備を進め、アルストロメリア科の3属(アルストロメリア属、ボマレア属、レオントキール属)についてすでに網羅的に集めることができた。園芸的に重要な品目であるアルストロメリア科植物においてこのような網羅的な花粉分析の例はなく、今後得られる花粉形態から見た類縁関係の研究成果は斯界に大きなインパクトを及ぼすものと考えられる。アルストロメリア属は、花き園芸的に重要な植物群である。近年、種間雑種により多くの品種が作られているが、それらの系統関係や交雑親和性を評価するための分類体系の整理が必要である。本年度は野生種および種間雑種の花粉を供試し、光学および電子顕微鏡を用いて花粉の微細構造を観察して類縁関係を考察した。多くの種を供試するために、イギリスの王立植物園キューガーデンより標本を取り寄せるとともに、アメリカのミズーリ植物園・ニューヨーク植物園および原産地域の南米・ペルーのリマ農業大学植物園を訪問して材料を採取した。アルストロメリア属の花粉は単孔溝と花粉外壁の表面模様によって特徴づけられる。単孔溝はどの花粉にも存在したが、表面模様は平行から網目模様のタイプ(striato-reticulate)と模様が判然としないタイプ(regulate-psilate)に分別された。また表面模様中のうね幅にも種間差異があった。アルストロメリア属植物はブラジル型とチリ型に大別されると言われている。花粉形状や表面模様に関する主成分分析では、ブラジル型は近似して分布したが、クラスター分析では、ブラジル型のクラスターにチリ型存在し、花粉分類からはブラジル型とチリ型の分類には改善する点が指摘された。次年度には形態や花粉学的な観察と分子生物学的分類の関連を検討する。
ウイルス複製に必要な細胞因子の同定と解析

エイズの原因ウイルスであるヒト免疫不全ウイルス1型(HIV-1)の複製を制御する細胞因子を、独自に開発した発現クローニング法で二つ発見した。1件はRNAからDNAが複製される段階、1件はウイルスDNAが核内に侵入する段階に関わっていた。両者とも細胞の増殖には大きな影響を与えずにウイルスの複製を阻害できるので、HIV-1感染症治療の有力な分子標的候補となる可能性があるエイズの原因ウイルスであるヒト免疫不全ウイルス1型(HIV-1)の複製を制御する細胞因子を、独自に開発した発現クローニング法で二つ発見した。両者とも細胞の増殖には大きな影響を与えずにウイルスの複製を阻害できるので、HIV-1感染症治療の有力な分子標的候補となる可能性があるヒト免疫不全ウイルス1型(HIV-1)の感染メカニズムを解明する目的で、ヒト培養細胞株にヒト由来cDNAを発現させて感染抵抗性となる細胞から遺伝子情報を回収する実験を行った。HEK293細胞にヒトT細胞株であるMT-1由来cDNA発現ライブラリーをマウスレトロウイルス(MLV)ベクターによって導入し、cDNAを発現する293細胞プールを複数作製した。ganciclovir存在下に自殺遺伝子として働くヒト単純ヘルペスウイルス・チミジンキナーゼ(HSV-TK)遺伝子をHIV-1分子クローンNL4-3のnef遺伝子部分に組み込んだNL4-3-TKウイルスを、上記293細胞プールにVesicular stomatitis virus glycoprotein(VSV-G)を用いて感染させ、その後ganciclovirを添加して非感染細胞を選択する過程を繰り返したところ、HIV-1感染感受性が著しく低下した細胞株を樹立することができた。得られた細胞クローンでHIV-1感染感受性が低下していることは、HSV-TKの代わりにルシフェラーゼ・レポーター遺伝子をもつNL4-3-lucウイルスの感染性から確認し、VSV-Gによる侵入段階が阻害されているのではないことはAmphotropic MLVエンベロープを代わりに用いることで、HIV-1複製が逆転写完了前で阻害されていることはウイルス由来DNAの経時的定量PCRで証明した。得られたcDNAは、シークエンスにより塩基配列を決定した。cDNA発現ライブラリーを導入した異なる293細胞プールから、長さは異なるが同一種cDNAが回収された。このcDNAを293細胞に強制発現させると、感染抵抗性が再現できた。現在、感染抑制メカニズムを解明中である。ヒト免疫不全ウイルス1型(HIV-1)はエイズの原因ウイルスであり、これまでにウイルス蛋白質の機能を阻害する薬剤の開発によりHAART療法と呼ばれる多剤複合治療法が確立し、患者の予後は著しく改善された。しかし、ウイルスが高度に変異するために薬剤耐性ウイルスがしばしば出現し、現段階では最終的にウイルスを駆逐することあるいはAIDS進行を防ぐことは不可能である。そこでHIV-1の複製に関与する宿主因子を標的とした新たな治療法の開発が強く望まれており、本研究ではcDNA発現クローニング法によりHIV-1複製を阻害する細胞因子を同定するべく解析を行った。これまでに2種類の細胞因子cDNAの発現によりHIV1感染効率は5%以下となることがわかり、HIV-1本来の宿主であるTリンパ球由来細胞株でも同様な感染抑制が起こることを確かめている。感染抑制の分子メカニズムについては、ひとつの細胞因子は逆転写過程を抑制し、もうひとつの細胞因子は逆転写産物の核内移行を阻害していることが判明している。HIV-1逆転写にはウイルスDNAの2回にわたるジャンプを含む複雑な過程が想定されており、その中のどの過程が阻害されるのか、得られた細胞因子がウイルスRNAに結合するのか、などについて現在解析中である。HIV-1が属するレンチウイルス属においては、逆転写産物複合体が核膜孔を通過することで細胞分裂に依存しない効率的な標的細胞感染を達成していると考えられており、核内移行を阻害する細胞因子はこの過程に深く関わると予想している。いずれの細胞因子も過剰発現されているにもかかわらず培養細胞の増殖や表現型に影響が見られないことは、ウイルス複製抑制効果が細胞の生理的活性の抑制を介する間接的なものではないことを示唆しており、特筆すべきことである。ヒト免疫不全ウイルス1型(HIV-1)はエイズの原因ウイルスであり、ウイルスが高度に変異するために薬剤耐性ウイルスがしばしば出現し、現段階では抗ウイルス療法によっても最終的にウイルスを駆逐することあるいはAIDS進行を防ぐことは困難である。そこでHIV1の複製に関与する宿主因子を標的とした新たな治療法の開発が強く望まれており、本研究ではcDNA発現クローニング法によりHIV1複製を阻害する細胞因子を同定するべく解析を行った。これまでに2種類の細胞因子cDNA(A,B)の発現によりHIV-1感染効率は5%以下となることがわかり、HIV1本来の宿主であるTリンパ球由来細胞株でも同様な感染抑制が起こることを確かめた。細胞因子Aは逆転写過程を抑制し、細胞因子Bは逆転写産物の核内移行を阻害していることがウイルス学的解析で判明している。因子Aについては、逆転写過程の抑制とウイルスコアの崩壊加速の関係、因子Aとウイルスコアの結合、抑制機能ドメインの同定、耐性ウイルスなどについて詳細な解析を行った。HIV-1が属するレンチウイルス属においては、逆転写産物複合体が核膜孔を通過することで細胞分裂に依存しない効率的な標的細胞感染を達成していると考えられており、核内移行を阻害する細胞因子Bはこの過程に深く関わると予想している。細胞因子Bはこれまで知られていない新規のHIV複製制御因子である。

いずれの細胞因子も過剰発現されているにもかかわらず培養細胞の増殖や表現型に影響が見られないことは、ウイルス複製抑制効果が細胞の生理的活性の抑制を介する間接的なものではないことを意味しており、新規治療法開発のための分子標的候補となりうることが期待される。両因子とも現在、論文投稿準備中である。
匂いバイオセンサを用いた香りの再現

嗅覚受容体発現細胞の作出では、キイロショウジョウバエ嗅覚受容体の応答特性データベースから、それぞれ異なる対象臭に応答する2種類の嗅覚受容体(Or82a、Or49b)を選定した。選定した嗅覚受容体を、共受容体およびカルシウム感受性蛍光タンパク質とともに共発現させたSf21細胞系統を作出し、対象臭に対する蛍光応答を取得した。その結果、Or82a細胞系統はゲラニルアセテート、Or49b細胞系統は2-メチルフェノールに対して蛍光応答を示すことが分かった。これらの細胞系統の匂い選択性はデータベース上の応答特性と一致し、濃度依存的な蛍光応答が取得できることから、異なる対象臭を検出する素子として利用できることを明らかにした。それから嗅覚受容体発現細胞を用いた匂い識別方法を検討した。ランダムに配置した2種類の嗅覚受容体発現細胞の蛍光応答画像をロックイン計測し、外乱光等に起因する雑音の影響を低減できた。そして、画像を100分割して100次元ベクトルを生成して主成分分析を行った結果、geosminと1-octen-3-olのサンプルがパターン分離できることがわかった。次に水晶振動子を嗅覚受容体発現細胞で被覆して気相中でセンシングを行うための準備として、測定系の製作を行った。ネットワークアナライザを用いて、水晶振動子の共振周波数変化と共振抵抗の実時間測定をできるようにした。さらに、カーブフィッティングとディジタルフィルタにより雑音を低減できた。そして、高湿度環境で匂いをセンサに供給する測定システムを開発した。OBP(Odorant Binding Protein)を用いた実験としては、疎水性の匂い物質をOBPによりリンガー液の溶かしこめることを確認した。また、SAW霧化器と液滴射出電磁弁を用いた嗅覚ディスプレイを試作した。ウェラブル型嗅覚ディスプレイを開発し実演も行った。嗅覚受容体発現細胞の作出では、データベースにもとづいて選定した嗅覚受容体を対象に、2種類の新規細胞系統を作出した。これらの細胞系統は、導入した嗅覚受容体の匂い選択性に従い、異なる対象臭を蛍光強度変化量として検出できることが分かり、要素臭検出のための匂い検出素子として利用できることを実証した。このように、現在までに異なる対象臭を検出できる2種類の細胞系統の作出を達成しており、当初の計画通りに研究が進展している。また、蛍光測定の方法を用いた場合は、多次元ベクトルを抽出してロックイン計測を用いて2種類の匂い識別に成功している。水晶振動子センサを用いたセンシングシステムの準備も進み、OBPに関しても基礎実験により初期的な結果を得た。OBPは英国マンチェスタ大学のPersaud教授(研究協力者)に提供していただいた。嗅覚ディスプレイに関しては、デスクトップ型とウェラブル型の両方を開発して、使用できるようになった。とくにウェラブル型については当初トラブルが多く、実演の際に止まってしまうこともあったが序々にその動作が安定しつつあり、実演も可能になった。今後は香りの再現実験にも嗅覚ディスプレイを用いるようにする。以上のように、2018年度の研究はおおむね順調に進展していると言える。嗅覚受容体発現細胞の作出では、匂い検出素子として利用できる細胞系統の完成に向けて基礎性能を評価する必要がある。具体的には、作出した細胞系統を対象に、さまざまな匂い物質に対する蛍光応答を取得することにより、匂い選択性を評価する。また、各濃度の匂い物質に対する蛍光応答を取得することにより、濃度応答性を評価する。さらに、長期継代後の細胞系統についても同様に、匂い選択性および濃度応答性を評価することにより、長期間にわたって同等の応答性を維持し、匂い検出素子として利用できる細胞系統を完成させる。これらの細胞系統の基礎性能評価と並行して、他の嗅覚受容体をSf21細胞へ遺伝子導入することで、さらなる新規細胞系統の作出も進めていく計画である。2018年度の研究で使用できる嗅覚受容体の種類数が増えたので、それに伴いサンプル数も増やして測定系も拡張し実験を行う。また、気相中で匂いバイオセンサを用いてセンシングする実験を進めていきたい。それから、退色等の問題が解決できると測定回数を増加できる。受容体応答は線形重ね合わせが成立しないので、混合臭の計測には繰り返し測定が必要になる。測定回数を増加させて混合臭の濃度定量も行えるようにしたい。嗅覚ディスプレイに関しては、開発した方式の性能評価を進めるとともに要素臭を用いて多様な香りを即座に提示できるようにしたい。