hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
建築物における防災投資の適正化に関する研究

1)防災投資の概念と実態把握建築に係わる防災投資を、イニシャルコスト、ランニングコスト、シンシュランスコストに大別し、それぞれに投資されている金額のおおまかな洗い出しをおこなった。同時にマイナスの投資といわれる火災損害についても、消防統計からその金額の洗い出しを行なった。防火投資の実態把握に際しては、防災設備メーカー技術者、建築設計積算担当者、建築維持管理業者に対してヒアリング調査を実施した。その結果として、単位面積別単位対策別の単価の割り出しを行っている。2)防災投資評価モデルの作成建築物の出火から延焼にいたる危険度を評価しうるモデルをデシジョンツリーの形で作成し、どの対策を講じればどれだけ焼失面積の期待値を逓減しうるかを算定しうるようにした。このモデルを使えば、対策別の効果をコストパ-フォーマンスの形で算定できることになり、防災コストの適正化に道を開くことができた。ただし、人命損失(避難危険)については今回は扱っておらず、また保険投資についても扱っておらず今後の課題として残されている。3)ケーススタディの実施延床3万m^2、15階建ての事務所ビルを対象として、各種防災設備を付加した場合、防火区画等の平面の変更付加したばあい、その他の対策を講じた場合のそれぞれについて、上述のシミュレーションを使って検討した結果、スプリンクラ-設備を設置した場合、階段区画を施工したばあいについて、コストパ-フォーマンスのよいことが確認された反面、排煙設備等については余りコストパ-フォーマンスがよくないことが確認されている。
食を起点とした地域価値共創のためのデータ収集・ 分析システム

本研究課題では,一人暮らしの高齢者を対象とし,日常の生活に欠かせない食を起点としながら食の履歴・健康データを収集・分析するための個別クッキングプレート・ネットワーク・システムを構築することで,利用者の健康を維持し,結果として地域の活性化を実現する価値共創の仕組み作りを目的としている.1.個別クッキングプレート・ネットワーク・システムの拡張:29年度に構築した個別クッキングプレート・ネットワーク・システムプロトタイプをもとに、システム機能の高度化を目指し検討・準備を行った。既存プロトタイプでネックとなっていた処理速度向上を目指し,新しいマイコンを利用したシステム構成などを検討し,新たなプロトタイプを構築してシステム機能の向上を図った.Apple Watchのような簡便的なIoTデバイスを用いてモニタユーザの生体情報を取得可能となるようにしていく予定である.プロトタイプを用いた簡便な実証実験を行った.2.実証実験とアンケート調査による満足度調査:改良・拡張した個別クッキングプレート・ネットワーク・システムを用いて実証実験を行い,アンケート等のデータ取得後に満足度調査を行う予定であったが,システム開発の遅れにより満足度調査は実現できなかった.31年度に上記1の機能を用いて,食事情報と個人の生体情報をあわせて検討していく.3.共創型レシピシステム構築:提案システムの特徴は,システム管理者が情報・データのハブとなることにある.各ユーザの食事データや食事残渣,生体情報など,データを収集し各ユーザの状態の分析を行う.本年度は,食事バリエーションを考慮した献立作成システムを構築した.情報エントロピを用いて,和食・洋食・中華のジャンルなどが重複して配膳されないように,最適化手法を用いた1ヶ月の献立を作成可能となった.平成30年度の計画では,個別クッキングプレート・ネットワーク・システムの改良と,あらたな実証実験を行うことによるデータ取得・満足度調査,共創型レシピシステム構築が目的であるが,個別クッキングプレート・ネットワーク・システムの改良に工数を要し,当初予定していた中規模の実証実験を行うに至らなかった.年度当初の研究項目別に進捗状況を述べる.1.個別クッキングプレート・ネットワークの拡張:実証実験において問題となった画像撮影・送信などのシステム応答遅延の問題を解決するために,あらたなプロトタイプを構築した.しかし,動作確認を主目的とした簡便的検証は行えたが,実証実験を実行するには至らなかった.2.実証実験とアンケート調査による満足度調査:実証実験を実施するに至らなかったため,満足度調査を行うほどのデータの取得が不可能であった.ただし,個別クッキングプレート・ネットワーク・システムのユーザビリティなどの検討・調査は行い,改良に役立てている.3.共創型レシピシステム構築:共創型レシピシステム構築の第一歩として,主菜・副菜を中心に,1ヶ月分の献立計画を立案するシステム構築を試みた.和食・洋食・中華などのジャンル等を対象に情報エントロピを用いて献立のばらつき具合を評価することで,エントロピ最大化を実現する献立最適化システムの構築を行い,その有効性を確認した.30年度に構築したシステムの動作検証・改良を進め,実証実験を行う.そして31年度に推進予定の以下の研究項目を実施する.1.個別クッキングプレート・ネットワーク・システムの拡張:29年度・30年度に実施した検証実験の結果をもとに,提案システムのさらなる改良を行う.また,食事に関するデータだけでなく,簡便的なIoTデバイスを用いてモニタユーザの生体情報を取得し,それらを個別クッキングプレート・ネットワーク・システムを介して食事データとともに総合的な管理・サポートが可能となるように拡張する.2.実証実験とアンケート調査による満足度調査:改良・拡張した個別クッキングプレート・ネットワーク・システムを用いて,31年度中に1ヶ月程度の中期的な実証実験を行い,実証実験で得られたデータを解析する.食事に関するデータだけでなく,別途取得する生体情報も用いて,モニタユーザの健康管理可能かどうかの検証を行う.3.システム最適化・機械学習による共創型レシピシステム構築:30年度に構築したシステム最適化によるレシピ計画システムを拡張し,収集したデータを対象にシステム最適化・機械学習を用いて,データからユーザの好みを抽出するとともに,食事箋とユーザの嗜好の両方を考慮したレシピ提案システムを構築を試みる.4.研究の総括:研究の総括を行い,本研究課題に残された課題を見出し,提案手法の実用化に道筋をつける.また,提案システムは食を起点に地域活性化を目指したシステムであるが,一人暮らしの高齢者だけが対象となるものではなく様々なユーザが対象となり得るため,提案手法・システムの汎用化を検討する.成果の一部を関連学協会で発表するなどアウトリーチ活動を行う.本研究課題では,一人暮らしの高齢者を対象とし,日常の生活に欠かせない食を起点としながら食の履歴・健康データを収集・分析するための個別クッキングプレート・ネットワーク・システムを構築することで,利用者の健康を維持し,結果として地域の活性化を実現する価値共創の仕組み作りを目的としている.平成29年度は,個別クッキングプレート・ネットワーク・システムのプロトタイプを構築するとともに,実験環境を整備した.また,29年度の後半に検証実験を行った.1.個別クッキングプレート・ネットワークの構築:研究協力者らが開発を進めてきている個別クッキングプレートに対し,ネットワーク・インターフェースを導入し,ネットワーク接続可能になるように拡張した.また,ブロックチェーン技術を用いて個別クッキングプレートを相互接続し,個別クッキングプレート・ネットワークシステムを構築した.2.情報管理・計画システムの構築:個別クッキングプレート・ネットワークを用いて,各ユーザにカスタマイズした料理を提供するための管理システムを構築した.研究協力者らがこれまで構築してきている調理レシピ・データベースを参照し,かかりつけ医が発行する食事箋のデータをもとに調理条件を求めて実行する機能を実装した.3.検証実験:仮想的なユーザを4軒設定し,個別クッキングプレート・ネットワーク・システムを用いて検証実験を行った.

実際のシステム運用を想定し,調理・配達(回収含む)・食事の過程を模倣すると共に,システムの動作を検証し,調理・配達(回収)・食事が提案システムによって提供可能であることを確認した.4.検証実験評価:検証実験において,調理過程,配達過程,食事過程それぞれのシステムのユーザビリティを評価した.トレーサビリティを確保するための写真撮影・登録機能の有効性について検証を行った.平成29年度の計画では,個別クッキングプレート・ネットワーク・システムの構築と実証実験を行うことが主目的であり,おおむね順調に研究は進捗していると考えられる.年度当初の研究項目別に進捗状況を述べる.1.個別クッキングプレート・ネットワークの構築:個別クッキングプレート・ネットワークの構築を行い,ブロックチェーンを用いたトレーサビリティを実現することができた.2.情報管理・計画システムの構築:食事箋にもとづいた調理条件を実行するとともに,プレート配達システムを実装した.人員シフトスケジューリング,配送計画スケジューリングについては簡便なシステム構築に留まった.3.パイロット地域における実証実験:当初は10軒程度のモニタ家庭を選定し実証実験を行う予定であったが,構築システムの動作検証に時間を要したため,4軒の仮想的なユーザを選定し検証実験を行うのに留まった.4.データ分析・ヒアリング:調理・配達・食事の過程における調理者・提供者・ユーザのユーザビリティの検証を行った.アンケート・統計分析の実施には至らなかった.本研究課題では,一人暮らしの高齢者を対象とし,日常の生活に欠かせない食を起点としながら食の履歴・健康データを収集・分析するための個別クッキングプレート・ネットワーク・システムを構築することで,利用者の健康を維持し,結果として地域の活性化を実現する価値共創の仕組み作りを目的としている.1.個別クッキングプレート・ネットワーク・システムの拡張:29年度に構築した個別クッキングプレート・ネットワーク・システムプロトタイプをもとに、システム機能の高度化を目指し検討・準備を行った。既存プロトタイプでネックとなっていた処理速度向上を目指し,新しいマイコンを利用したシステム構成などを検討し,新たなプロトタイプを構築してシステム機能の向上を図った.Apple Watchのような簡便的なIoTデバイスを用いてモニタユーザの生体情報を取得可能となるようにしていく予定である.プロトタイプを用いた簡便な実証実験を行った.
C型肝炎ウィルス遺伝子の転写・翻訳調節機構の解析

40例のC型肝炎(HCV)感染患者(genotypeII型)の血清を用いてCHIRON社のBranched DNA probe assayキットにより被検血清中のHCVウィルスを調べ、10^<6.5>で分類したところ、21例が10^<6.5>以上であり(A群とする)、19例が以下(B群とする)であった。A,B両群より無作為に10例を選び、血清100ulよりAGPC法でRNAを抽出した。HCVの5'NCRの3 '端約230塩基を増幅する特異的プライマーを用いてPCR反応を行った。さらに、各PCR産物について塩基配列を決定するためにシークエンス反応を行った。核酸の一次構造からは、血清中のHCVウィルス量と5'NCRの3'端のHCV構造領域の直前の9塩基の変異との関連性は認められなかった。次に被検血清300ulを用いてAGPC法によりRNAを抽出した後に、RNAseとS1で処理を行って[α-^<32>P]dCTP存在下でRNAマッピングを行ったが、抽出RNAが小量の為、結果が得られていない。現在5'NCR全領域をPCRで増幅してin vitro transcriptional systemにてRNAマッピングに必要な量のRNAの合成について検討を行い、RNAマッピングを再実験する予定である。また同様の実験をHCV感染患者でインターフェロン治療の著効例と無効例の各4例について行ったが、5'NCR領域の一次構造がインターフェロン治療の有効性との関連性を示すデータは認められていない。
超臨界水中での金属の酸化還元電位測定装置の開発

超臨界水中での新規金属・金属酸化物微粒子合成技術の確立や本環境における高耐食性合金の開発の上で不可欠となるイオン反応、酸化還元平衡を定量的に評価するため、超臨界領域において水溶液の電位差測定を行いつつ金属の酸化還元電位を測定する装置の開発を目的とする。本年度は以下の2点について研究を行った。1.電位差測定装置の測定精度の検証昨年度は、強酸である塩酸の水溶液を用いて作製した装置の健全性について確認した。本年度は、弱酸である酢酸を用い、極めてイオン濃度の低い領域で電位差測定を行い、その電位差を理論値と比較することで本装置の作動限界について見極めを試みた。その結果、超臨界水中の400°C、28MPaという極めて水密度の低い条件でも安定してかつ高精度で電位差測定が可能なことを確認した。また超臨界水領域で、初めて酢酸の解離定数データを報告した。2.金属被膜の溶解度計算による予測超臨界水環境における腐食現象の理解を目的とし、400°C、30および60MPaの条件で電解質(HCl,NaCl,NaOH,H_2SO_4)水溶液中におけるH^+、OH^-濃度とFe_2O_3、NiO溶解度の計算を行った。その結果,NaCl水溶液はアルカリ性を示すこと、HCl水溶液へのNaCl添加がH^+濃度を低下させることが分かった。また、溶解度は圧力の増加により酸溶液中では増加し、NaClやNaOH溶液中では減少する傾向を示した。このように溶解度計算により予測した腐食挙動の傾向は、既報の酸化性超臨界水環境での腐食試験結果を良好に一致する結果となった。今後、本研究で開発した流通式電位差測定法を用い、超臨界水中でのイオン反応平衡の評価と金属の酸化還元電位測定を進め、データの蓄積を行うことで、更に腐食現象の解明が進み、また、腐食の予測手法も確立するものと考える。超臨界水中での新規金属・金属酸化物微粒子合成技術の確立や本環境における高耐食性合金の野発の上で不可欠となるイオン反応、酸化還元平衡を定量的に評価するため、超臨界領域において水溶液の電位差測定を行いつつ金属の酸化還元電位を測定する装置の開発を目的とする。本年度は以下の2点について研究を行った1)短時間でかつ高精度な電位差測定を行うための装置改良従来、超臨界水環境での電位差測定に用いられてきた流通式装置を改良した。参照-指示電極(ともに白金水素電極)間距離を短縮することで、測定電位に多大な寄与を与えた流動電位(電極間距離の関数)の影響を除去した。また、電極の接近による各電極周囲の濃度変動を抑制するため、改良型オリフィスを導入した。更に、セル内での温度分布を解析し、電極の設置位置を含め、正確な測定温度の決定を可能とした。溶液には文献値の豊冨なHCl+NaCl系を適用し両極間の水素イオン活量差の算出値をもとにし測定電位差を評価した。その結果、392.9°C、29.8MPaにおいても、測定温度、圧力、電位変動をそれぞれ±0.1°C、±0.1MPa、±0.4mV以内に制御でき、かつ理論値と比較して最大2.8mV以内での電位差の評価が可能な装置を作製した。2)金属試験片の腐食実験と解析金属の酸化還元電位測定を行う上で不可欠となる金属(Fe, Ni. Cr)の酸化および腐食挙動についてTi合金製回分式装置を用いて実験を行った、条件は400°C、圧力は25,30,40MPa、塩酸および酸素共存下である。実験後に試験片表面に生成していた酸化物被膜の溶解度を算出し、試験片の重量減少量と比較したところ、その圧力依存性、金属種依存性について良好な相関が得られた。本知見は、本年度作製した流通式装置を用いた電位差測定を進める上で、最適な金属の酸化還元電位測定条件決定のために、極めて重要と考える。

また、溶解度は圧力の増加により酸溶液中では増加し、NaClやNaOH溶液中では減少する傾向を示した。このように溶解度計算により予測した腐食挙動の傾向は、既報の酸化性超臨界水環境での腐食試験結果を良好に一致する結果となった。今後、本研究で開発した流通式電位差測定法を用い、超臨界水中でのイオン反応平衡の評価と金属の酸化還元電位測定を進め、データの蓄積を行うことで、更に腐食現象の解明が進み、また、腐食の予測手法も確立するものと考える。
衛星レーダー画像によるアジア・モンスーン域地表面粗度マップの作成

空気力学的粗度は,大気境界層内での地表フラックスの推定値に影響を及ぼす重要な物理パラメータであり,本来,地上風速の鉛値プロファイルの観測値から定まる量である.したがって面的な粗度の分布を得ようとすると様々な地点での風速の鉛直プロファイルの観測値を必要とするが,地球上のあらゆる地表面を対象としてこのような観測を展開することは非現実的である.そのため,地表面の凹凸や土地被覆等の特性と空気力学的粗度との間に関係を見い出してそれらの特性から空気力学的粗度を推定する研究が数多くなされてきた。なかでも,近藤らは国土数値情報(1/10細分区画土地利用データ)を用いて地表面の粗度を面的に求める手法を提案した.この手法は広域の粗度分布図を得るという点で非常に魅力的な方法であるが,国土数値情報は日本国内のみを対象としたデータセットであるため,この手法を日本以外の地域に展開することはできない.そこで本研究では,土地被覆一般を対象にした場合にレーダによる映像が地表面の粗さによく反応するという性質を利用して,SARデータから空気力学的粗度の空間分布図を作成することを試みた.その結果,JERS-1によるSARデータから得られた粗度分布図と国土数値情報から得られた粗度分布図との空間的な変化パターンがよく対応することを示した.ただし,この手法では,市街値や集落など大きな粗度を示す領域では両者の粗度は一致するものの,水面・裸地・草地などの小さな粗度を示す領域および森林域でSARデータから得られる粗度が国土数値情報による粗度よりも小さな値を示すという結果であった.そこでさらに,国土数値情報から得られる粗度分布図を基本として,その粗度の分布により近い分布を示すようにSARデータから粗度を推定する手法を改良しその性能を検証した.空気力学的粗度は,大気境界層内での地表フラックスの推定値に影響を及ぼす重要な物理パラメータであり,本来,地上風速の鉛値プロファイルの観測値から定まる量である.したがって面的な粗度の分布を得ようとすると様々な地点での風速の鉛直プロファイルの観測値を必要とするが,地球上のあらゆる地表面を対象としてこのような観測を展開することは非現実的である.そのため,地表面の凹凸や土地被覆等の特性と空気力学的粗度との間に関係を見い出してそれらの特性から空気力学的粗度を推定する研究が数多くなされてきた。なかでも,近藤らは国土数値情報(1/10細分区画土地利用データ)を用いて地表面の粗度を面的に求める手法を提案した.この手法は広域の粗度分布図を得るという点で非常に魅力的な方法であるが,国土数値情報は日本国内のみを対象としたデータセットであるため,この手法を日本以外の地域に展開することはできない.そこで本研究では,土地被覆一般を対象にした場合にレーダによる映像が地表面の粗さによく反応するという性質を利用して,SARデータから空気力学的粗度の空間分布図を作成することを試みた.その結果,JERS-1によるSARデータから得られた粗度分布図と国土数値情報から得られた粗度分布図との空間的な変化パターンがよく対応することを示した.ただし,この手法では,市街値や集落など大きな粗度を示す領域では両者の粗度は一致するものの,水面・裸地・草地などの小さな粗度を示す領域および森林域でSARデータから得られる粗度が国土数値情報による粗度よりも小さな値を示すという結果であった.そこでさらに,国土数値情報から得られる粗度分布図を基本として,その粗度の分布により近い分布を示すようにSARデータから粗度を推定する手法を改良しその性能を検証した.
小セル構成のための傾斜地伝搬損失補正法の研究

携帯電話システムの無線回線設計のためにマイクロセル内にある傾斜地での伝搬損失の推定方法を検討した。基礎データを取得するために、岡山市内の2地区、広島市内の3地区、北九州市内の4地区で傾斜地の伝搬損失を測定した。送受信の角度をパラメータとした4つの推定法を提案した。測定データを用いて提案方法の有効性を検証し、大まかな推定ができることを明らかにした。今後の推定精度向上のためには実際の傾斜地の状況をさらに推定法に反映させることが必要であることも明らかになった。携帯電話サービスはもはや生活インフラになっているため国民の生活圏を全てカバーする必要がある。国内の地方都市では傾斜地に住宅地が形成されることが多いため、この住宅地をサービスエリアとして拡充することは重要課題である。しかし、携帯電話システムの設計では電波伝搬特性が不可欠であるが、傾斜地エリアに対する特性が明らかでない。そこで、傾斜地での伝搬損失を精度良く求める推定方法を、フィールド実験やスケールモデル実験に基づいて検討している。初年度(H24年度)は、広島市と北九州市の傾斜地で伝搬測定を行い伝搬損失の基礎データを収集した。また、これらを元に広島市立大学は垂直面角度と傾斜角度を用いた推定方法を、九州工業大学では基地局高補正を用いた推定方法を提案した。岡山大学は以前から仰角を用いる推定方法を提案している。H25年度はこれらを踏まえて、各大学で取得した基礎データをもちより、各大学が提案した推定方法の適用範囲や推定精度の検証を行った。また、広島市立大学と岡山大学は共同で広島市の大字伴で、九州工業大学は比較のために古賀市にある平地の住宅地でそれぞれ追加の伝搬測定を行った。岡山大学は提案した仰角補正法の適用性や推定精度を岡山市の半田山、広島市のあさおか台、北九州市の志井鷹羽台のデータを用いて検証した。広島市立大学も同様に提案した垂直面角度差分補正法を3地区のデータを元に検証した。九州工業大学も提案した基地局高補正法を北九州市のデータ及びスケールモデル測定により得られたデータで検証した。これらの検討によりそれぞれの提案方法の適用性や推定精度が明らかになってきた。この他にも、岡山大学では傾斜地の上に基地局があり傾斜地を見下ろす環境での伝搬特性や、基地局から傾斜地を見たときの仰角の距離特性を地図から求める場合のメッシュ間隔についての検討も行った。これらの検討結果を大学共同で学会発表した。初年度であるH24年度は、先行して研究を行っている岡山大学から測定エリアの選定方法や測定方法、データ処理方法のレクチャーを広島市立大学と九州工業大学が受けて、また岡山大学が所有するセルラ方式対応の受信レベル測定器を共用した。広島市立大学は測定に必要な位置データをGPSを用いて測定する方法を確立した。基礎データを集めるために、広島市立大学は広島市安佐南区で九州工業大学は北九州市小倉北区の傾斜地にある住宅団地で商用基地局の伝搬損失を測定した。また、実験電波の900MHzを用いて北九州市戸畑区の傾斜地でも測定を行った。さらに、これまでは平地の基地局が傾斜地にエリアを作るケースを対象にしていたが、岡山大学では丘の上の基地局が傾斜地にエリアを作るケースを対象に岡山市で測定を行った。スケールモデル実験も行っており1/100の一様な傾斜地を屋外に作って10GHzの実験電波を用いた測定も行った。これらの測定データを元に、岡山大学は既に提案していた推定方法の検証を行い、広島市立大学は垂直面角度と傾斜角度を用いた推定方法を新たに提案し、九州工業大学では基地局高補正を用いた推定方法を提案した。これらの検討結果を各大学で学会発表を行った。最終年度の成果:前年度までに各地の傾斜地で伝搬損失測定を行い、傾斜地での伝搬損失を推定する方法をいくつか提案してきた。最終年度はこれら提案方法の推定精度を向上させるための検討を行った。具体的には、送受信間に見通しがあるかないかという要因は伝搬損失に大きな影響を与えることがわかり、見通しの有無をパタメータに加えた検討を行った。見通しの有無は地図上ではわからないため、代わりに道路の縦コースと横コースの比率を用いた推定式を提案した。また、見通しのある場合だけを対象にした推定方法も明らかにした。さらに基地局から傾斜地までの距離や傾斜角度をパラメータとして加えた推定式も提案した。

これらの推定精度の向上以外に、基地局が傾斜地の上にあり傾斜地エリアを見下ろす場合の推定方法も検討を進めて、先に提案した方法を用いてもある程度の推定ができることを確認した。研究期間全体を通しての成果:検討の基礎とするために岡山市内の2地区、広島市内の3地区、北九州市内の4地区での伝搬損失を測定して基礎データを取得した。傾斜地の伝搬損失を推定するために基地局からの電波の放射角度や移動局への入射角度といった角度のパラメータを用いた4つの推定法をそれぞれの大学で提案した。各提案方法の有効性を各地で得た測定データを元に検証し、さらに新たに見通し率などの他のパラメータも加えて推定精度の改善を行い修正した推定法を提案してきた。これらにより傾斜地での伝搬損失の大まかな値や推定法の指針を示すことができた。しかしながら、実際の傾斜地は多種多様であるため4つ推定精度はどれも同程度であり、決定的な推定法を作り出すまでには至らなかった。今後の推定精度向上のためには実際の傾斜地の状況をさらに反映させた方法が必要であることも明らかになった。電波伝搬2年目となるH25年度には追加の伝搬測定を行い、各大学で測定したデータを元にそれぞれの提案方法を検証できた。提案方法の検証に関する学会発表は9件あり、詳細な検証が行われてきた。また、提案方法を検証する中で提案方法を適用できない場合も見つかっている。適用できない場合の原因なども検討されているが、まだ改善策が明らかになっていない。来年度が最終年度であるため、これらの問題を解決して精度の良い推定方法にまとめる必要がある。当初の計画では、初年度に測定の準備段階まで行い、H25年度に測定を行うことになっていた。測定の準備作業が予定より早く出来たため測定まで行うことができた。このため推定方法の提案を行い学会発表まで行うことができた。しかし、検討を進める中で、実際の環境はパラメータ(傾斜角度や傾斜地上の建物、基地局までの距離、基地局高など)が多く、多様な環境でも適用できる推定方法を確立することはかなり困難であることも分かってきた。H25年度以降は測定データを集めながら十分な検討が必要である。来年度が最終年度となるため、マイクロセル内にある傾斜地の伝搬損失推定方法をまとめる必要がある。実環境での測定データも数多くあることから統計的な解析や場合分けによる解析方法が考えられる。H26年度はデータ解析を中心に行い、実用的な推定方法の確立を目指す。H26年度の予算には備品や消耗品といった物品購入の計画はなく、学会発表のための旅費や3大学打合せや伝搬調査のための旅費を計画している。実際の傾斜地環境は伝搬特性に影響するパラメータが多いことが分かり、基礎データをもっと増やす必要がある。このため、3大学でさらに傾斜地を選定して追加で測定を行うことになっている。また、商用基地局を用いた測定では条件に合う基地局を見つけることが容易ではないため、実験電波を用いた測定も合わせて行う。スケールモデル実験では1/100縮尺の傾斜地を作って測定を行ったので、今後はデータの解析と推定方法の検証を行う。スケールモデル実験では環境のパラメータを変えることができるので伝搬特性に与える影響も検討する。
鳥取県林業史・木材史に関する研究

鳥取県においてよく知られた林業地として、(1)智頭および若桜(八頭郡内)地区、(2)日野地区、(3)大山地区がある。智頭・若桜地区は、近代以降、県内の林業および木材業界の中で指導的な役割を果たしてきた。また、日野地区ならびに大山地区は、主として戦後において造林地帯としての名をあげてきた。これらの地区において、戦前から戦後における森林・林業生産の歴史的な資料を調査の上、収集した。とくに、各種の協同組合ならびに同業組合を調査し、登記簿によって組合組織の結成と解散との事実関係を明らかにした。その結果、第1に、林業ならびに木材業に関する統計資料を作成することができた。例えば、森林資源、保安林、造林地、造林事業、林野所有形態、伐出生産、薪炭生産、輸入木材などである。第2に、地方林政と国政との比較を通して、種々の組合組織の変遷を究明することができた。さらに、研究成果を以下の出版物として公表することができた。(1)林業王国・八頭郡誌(1990年)、(2)鳥取県森林組合50年史(1991年)、(3)鳥取県林業史木材史(1993)鳥取県においてよく知られた林業地として、(1)智頭および若桜(八頭郡内)地区、(2)日野地区、(3)大山地区がある。(1)林業王国・八頭郡誌(1990年)、(2)鳥取県森林組合50年史(1991年)、(3)鳥取県林業史木材史(1993)平成3年度においてこの研究調査は(1)既存収集資料の整理(2)文献資料の収集(3)新資料の発掘について実施した。(1)及び(2)では資料の整理と所在を明らかにし,主要な資料は可能な限りゼロX,写眞等による複写をおこない,既存統計資料による木材生産と流通加工のマクロなデ-タベ-スの作成,市場取引の現場デ-タによるミクロなデ-タ収集も実施した。また,鳥取地方法務局の本支局出張所(12カ所)から商業登記法の閲覽によって林業界の森林組合(明治40年,昭和14年の森林法による)の設立,解散,改組を明らかにした。さらに木材業界の各種団体及び組合制度(昭和20年以前の木材統制会社,20年以降の林産組合,木材協同組合等)について全部謄本を入手した。戦後の県公報による木材業・製材業の登録者数の年度別推移と整理,各協同組合の構成事業体を調査し,各経済主体の推移と関連性について各地域の古老,県職院O.B.などから聞取り調査をおこなった。(3)の資料では鳥取県内の営林署及び営林局から官林の成立過程と整備,施設の変遷について調査し,官林の下げ戻し,払い下げ箇所の調査をおこない,また,既刊の文献(鳥取県山林会報及び鳥取県林業会関係の公文書等)の入手,大規模山林所有者S家の明治中期からの造林台帳,N町有林管理記録,江戸末期庄屋のT家からの萬(よろず)帳などの新資料の発掘があった。これらの資料と平成4年度追加調査資料によって,「森と木をめぐる歴史」と題して明治期以前から現代までの鳥取県林業・木材業の史的経過を分担執筆によって明らかにし,地域の林業・木材業振興に対する將来方向の施策を検討する予定である。平成4年度においてこの研究調査は、(1)平成3年度に収集した資料の整理(2)追加資料の収集と整理(3)資料の発堀について実施した。特に鳥取県内の日野郡林業地帯の資料収集に重点を置いて実施した。また、研究の成果を200頁程度の印刷物とするために「森と木をめぐる歴史」と題して分担執筆をおこなった。その項目は次のとおりである。第1編明治期以前1-1江戸期以前の森林と木材1-2島取藩の林政と森林の管理1-3江戸時代における林野利用と入会問題1-4木材等の需要増大と森林資源の造成第2編明治・大正期2-1明治新政府の林政とその椎移2-2林野所有の動向と村落での林野利用2-3林業と木材業の発展2-4森林治水事業の展開第3編昭和戦前期3-1木材需要の増大と木材業の激動3-2薪炭生産の興隆と育林生産の展開3-3山村の疲弊と林業公共事業の展開3-4戦時統制の強化と森林の荒廃第4編昭和後期から現代へ4-1森林・林業生産の変貎と林政4-2木材生産の興隆と森林資源の整備4-3山地治山事業の実施
統計アトラスに基づく3次元医用画像からの線状・面状構造の自動抽出と解剖学的同定

多数患者データの統計解析により人体解剖構造の制約条件を表現した統計アトラスに基づき、臓器に付随する線状構造(腹部動静脈、門脈)、面状構造(肺葉間裂、関節軟骨)を、3次元医用画像から自動的に抽出および解剖学的同定を行うシステムを開発した。具体的には、臓器および付随する線状・面状構造の統計モデリングと自動抽出への応用(門脈本幹、肺葉間裂、関節軟骨)、および、解剖学的知識に基づく血管自動抽出と解剖学的認識(腹部動静脈、門脈)を行った。人体内部の管状構造(肝血管)、薄面構造(股関節軟骨)を、医用画像から抽出および構造記述化および解剖学的同定を行うための一貫した方法を開発するため、以下の2項目について検討を行った。1.管状構造、薄面構造の復元・表現システムの実装3次元医用画像から、解像度限界に近い微細な管状構造、薄面構造の抽出および定量化を行い、それらを構造化したデータとして格納するためのシステムを構築した。撮像装置のボケの数理モデル、および、管状、薄面構造の数理モデルに基いて、画像生成過程をモデル化し、管状構造、薄面構造の復元問題を、画像生成過程の逆問題として定式化した。さらに、血管構造については、分岐構造をグラフ構造として記述するシステムを実装した。これらは、従来、すでに発表した方法も含まれているが、並列計算機システムに実装し、システムとして整備した。これにより、来年度以降、大量のデータの処理が行える環境が整えられた。2.解剖学的同定法の準備肝臓内の血管、股関節軟骨を対象として、解剖学的同定(抽出された構造への解剖学的名称の付与)を行うための基盤表現として,肝臓および股関節の統計アトラスの構築を行った。肝臓については、肝臓に接触する下大静脈も同時にアトラス化し、肝臓内血管(肝静脈)を同定するための解剖学的制約条件を明示化した。股関節については、解剖学的特徴の同定を行う方法を確立し、骨盤側、大腿骨側の関節軟骨を同定するための制約条件を与えた。また、以上の事例から、統計アトラスから線状、薄面構造の解剖学的同定を行うための汎用的な基本戦略を検討した。人体内部の管状構造(肝血管)、薄面構造(股関節軟骨)を、医用画像から抽出および構造記述化および解剖学的同定を行うための一貫した方法の開発に向けて、肝血管(門脈)を対象として基礎手法を開発し実験を行った。以下の2項目について、手法の開発・実装、実験を行った。1.肝血管(門脈)本管の統計アトラス構築肝血管のうち門脈を対象とした。肝臓形状はすでに開発済みの全自動アルゴリズムで精度よく抽出できるので、肝臓形状が既知という条件の下で門脈本管の位置・形状を予測するための2種類の予測モデルを構築した。50症例のCT画像から肝臓形状と門脈本管から第1分岐の血管中心線を1つの形状とみなした統計形状モデル(SSM : Statistical Shape Model)と、肝臓形状で正規化した血管中心線領域の確率アトラス(PA : Probabilistic Atlas)を構築した。確率アトラスについては、門脈本管中心線をダイレーションすることにより中心線領域を定義した。血管構造の抽出およびグラフ構造表現の獲得には、前年度に構築した管状構造の表現・復元システムを利用した。2.統計アトラスを利用した解剖学的同定の実験自動アルゴリズムで抽出された肝臓領域に対して、PAとSSMを適用して門脈本管を推定する。予め、前年度開発した血管構造抽出法を用いて血管中心線を検出しておく。肝臓領域の非剛体位置合わせによりPAの正規化を行い門脈本管の存在確率マップを得て、一定確率以上の範囲にある血管構造を門脈本管候補として、SSMによる予測に最も近い候補を門脈本管とした。Leave-one-out交差検定により門脈本管抽出精度の評価を行った結果、PAとSSMを組み合わせた探索により、門脈が精度よく解剖学的に同定できることが分かった。人体内部の管状構造(腹部血管)、薄面構造(股関節軟骨)を、医用画像から抽出および構造記述化および解剖学的同定を行うための一貫した方法の開発に向けて、腹部血管領域抽出・認識(解剖学的同定)を中心に研究を進めた。3次元腹部CT画像からの大血管・臓器領域の自動抽出法を確立させ、血管抽出・認識の問題を、大血管領域と臓器領域の間の最適経路探索として定式化することにより、血管領域抽出および認識精度を大幅に向上させた。前年度では、臓器内血管の本幹の同定に関して、対象臓器領域形状と本幹部位置の関係を表す統計アトラスを構築したが、本年度では、その制約条件に加えて、大血管領域(あるいは、解剖学的に対象血管が接続している臓器領域)への連結性を付加した。その制約条件を利用することで、血管抽出・認識を最適経路探索問題として定式化し、血管の解剖学的同定を行うのみならず、原画像から血管領域の抽出精度を向上させることが可能になった。

さらに、造影CTの多時相情報を有効活用して、動脈・静脈・門脈の識別能を向上させた。本手法の有効性を実証するために、多時相3次元CT画像10例を用いて精度検証を行った。肝動脈、脾動脈、左右の腎動脈については、各対象臓器領域と大動脈領域が自動抽出されていることを仮定した。前年度扱った門脈については、肝臓領域と脾臓領域が自動抽出を仮定した。実験の結果、以上の仮定の下で、正規化精度指標(1.0のとき、見逃し・誤抽出が共に無し)において0.80.9程度を達成し、目標とする精度を達成できた。以上に加えて、前年度以前に、解剖学的知識に基づく股関節軟骨領域の抽出と定量化、血管強調処理の改善についてまとめた研究成果を発表した。
音声に基づく印象形成の仕組みの解明-アニメの善玉と悪玉の音声の特徴抽出

日本のアニメーションにおける善玉と悪玉の声は日本文化における良い人物、悪い人物の声のステレオタイプを反映すると考えられる。本研究では、研究代表者がそれまでに行った日本のアニメにおける典型的な善玉と悪玉の声のステレオタイプの音声的な特徴記述の結果に基づき、より多様な声を実験・分析の対象として、日本文化における様々な人物像と声の音声的特徴との対応を、音声学的手法を用いて記述することを試みた。研究代表者は現在までに、日本のアニメにおける善玉と悪玉の声を音声学者の内省に基づく受聴分析によって記述し、その声を刺激音として聴取実験を行うことによって、日本のアニメにおける典型的な善玉と悪玉の声のステレオタイプの特徴記述を試みてきた。本研究ではその結果に基づき、より多様な声を実験・分析の対象として、日本文化における様々な人物像と声の音声的特徴との対応を、音声学的手法を用いて記述することを試みる。さらに、機能的磁気共鳴画像診断装置(fMRI)を用いた音声器官の生理的観察や音響分析を補うことにより、より客観的で一般化できる結果を得ることを目標とする。本年度は、まず、今まで聴取実験に用いてきたrandom splicingという言語内容をマスクする手法が、本研究の目的にふさわしいか検討するため、イスラエルでヘブライ語話者にrandom splicing処理を施したアニメ音声とそうでないものを聞かせ、被験者が抱く印象が異なるか調べた実験の結果を発表した。また、分析対象となる音声を増やすため、候補となる資料の視聴を行い、分析対象となる資料を選定した。分析対象から聴取実験に用いるのにふさわしい音声を収録し、実験の刺激音声に加工する作業に着手した。さらに、来年度の生理的観察の準備として、現在までに得たMRIデータを論文としてまとめるため、関連先行研究のまとめを行った。本年度は、昨年度に新たに受聴分析および聴取実験に用いる候補として選択した資料から分析可能な音声部分の抽出を行い、分析に着手した。また、同資料から聴取実験に用いるための実験刺激音声に加工する作業を続行した。さらに、研究代表者を含めた男女各2名ずつ計4名の音声器官を意識的に動かせる日本語母語話者を被験者として、fMRIを用いて咽頭部の形状を変えて発声する際の声道断面を撮像し、画像データの解析を進めている。まだ解析結果は出ていないが、複雑な発声タスクであったにもかかわらず被験者全員から一貫したデータが得られ、咽頭部の形状と声質の関係を紐解くのに重要なデータを得ることができた。最後に、音声に基づく印象形成は、様々な分野で関心が持たれるテーマでありながら、分野を横断的に広く概観した文献は研究代表者が知る限りないので、本研究で収集できた既存の研究についてまとめる論文を執筆し、現在論文誌に投稿中である。本研究ではその結果に基づき、より多様な声を実験・分析の対象として、日本文化における様々な人物像と声の音声的特徴との対応を、音声学的手法を用いて記述することを試みた。さらに、機能的磁気共鳴画像診断装置(fMRI)を用いた音声器官の生理的観察や音響分析を補うことにより、より客観的で一般化できる結果を得ることを目標とした。最終年度の本年度は今までのまとめを行うべく、1.様々な分野で関心が持たれるテーマでありながら、分野を横断的に広く概観した文献が発表されていない、音声に基づく印象形成のテーマについての文献調査のまとめと、2.音声に基づく印象形成と関わりの深い「役割語研究」の情報を海外に発信する論文の執筆(共著)を主に行った。1.では音声に基づく印象形成の過程においても、一般的な社会的認知・対人認知において認められる普遍的な2次元(warmthとcompetence)が重要な役割を果たすと仮定し、動物の発声において抽出できる次元とも比較し、今後合成音声を用いて仮説の検証が必要であることを論じた。
船舶機器の故障・劣化情報を収集する計測診断システムに関する研究

圧電材料を用いた変動ひずみセンサを使用して振動計測等を行い,舶用機関補機システムの故障・劣化情報を収集する計測診断システムを開発した.また,舶用機関システムの構成を分析し,計測装置による情報収集に援用するために,主要な機器システムのシミュレーションモデルを開発した.最終的に,造船所における故障不具合の発生調査結果を基に前述の成果を連携し,信頼性解析手法,および,リスク評価手法を利用した安全管理手法を提案した.本研究は,船舶の各種機器の制御装置からの運転情報を取得し,各種機器の発する振動や音響,熱,配管のひずみ,腐食など,機器の故障や劣化の予兆を検出し,さらに各種機器の健全状態を診断する計測装置を開発することを目的としている.研究の初年度である平成25年度は,(1)機関室内各種機器の設置環境情報を収録する計測装置の開発,(2)機関室内各種機器の故障,劣化と計測情報の関連性についての調査の実施を計画していた.まず,研究全体の計画と実施準備のため,実施内容(1)に関連して機関室内機器を模擬した清水の加熱冷却装置整備と計測センサの設置,装置の基本特性データ収集のための実験を行った.次に実験結果を基に,装置のシミュレーションモデル開発を行った.さらに,実施内容(2)に関連し,船舶機関室内の機器について,故障発生状況や対処について,文献調査と造船所における聞き取り調査を行った.この結果,船舶機関において危害となる火災,主機停止に関連する装置システムの特定と,危害事象についての知見,情報を得ることが出来た.また,機器の情報診断処理技術に関する文献調査を実施した.本研究は,船舶の各種機器の制御装置からの運転情報を取得し,各種機器の発する振動や音響,熱,配管のひずみ,腐食など,機器の故障や劣化の予兆を検出し,さらに各種機器の健全状態を診断する計測装置を開発することを目的としている.研究2年目である平成26年度は,(1)機関室内各種機器の設置環境情報を収録する計測装置の開発,(2)機関室内各種機器の故障,劣化と計測情報の関連性についての調査の実施,(3)機関室内各種機器の運転情報と損傷,劣化の予兆情報を基にした機器の診断手法の開発を計画していた.初年度に引き続き,実施内容(2)に関連し,船舶機関室内の機器について,故障発生状況や対処について,文献調査と造船所における聞き取り調査を行った.さらに,実施内容(3)に関連して機関室内機器を模擬した清水の加熱冷却装置整備と計測センサの設置,装置の基本特性データ収集のための実験を行った.また圧電材料を利用した構造材料のひずみ計測実験を行い,計測結果に対する温度影響について明らかにした.最後に(2),(3)に関連して配管関連の圧力脈動現象に関するシミュレーションモデル開発を行い,信頼性評価と連動してシステムの安全性確保手順について検討を行った.研究の結果,機器診断装置開発のための基本構成要素の準備作業を進めることが出来た.本研究は,船舶の各種機器の制御装置からの運転情報を取得し,各種機器の発する振動や音響,熱,配管のひずみ,腐食など,機器の故障や劣化の予兆を検出し,さらに各種機器の健全状態を診断する計測装置を開発することを目的としている.最終年度である平成27年度は,過去2年間の研究成果をとりまとめ,目的とする計測診断システムの試作機を完成させ,性能の確認と最終改良を行うことを計画していた.(1)機関室内各種機器の設置環境情報を収録する計測装置の開発については,オープンソースハードウェア,ソフトウェアを利用した計測システムを開発し,加速度,振動,温度,ひずみ等を記録する計測システムの原型を開発した.また,圧電材料を利用して開発した変動ひずみ,振動計測システムにおいて,周囲環境として計測結果に対する影響の大きい温度変化影響を実験的に調査し,計測結果の補償法をついて提案し,計測システムに実装した.また,環境影響を受けにくい圧電ひずみセンサの試作を行った.次に,(2)機関室内各種機器の故障,劣化予防に関連し,センサによる予兆現象計測だけでは機器故障,および劣化を未然に防止することは十分に達成できないことから,事前に補機システム内の故障原因物質の挙動把握を可能にするためのシミュレーションモデル開発を行った.例として,主機関潤滑油性状維持システムの機器配管およびタンク内の流体内微粒子の流動挙動解析を実施し,微粒子除去のための作業改善手法の提案を行った.以上,研究の結果から,機器診断用装置開発において,基本構成を確立することが出来たと考えられる.圧電材料を用いた変動ひずみセンサを使用して振動計測等を行い,舶用機関補機システムの故障・劣化情報を収集する計測診断システムを開発した.また,舶用機関システムの構成を分析し,計測装置による情報収集に援用するために,主要な機器システムのシミュレーションモデルを開発した.最終的に,造船所における故障不具合の発生調査結果を基に前述の成果を連携し,信頼性解析手法,および,リスク評価手法を利用した安全管理手法を提案した.研究の進捗について,実施内容(1)設置環境情報を収録する計測装置の開発にやや遅れが生じている.理由は,研究において当初使用を予定していた電子機器の開発環境が研究用途に対して十分な性能を有していなかったことが挙げられる.実施内容(2)機関室内各種機器の故障,劣化と計測情報の関連性についての調査,(3)機関室内各種機器の運転情報と損傷,劣化の予兆情報を基にした機器の診断手法の開発は,順調に進捗している.船舶海洋工学,計測工学平成26年度予定の実施内容(1)計測装置開発の遅れについては,代替の計測装置開発環境を早期に試用し,平成27年度も引き続き計測装置の開発基盤を整えて研究を実施する.研究の進捗について,実施内容

(1)設置環境情報を収録する計測装置の開発にやや遅れが生じている.理由は,研究において振動発生源として使用を予定していた学内の材料強度試験機(油圧サーボ試験機)が故障したためであり,関連の実験を実施できなかったことが理由として挙げられる.実施内容(2)機関室内各種機器の故障,劣化と計測情報の関連性についての調査は,順調に進捗している.平成25年度予定の実施内容(1)計測装置開発の遅れについては,代替として清水の加熱冷却装置を利用すると共に油圧サーボ試験機を借用して対処し,平成26年度も引き続き計測装置の研究開発を実施する.また,実施内容(2)については,継続して情報収集を行い,さらに機器の故障,劣化に関連する実機データの収録を試行する.本年度の準備作業を元に平成26年度から実施する内容(3)機器の診断ソフトウェア開発を開始する.
粒界修飾によるBL型BaTiO_3薄膜キャパシタの高誘電率化とその機構の解明

絶縁体のエピタキシャル成長BaTiO_3薄膜はMOCVD法により作成した。合成温度は730°Cで、Ba(DPM)_2-Ti(O・i-C_3H_7)_4-Oの原料ガス系から合成した。基板には耐還元性に優れた(100)MgO単結晶基板を用いた。得られた薄膜は膜厚が約1μmで(100)BaTiO_3//(100)MgOの関係を有してエピタキシャル成長しており、その比誘電率約300であった。半導体化は絶縁体のBaTiO_3薄膜の表面にLa等の添加剤を塗布し、H_2を5%含んだN_2還元雰囲気下、650°C以上で処理することで行った。Laを塗布した薄膜は、塗布しない薄膜より低い抵抗率となったが、空気中ではLaの塗布に関わらず半導体化しなかつた。処理温度の上昇に伴って抵抗率は減少し、1200°Cの処理によって抵抗率が約1Ω・cmでキャリア密度が10^<18>cm_<-3>台のn型半導体薄膜が得られた。この抵抗率の値はこれまで報告されている薄膜中で最も低いものの約100分の1であり、焼結体の値とほぼ一致している。また、薄膜はこの処理を施して半導体化した後でも、エピタキシャル成長を維持し、平滑な表面を有していた。得られた半導体薄膜の粒界絶縁化は、半導体薄膜内へのBi元素の拡散により試みた。薄膜表面の一部に蒸着したBi金属を200°C空気中で酸化することでBi_2O_3膜を表面に作成した。この薄膜を500°C空気中で処理した。この結果、Bi_2O_3を表面に載せた部分を介すると電圧-電流特性に非直線が見られた。Bi_2O_3を載せない部分では非直線性は確認できないことから、この非直線性は膜内にBi元素が拡散したことに依ると考えられる。この結果は粒界がBi元素によって修飾された可能性を示唆している。
細胞老化に伴うヘテロクロマチン領域形成のゲノム学的手法による機能解析

クロマチン構造は遺伝子の発現制御に重要な役割を持ち、細胞の状態や環境の変化とともに再構築され得る。本研究では加齢に伴うクロマチン構造変化の分子機構とその役割の理解を目的として、ほ乳類の脳においてクロマチン構造の構築に関わる因子のゲノム上の結合位置をChIP-seq法を用いて網羅的に同定することを試みた。その結果、脳の可塑性が高まる臨界期には、必須の転写因子Otx2とクロマチンの高次構造を司るコヒーシンが協調して遺伝子発現を制御する可能性が示唆された。クロマチン構造は転写制御に重要な役割を持ち、細胞の状態変化とともに再構築され得る。本研究では加齢に伴うクロマチン構造再編成の分子機構とその役割の理解を目的として、コヒーシン複合体、およびHP1等、クロマチン構造の構築に必須な因子に着目し、ほ乳類の脳においてこれらの因子のゲノム上の結合位置を網羅的に同定することを試みている。平成23年度は、主な手法であるChIP-seq法(クロマチンタンパク質と共に免疫沈降したDNA断片の塩基配列を直接決定することでタンパク質結合プロファイルを解析する方法。繰り返し配列も含めて全染色体領域の解析が可能。)を行うにあたり、系の確立に取り組んだ。ChIPの出発材料となるマウス脳の可溶性クロマチンを均一に得るために、バッファー条件、超音波処理による断片化の条件を詳細に検討した。その結果、コヒーシンのChIP-qPCR(定量的PCR法)により、既知の結合領域とコントロール領域で最大9倍の差が検出される条件を見出した。これまでChIP-seq法は主に培養細胞で行われてきたため、マウス脳からのChIP法の確立は、広く個体のクロマチン解析に応用され得る点で意義深い。また、脳内には神経細胞とその他の細胞が混在しているため、フローサイトメトリーを用いて神経細胞核とその他の細胞り核を分離する方法も確立した。これにより、神経細胞特異的なクロマチン構造の解析が可能となった。今後、本年度に確立した系を用いて若いマウス個体と成熟個体それぞれの脳よりChIP-seq解析を行い、加齢によりクロマチン因子の結合領域がどのように変化するのかを解析することで、クロマチン再編成の分子基盤を明らかにしていく。これらの解析結果から、加齢により脳の可塑性が変化していく分子機構の一端が明らかになることが期待される。本研究では加齢に伴うクロマチン構造再編成の分子機構とその役割の理解を目的として、コヒーシン複合体、HP1等、クロマチン構造の構築に必須な因子に着目し、ほ乳類の脳においてこれらの因子のゲノム上の結合位置を網羅的に同定することを試みている。平成24年度はまず、前年度に引き続きChIP(クロマチン免疫沈降)法の最適化に取り組んだ。生後のマウス脳を用いると培養細胞と比較して可溶性クロマチンを均一に得るのが難しかったが、バッファー、超音波破砕等の条件を検討した結果、コヒーシンの既知の結合部位を特異的に濃縮できることが定量的PCR法により確認された。さらに、多数の細胞種が混在する脳から神経細胞を単離するため、フローサイトメトリーを用いて神経細胞核とその他の細胞の核を分離する方法も確立した。これにより神経細胞特異的なクロマチン構造の解析が可能となった。また、脳の可塑性が高まる「臨界期」に必要な転写因子Otx2が結合しているゲノム上の部位にコヒーシンも結合しているケースを複数見いだした。コヒーシンの結合が一部Otx2に依存していることから、臨界期のマスターレギュレーターであるOtx2がコヒーシンを介してクロマチン高次構造を制御することにより、臨界期に関わる遺伝子の発現制御を行っている可能性が示唆される。今後、これまでに確立した系を用いて若い(臨界期の)マウス個体と成熟個体それぞれの脳よりChIP-seq解析を行い、クロマチン因子の結合領域がどのように変化するのかを解析することで、加齢による脳の可塑性変化の基盤となるクロマチン再編成の分子機構を明らかにしていく。研究代表者の所属研究機関・所属研究室の変更に伴い、研究に用いる材料をヒト培養細胞からマウス脳に変更したため、改めてChIPの条件検討として予備実験を重ねる必要があり、平成23年度中にChIP-seq解析を行うには至らなかった。一方で、マウス脳より神経細胞核を単離する手法を新たに確立した点では、より精度の高い結果を得るための準備が整ったと言える。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度中に行った条件検討の結果に基づき、若いマウス個体と成熟個体それぞれの脳を用いて、コヒーシン、HP1アイソフォーム等のクロマチンタンパク質に関してChIP-seq解析によりゲノム上の結合位置を網羅的に同定する。加齢により結合領域がどのように変化するのかを解析することで、クロマチン再編成の分子基盤を明らかにしていく。

また、それぞれの脳における遺伝子発現プロファイルを解析し、クロマチン構造変化と遺伝子発現制御の相関を明らかにする。さらに、コヒーシンおよびHP1を欠損したマウスにおいて遺伝子発現プロファイルの変遷にどのような影響を与えるかを調べることにより、クロマチン再編成が遺伝子発現制御に果たす役割を明らかにする。24年度が最終年度であるため、記入しない。
DNA複製に伴うクロマチン構築機構の解明と発がんとの関連

複製後のDNAは、ヒストンを取り込み速やかにヌクレオソームに変換される。この複製に伴うヌクレオソームアセンブリー反応には、ヒストン結合蛋白質複合体CAF-1及び複製因子PCNAが関与する。我々は、ヒトの培養細胞抽出液を用いたin vitro系による解析と、高等植物ArabidopsisのCAF-1ホモログ変異体(fas)の解析を通じて、同反応の機構及び生物学的な意義を理解したいと考えている。今年度我々は、同反応を、ヒストンH3.H4とヒストンH2A.H2Bのアセンブリーという二段階の素過程に分解し解析する系を確立し、それぞれのステップに未同定のアセンブリー活性が必要であることを検証した。一方、fasの解析においては、DNA損傷刺激への感受性上昇、セントロメア近傍領域の反復配列のジーンサイレンシングの脱抑制、細胞の表現型や遺伝子発現の不安定性を観察した。特に、そのジーンサイレンシングの脱抑制は、ごく一部の細胞のみでstochasticに起こるという点で極めて特徴的であった。fas変異体や、CAF-1の機能が阻害されたヒト細胞株で観察される、細胞の表現型や遺伝子発現の不安定性、DNA損傷刺激への感受性上昇、S期遅延と二重鎖DNA損傷の蓄積、DNA複製チェックポイント制御の活性化等は、いずれも腫瘍細胞で頻繁に観察される状況、もしくは発がんの誘因になり得る状況である。今後も、同反応の機構破綻と発がんとの関連解明が期待される。