hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
知識表現からの文章音声合成方式に関する研究

本研究は、計算機で取り扱うことのできる知識表現を入力として、これを連続音声に変換し、出力するシステムを構築することを目的とし、(1)概念表現生成、(2)言語表現生成、(3)音声(単音、韻律)記号生成、(4)音声体波形生成、(5)システム化、の5つの課題について研究を進め、ほぼ当初の予定通り以下の成果を達成した。1.システム化の対象として、デ-タベ-スなどの知識ベ-スから、ユ-ザが情報を引き出す質問応答システムを想定した。2.システムへの対話管理プロセスの導入が、ユ-ザの必要とする情報の的確な抽出、ユ-ザとのインタ-フェイスの円滑化、省略・照応表現の生成、文中の焦点の制御等に有効であることを示した。3.上記2.で抽出された知識表現に基づいて、格構造を基本とする深層意味表現を作成する。さらにこの深層意味表現から表層文を生成するアルゴズムを作成し、これを計算機上に実現した。4.統語構造を文、連節、節、句、ICRLB(左枝分かれ境界のみを含み右枝分かれ境界で区分られる韻律語連鎖)の境界で、談話講造を韻律語の3段階の重要度で、表わした上、これらの情報と韻律語の文法的性質とアクセント型とから、単音・韻律語号列を導出する規則を作成し、計算機アルゴリズムとして構築した。5.生成機講の異なる音声ごとに個別の直列型合成回路を有し、声帯音源・摩擦音源・破裂音源の3種の音源波形を持つタ-ミナル・アナログ型音声合成器を新しく堤案し、計算機上に構成した。6.上記5.の合成器用の音節蓄積パタ-ンを、自然音声の分析結果の基づいて、各音節について作成した。さらに、蓄積パタ-ンを接続して連続音声の特徴パラメ-タ時系列を生成する接続プログラムを作成した。7.以上の結果に基づき、ト-タルシステムを構築し、有効性を示した。機械から人間への迅速かつ円滑な情報伝達を実現するために、機械に適した情報形態としての知識から文章全体を考慮した自然な韻律を有する文章音声を合成する方式の研究を進めた。この方式が、知識表現から言語表現・言語情報を導出する言語処理、言語表現・言語情報から単音・韻律記号列を導出する音韻処理、記号列から音響パラメータ時系列を生成する音響パラメータ生成、時系列から音声波形を合成する音声信号生成からなることを明確にした上で、研究の初年度に当たる本年度は、特に言語処理、音韻処理について研究を進め、以下の実績をあげた。1.とりあえず対象を天気予報文章に限定してその語構成・文型を調べ、それが比較的限定されていることを明らかにした上で、予報文の基本文型を決定した。2.各地の気象に関する情報(風向、風力、天候、気圧、気温の5項目)から個々の文に対応する概念表現を導出し、上記で決定した基本文型に当てはめることによって言語表現に変換する手法を開発した。3.単音・韻律記号列導出に必要な言語情報のうち統語構造を文、連節、句、ICRLB(左枝別れ境界のみを含む韻律語連鎖)の境界で、談話構造を+、0、-の重要度で表すこととし、これらを言語表現生成と同時に導出する手法の検討を行った。4.辞書に登録されていない語として数詞と助数詞からなる複合語を取り上げ、その読み(単音記号)とアクセント型を決定するための促音化規則、アクセント結合規則等を開発した。

5.言語情報と対応した韻律記号を選定し、言語表現・言語情報から単音・韻律記号列を導出するアルゴリズムを作成し、その妥当性を合成音声の聴取によって確認した。以上、研究はほぼ当初の計画通りに進行している。本研究は、計算機で取り扱うことのできる知識表現を入力として、これを共通語で正しく発声された連続音声に変換し、出力するシステムを構築することを目的とするもので、(1)概念表現生成、(2)言語表現生成、(3)音声(単音・韻律)記号生成、(4)音声波形生成、(5)システム化、の5つの課題の解決をめざしている。本年度は前年度の成果をふまえ、(3)、(4)に重点を置いて研究を進め、以下の実績をあげた。1.フレ-ム構造で表現した知識をから、下記2.の形式の統語構造・談話構造を含む天気概況文章を生成する手法を開発した。2.統語構造を文、連接、節、句、ICRLB(左枝分かれ境界のみを含み右枝分かれ境界で区切られる韻律語連鎖)の境界で、談話構造を韻律語の3段階の重要度で、表わした上で、これらの情報と韻律語の文法的性質とアクセント型とから、単音・韻律記号列を導出する規則を作成し、計算機アルゴリズムとして構築した。さらに、合成音声の聴取によって、規則の妥当性を検証した。3.生成機構の異なる音声ごとに個別の直列型合成回路を有し、声帯音源・摩擦音源・破裂音源の3種の音源波形を持つタ-ミナル・アナログ型音声合成器を新しく提案し、計算機上に構成した。なお、声帯音源波形は多項式近似による独自のもので、実際の波形の高精度近似が可能である。これにより各音節の合成を行ったところ、特に、破裂音について、従来と比較して明瞭度の著しい向上がみられた。4.上記3.のタ-ミナル・アナログ型音声合成器のための音節蓄積パタ-ンを、自然音声の分析結果に基づいて、各音節について作成した、さらに、蓄積パタ-ンを接続して連続音声の特徴パラメ-タ時系列を生成する接続プログラムを作成した。以上、研究は、ほぼ当初の計画通りに進行している。本年度は前年度の成果をふまえ、(1)、(2)、(5)に重点を置いて研究を進め、以下の実績をあげた。1.システム化の対象として、ワ-クステ-ションに蓄積、管理されているデ-タベ-スなどの知識ベ-スから、ユ-ザが情報を引き出す質問応答システムを想定し、そのシステム構成を検討するとともに、ソフトウェアとしてワ-クステ-ション上に実現した。2.ユ-ザの必要とする情報(知識表現)を的確に知識ベ-スから抽出するために、システム内に対話管理プロセスを設けることによって、ユ-ザとの間のインタ-フェイスの円滑化をはかった。また同時に、意味的に決まる省略・照応表現の生成や文中の焦点の制御にもこれを利用することにより、より適切な表層文の作成を出来ることを示した。3.前項で抽出された知識表現に基づいて、深層のレベルでの意味表現を作成する。この深層の意味表現は、格構造を基本として、これに各述語間の意味的な関係、時制・態・法情報、省略・照応表現に関する情報、焦点に関する情報を加えたものとした。4.前項で得られた深層の意味表現から、表層の文を生成するアルゴリズムを作成し、それをCommon Lispを用いてワ-クステ-ション上に実現した。
狭ピッチピクセル集合体構造を持ったSPECT用高感度ガンマ線検出器の開発

今年度は設備不良のため前年度に実施できなかった新規電気炉を用いた絶縁材料中への臭化タリウム(TlBr)結晶の育成試験、結晶育成結果をもとにした本格的な絶縁材料の検討およびTlBr検出器の諸特性の評価を実施した。また、ガンマ線検出器として有望な材料の候補としてヨウ化アンチモン(SbI3)の基礎評価を行った。育成試験では、高さ40mm、直径2mmの孔径をもつアルミナ柱とカーボンの台座を用いた。空孔部にTlBr原料を入れ、プログラムにより原料の熔融温度、熔融保持時間、育成速度を適宜調整し適切な制御条件を検討した。見出した温度条件をもとに仕様が異なるいくつかの絶縁材料かなる基板およびカーボン台座を組み合わせ良好なTlBr結晶が得られる条件を検討した。その結果、結晶が成長する基板垂直方向よりも基板側面からの放熱が想定以上に高いため空孔側面からの成長が進むため多結晶化しやすいことが分かった。そのため基板の材質にはアルミナよりも熱伝導性が低い石英などが有望であること分かった。TlBrの成長方向に対する担体の輸送特性の依存性を見出すため移動度と寿命時間を独立に評価した。その結果、電子、正孔ともに移動度の変化は少ない一方、寿命時間は成長末端部にかけて急激に減少し、電子の方が顕著に現れた。また、抵抗率も末端にかけて減少することから高エネルギ分解能が得られるTlBr結晶は先端部から中央部の広範囲に広がっていることが分かった。SbI3はTlBrよりも低温で結晶成長が可能である。検討の結果、担体の輸送特性が成長面に対して異方性が高く、また成長方位の制御も困難であるため本応用への適用は困難であることが分かった。昨年度の遅延が影響しているため今年度計画していた検討項目に遅れが生じている。計画通りに実行できるよう適宜、計画を調整していく。今年度は絶縁基板中に複数の画素を持つTlBr検出器を製作しガンマ線強度の2次元分布イメージの取得を目指す。初年度は絶縁基板中に臭化タリウム(TlBr)結晶を育成する基礎検討を進めながら結晶育成に必要な電気炉を始めとした設備を導入した。実施計画にあった結晶育成の前段階となるTlBr原料の精製では、フィルタ法に新たな吸着剤としてアルミナを使用しその有効性を検討した。その結果、特に正孔の輸送特性の改善がみられ、SPECTに用いるガンマ線を想定した57Coのガンマ線スペクトルでは約2倍のエネルギ分解能の改善が得られた。新規育成装置を導入するまでに期間を活用し、既保有設備を用いた基礎検討では内径4mmのアルミナ基板内へのTlBr結晶の育成を試みた。育成したTlBr結晶を電子後方散乱回折(EBSD)を用いて結晶の品質を評価した結果、面全体に亘り概ね単結晶であることが分かった。育成したTlBr結晶から厚さ約0.7mmのTlBr検出器を試作し評価した結果、従来の方法で製作した検出器と比較して電荷輸送特性が低く僅かな抵抗率の上昇がみられたことから不純物による性能低下が示唆された。新規に導入する電気炉は、プログラム制御により不活性ガス中で結晶育成が可能な構成とした。導入後、アルミナなどの基板を用いて結晶育成を試みたが、電気炉の設備不良が頻発したため度々の補修が必要となったため、当該年度中の本格的な結晶育成には至らず翌年度に延期した実験内容もあった。実験が遅延した原因は新規に導入した結晶育成装置に起因する。電気炉は計測される電気炉内の実際の温度と目標温度を判断し出力を制御する構成になっている。

ところが仕様書に記載されている温度センサの種別が一致していなかったため電気炉の出力が異常に高くなったため、ヒーター部材の損傷と電気炉内の汚染が発生した。原因解明だけでなく修繕に期間を要したため試運転から本格的な運用まで遅延が生じた。今年度は絶縁基板中に複数の画素を持つTlBr検出器を製作しガンマ線強度の2次元分布イメージの取得を目指す。遅延した実験内容を翌年に繰り越すこととした。現状までで得られている実験結果をもとに基板とする絶縁材料の材質、形状の検討を進め、材料メーカへの手配を先行して進めている。部材選定の見通しがつき次第、評価用の検出器の検討を進める計画である。
生理活性ペプチドの大量生産に応用可能なウシ乳腺細胞株の開発

ウシ乳腺細胞は大量のペプチドおよびタンパク質を合成し、分泌し続ける数少ない細胞であり、工業レベルでのペプチド生産への応用が期待される。そこで、この様なペプチド生産を目的とした乳腺細胞の開発のために、以下の実験を行った。まず、増殖能の高い細胞株を得るために、乳腺細胞の増殖が盛んな妊娠期のウシから乳腺組織を取り出し、常法にしたがって乳腺上皮細胞を単離した。すなわち、取り出した乳腺組織を緩衝液で洗浄した後細切し、コラ-ゲナーゼで処理、ナイロンメッシュでの濾過を行って未消化の組織を除いた。得られた細胞をクローニングし、抗ケラチン抗体陽性細胞、すななわち上皮細胞と思われるクローンを単離した。現在、2度のスクリーニングにより6つのクローンが得られている。これらのクローンについて、増殖能の検討を行い、3つのクローンについては15代まで継代可能であることが明らかになっている。さらに分化能については、プロラクチン、コルチゾール、インスリン等を用いて、カゼインの発現を指標として検討を行っている。カゼインの検出は、カゼイン抗体を用いて、蛍光抗体法およびウエスタンブロッティング法により検討中である。今後は、増殖能を持った細胞を単離し、分化をコントロールできるような実験系を作成し、さらにタンパク質合成能について検討していく予定である。
19世紀ドイツ市民法学の公法史的含意について

本研究が目指した、「19世紀ドイツ市民法学の公法史的含意」の研究の成果は、近年常にそうであるが、一面から見れば不十分であり、他面から見れば、意外な成果をもたらした。2017年度から2018年度初頭にかけて、『ドイツ法入門』の改訂作業(その後、第9版として2018年に刊行)に忙殺された後、本研究の締め括りのための準備と考えて、ゲァハルト・ディルヒャーが多年に亘り『歴史法学』を巡って執筆した論文を綴じた論文集と、ハーファーカンプ及びレプゲンが編集した19世紀パンデクテン法学の性質を多角的に論じた論文集の書評を、ドイツのサヴィニ雑誌のために執筆した。ところがとくに後者の書評が、論文編集者が雑誌編集者でもあり、書評の内容に到底納得できないとしてわたくしの書評が指摘する批判点に係る詳細な論証を要求するという、予想し得ない、また予想すべきでもない事態が生じた。このため、当初の書評は、わたくしの指摘の論証を、書評の枠組を越えて充実させる必要に直面し、結果として長大なものとなり、一つの書評論文へと変貌した。この書評論文がサヴィニ雑誌に掲載されることとなったわけである。これは、神経を激越に消耗したが、文字通り得難い経験でもあった。現在ドイツの近代法史研究を牽引する者たちと四つに組んで激論を交わして、得たものは大きい。本研究との関係では要するに、19世紀ドイツ私法史を理解するには、思想史を含む国制史的背景に十分留意すべきであることを、法解釈論史と連動させて論ずることができた。さらに、こんにちの法制史学を巡る学問の状況について、洞察を深めることができたことの意義も少なくない。けれども同時に、当初予定していた、サヴィニのBerufの翻訳の完成には至らず、こうした古典的テクストの翻訳完成の道のりの険しいことを痛感した。具体的な成果を先に述べておく。第二に、2014年にハノーファーで行った、SavignyとTacitusおよびタキトゥス主義の問題に係る招聘講演の原稿は手を加えたうえで脱稿した。以上は、ドイツの19世紀私法学の、古典古代および近世政治思想史および歴史学との隠れたつながりを探る試みである。第三に、19世紀ドイツ私法学の政治思想史的背景を探るうえで、ドイツ私法学の色濃い影響を受けたとも言われる日本の法学史をサーヴェイすることには意外な意義がある。元来は本研究の予定ではなかったのだが、ドイツからの依頼に応じてヨーロッパの読者のために執筆したある事典項目記事の準備に膨大な時間がかかった。結果、明治以来の日本の近代法学史が、法の近代化を至上命題としたこともあり、その都度の政策的状況に大きく依存することを余儀なくされてきたが、それとのまさに対比において、ドイツの(一見脱政治的な)法学が示す、政治に対して比較的に自律的な論理の存在が一層明らかとなり、《ドイツの私法学が脱政治的に見える、まさにそのことが持つ政治性》、という観点が、大きく誤っていないことを、納得できた気がする。同じことは、報告該当期から次期にかけて執筆している、来栖三郎の戦中戦後の法学の性格規定を巡る仕事からも、改めて確認できたように思う。成果、ということを安易に言うべきでないと思うが、Berufの全訳の草稿が一応できたし、それには(無能ゆえに)かなり労力を費やしてきたのだから、仕事が多少はかたちをなしてきたと言ってもばちは当たらないのではないか。第三に、日本の近代において、民法学の歴史は、あたかも民法典の編纂とともに出発するかのような印象がともすれば持たれるが、来栖三郎の業績に即して、民事法が持つ逆説的に公法的な含意を、フィクション論にことよせて描き出す試みを行った。フライブルク大学での、2016年4月に日独法学シンポジウムでこれを口頭(ドイツ語)で報告したほか、上記EHESSでも同年5月に英語で報告した。一応、好意を以て受け止められたように錯覚している。なお、フライブルクでのシンポジウムの講演の原稿は、一応、改訂を施し、ドイツに送った。本研究も、翻って、日本にも大きな影響を与えた19世紀ドイツ私法学の公法的含意の分析に、主観的には大きく寄与するものである。第四に、やはりEHESSで、アジアの近代法史の諸問題を、日本を例に報告する機会を得たが、国制における司法の位置づけをめぐって再びいろいろ考える機会を得て、ためになった。聞き手の反応も、好意的だったように思う。主として外在的な理由によって、Berufの翻訳刊行作業が遅れたのは、無念である。他方、Savigny研究にとって重要な、Baconの哲学のSavignyへの影響関係という点については、学部演習の形をとって、Bacon, Advancement of Learningの第一巻を、かなり周到に精読できたことの意味が大きい。サヴィニにとってのタキトゥス主義の含意を論じた論文も公刊し得た。さらに、来栖三郎のフィクション論を、法の学問史の観点から、日本の国制における司法の役割に留意しつつ重層的に、またヨーロッパ史との比較の観点を駆使して論じたこと、それもドイツ語と英語によって行ったことは、サヴィニ研究に対しても、有益だったと、主観的には思う。今期は、思うような研究活動ができなかった。それは、主として学内に生じた事情に基づく。その結果として、予算の消化にすら支障をきたしたのは不本意である。辛うじて行いえたのは以下の作業である。すなわち、

G.Dilcher, Die Germanistenund dieHistorische Rechtsschule, 2017の書評をサヴィニ雑誌のために執筆した(但し、公刊は2018年度)。また、『ドイツ法入門』の改訂作業の文脈で、本研究の成果を可能な限り投入した(が、改訂第9版の公刊は2018年度)。事典の項目のために『歴史法学』を構想執筆中である(がこれも公表は次年度以降)。研究実績として報告できるものは、Asiatischer Rechtskreis, in: Staatslexikon, 8. Aufl.(2017), Bd. 1, Spp. 402-411.だけであるが、これは、大部分、前年度の作業に基づく。学部演習の枠組において、Pico della MirandolaのOratio de hominis Dignitate(人間の尊厳について)を一年間かけて精読できたのは、消耗が大きかったが本研究にとっても、主観的には大きな意味を持った。人文主義と19世紀ドイツ私法学との学問史的関連を訊ねることは、従来、技術的洗練にその特色があるとされてきた19世紀ドイツ私法学の《公法的》性質を分析するにあたって枢要な意味を持つ。しかし最近のドイツの研究においても、この観点は、おそらく行き過ぎた専門分化の副作用もあって、看過されていると思う。主として学内の事情による。ここに詳細を明示することを憚られるが、要するに、当初の計画になかった案件に複数回関わることを余儀なくされ、研究時間の大半をそこに投入するのやむなきに至ったことが大きい。不本意ではあるが、手を抜くことは許されない案件であったため、やむを得なかった。本研究が目指した、「19世紀ドイツ市民法学の公法史的含意」の研究の成果は、近年常にそうであるが、一面から見れば不十分であり、他面から見れば、意外な成果をもたらした。2017年度から2018年度初頭にかけて、『ドイツ法入門』の改訂作業(その後、第9版として2018年に刊行)に忙殺された後、本研究の締め括りのための準備と考えて、ゲァハルト・ディルヒャーが多年に亘り『歴史法学』を巡って執筆した論文を綴じた論文集と、ハーファーカンプ及びレプゲンが編集した19世紀パンデクテン法学の性質を多角的に論じた論文集の書評を、ドイツのサヴィニ雑誌のために執筆した。ところがとくに後者の書評が、論文編集者が雑誌編集者でもあり、書評の内容に到底納得できないとしてわたくしの書評が指摘する批判点に係る詳細な論証を要求するという、予想し得ない、また予想すべきでもない事態が生じた。このため、当初の書評は、わたくしの指摘の論証を、書評の枠組を越えて充実させる必要に直面し、結果として長大なものとなり、一つの書評論文へと変貌した。この書評論文がサヴィニ雑誌に掲載されることとなったわけである。これは、神経を激越に消耗したが、文字通り得難い経験でもあった。現在ドイツの近代法史研究を牽引する者たちと四つに組んで激論を交わして、得たものは大きい。本研究との関係では要するに、19世紀ドイツ私法史を理解するには、思想史を含む国制史的背景に十分留意すべきであることを、法解釈論史と連動させて論ずることができた。さらに、こんにちの法制史学を巡る学問の状況について、洞察を深めることができたことの意義も少なくない。
膵癌幹細胞におけるTGF-betaの機能解析

本年度は1膵癌症例組織を用いたSMAD4とALDH1の発現確認、2腫瘍形成におけるALDH1A1の機能解析を行った。1これまでの研究により、膵癌細胞株において、Smad4がALDH1A1の発現を負に制御することが分かっている。従って、今年度は、ヒト膵癌症例組織(中分化型腺癌)の癌中心部と癌辺縁部をそれぞれ8病変ずつ、計16病変を用いて検討を進めた。Smad4とALDH1それぞれに対する抗体を用いて免疫組織化学染色を行ったところ、16病変中11病変に関して、Smad4とALDH1の発現に逆相関が確認できた。これは、Smad4によるALDH1の発現制御が、予後不良のヒト膵癌においても機能しており、臨床における大きな知見をもたらしたと考えられる。2ALDH1はretinalをretinoic acidに酸化する酵素であり、これまでに乳癌や胃癌などの癌幹細胞マーカーとして報告されている。しかしながら、癌細胞における機能に関しては未だ明らかでなく、本年度は膵癌におけるALDH1の機能解析に着目した。まず、膵癌細胞Panc-1にレンチウイルスを用いてshALDH1A1を導入し、恒常的にALDH1A1発現をノックダウンした細胞(Panc-1-shALDH1A1細胞)を樹立した。この細胞を用いて細胞増殖を検討したが、コントロール細胞(Panc-1-shNTC細胞)と比較して、明らかな増殖の差は確認できなかった。次に、軟寒天中にPanc-1-shNTC細胞とPanc-1-shALDH1A1細胞を培養し、二週間後のコロニー形成能を調べたところ、Panc-1-shALDH1A1細胞はほとんどコロニーを形成しないことが分かった。以上のことから、ALDH1は足場非依存的な増殖に重要な機能を有しており、膵癌細胞の造腫瘍能に深く関与することが示唆された。本年度はヒト膵癌症例を用いた検討を中心に研究を進める予定であったが、研究実績の概要にも示した通り、順調に結果を残すことができた。ヒト膵癌を用いた解析では、抗体の最適化を行い、最終的にSmad4とALDH1の発現の逆相関を示すことができた。さらには、これまで未解明であったALDH1A1の癌細胞における機能を示すことができた。これは、ALDH1A1を標的とする新たな治療法を確立するのに非常に重要な知見であると思われる。以上の結果から、本年度はおおむね順調に進展したと考える。今後は論文投稿に向けての準備を進めていく。これまでに得たデータの整理を行い、論文作成を進めていく予定である。そのうえで、本研究における補足的なデータも随時解析していく予定である。これまでChlP解析によりSmad4がALDH1A1ゲノム上に結合することが分かっている。このことに対する更なる検証を行うため、ALDH1レポーターコンストラクトの作成を行い、Smad4がALDH1A1ゲノムのどの領域に結合するかを詳細に解析する予定である。同時に、本研究は統計学的な解析が不足している部分もあり、このような点に関しては、追加実験を行うことで補足を行っていく予定である。本年度は腫瘍形成における(1)SMAD4の機能解析、(2)ALDH1ゲノム上へのSMAD4の結合の確認、(3)TGF-β-SMAD4により発現調節を受ける遺伝子の探索を行った。(1)野生型SMAD4発現ヒト膵癌細胞株Panc-1にレンチウィルスを用いてshSMAD4を導入し、恒常的にSAMD4発現をノックダウンした細胞(Panc-1/shSIWD4細胞)を樹立し、in vivoにおける腫瘍形成を評価した。Panc-1/shSMAD4細胞およびコントロール細胞をヌードマウスの皮下に移植したところ、Panc-1/shSMAD4細胞を移植したマウス群で腫瘍の増大が確認できたことから、膵癌においてSMAD4がanti-oncogenic factorとして機能することが示唆された。(2)SUIT-2細胞を用いたChIP解析によりSMAD4がALDH1ゲノムに結合するか否かを検討したところ、TGF-β刺激を行ったSUIT-2細胞では、ALDH1ゲノム上流領域にSMAD4が結合していることが分かった。この結果から、SMAD4によるALDH1ゲノムとの直接的もしくは他の転写共役因子を含めた結合を介した転写制御機構の存在が示唆された。(3)癌幹細胞の特性のひとつとして未分化性の保持がある。ALDH1-膵癌幹細胞と比較し、ALDH1+膵癌幹細胞は未分化性マーカーであるNANOG、OCT4A、SOX2の発現が亢進している。この未分化性マーカーがSMAD4による発現制御を受けるか否かを評価したところ、Panc-1/shSMAD4細胞においてNANOG、OCT4A、SOX2の発現上昇を認めた。本年度の結果により、TGF-βが癌幹細胞の分化を促進することで膵癌幹細胞を制御することが分かった。これはTGF-βが分化誘導剤として使用できる可能性を示唆するものであり、今後の治療戦略において重要な知見であると考える。

従って、今年度は、ヒト膵癌症例組織(中分化型腺癌)の癌中心部と癌辺縁部をそれぞれ8病変ずつ、計16病変を用いて検討を進めた。Smad4とALDH1それぞれに対する抗体を用いて免疫組織化学染色を行ったところ、16病変中11病変に関して、Smad4とALDH1の発現に逆相関が確認できた。これは、Smad4によるALDH1の発現制御が、予後不良のヒト膵癌においても機能しており、臨床における大きな知見をもたらしたと考えられる。2ALDH1はretinalをretinoic acidに酸化する酵素であり、これまでに乳癌や胃癌などの癌幹細胞マーカーとして報告されている。しかしながら、癌細胞における機能に関しては未だ明らかでなく、本年度は膵癌におけるALDH1の機能解析に着目した。まず、膵癌細胞Panc-1にレンチウイルスを用いてshALDH1A1を導入し、恒常的にALDH1A1発現をノックダウンした細胞(Panc-1-shALDH1A1細胞)を樹立した。この細胞を用いて細胞増殖を検討したが、コントロール細胞(Panc-1-shNTC細胞)と比較して、明らかな増殖の差は確認できなかった。次に、軟寒天中にPanc-1-shNTC細胞とPanc-1-shALDH1A1細胞を培養し、二週間後のコロニー形成能を調べたところ、Panc-1-shALDH1A1細胞はほとんどコロニーを形成しないことが分かった。以上のことから、ALDH1は足場非依存的な増殖に重要な機能を有しており、膵癌細胞の造腫瘍能に深く関与することが示唆された。本年度は(1)SMAD4を介して発現調節を受ける遺伝子の探索(2)膵癌幹細胞特異的に発現が亢進または抑制している遺伝子の探索(3)ALDH1の膵癌幹細胞マーカーとしての機能の確認を予定していた。(1)Panc-1/shSMAD4細胞を用いた検討により、ALDH1の他にNANOG、OCT4A、SOX2がTGF-β-SMAD4の標的遺伝子として新たに抽出できた。(2)ALDH1-細胞とALDHI+細胞の遺伝子発現を解析したところ、NANOG、OCT4A、SOX2がALDH1+細胞で特異的に発現亢進することが分かった。(3)ALDH1-細胞と肌DH+細胞の腫瘍形成をin vivoで評価した。ALDHI+細胞はALDH1-細胞と比較して高い腫瘍形成能を有することが分かった。以上から本年度はおおむね順調に進展していると考える。本年度はヒト膵癌症例を用いた検討を中心に研究を進める予定であったが、研究実績の概要にも示した通り、順調に結果を残すことができた。ヒト膵癌を用いた解析では、抗体の最適化を行い、最終的にSmad4とALDH1の発現の逆相関を示すことができた。さらには、これまで未解明であったALDH1A1の癌細胞における機能を示すことができた。これは、ALDH1A1を標的とする新たな治療法を確立するのに非常に重要な知見であると思われる。以上の結果から、本年度はおおむね順調に進展したと考える。今後は引き続き、TGF-R/BMPの膵癌幹細胞に対する作用を生化学的な検討により評価する。
ヘテロ原子を含む芳香族化合物のT→S逆項間交差過程

本研究の目的は、ヘテロ原子(O、N)を含む芳香族化合物の高い3重項(T_<n〓2>)から1重項(S_<n〓1>)へのT→S逆項間交差(RISC)をポンプ-プローブのレーザー2段励起分光で調べ、高い3重項(T_n)のダイナミックスを明らかにすることであった。従来のRISCの研究の対象は、メソ置換アントラセン類が多かったが、最近、3-ヒドロキシフラボン(3HF)および7-ヒロキシ-1-インダノン(7HIN)の光互変異性体のT^'_2→S^'_1RISCの研究が報告されていた。本研究では、カルボニル化合物である3HFの各種置換体の他芳香環窒素を有するジヒドロキシビピリジンについて、T→S RISCの機構を検討し、下記の成果を得た。1.3HFの各種置換体の光互変異性体の最低励起3重項(T'_1)励起に基ずくS'_1→S'_0蛍光を検出した。2.3HFの各種置換体の最低励起3重項(T_1)励起に基ずくS'_1→S'_0蛍光を検出した。これは、励起状態プロトン移動を示す分子のノルマル型3重項励起に因るS'_1生成の最初の報告となる。3.すなわち、3HFの各種置換体では、ノルマル型とその光互変異性体の最低励起3重項(T_1,T'_1)の何れを励起してもS'_1→S'_0蛍光が誘起される。これらの分離は、3重項増感および3重項消光の手法を用いた2段励起蛍光分光によりなされた。4.ジヒドロキシビピリジンの励起状態ダブルプロトン移動で生成する互変異性体のT'_1励起S'_1→S'_0蛍光を見いだした。これは、T'_1→S'_0 RISCを示す光互変異性体の第4の例である。その逆項間交差確率は、9,10-ジブロモアントラセンを標準物質とする相対決定法により、0.00063と見積られた。
一般均衡立地分析モデルのパラメータ推定手法の理論的検討

本研究では、社会基盤整備の影響分析や費用便益分析を行うために開発され、近年精力的にその実用化が試みられている一般均衡型立地分析モデルについて、実証におけるパラメータ推定上の問題点とその解決手法の検討を行なった。一般均衡型立地分析モデルは、地域間の相互作用を考慮した空間相互作用モデルであり連立方程式体系として定式化される。本研究では、まず、一般均衡型立地分析モデルのパラメータを、いわゆる直接最小二乗法により推定した場合に、多重共線性などのようにパラメータ推定を不安定にする問題並びに分散不均一性・空間的自己相関・同時方程式体系等、パラメータの推定値に深刻なバイアスを引き起こす問題について整理した。次に本研究では、多重共線性と分散不均一性・空間的自己相関に関して提案されているいくつかの解決手法についてその相互関係を理論的に整理した。さらに、一般均衡型立地分析モデルのサブモデルである立地分析モデル並びに実務において頻繁に利用される地価モデルを用いて、それらの手法によってパラメータの推定結果に大きな差異が生じ、分析結果に重大な影響を及ぼすことを、実際の地域データを用いた適用によって示し、その問題点と今後の課題を明らかにしている。本研究において理論的並びに実証的に検討したパラメータ推定上の問題点及びその解決手法は、一般均衡型立地分析モデルのみならず広く地域モデリング全般にわたって共通する問題点であり、本報告書では、その成果を地域モデルを適用する上で一種のマニュアル形式として提示している。本研究では、地域間の相互作用を考慮した空間相互作用モデルであり非線形の連立方程式体系として定式化される一般均衡型立地分析モデルを対象として、パラメータ推定上の問題点について理論的検討を行なった。まず、一般均衡型立地分析モデルのパラメータを、いわゆる直接最小二乗法により堆定した場合に、分散不均一性・空間的自己相関・同時方程式体系等に起因する問題が、推定値に深刻なバイアスを引き起こす問題について整理した。そのうえで、一般均衡モデルのフレームづくりに関して再検討を行い、モデルの定式化を行なった。そして、一般均衡型モデルを今後より一層定着・普及させるために、モデルの理論的特性と整合し、かつ統計学的なバイアスを回避するための合理的なパラメータ推定の一手法を提案した。具体的には通常の回帰分析も包括した、パラメータ推定法の一般形である混合方程式を用いた一般化最小二乗法の適用可能性について検討した。併せて、推定したパラメータに基づき将来予測値の分散を推定した。すなわち、混合方程式によって推定されたパラメータを用いた将来予測に関する検討を行い、推定したパラメータを用いることにより、均衡計算によって求められた将来予測値がどの程度の分散を有するかを明らかにした。本研究での検討したパラメータ推定手法は、現実のプロジュエクトの影響分析に利用することを前提としているため、首都圏のデータを用いた適用を行ない、手法の問題点と今後の課題について工学的見地からこれを明らかにしている。
落錘試験による繊維強化複合材料の衝撃強度計測法に関する研究

本研究では,繊維強化複合材料の耐衝撃特性の評価法として落錘式衝撃試験法を取り上げ,落錘中の応力波伝播を考慮することにより,従来よりも精度の高い荷重および変形の応答を計測した。そして,計測結果から有効な評価パラメ-タを求め,繊維強化複合材料の耐衝撃特性の評価を行い,以下のような成果を得た。(1)自由落下とバネによる加速を併用した落錘式衝撃試験機を製作した。落錘を2本のスチ-ル製丸棒により案内することによって,摩擦によるエネルギ-の損失を最小限にし,再現性の良い計測を実現できた。また,バネによる加速装置を付加したことによって,幅広い衝撃速度帯域での試験が可能となった。(2)計測結果から衝撃中の荷重一変形線図を求め,これからさらに吸収エネルギ-および最大荷重だけでなく,コンプライアンス応答を評価パラメ-タとして導出した。これらの評価パラメ-タにより試験片の耐衝撃特性がより正確に評価できることがわかった。特に,コンプライアンス応答は,試験片の損傷が小規模な場合に,その程度をより正確に識別できることがわかった。(3)繊維の材質・配向は同じで樹脂だけが異なる炭素繊維強化積層板についてその耐衝撃特性を調べた。熱可塑性樹脂であるポリカ-ボネイトおよびナイロンを用いた積層板は,熱硬化性樹脂であるエポキシを用いた積層板に比べて,優れた耐衝撃特性をもっていることがわかった。(4)落錘の質量と衝撃速度を変えて試験を行ったが,本研究の範囲内では,加えられた衝撃エネルギ-のレベルが同じであれば,質量の大小や衝撃速度の違いが積層板の損傷の程度に与える影響は小さいことが明らかになった。
根域への光照射が水耕栽培葉菜類の生育に及ぼす影響

根域への赤色(630nm)または青色(470nm)LED光照射が、トウモロコシとモンステラの根および地上部の生育に及ぼす影響を検討した。トウモロコシは、ガラス水槽(300mm×300mm×300mm)中央部でのPPFDを50μmol/m2/sまたは100μmol/m2/sの根域への赤色光照射で、モンステラは100μmol/m2/sの赤色光照射で、非照射および青色光照射よりも根と地上部の生育が優れ、根系形態形成に関連する成分含量が高く、根端の細胞長も長くなった。根域の光環境については、その有用性が現在まで検討されてこなかったが、根域の光環境を制御することで、根系の発達だけではなく地上部生育にも影響を及ぼすことが明らかとなった。根域への光照射が、トウモロコシとモンステラの根系発達および地上部形態に及ぼす影響には、波長および光強度が関係していることが判った。また、本実験で供試したトウモロコシは“ひげ根型根系"、モンステラは“不定根型根系"を形成するので、根系形態の違いが影響しているとも考えられることから、今後は他の根系形態を有する植物種についても検討が必要である。特に、側根形成および側根伸長の生理機構について未だ解明されていない点が多いため、植物ホルモンの分析や遺伝子解析も含めた検討が必要である。本実験により、根域への赤色光照射が非照射よりも根系を発達させ、地上部生育も促進することが認められたので、本技術は養液栽培における作物の生産性向上へ寄与する新たな技術であると期待される。根域への異なる光質のLED光照射がコマツナの生育に及ぼす影響を検討した。コマツナ種子を明期/暗期を12h/12h、温度20°C、RH80%条件のグロスチャンバー内で育苗した。その後、1/2単位濃度の培養液上の発泡スチロールに定植した。栽培は200×200×200(mm)のガラス製水槽で行った。エアレーションは行わず、室温20°C、水温20°Cの条件で栽培した。地上部は、PPFDを発泡スチロール上面で150μmol/m2/s、明期/暗期を12h/12hに設定した蛍光灯を用いて照射した。根域への照射処理は水槽底面の外側から行い、青色(473nm:B区)、赤色(635nm:R区)、緑色(525nm:G区)または黄色(590nm:Y区)光をLEDを用いて照射した。根域へのLED光照射は、ウレタンマット底面で各色ともにPPFDが10μmol/m2/sになるようにした。対照区は根域非照射(C区)とした。定植後21日目に栽培を終了した。地上部新鮮重は、R区がC区よりも有意に重かったが、B区、G区、Y区はC区と有意な差異は認められなかった。地上部乾物重もR区で最も重かった。根乾物重もR区が他処理区よりも有意に重かった。コマツナ根域へ赤色光を照射することで、非照射よりも地上部の生育が促進されることが明らかとなった。R区では総根長、表面積、平均根径がC区よりも有意に値が大きかった。B区では体積および平均根径が処理区間で最大であった。R区では総根長と根表面積がC区よりも有意に大きい値を示したことから、根域への赤色光照射が非照射よりも根系を発達させることが認められた。また、B区で総根長がC区と有意な差異が認められないにもかかわらず体積はC区よりも大きいことは、平均根径がC区よりも大きいことが要因であると推察された。地上部クロロフィル含量は、全ての処理区間で有意な差異は認められなかった。本年度の研究から、根域の光環境を制御することで根系の発達だけではなく、地上部生育にも影響を及ぼすことが明らかとなった。根域の光環境については、その有用性が現在まで検討されていなかったが、根域への赤色光照射が非照射よりもコマツナの地上部生育を促進させることが明らかとなった。また、根域への赤色光照射で根乾物重が重くなったことから、根域への赤色光照射が非照射よりも根系を発達させることが認められた。葉内クロロフィル含量には処理区間で差異がなかったことから、赤色光照射では葉の光合成が活発となり地上部の生育が促進されたのではなく、根系への赤色光照射により根系が発達した結果、地上部の生育が促進されたと推察された。根域への赤色光照射が、コマツナの地上部のみならず根の生育促進に関与することを明らかにできた。しかも、ルートスキャナーを使って詳細に根の形態を検討したこと、さらに葉のクロロフィル含量にも影響を及ぼすことを明らかにできたことから、従来の研究の裏付けデータが取得できた。したがって、研究は予定通り、おおむね進展していると判断される。根域へのLED光照射が、ハツカダイコンとダイコンの地上部生育および根系発達に及ぼす影響を検討した。ハツカダイコン種子を暗期/明期12/12h、室温20°Cで1週間育苗した。その後、プラスチック製容器に定植し、湛水条件で3週間栽培した。

根域には、容器底面からLEDを用いてPPFDが50&micro;mol/m2/sの青色(460nm)および赤色(630nm)光を24時間照射した。処理区は青色光照射区(B区)、赤色光照射区(R区)、根域非照射区(C区)の3処理区とした。ダイコンも同様に播種、育苗し、湛水条件で3週間栽培した。ダイコン根域には、水槽側面からLEDを用いて青色(460nm)および赤色(630nm)光を照射した。各色のPPFDは50&micro;mol/m2/s、100&micro;mol/m2/sの2種類用い、処理区はB区、R区およびC区の3処理区とした。ハツカダイコンの草丈および地上部新鮮重は各処理区間で有意な差が認められなかったが、地上部乾物重はB区およびR区でC区よりも有意に重かった。また、肥大根径、最大根長および根乾物重はB区およびR区でC区と比べ有意に大きく、肥大根長および根新鮮重はR区でのみC区より有意に大きかった。ダイコンのPPFD50&micro;mol/m2/sで地上部乾物重がR区で有意に重かった。草丈、葉数および地上部新鮮重もR区で有意に大きかった。根乾物重はR区で有意に重かった。PPFD100&micro;mol/m2/sの地上部新鮮重、乾物重ともにR区とB区でC区に比べ有意に重かった。根乾物重はB区でC区よりも有意に重かった。以上のことから、根域への青色および赤色光照射が根菜類の地上部生育および根系発達を促進することが示唆された。根菜類の養液栽培では、根の肥大量が露地栽培よりも劣るが、根域への光照射によって改善されると考えられた。昨年度では葉菜類を実験に用いたが、本年度では根菜類を実験に用いた。今年度の研究からも、根域の光環境を制御することで根系の発達だけではなく、地上部生育にも影響を及ぼすことが確認できた。根域の光環境については、その有用性が現在まで検討されていなかったが、根域への赤色光照射または青色光照射が非照射よりも根菜の地上部と根の肥大に係わることが明らかとなった。根域への光照射で根乾物重が重くなったことから、根域への光照射が非照射よりも根を肥大させることが認められた。根系への光照射により根系が発達した結果、地上部の生育も促進された。本研究から、昨年度と同様な結果が得られ、葉菜類だけでなく根菜類にも適応できることを明らかにしたので、研究は予定通りおおむね順調に進展していると判断された。根域への赤色(630nm)または青色(470nm)LED光照射が、トウモロコシとモンステラの根および地上部の生育に及ぼす影響を検討した。トウモロコシは、ガラス水槽(300mm×300mm×300mm)中央部でのPPFDを50μmol/m2/sまたは100μmol/m2/sの根域への赤色光照射で、モンステラは100μmol/m2/sの赤色光照射で、非照射および青色光照射よりも根と地上部の生育が優れ、根系形態形成に関連する成分含量が高く、根端の細胞長も長くなった。根域の光環境については、その有用性が現在まで検討されてこなかったが、根域の光環境を制御することで、根系の発達だけではなく地上部生育にも影響を及ぼすことが明らかとなった。根域への光照射が、トウモロコシとモンステラの根系発達および地上部形態に及ぼす影響には、波長および光強度が関係していることが判った。また、本実験で供試したトウモロコシは“ひげ根型根系"、モンステラは“不定根型根系"を形成するので、根系形態の違いが影響しているとも考えられることから、今後は他の根系形態を有する植物種についても検討が必要である。特に、側根形成および側根伸長の生理機構について未だ解明されていない点が多いため、植物ホルモンの分析や遺伝子解析も含めた検討が必要である。
11q23転座を有する乳児白血病の客観的評価の確立と治療へのアプローチ

染色体バンド11q23は造血器腫瘍、とりわけ乳児白血病における染色体転座の主な切断点の一つである。11q23転座を有する白血病は予後が悪い。我々は乳児白血病に観察された1(11;19)(q23;p13),t(4;11)(q21;q23)の共通の11q23に局在する転座関連遺伝子MLLを単離した。さらにt(11;17),t(11;22)の11q23転座関連遺伝子がMLLであることを報告している。我々はさらに大部分の乳児白血病の11q23転座にMLL遺伝子が関与していることを証明した。MLLcDNAのDNAシークエンスの結果、ショウジョウバエの体節形成に関わるホメオテイック遺伝子Trithoraxとオホロジーがあり、2つのDNA結合部位を有する転写因子であることが判明した。興味あることにMLL遺伝子は転座により常に一定の領域で切断され、しかも遺伝子のコード領域でin frameに切断され、パートナー遺伝子と融合したキメラmRNAを形成することが明らかになった。キメラmRNAによって形成されるキメラ蛋白が発癌に関与すると考えられた。そこで我々は解析したt(11;19)(q23;p13)のキメラ転写産物MLL-LTG19のキメラ蛋白の形成を抑制するためにMLL-LTG19の融合部位に対するアンチセンスDNAを作製し、t(11;19)を有するKOCL33細胞を処理した。その結果、KOCL33細胞の増殖を抑制し、アポトーシスを誘導できた。この結果からパートナー遺伝子と融合したキメラmRNAから生成されるキメラ蛋白が白血病の発症に直接関与していることが示された。さらにこのキメラ遺伝子の融合部をはさむプライマーを用いることにより10^5に1個のt(11;19)転座を有する乳児白血病細胞が体内に存在すればPCR法により検出可能であった。このことはこのような患者における治療効果の判定、再発の早期察知に有用であり、臨床上重要な残存白血病細胞の客観的評価となろう。生後12か月以内に発症する乳児白血病の70%に11q23転座、特にt(4;11),t(11;19)が観察される。これら11q23転座症例は治療抵抗性で予後が悪いとされている。この転座責任遺伝子として11q23に局在するMLL遺伝子が単離された。この遺伝子はAT-hook、Znフィンガー領域を持つ転写因子をコードしていることがわかり転座によりZnフィンガー領域のN末端でin frame切断されパートナー遺伝子と融合しキメラ蛋白を作ってくることが明らかになった。このキメラ蛋白が本来のMLL蛋白の機能に何らかの影響を与え、発癌に関与すると考えられる。この遺伝子は14kb-15kbと大きいこと、蛋白も300kDの分子量であることが明らかになり当初計画したMLL遺伝子の全構造の決定はDNAシークエンスを含めさらに長時間必要と考えられる。よってMLL遺伝子の高発現マウスの作製も今後さらに工夫が必要である。MLL抗体の作製は現在進行中である。我々はキメラ蛋白の産生を抑制するアンチセンスオリゴヌクレオチドをMLL-LTG19キメラ転写産物の融合部に対し作成しリポソームを用いt(11;19)を有するKOCL33,KOCL

44細胞に遺伝子導入を図った。その結果、いずれも細胞死(アポトーシス)を誘導することに成功した。そしてキメラmRNAの減少を確認した。この所見はキメラmRNA、キメラ蛋白が発癌に関与することを示唆するものであり、現在キメラ蛋白の動態について解析中である。さらに、ヒ素化合物である三酸化ヒ素は、B細胞をアポトーシスに誘導することを認めた。特にMLL遺伝子関連の11q23転座を有する細胞では顕著であった。このアポトーシスの分子機序としてアポトーシス抑制蛋白BCL-2の発現を抑え、カスペース(蛋白分解酵素)の発現を誘導することが我々の研究により明らかになった。染色体バンド11q23は造血器腫瘍、とりわけ乳児白血病における染色休転座の主な切断点の一つである。11923転座を有する白血病は予後が悪い。我々は乳児白血病に観察されたt(11;19)(q23;p13),t(4;11)(q21;q23)の共通の11923に局在する転座関連遺伝子MLLを単離した。さらにt(11;17),t(11;22)の11923転座関連遺伝子がMLLてあることを報告している。このように大部分の11923転座にMLL遺伝子が関与していることが示された。MLLcDNAのDNAシークエンスの結果、ショウジョウバエの体節形成に関わるホメオテイック遺伝子Trithoroとホモロジーがあり、2つのDNA結合部位を有する転写因子であることが判明した。興味あることにMLL遺伝子は転座により常に一定の領域で切断され、しかも遺伝子のコード領域でin frameに切断され、パートナー遺伝子と融合したキメラmRNAを形成することが明らかになった。キメラmRNAによって形成されるキメラ蛋白が発癌に関与すると考えられた。そこで我々は解析したt(11;19)(q23;p13)のキメラ転写産物MLL-LTG19のキメラ蛋白の形成を抑制するためにMLL-LTG19の融合部位に対するアンチセンスDNAを作製し、t(11;19)を有するKOCI33細胞を処理した。その結果、KOCL33細胞の増殖を抑制し、アポトーシスを誘導できた。この結果からパートナー遺伝子と融合したキメラmRNAおよびキメラ蛋白が白血病の発症に直接関与していることが明らかになった。さらにこのキメラ遺伝子の融合部をはさむプライマーを用いることにより10^5に1個のt(11;19)転座を有する乳児白血病細胞が体内に存在すればPCR法により検出可能であった。このことはこのような患者における治療効果の判定、再発の早期察知に有用であり、臨床上重要な残存白血病細胞の客観的評価となろう。
新しい微動アレイ探査法を用いた地下構造推定に基づく強震動予測

都市域等におけるきめ細かな強震動予測のためには、局所的な地下地盤構造を簡便かつ経済的に知ることのできる手法が確立されることが望ましい。そのような手法として近年有望視されているものの一つに、微動探査法がある。微動探査とは、常時微動、すなわち地震時以外にも絶えず生じている地盤の微小な振動を地表面で計測し、その記録を解析することによって、地盤を伝わる表面波の特性を評価するために用いられる諸手法の総称である。表面波の特性を手がかりに、間接的な形で地下地盤構造や地盤の震動特性を推定することが可能である。微動探査の有力な手法の一つに「SPAC法」がある。これは、円周上の等間隔の数点および中心点に地震計を設置して常時微動の同時多点測定(アレイ観測)を行い、記録の解析により表面波の位相速度分散曲線を推定するものである。平成16-17年度にかけて我々は、SPAC法の理論を新しい視点から再解釈し発想を転換すれば、円形アレイを用いる微動探査法が他に幾種類も定式化可能であることを見出し、それらの理論的精緻化と実用化のために注力した。その中でも、我々が「二重半径法」と名づけた新手法は、レイリー波の情報を打ち消しラブ波の情報のみを取り出すという手法上のユニークさから、また「CCA法」と名づけた新手法は、その適用可能波長範囲の広さから、それぞれ注目に値することがわかった。平成18年度には、半径1m内外というきわめてコンパクトなアレイを用いて微動の実記録を取得し、こうした「極小アレイ」データに対する各種解析法の有効性を検証する試みを集中的に行った。その結果、CCA法を用いればアレイ半径の100倍程度に相当する波長帯域まで、レイリー波の位相速度を精度良く推定できることが示され、障害物等の多い都市部でも深部までの地盤構造を比較的容易に推定することのできる、新たな可能性を開くことができた。本研究では微動アレイ観測においてレイリー波の位相速度が既知でなくてもラブ波位相速度を直接推定することのできる、新たな微動探査のアルゴリズムを提案している。この手法は「スペクトル比」と呼ばれる中間的な量を介して、レイリー波、およびラブ波のパワーや到来方向の情報を打ち消し、ラブ波位相速度の情報のみを取り出すというものである。本研究では、新手法を用いて実測データからラブ波位相速度を検出し、その適用性を検討することを目的としている。しかし、新手法によりラブ波位相速度を推定した例は過去にないことから、どうすれば精度よくラブ波位相速度を検出できるかを探るべく、新手法の基本方程式の性質を予備的に考察することから始めた。この考察結果を元に観測計画を立て、これにしたがって微動観測を行なった。観測地は、後で解析結果の妥当性を評価するために地下地盤構造が既知であること、および微動場の時間的定常性が保持されていることを主な基準として選定した。また、微動探査を行なう場合、観測地近傍の交通振動が解析結果に及ぼす影響が懸念される場合が多いことから、交通振動の強弱変動により微動場の時間的定常性が崩れているようなサイトも敢えて選定した。次に、微動観測によって得られた波形を新手法のアルゴリズムに従って処理し、得られた解析結果を当該観測サイトの既知地盤構造から算出されるラブ波の理論分散曲線、または中間量である「スペクトル比」と比較し、新手法の適用性を検証している。その際、解析結果が理論値をよく再現していない場合もある。

そこで、理論値と解析結果との間に数値誤差が生じる場合、その原因として高次モードの混在、方位エリアジング、およびインコヒーレントノイズの存在の三つを考え、それぞれが解析結果に及ぼす影響を考察した。都市域等におけるきめ細かな強震動予測のためには、局所的な地下地盤構造を簡便かつ経済的に知ることのできる手法が確立されることが望ましい。そのような手法として近年有望視されているものの一つに、微動探査法がある。微動探査とは、常時微動、すなわち地震時以外にも波浪・大気擾乱などの自然現象や人間活動によって絶えず生じている地盤の微小な振動を地表面で計測し、その記録を解析することによって、地盤を伝わる表面波の特性を評価するために用いられる諸手法の総称である。得られた表面波の特性を手がかりに、間接的な形で地下地盤構造や地盤の震動特性を推定することが可能である。微動探査の有力な手法の一つに「空間自己相関法(SPAC法)」がある。これは円周上の等間隔の数点および中心点に地震計を設置して常時微動の同時測定(アレイ観測)を行い、その記録の解析から、地盤を伝わる表面波(レイリー波およびラブ波)の位相速度分散曲線を推定するものである。昨年度はSPAC法の考え方に準拠しつつ発想を転換することで、二重同心円上の微動記録をもとにラブ波の位相速度分散曲線を推定することのできる、新しい探査手法を開発した。本年度はこれを「二重半径法」と命名するとともに、SPAC法と二重半径法をともに特殊ケースとして包含するような、きわめて普遍性の高い微動探査法の一般理論を完成させた。この一般理論に包括される第3のケースとして、単一円周上の微動記録だけからレイリー波位相速度を推定することのできる別の新手法を、我々のグループで以前より提唱していた。本年度はこれを「中心なし円形アレイ法(CCA法)」と命名するとともに理論的精緻化の作業を行い、平成17年8月に茨城県つくば市で実施した野外微動観測の記録に精力的にこれを適用することを通じて、位相速度推定精度の理論的評価法まで含むような、首尾一貫した方法論として確立するための試みを行った。微動探査とは、常時微動、すなわち地震時以外にも絶えず生じている地盤の微小な振動を地表面で計測し、その記録を解析することによって、地盤を伝わる表面波の特性を評価するために用いられる諸手法の総称である。これは、円周上の等間隔の数点および中心点に地震計を設置して常時微動の同時測定(アレイ観測)を行い、その記録の解析により表面波の位相速度分散曲線を推定するものである。昨年度までの研究を通じて我々は、SPAC法の理論を新しい視点から再解釈し発想を転換すれば、円形アレイを用いる微動探査手法が他に幾種類も定式化可能であることを提唱してきた。その中でも、我々が「中心なし円形アレイ法(CCA法)」と名づけた新手法は、その適用可能な波長範囲が他に例を見ないほど広く、注目に値する。本年度は、多数の野外サイトでさまざまな大きさの円形アレイを展開し、微動の実データを精力的に収集しながら、得られた記録をCCA法によって解析し、その実用性を検証する試みを集中的に行った。