hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
覚醒状態及び覚醒系ニューロンに対して睡眠中枢が果たす生理的役割の解明

無麻酔のラットを用い、睡眠の中枢とされる視索前野を電気刺激した際の覚醒系ニューロン群の活動及び睡眠・覚醒状態の変化を解析した。視索前野腹外側部の刺激によって脳波に大振幅徐波と筋電図活動の持続的抑制が見られた。視床下部後部のニューロン活動は、視索前野刺激により抑制されたが刺激による脳波の徐派化とは必ずしも相関しておらず、逆に興奮するものも存在した。脳幹の覚醒ニューロンでも興奮、抑制の両方が見られた。これらの結果は、視索前野の睡眠系及び覚醒系ニューロンが刺激され脳波の徐派化を伴った覚醒系の賦活という解離状態が現れたものと考えられる。無麻酔のラットで脳内微小電気刺激実験を行った。ラットに慢性実験用の手術を施し、回復後、脳定位固定装置の中で睡眠・覚醒サイクルを繰り返すようになるまで慣れさせた。脳内電気刺激に用いる電極は先端ができるだけ小さいものになるよう特注し、現在もより良くなるように改良中である。結果としてまだ完全にまとまってはいないが、前部視床下部の視索前野腹側刺激により、脳波の同期化など睡眠の兆候が誘発された。まだ予備実験の段階であるので、今後は刺激条件等をシスラマティックに調べるが、できる限り刺激を局所に限定して、部位特異性を明らかにしたい。詳細な部位特異性が明らかになれば、以前に記録した当該部位のニューロン活動と関連して重要な知見が得られると期待される。また、後部視床下部のオレキシンニューロン、結節乳頭核のヒスタミンニューロン、青斑核のノルアドレナリンニューロン、外背側被蓋核のアセチルコリンニューロンなど覚醒ニューロン群の単一ユニット活動記録や免疫染色による記録部位の同定の予備実験も行い、次年度の本格的な記録実験に向けて準備が整いつつある。この実験では、脳波や筋電図など睡眠・覚醒状態の指標の変化のタイミングを評価する必要がある。本年度はこの点についても必要な解析システムの構築などを行い、ある程度達成することができた。Bicucullineなどの薬物投与についても、システムの構築と共に予備的な実験を行い、実験手法を確認した。本研究では、睡眠の中枢とされる腹外側視索前野(VLPO)を電気刺激した際の、脳幹及び視床下部に存在する覚醒系ニューロン(青斑核ノルアドレナリンニューロン、外背側被蓋核アセチルコリンニューロン、結節乳頭核ヒスタミンニューロン、視床下部後部オレキシンニューロンなど)の活動の変化、および同時に記録した個体としての睡眠・覚醒状態の変化とを結びつけて解析することにより、覚醒系ニューロン群に対するVLPOの生理的役割を明示する。無麻酔のラットを脳定位装置に固定し、睡眠中あるいは覚醒中に脳幹及び後部視床下部の覚醒系ニューロン活動を単一ユニット記録しながら、視索前野(VLPOとその周辺)を電気刺激し、動物の睡眠・覚醒状態、脳波、筋電図とともに記録中の各ニューロン活動にどのような変化が現れるか観察する。現在のところ、炭素ファイバーを用いた微小な刺激電極を作成し、電気刺激をシステマティックに行う準備を整えたところである。また、ニューロン活動の単一ユニット記録についても、慢性実験用の手術をラットに施し、実際の記録位置や長時間記録するためのシステムの調整と予備実験を行っている。今後、ニューロン活動を記録しながら電気刺激と解析を進めることによってこれまで別々に研究されてきた脳幹と視床下部、覚醒中枢と睡眠中枢の機能的関係を明らかにすることができると期待される。また、刺激部位の詳細なマッピングによってVLPOの中でも特に重要な部位を特定することも目指したい。本研究では、睡眠の中枢とされる腹外側視索前野(Vbntrolateral preoptic area, VLPO)をシステマティックに電気刺激した際の覚醒系ニューロン群の活動及び同時に記録した個体としての睡眠・覚醒状態の変化を解析した。外科処置により頭部に小型プレートを固定し、これを利用してラットを無麻酔の状態で脳定位装置に固定した。睡眠中あるいは覚醒中に脳幹及び後部視床下部の覚醒系ニューロン活動を単一ユニット記録しながら、視索前野(VLPOとその周辺)を電気刺激し、動物の睡眠・覚醒状態、大脳皮質脳波、筋電図とともに記録中の各ニューロン活動にどのような変化が現れるか観察した。まず刺激効果をマッピングしたところ、VLPOを中心とした腹外側部の刺激によって脳波に大振幅徐波が現れた。この時持続的な筋電図活動は抑制されていたが、相動的な活動は増加し、刺激後のこの状態が徐波睡眠であるとは言えなかった。視床下部後部のニューロン活動は、視索前野刺激により抑制された。但し、刺激による脳波の徐派化とは必ずしも相関しておらず、逆に興奮するものも存在した。

これらの結果は、先に我々が明らかにしたようにVLPO領域には睡眠系ニューロンだけでなく覚醒系ニューロンも存在しているため、それらが刺激された結果として脳波の徐派化を伴った覚醒系の賦活という解離状態が現れたと考えられる。
高盛土の常時及び地震時の安定化のための補強土工法の研究

本研究は、高盛土の常時及び地震時の安定化の手法を得るため、盛土高さ22.5mの試験盛土において、軟弱地盤の処理、常時及び地震時の斜面安定に及ぼす補強土工法であるジオテキスタイルの効果を評価するとともに、最適な盛土施工方法を求め、将来計画されている30m以上の高盛土斜面の安定検討の資料を提供する。調査及び解析によって得られた結論を以下に示す。1)盛土の変位計測を水平方向、鉛直方向に分けて実施した。その結果、水平変位は盛土基盤上位で最大値が出現したが、その値はジオテキスタイルのある斜面がない斜面に比して施工中で5mm小さくなることが明らかになった。また鉛直方向の変位量は盛土完成後ののり面の法肩付近で急激な沈下が見られた。この原因については今後究明する必要がある。2)ジオテキスタイルの張力を測定したところ、ジオテキスタイルの引張強度より小さな値が測定され、将来の変形に対しても大きな効果が期待できる。3)軟弱地盤の広がりの把握には、高密度電気探査手法が有用であることが明らかになった。しかし、ボーリング調査やスゥエーデン式サウンディングにより得られる地層境界と測定比抵抗値との間には、何の相関もないことが明らかになった。4)軟弱地盤改良法としてセメント改良が行われた場合、セメントの固化のプロセスは、高密度電気探査より得られる比抵抗値によりほぼ明らかになること、これにより改良層の分布の把握もある程度把握できることが明らかになった。5)上述した結果は、高密度電気探査結果のみでは不可能で、ほかの手法と併用することで可能となる。しかし、広がりの把握のためには高密度電気探査は有用である。6)動的解析の結果、ジオテキスタイルの効果は、盛土全体の応答性状に与える影響は少ないが、法肩部をはじめとする法表面のせん断ひずみの低減に寄与し、変位を抑制する効果が確認された。本年度は大阪層群を盛土材とした1)ジオテキスタイル引き抜き試験、および施工された高盛土において,2)高盛土施工に伴う変形量の測定、3)ジオテキスタイルの有無、軟弱地盤の改良効果や盛土部の段階施工の各段階に対して地盤内の比抵抗分布を求める高密度電気探査を実施した.1)の結果より最大引き抜き力は30.2kN/mとなること,現場密度から求めた鉛直上載応力と土圧計によるそれとは異なっていた.2)の測定は現在継続中である.現在までの結果ではジオテキステイルがない場合はある場合の約1.5倍程度の変形量がみられる.3)の調査より,測定比抵抗値から地盤内の地層の変化や地下水面の位置をある程度の範囲内で推定することが可能であることが分かった.さらに地盤が示す比抵抗分布に対して定量的な評価を与えるため,盛土材である大阪層群の砂礫に対し,土の締固めに伴う比抵抗値の変化の測定実験を行い比抵抗値を地盤内の物性値で近似する方法に着目した.その結果,(1)地盤比抵抗は地盤内の含有水分の体積比である体積含水率と地層水の比抵抗を用いて一義的に近似できる.(2)締固め

試験に伴う比抵抗値の測定結果より盛土材の最適含水比付近から地盤比抵抗は一定の値に落ち着く傾向があり,地層水の比抵抗が一様であるならば盛土地盤内の比抵抗値はある一定の範囲内にある,(3)盛土材に一定の締固めエネルギーを与えた場合,最大乾燥密度,最適含水比に対する比抵抗値が一義的表現できることから高密度電気探査法が盛土の施工維持管理に対し有用な情報となる可能性がある,ことなどが明らかになった.本研究は、高盛土の常時及び地震時の安定化の手法を得るため、盛土高さ22.5mの試験盛土において、軟弱地盤の処理、常時及び地震時の斜面安定に及ぼす補強土工法であるジオテキスタイルの効果を評価するとともに、最適な盛土施工方法を求め、将来計画されている30m以上の高盛土斜面の安定検討の資料を提供する。調査及び解析によって得られた結論を以下に示す。1)盛土の変位計測を水平方向、鉛直方向に分けて実施した。その結果、水平変位は盛土基盤上位で最大値が出現したが、その値はジオテキスタイルのある斜面がない斜面に比して施工中で5mm小さくなることが明らかになった。また鉛直方向の変位量は盛土完成後ののり面の法肩付近で急激な沈下が見られた。この原因については今後究明する必要がある。2)ジオテキスタイルの張力を測定したところ、ジオテキスタイルの引張強度より小さな値が測定され、将来の変形に対しても大きな効果が期待できる。3)軟弱地盤の広がりの把握には、高密度電気探査手法が有用であることが明らかになった。しかし、ボーリング調査やスゥエーデン式サウンディングにより得られる地層境界と測定比抵抗値との間には、何の相関もないことが明らかになった。4)軟弱地盤改良法としてセメント改良が行われた場合、セメントの固化のプロセスは、高密度電気探査より得られる比抵抗値によりほぼ明らかになること、これにより改良層の分布の把握もある程度把握できることが明らかになった。5)上述した結果は、高密度電気探査結果のみでは不可能で、ほかの手法と併用することで可能となる。しかし、広がりの把握のためには高密度電気探査は有用である。6)動的解析の結果、ジオテキスタイルの効果は、盛土全体の応答性状に与える影響は少ないが、法肩部をはじめとする法表面のせん断ひずみの低減に寄与し、変位を抑制する効果が確認された。
聴覚障害者を対象とした手続き的知識獲得のための電子教材の認知モデルに基づく開発

本研究では、手続き的知識を獲得するための電子教材提示環境を開発した。また、電子教材のコンテンツのデザイン仕様を、新たに構築した手続き的知識学習プロセスに関する認知行動モデルに基づいて決定した。開発した電子教材提示環境では、教材はアノテーション付きの譜面と、アノテーションなしの譜面の形式で、タブレット端末に、学習者のペースに合わせて提示される。これにより、学習が促進されるようにコンテンツと提示タイミングを適切に調整することが可能になった。今年度は、昨年度に仕様を策定したe-Learning教材の提示・評価環境を、iPad 2台を利用したシステムとして実装した。1台目のiPadにはアノテーションのついた譜面を呈示する。また、2台目のiPadにはアノテーションのついていない譜面を呈示する。それぞれのuPadのカメラを利用して、学修者が練習している様子を記録する。いずれのiPadを学修者が見ているのかを記録することができる。また、楽譜を読みながら演奏を行うときの視行動に関する知見を得るためにアイトラッカーを利用して、読譜時の視行動を計測した。そして、学修者が譜面をどのように読んで学習を進めるのかということに関する知見を得た。その結果は、情報処理学会等で発表した。日常生活において必要とされる作業の手順に関する手続き的知識を獲得するとき、教材を画面上に提示し学習者が自身のペースで学習を進めることのできるe-Learningは非常に有効である。本研究では、ピアノの弾き歌いのために必要とされる手続き的知識を獲得するための電子教材(e-Learning教材)を開発する。聴覚情報を利用せずに学習可能な教材を開発することにより、聴覚障害者も利用可能となる。手続き的知識の学習プロセスに関する認知モデルに基づいてインタラクションプロセスを評価し、コンテンツと提示タイミングが適切に学習を促進するようなデザインを行う。e-Learning教材は、ピアノの弾き方などに関する説明を記したアノテーション付きの譜面である。本研究では、高精細に紙面情報を表示できるタブレット端末(iPadなど)複数台に、譜面、アノテーションなどを、学習者のペースに合わせて提示する。また、学習中の生徒の行動を記録し、e-Learning教材の利用のされ方を評価できるようにする。そこで、本研究の初年度では、まず、複数台のタブレット端末への教材提示、生徒の学習行動記録のためのハードウェア・ソフトウェアの仕様を決定した。同時に、e-Learning教材コンテンツの仕様を決定した。(最終年度に実施した研究の成果)技能レベルと難易度レベルの適合の程度を反映する学習者の視行動の分析を行い、手続き的知識の獲得を促進するための、学習者の技能レベルに応じた難易度を持つ教材提示方法についての検討を行った。その結果、難度の高い教材に適切に挑戦させる方策についての示唆が得られた。(研究期間全体を通じて実施した研究の成果)日常生活において必要とされる作業の手順に関する手続き的知識を獲得するとき、教材を画面上に提示し学習者が自身のペースで学習を進めることのできるe-Learningは非常に有効である。本研究では、ピアノの弾き歌いのために必要とされる手続き的知識を獲得するための電子教材(e-Learning教材)提示環境を開発した。また、電子教材のコンテンツのデザイン仕様を、新たに構築したピアノ弾き歌い状況下での手続き的知識学習プロセスに関する認知行動モデルに基づいて決定した。開発した電子教材提示環境では、教材はピアノの弾き方などに関する説明を記したアノテーション付きの譜面と、アノテーションなしの譜面の形式で、高精細に紙面情報を表示できるタブレット端末(iPad)に、学習者のペースに合わせて提示される。学習中の生徒の視行動記録を認知行動モデルに基づいて分析し、獲得された手続き的知識のレベル(演奏技能レベル)と、教材の利用のされ方の間の関係の評価を行った。その結果、学習者の演奏技能レベルに見合う教材の場合には、正確な予見を行えるのでスムーズな視行動が見られるものの、教材の難易度が高くなると、譜面を詳しく読み取るための視行動を示すことがわかった。後者から前者への接続を考慮して、学習者のレベルに合わせた難易度をもつ教材提示を行うことによって、学習が促進されることが期待される。認知科学今年度は、教材提示環境の実装を行った。具体的には、2台のiPadを使用し、1台目には注釈付き譜面を、2台目には注釈なし譜面を提示する。生徒は、注釈付き譜面を見て、演奏方法を記銘し、注釈なし譜面を見て、記銘した注釈を想起しながら演奏を行い、注釈と演奏の連合を作ることが可能になる。また、iPadのカメラを利用して、これらの提示情報利用する過程を記録することができるような仕様を満たすシステムを実装した。以上により、おおむね順調に進展していると言える。今年度は、教材提示環境の仕様を決定した。

生徒は、注釈付き譜面を見て、演奏方法を記銘し、注釈なし譜面を見て、記銘した注釈を想起しながら演奏を行い、注釈と演奏の連合を作ることが可能になる。また、iPadのカメラを利用して、これらの提示情報利用する過程を記録することができるような仕様を考案した。以上により、おおむね順調に進展していると言える。前年度に実施したe-Learning試験版を利用して、当該授業で実施されている項目をカバーするe-Learning教材を作成する。このe-Learning教材を授業の現場に配備し、学期にわたり複数の学生の教育を、本e-Learning教材を用いて行う。教材を利用しない統制群の学習成績と比較し、開発したe-Learning教材の評価を行う。さらに、得られた結果を取りまとめ、成果の発表を行う。平成25年度の研究実施計画:平成24年度に構築したe-Learning教材の提示・評価環境を、試験的に作成した教材コンテンツを用いて評価する。評価に際しては、ピアノ弾き歌いが実施されている授業の現場を利用する。e-Learning教材の試験版では、学習者はアノテーション表示画面と譜面画面から交互に情報を取得し、演奏を行う。その過程を記録した映像等を分析し、情報を提供する方法を評価する。また、前年度に構築したe-Learning教材の提示・評価環境の概念設計について、e-Learning関連の国際学会で発表する。平成26年度の研究実施計画:前年度に実施したe-Learning試験版の評価の結果を踏まえて、当該授業で実施されている項目をカバーするe-Learning教材を作成する。物品費で購入予定の品目の一部機能(通信機能)を次年度に購入するため。前年度に物品費で購入予定の品目の一部機能(通信機能)で、今年度購入としたものを、調達するため。今年度策定した仕様に基づいて、技能獲得支援のためのソフトウェアを作成する。
銀河団衝突の初期に解放される莫大な重力エネルギーの行方の観測

衝突銀河団CIZA J1359の観測研究を続け、銀河団衝突軸から横向きに吹き出すガスを捉えるなど、新たな動的な動きの証拠を得た。このような吹き出しは、銀河団衝突のシミュレーションでもしばしば見られるもので、高いマッハ数をもつと期待される。観測的にはAbell 399とAbell 401銀河団の中間でも見られており、広がった放射への高い感度をもつ「すざく」や、大有効面積を誇るXMM-Newton衛星などにより、少しずつ観測例が増えつつある。装置開発においては、2016年に「ひとみ」衛星が失われたことを受けて、硬X線高感度観測の実現は将来衛星へと引き継がれることとなった。後継機となるXRISM計画は、衛星の簡素化のために硬X線高感度観測用の観測装置を搭載しない。そこでさらにその先の衛星候補として、FORCE計画の検討を進めている。硬X線撮像分光検出器のバックグラウンドを下げることで、広がった放射への感度をいかに向上できるかを研究してきた。なお、XRISM衛星の性能および打ち上げ年度によって目標性能が変わるため、これらが確定してから、観測装置の性能要求を策定するべく、2017年度の予算のうち一部を2018年度に繰り越して、研究・検討を続けた。衝突銀河団からの硬X線成分の観測性能を確保することを前提に、FORCE衛星の設計変更をチームと相談しつつ進め、衛星および検出器のコンフィギュレーションをさらに工夫することで、2015年次の衛星設計から、硬X線については性能を下げずに小型化を実現する案を得た。打ち上げ年度も、2025年ごろをめざす計画として検討を進めている。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。銀河団は、暗黒物質、X線を放つ高温プラズマ、数百の銀河から成る宇宙最大の自己重力系で、大規模構造の節にあり、宇宙年齢の中で衝突合体を繰り返しながら、成長してきたと考えられている。我々は、銀河系から距離300 Mpcという近傍にある銀河団CIZA J1358.9-4750を、日本のX線衛星「すざく」で観測し、これが衝突の初期段階にあることを発見し、その研究を進めてきた(Kato, Nakazawa et al. 2015)。2015年度は、追加で観測した「すざく」による周辺領域の4点のデータに加え、角分解能に優れるアメリカのChandra衛星で観測したデータを解析したところ、2つの銀河団の合体部でマッハ1.3+/-0.2の衝撃波が発生していること、その前方・後方衝撃波が輝度分布にはっきり見られ、post-shock領域が170 kpc幅しかないことを確認した。衝撃波の年齢は70 Myrと、銀河団としては極めて若いことが示唆された(論文執筆中)。硬X線で「すざく」衛星を大きく上回る観測を目指して、次世代のX線衛星ASTRO-Hの開発を進めてきた。2015年度は衛星全体の環境・性能試験ののち、2016年2月17日についに打ち上げを迎えた。我々が中心となって開発した硬X線イメージャは、3月に立ち上げを行い、軌道上でその基本性能が要求を満たすことを確認し、かつ短時間の初期観測も実施した。3月26日に衛星の姿勢が損なわれたため、現在「ひとみ」は通信ができない状態であるが、復旧に努めているところである。また、さらに高感度・高精度の観測を実現する次世代硬X線衛星FORCEの計画を推進しており、今後は「ひとみ」硬X線イメージャの既存の軌道上データをさらに解析することで、より一層の感度向上を実現する新しい検出器の開発を進める。衝突銀河団CIZA J1358.9-4750の観測研究は順調に進展しており、当初の発見を論文として発表した。さらい追観測のデータを用いて、衝撃波の同定およびその年齢の若さを確認することができた。さらなる観測提案もしており、今後ますます発展が期待できる。新しい宇宙X線衛星「ひとみ」の開発では、我々が主担当してきた硬X線イメージャをついに打ち上げまでこぎつけ、立ち上げ運用の結果、軌道上でほとんど予定通りの性能を達成した。ただし「ひとみ」は現在通信途絶中であり、今後の観測研究は予断を許さない。一方で、次世代の高感度硬X線撮像分校観測を実現する新しい衛星の検討を進めた。近傍の初期衝突銀河団CIZA J1358.9-4750の研究を進めつつ、次世代衛星の設計検討を進めた。この衝突銀河団は、z=0.07の近傍に位置し、1:1のほぼ正面衝突の系であって、かつ衝突が始まり衝撃波が立ち始めた直後の初期衝突の銀河団を、しかもほぼ真横から見ているという貴重な天体であり、日本のX線観測衛星「すざく」に加え、アメリカのChandra衛星、欧州のXMM-Newton衛星を用いた観測も実施して、その観測研究を進めてきた。平成28年度は、衝撃波の電子温度の上昇に着目した解析を進めた。超新星残骸との比較にも着手し、マッハ数が小さいほどイオンから電子への熱輸送が、クーロン散乱によるものよりも大幅に早くなる可能性が示された。次に、「ひとみ」衛星に搭載された硬X線イメージャのさらなる性能向上を目指した研究を進めた。特に、銀河団などの広がった天体に対する感度に直結する検出器バックグラウンドについて、衛星喪失前に得られた13日分のデータを詳細に解析した。硬X線イメージャには4層のシリコン検出器と1層のテルル化

カドミウム検出器を、数cm厚のBGO結晶シンチレータで手厚くシールドすることで、5-80 keVの広い帯域において、低い検出器バックグラウンドを実現する。打ち上げ直後の段階で、北アメリカ上空などの一定の軌道上でバンアレン帯由来の電子によるバックグラウンドの高い時間帯がある一方で、この一部時間帯を除けばバックググラウンドは要求を満たす低さであり、同様の硬X線イメージャを搭載するアメリカのNuSTAR衛星よりも数分の一と、世界トップレベルの高性能であることを示した。衝突銀河団で生じる衝撃波は、プラズマの持つ運動エネルギーを熱エネルギーや粒子加速に変換する。熱化に当たっては、質量の大きなイオンがまず加熱され、これが電子に伝播するプロセスを経る。近傍の初期衝突銀河団CIZA J1358.9-4750の衝撃波はまだ形成直後であるため、ポストショック領域におけるイオンから電子へのクーロン散乱による熱輸送はまだ十分には起きていないはずであるが、実際には高い電子温度を示している。この謎を解決するために、銀河団だけでなく、超新星残骸の衝撃波も合わせて解析した。銀河団では、マッハ数は典型的に1-4であるが、マッハ数が数千に達する超新星残骸では、クーロン散乱による熱輸送で電子への熱輸送がよく説明されるケースを確認した。これにより、マッハ数が小さい系では、クーロン散乱でない、より効率の良い電子加熱のプロセスがあることが示唆される。「ひとみ」衛星搭載の硬X線イメージャは、打ち上げ後1ヶ月ほどで立ち上げをはじめ、2016年3月26日の衛星喪失時までに13日間の軌道上データが存在する。検出器は軌道上でほぼ完璧に動作し、その性能は要求を満たした。その低くて安定したバックグラウンドにより、数倍高くて時間的にも不安定なバックグラウンドを持つNuSTARと比較して、特に大きく広がったX線放射に対し圧倒的な感度を実現できるポテンシャルがあったことが示された。以後の観測ができなかったことは、まさに痛恨である。解析により、世界最高レベルの低バックグラウンドが実現されていること、シリコンとテルル化カドミウムでそのバックグラウンドの様子が異なること、事前予測との比較から、前者が軌道上中性子、後者が放射化や宇宙背景ガンマ線バックグラウンドなどの散乱を主な起源とすることがわかった。衝突銀河団CIZA J1359の観測研究を続け、銀河団衝突軸から横向きに吹き出すガスを捉えるなど、新たな動的な動きの証拠を得た。このような吹き出しは、銀河団衝突のシミュレーションでもしばしば見られるもので、高いマッハ数をもつと期待される。観測的にはAbell 399とAbell 401銀河団の中間でも見られており、広がった放射への高い感度をもつ「すざく」や、大有効面積を誇るXMM-Newton衛星などにより、少しずつ観測例が増えつつある。装置開発においては、2016年に「ひとみ」衛星が失われたことを受けて、硬X線高感度観測の実現は将来衛星へと引き継がれることとなった。後継機となるXRISM計画は、衛星の簡素化のために硬X線高感度観測用の観測装置を搭載しない。そこでさらにその先の衛星候補として、FORCE計画の検討を進めている。硬X線撮像分光検出器のバックグラウンドを下げることで、広がった放射への感度をいかに向上できるかを研究してきた。
歪系分子線成長の二次元-三次元転移機構の走査電子顕微鏡その場観察による解明

1.電子顕微鏡その場観察三次元成長開始過程:昨年解明した過程の機構を検討し、1層目完了前に2層目が1層目の島の上に発生する多段島形成が素過程なことを明らかにした。昨年ステップ上の三次元島優先形成を解明したのを発展させ、ステップをネットワーク状に制御した表面でGaなどの液体金属がステップに沿って拡散するのを利用して、島をSi(111)表面の特定の位置に配列させるのに成功した。原子層穴挙動:三次元島の制御に必要な下地平坦面実現のため、成長後熱処理中の単原子層深さの穴の挙動を調べ、穴の成長や収縮が周りのステップとの原子のやりとりに支配されることを明らかにした。仕事関数:電子顕微鏡像を形成する二次電子の強度が、表面の仕事関数を良く対応することを見いだした。2.原子間力顕微鏡観察:歪系三次元成長による自己組織化量子ドットに有効な(111)面上成長について、表面ステップおよび量子井戸多層膜を評価した。ステップバンチングを検出すると共に、多層膜断面が観察可能なことを明らかにした。3.光学的評価:タイプII超格子系を歪系三次元成長に応用すると電子または正孔のみを閉じこめた新しい量子ドットが形成できる。この材料系の光学的・電気的特性を評価すると共に、その島の評価のため赤外分光法を高度化した。4.機構モデル構築:表面再配列構造の反位相境界が島の優先発生サイトになるということを取り入れて、三次元発生機構のモデル化を行った。5.計算機シミュレーション:作成済みのMBE成長のモンテカルロシミュレーションに歪と表面張力の効果を取り入れ、三次元成長を再現できることを確認した。表面原子による電子散乱を個々の散乱を扱うダイレクトモデルでシミュレーション可能とし、SEM像のステップのコントラストを解明できる見通しを得た。1.電子顕微鏡その場観察格子整合系:歪系の参照基準となるGaAs on GaAs格子整合系分子線成長の二次元-三次元転移過程を走査電子顕微鏡その場観察により解析し、二次元成長と三次元成長の境界を明らかにして相図を初めて作成した。また転移の開始過程が3種類あることを見いだすと共にいずれの場合にも多段島の形成が素過程であることを解明した。またステップ上に三次元島が優先形成されることを明らかにした。歪系:GaAs on Si歪系において、Siのバンチしたステップを用意するとGaAsがそこに選択的に成長することを見いだし機構を明らかにした。仕事関数:三次元島を用いた自己組織化量子ドットの応用に重要な表面の仕事関数を走査電子顕微鏡により非接触で測定する方法を開発した。2.原子間力顕微鏡観察:歪系化合物半導体三次元成長による自己組織化量子ドットに有効な(111)面の成長について、表面ステップと量子井戸多層膜を評価した。Siの二次電子造とAFM像を比較し、清浄面と加工面の違いを明らかにした3.機構モデル構築:表面再配列構造の反位相境界が島の優先発生サイトになるという仮設により、三次元島発生機構のモデル化を行った。4.理論解析・計算機シミュレーション:SiGe on Si歪系で成長により生ずる組成の規則化の機構をX線回析と計算機シミュレーションにより解析し、基板と薄膜の相互拡散による組成偏析と表面再配列のために起きることを明らかにした。作成済みのMBE成長のモンテカルロシミュレーションに歪と表面張力の効果を取り入れ、三次元成長を再現できることを確認した。表面原子による電子散乱を個々の散乱を扱うダイレクトモデルでシミュレーション可能とし、SEM像のステップの非対称コントラストを解明した。5.位置決め機構と制御:以上を基にしてInGaAs on GaAs歪系の三次元島の密度、位置の制御法を提案した。またステップをネットワーク状に制御した表面でGaAs島をSi(111)表面の特定の位置に配列させるのに成功した。1.その場観察(1) InGaAsの成長既にGaAsのMBE成長のSEMその場観察が可能となっている。そこで観察装置にIn用のKセルを導入しInGaAsの成長を可能とした.Inセルの温度とIn堆積速度との関係を求め、InGaAsの組成制御を検討している。また高品質膜の成長条件の確立を目指している。(2) SEMその場観察の高分解能化・高分解能については、画像処理装置(カラービデオプロセッサ)により進めた。・高速化については、S/N比の向上等の工夫により実現した。(3)三次元成長機構の解析今回は、歪みのないGaAs on GaAsののホモエピタキシについて、二次元成長から三次元成長への移行の過程及び三次元/二次元/一次元(ステップフロー成長のことをここではこう呼ぶ)成長の境界について研究した。自己組織化に関係するものとして、二次元から三次元成長に移行する機構が特に重要である。島の上の島の優先核形成を確認した。また二次元成長と一次元成長の境界は調べられているが、二次元成長と三次元成長の境界についてはこれまで報告がないが明らかにできた。自己組織化に一部で用いられている成長後の熱処理効果を調べるためにまずGaAsでの熱処理による表面構造の変化を明らかにした。2.理論解析歪系のモンテカルロシミュレーションを構築するために、表面構造のモデル化を行った。このため、高速・大容量の計算機を導入した。また、これまでの実績のあるSiGe系でシミュレーションを行った。また、薄膜に大きな歪分布が生ずることについて理論的に考察し、三次元成長のために薄膜と基板の間で相互拡散が生ずるためであることを明らかにした。

3.制御成長条件を変えることにより三次元成長から一次元成長まで実現し、特に島の上の島の優先核形成の無い二次元を確認した。(1)実験的解析:島の優先形成サイトの有無昨年度に格子整合系の三次元成長には初めから二次元成長と並行して三次元島が現れる場合があることを明らかにした。この場合の島の形成サイトについて走査電子顕微鏡その場観察で検討した。成長島の中で他の島より明るいものは二層以上の高さがあり次の段階で三次元化する。これらについて成長前の対応する所を詳調べたがステップ等の異常はなかった。Si(111)面では7×7再配列構造の逆位相境界に三次元島が優先発生することが知られている。従って、GaAsの場合も2×1再配列構造の逆位相境界などが関与している可能性がある。・ステップにおける島の優先形成GaAs上のGaAs三次元島の形成とステップの関係を、その場観察により初期表面をwell definedにできることを利用してテラスとステップの発達した表面を準備して調べた。三次元島の密度が比較的低い場合には、ステップで優先的に三次元しやすいことが明らかとなった。・歪みInGaAs層の二次元成長歪みInGaAs層およびAlAsSb層on InPの二次元成長の成長条件依存性を原子間力顕微鏡観察などにより評価した。成長温度は約500°Cである。格子定数のずれをΔaとするとき、Δa/a>4x10^<-3>及びΔa/a<-6x10^<-3>でミスフィット転位の導入により格子緩和を起こした。(2)理論解析:SiGeon Si歪系で三次元成長により生じる規則化の機構を解析した。X線回折法の実験及びその結果の計算機シミュレーションとの比較によって、三次元成長により薄膜と基板の間で生じる相互拡散やGeの再表面への析出による表面偏析と2X1の表面再構成構造の存在によって規則化状態が安定になることが明らかにされた。(3)制御:島の位置の制御については、GaAs on Si歪系において、Siのバンチしたステップを用意するとGaAsがそこに選択的に成長できることを見い出し、機構を明かにした。1.電子顕微鏡その場観察三次元成長開始過程:昨年解明した過程の機構を検討し、1層目完了前に2層目が1層目の島の上に発生する多段島形成が素過程なことを明らかにした。昨年ステップ上の三次元島優先形成を解明したのを発展させ、ステップをネットワーク状に制御した表面でGaなどの液体金属がステップに沿って拡散するのを利用して、島をSi(111)表面の特定の位置に配列させるのに成功した。原子層穴挙動:三次元島の制御に必要な下地平坦面実現のため、成長後熱処理中の単原子層深さの穴の挙動を調べ、穴の成長や収縮が周りのステップとの原子のやりとりに支配されることを明らかにした。仕事関数:電子顕微鏡像を形成する二次電子の強度が、表面の仕事関数を良く対応することを見いだした。2.原子間力顕微鏡観察:歪系三次元成長による自己組織化量子ドットに有効な(111)面上成長について、表面ステップおよび量子井戸多層膜を評価した。
誤りからの自己回復機能を持つSoCベース・ディペンダブル・プロセッサの基礎的検討

誤りからの自己回復機能を持つディペンダブル・プロセッサを実現するための基礎的検討をおこなった.過渡的な誤りがプロセッサのクロック信号系だけに同時多重に作用する故障モデル,および,組合せ回路部分だけに同時多重に作用する故障モデルのそれぞれに対するディペンダブル・プロセッサ構成方法の有効性と限界についての知見を得た.また,種々の耐故障プロセッサの性能・信頼性を解析的に評価するための統一的なモデルとなり得る確率モデルを提案した誤りからの自己回復機能を持つディペンダブル・プロセッサを実現するための基礎的検討をおこなった.過渡的な誤りがプロセッサのクロック信号系だけに同時多重に作用する故障モデル,および,組合せ回路部分だけに同時多重に作用する故障モデルのそれぞれに対するディペンダブル・プロセッサ構成方法の有効性と限界についての知見を得た.また,種々の耐故障プロセッサの性能・信頼性を解析的に評価するための統一的なモデルとなり得る確率モデルを提案した本研究の目的は,誤りからの自己回復機能を持つディペンダブル・プロセッサをSoC(System on a Chip)レベルで実現するための基礎的検討をおこなうことである.本年度は,キャパシタ放電にともなう電磁波がひきおこす過渡故障がプロセッサに与える影響について取り扱った.電磁波による過渡故障は基本的に一過性の故障であるが,宇宙線等によるソフトエラーと比較して,多くの場合,故障の範囲が広く,影響力も大きいと考えられる.これは,宇宙線などが回路に対して`点'で作用するのに対して,電磁波は`面'で作用し,絶対的なエネルギーも大きいためである.従来のアーキテクチャレベルの過渡故障対策は,ソフトエラーによる微小な(通常1ビットの)誤りの回避が目的であった.一方,電磁波は広範囲の(複数ビットの)過渡故障を引き起こすことが予想される.そのような過渡故障に対するアーキテクチャレベルの対策は,これまでほとんど報告されていない.われわれは,まず,キャパシタ放電による電磁波がFPGA上に実装された順序回路にどのような影響を与えるのかを調べた.この実験によって,本研究における過渡故障の故障モデルを設定した.次に,故障モデルに対して耐性を持つ時間冗長プロセッサをハードウェア記述言語VHDLで設計し,FPGAに実装した.さらに,実装した時間冗長プロセッサに対する過渡故障挿入実験をおこなった.その結果,現時点においては想定した故障モデルに対して完全な耐性を実現することはできなかったものの,通常プロセッサの正常動作率が45%であるのに対して,時間冗長プロセッサの正常動作率が79%に達することを確認した.本研究の目的は,誤りからの自己回復機能を持つディペンダブル・プロセッサをSoC(System on a Chip)レベルで実現するための基礎的検討をおこなうことである.本年度は,キャパシタ放電にともなう電磁波がひきおこす過渡故障に耐性を持つプロセッサの設計方法について取り扱った.本研究の提案手法ではレジスタのみを二重化し,一方のレジスタを用いて行った演算の結果を他方のレジスタに格納することで,冗長化したレジスタの両方に同じ誤りが発生することを防いでいる.また更新した値を検証することで誤りの検出を可能とし,誤り検出時は再度同じ演算を行うことで誤った状態を上書きする.この方式では命令1ステートごとに演算と比較を行うため,通常のプロセッサに比べ2倍の実行時間がかかるが,信頼性の著しい向上が見込める.本研究では,この方式を適用したプロセッサを設計し,そのハードウェアオーバヘッドを評価した.さらに顕在化した誤りに対する状態回復率を信頼性の評価尺度として,シミュレーションによる評価を行った.提案手法を適用したプロセッサでは,10,000回の実行のうち4,422回で誤りが発生したが,そのすべてで状態回復に成功し,その回復率が100%であることを確認した.本研究の目的は,誤りからの自己回復機能を持つディペンダブル・プロセッサを実現するための基礎的検討をおこなうことである.本年度は,あらたな過渡故障モデルに対する耐故障プロセッサの実現手法と,解析的な性能・信頼性評価手法について取り扱った.過渡故障への対策として,前年度は回路のレジスタを二重化して交互に更新する方式の時空間冗長プロセッサを提案し,クロック信号に同時多重に発生する過渡故障に対して著しい信頼性向上が期待できることを示した.これに対して本年度は,クロック以外の組合せ回路部分の信号線に同時多重に発生する過渡故障を想定し,時空間冗長による順序回路の高信頼化手法を提案した.この手法では,定義されていない回復不可能な状態への遷移を回避するために,多相クロックを用いて状態間ハミング距離の管理を行った.提案手法を適用したプロセッサ回路を設計し,一般的な多重化冗長構成と比較して低い面積オーバヘッドとなることを確認した.また論理シミュレーションを行い,提案手法の適用によって順序回路の過渡故障に対する信頼性が向上することを確認した.一方,解析的評価手法としては,種々の耐故障プロセッサの性能・信頼性を解析的に評価するための統一的なモデルとなり得る確率モデルについて考察した.システムサイクルの概念を導入することで,評価尺度である相対性能比の期待値と分散を簡単な形で導出できることを明らかにした.また,具体的な耐故障プロセッサに提案モデルを適用して解析例を示した.
プロテオーム解析による膵癌幹細胞に対するペプチドワクチンの開発

ヒト膵癌の癌幹細胞に対する癌ワクチンを開発する目的で、膵癌細胞のside population細胞(SP細胞)を取り込ませた樹状細胞(DC)からのMHC class I結合ペプチドの分離を試みた。ヒト膵癌細胞Panc-1のSP細胞分画(癌幹細胞分画)、non-SP細胞分画(非癌幹細胞分画)のlysateをDCにパルスした後可溶化し、HLA-A02抗体で作製したaffinity column chromatographyによりMHC class I/peptide複合体の抽出を行った。その結果、SP細胞lysateを取り込ませたDCに特異的に認められる複数のペプチドイオンピークを同定した。このペプチドの中に膵癌幹細胞特異的な抗原性ペプチドが含まれる可能性が高い。ヒト膵癌細胞Capan-2は他のヒト膵癌細胞株に比較して幹細胞マーカーの一種といわれるCD133の発現率が著しく高く、通常の培養状態においても約15%の細胞がCD133を発現していることを見出した(他の細胞株は1%以下)。CD133magneticisolation kitを使用してCD133陽性細胞の分離を試み純度約90%のCD133陽性Capan-2細胞亜株を得た。この細胞をNOD/SCIDマウスの背部皮下に移植すると、100ヶ/mouseの少数細胞を移植した際は約2ヶ月後に腫瘍の形成を認めた。Capan-2の親株細胞、並びにCD133陰性細胞集団は少数細胞移植の際の腫瘍形成はCD133陽性細胞集団に比較して遅延するものの、約3か月で腫瘍形成が認められた。Magnetic isolation法を用いた場合、CD133陽性細胞集団の純化には優れるものの、純粋なCD133陰性細胞集団の採取は困難であるため上記のような結果となったと考えられる。従って、今後はCapan-2からの癌幹細胞の採取はFACS sorting法によるside population分画として採取される細胞を用いる予定である。また、ヒトHLA-AO2の単クローン抗体を産生するハイブリドーマBB1をNOD/SCIDマウスに移植し、その腹水から大量の同抗体を精製し、affinity columnを作成した。前年度はヒト膵癌細胞Capan-2よりCD133を指標として膵癌幹細胞の分離、精製を試みたが、膵癌幹細胞として今後の研究遂行に適切な細胞集団を得ることは困難であった。そこで本年度はヒト膵癌細胞Panc-1細胞からFACS sortingの技術を用いてside population(SP)分画細胞の採取を行った。これに先立ち、数種類のヒト膵癌細胞株からSP分画細胞の採取を試み、Panc-1細胞はMIA PaCa2細胞についでSP分画細胞が多いことが認められた。SP細胞分画はin vitroにおける増殖能は高くないが、SCIDマウス皮下に100-300個の少数細胞で移植された場合も腫瘍形成が認められ、癌幹細胞としての性格を有していることが示唆された。HLA-AO2陽性健常人由来末梢血単核球の付着細胞からGM-CSF,IL-4を用いて誘導した樹状細胞(DC)にPanc-1細胞のSP分画細胞(Panc-1-SP)をPEGを用いて融合させ、2日間培養後可溶化して、HLA-AO2 mAbを用いて作製したaffinity column chromatographyによりHLA-AO2/antigenic peptide複合体を得た。現在、この複合体をLC/MS/MSを用いて解析し、Panc-1-nonSP由来のペプチドと比較することにより、Panc-1-SPに特異的なHLA-AO2結合性抗原ペプチドを探索中である。
固形腫瘍に対する末梢血幹細胞移植術の基礎的・臨床的研究

本研究では、固形腫瘍とくに悪性リンパ腫と肺癌症例の末梢血幹細胞移植(PBSCT)に関して、基礎的検討と臨床的検討を平行して行った。基礎的検討に関しては、末梢血幹細胞採取凍結保存検体を用い、トロンボポエチン(TPO)によって刺激培養した後の検体に含まれる各種細胞の電顕ペルオキシダーゼ(PO)活性を検討した。TPO添加検体では、MPO陽性の細胞も観察されたが、G-CSF添加検体に比べると頻度的な少数であった。一方、PPO陽性の細胞は、TPOおよびIL-3添加検体のみで検出された。細胞表面マーカーの解析では、サイトカイン非添加の検体に比べTPO添加検体では、CD13・HLA-DRの軽度の増加が認められ、またCD41aおよびCD42bについては著明な増加が観察された。以上の結果より、TPOは、末梢血幹細胞に対して、血小板膜糖蛋白や電顕PPO活性の発現を単独で誘導しうると考えられた。臨床的検討に関しては、PBSCT後の免疫系の変動につき、リンパ球サブセットと血中サイトカイン量を測定し、悪性リンパ腫と肺癌との比較検討を行った。移植後のリンパ球サブセットの変動としては、activated T cell(CD^<3+>HLA-DR^+およびCD8^+HLA-DR^+)とsupressor/cytotoxic Tcell(CD8^+CD11b^-)の上昇が肺癌において著明であった。さらに、NK cell(CD16^+CD56^+,CD3^+CD16^+)は、肺癌と悪性リンパ腫とで同程度の増加が認められた。サイトカインと可溶性因子については、IL-6およびsIL-2Rの上昇が肺癌において著明であった。以上より、成人固形癌特に肺癌において、PBSCTをLAK療法として位置づける可能性が示唆された。
サラブレッドの競走能力を制御する体内環境シンクロナイズ因子の網羅的解明

サラブレッドの体力要素に関する科学的知見は、競走馬の世界のみならず、ヒトを含む哺乳類の運動生理学や健康科学の分野に大きく貢献することが期待される。そこで、MyoD遺伝子の転写活性を骨格筋新生因子の指標として骨格筋新生因子の同定を試みた。細胞外に分泌されたタンパク質を大量に回収・分離し、活性を測定したが、酸化ストレス時の細胞外分泌因子は、いずれも転写活性を有していなかった。そこで、分泌タンパクを網羅的にプロテオーム解析し、100以上の新たな分泌因子を同定した。同定された因子から最も誘導が大きい4因子をクローニングし、培養細胞に導入した。今後、これらの因子について転写活性を検討していく予定である。今回の研究の主な目的は骨格筋新生因子の指標として骨格筋新生のマスター遺伝子であり、単一遺伝子で繊維芽細胞から骨格筋を新生できるMyoD遺伝子の転写活性を指標に細胞外に分泌された体内環境シンクロナイズ因子の中でも分泌型骨格筋新生因子の解明を行う。同定された因子をサラブレッドのバイオプシーから分離した繊維芽細胞に加え、骨格筋への筋新生を確認する。さらに、同定した分泌型骨格筋新生因子の分泌量をサラブレッドの血液から測定し、この因子の分泌量と運動能力との相関関係を解明することである。今年度、骨格筋由来の株化細胞を1リットル培養し、細胞を低酸素ストレス(1%酸素濃度)下で2時間刺激した。その後、通常の培養条件(20%酸素濃度)に戻し、24時間培養した。その培養上清を全量陰イオン交換カラムにアプライし、塩濃度を徐々に増加させ、蛋白を分離溶出させた。溶出したフラクションを2mlづつ試験管に分注し、その一部を活性測定用に取り分けた。このフラクションをそれぞれスピンカラムに詰めたゲルろ過カラムで精製し、混入した塩を除去した。同時にMyoDプロモーターの下流にルシフェラーゼ遺伝子を挿入したプラスミドを骨格筋細胞に導入しておき、この遺伝子導入細胞に脱塩したフラクションを添加し活性を測定した。活性測定は、デュアルルシフェラーゼ測定を行い、コントロールベクターでデータを補正した。今回の実験では、有意な活性は認められなかった。おそらく分離したタンパク量が少なく、活性の検出限界以下ではなかったかと思われる。そのため、さらに大量培養および精製を行い、蛋白を濃縮し、再度活性測定を行っているところである。サラブレッドは、走能力に対する優勢な遺伝的要因が意図的に集積された特異な動物であり、その機能の解明は、ヒトを含む哺乳類の運動生理学や健康科学の分野に大きく貢献することが期待される。本研究では、骨格筋(特に、走行運動の主動筋である中殿筋)を競走能力の指標とし、酸化ストレスにさらされた骨格筋から放出される筋肉再生を促進する因子を解明することを目的としている。これまでの研究で、酸化ストレスにさらされた筋肉細胞の細胞培養上清から分泌しているタンパク質を回収濃縮し、プロテオーム解析を行った結果、108因子が同定され、最も分泌が顕著であった8因子のクローニングを行い、遺伝子配列を確認した。それぞれの遺伝子に検出するためのV5タグと分泌シグナルを付加した後、HEK293T細胞に遺伝子導入した。このシステムでタンパクの分泌を確認しようと試みたが、いずれも細胞内に残存したままで分泌シグナルによる細胞外への放出は観察されなかった。また、タンパク質の分子量も予想外に低下しており、タンパクの分解が進行していることを示唆している。そこで、4因子について、Haloタグを挿入した発現ベクターを骨格筋と心筋の性質を有しているH9c2細胞に遺伝子を導入し、タンパクの発現をTMRリガンドで染色しゲルで分離した後、DNAアレイスキャナーを用いてTMRの赤色蛍光を観察した。タンパク質はそれぞれ想定される分子量のタンパク質を発現していた。そこで大量に培養しHaloタグビーズを用いて精製を行った。それぞれほぼ単一なタンパク質に精製されており、このタンパク質を用いて筋芽細胞の分化を検証する方法に変更した。今後、これらの精製タンパク質をC2C12細胞に添加し細胞の分化増殖能力を検証する。本研究は、1.MyoD遺伝子の転写活性を骨格筋新生因子の指標として、細胞外に分泌された体内環境シンクロナイズ因子の中でも分泌型骨格筋新生因子の解明を行うこと。2.同定された因子をサラブレッドのバイオプシーから分離した繊維芽細胞に加え、骨格筋への筋新生を確認すること。3.同定した分泌型骨格筋新生因子の分泌量をサラブレッドの血液から測定し、この因子の分泌量と運動能力との相関関係を解明することを目的としている。平成23年度は、その第一段階として、心筋低酸素刺激に応答して分泌する骨格筋新生因子の解明を行うため、マウスの心筋由来株化細胞H9c2細胞の培養を行った。

培養細胞に低酸化ストレスを与えるために、研究室で独自に確立した細胞レベルでの虚血モデルを使用した。その後、培養上清を回収濃縮し、プロテオーム解析を行った結果、109種類の因子が放出されていることが明らかになった。今回は、これらの因子の中でも分泌が顕著であった8因子について、クローニングを行い、遺伝子配列を確認した。それぞれの遺伝子に、検出用のV5タグと分泌シグナルを付加した後、遺伝子をHEK293T細胞に導入した。このベクターには、ヒト染色体の相同配列を挿入し、相同組み換え酵素を同時に合成することで、染色体に組み込まれるように細工を施した。抗生物質を用いてセレクションをしながら細胞をクローニングし、染色体上に遺伝子が一か所挿入された細胞を単離した。これらの細胞について、タンパクの分泌を確認したところ、CD14とC3の2つの因子が細胞外へ放出されていた。CD14とC3について、遺伝子導入したHEC293T細胞と筋芽細胞を共培養し、筋芽細胞の分化増殖を観察した。その結果、いずれも顕著な細胞の収縮は観察されたが、増殖や分化は認められず、これらの2因子は骨格筋への分化には、関与していない可能性が高まった。研究は計画通りに進行しているが、活性が予想外に弱く、現在まで分離した蛋白では検出されていない。大量の蛋白から調製する必要があるが、活性化因子が複数存在している可能性も念頭に入れ、慎重に実験を進める必要がある。平成23年度は、心筋細胞に酸化ストレスを与えた際に顕著に分泌される8因子について、筋芽細胞の分化増殖への影響を調べる予定であった。しかし、実際に細胞外に分泌され、回収できた因子は、CD14とC3の2つだけであった。この2つの因子については、筋芽細胞の分化増殖には関与していない可能性が高まった。また、その他の6因子に関しては、細胞内に残存したままで、分泌シグナルによる細胞外への放出は観察されなかった。そのため、当初予定していた方法での回収が困難となり、新たな発現方法の検討を余儀なくされている。さらに大量の蛋白を調製し、より大きなカラムでタンパク質を分離精製する必要がある。また、骨格筋だけではなく、心筋からも分泌蛋白を調製し、骨格筋に分化する因子が放出されているか検討する必要がある。サラブレッドの骨格筋のバイオプシーサンプルは予定通り保存されており、蛋白が同定でき次第、遺伝子発現を確認する予定である。まずは、平成23年度に回収できなかった6因子の回収を試みる。具体的な回収方法としては、これまでは培養上清からの回収を試みていたが、細胞から直接抽出精製する方法に切り替える予定である。さらに、回収した因子を筋芽細胞に添加し、筋芽細胞の分化増殖への影響を観察する。また、最初の濃縮ステップを、これまでの陰イオン交換カラムから陽イオン交換カラムに変更し、低分子の因子を標的とした実験系を確立する計画である。これにより、サイトカイン活性のある因子などの新たな因子についても検討できるようになると考えている。さらに、Dual luciferase assayにより、回収した因子からMyoDを活性化する因子をスクリーニングを行う。
高層集合住宅バルコニー部への騒音伝搬に関する数値予測手法の開発

1.集合住宅バルコニー部への騒音伝搬数値予測手法の提案バルコニー騒音伝搬解析に特化したモデリングとして、地表面・周辺建物群・対象建物の各々についてのモデリング手法を検討した。具体的には、音源と受音点の位置関係について相反則を利用することにより反転させ、バルコニー内部に音源点を、地表面の道路上に受音点列を配置することにより、道路上の実際の各騒音源からの伝搬特性を効率的に解析する手法を考案した。別途、応用的手法として、筆者らが既に開発済みの高速多重極境界要素法に対して領域分割法を適用し、堀割道路からの騒音伝搬についても解析が可能となった。2.予測手法の妥当性検証とバルコニー騒音対策の検討既往研究では建物バルコニーの縮尺模型を用いた騒音伝搬測定データが公表されていることから、実装した数値予測プログラムにより同条件のシミュレーションを実行し、結果の比較を行った。模型実測と数値予測の結果に良好な対応が見られたことから、開発した予測手法の妥当性が確認された。加えて、バルコニー部の騒音対策に関して、バルコニー内部の吸音処理、バルコニー形状の検討を行い、それら対策の騒音低減効果を検証した。課題1:数値モデリング・アルゴリズムの提案バルコニー騒音伝搬解析に特化したモデリングとして、地表面・周辺建物群・対象建物の各々についてのモデリング手法を検討した。具体的には、音源と受音点の位置関係について相反則を利用することにより反転させ、バルコニー内部に音源点を、地表面の道路上に受音点列を配置することにより、道路上の実際の各騒音源からの伝搬特性を効率的に解析する手法を考案した(研究発表[1])。別途、応用的手法として、筆者らが既に開発済みの高速多重極境界要素法に対して領域分割法を適用することを試み、その手法.アルゴリズムの開発も行った。特に、解析対象の一つのヴァリエーションとして、堀割道路からの騒音伝搬解析への適用を想定したモデリングを行った(研究発表[2][3])。課題2:予測手法の妥当性の検討既往研究では建物バルコニーの縮尺模型を用いた騒音伝搬測定データが公表されていることから、課題1において実装した数値予測プログラムにより同条件のシミュレーションを実行し、結果の比較を行った。模型実測と数値予測の結果に良好な対応が見られたことから、開発した予測手法の妥当性がおおよそ確認された(研究発表[1])。なお、この成果については2007年9月マドリードにて開催される第19回国際音響会議にて発表予定である。