hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人の内面状態の非拘束推定ミドルウェアの研究

1年目に行った内面状態の推定では、ゲーム中のユーザの緊張状態の推定を脈波間隔を用いて推定した。2年目からは、これらの基礎検討を応用して、内面状態から旅行時の観光地に対する感情を評価するというアプリケーションをテーマとして掲げることとした。この際、近年普及し始めている腕時計型のウェアラブルセンサに着目した。ウェアラブルセンサには心拍センサが付いているものが多いが、精度が低いため、一般的に利用されているロジックでは内面状態推定が難しい。そのため、心拍の推移だけで内面状態の推定するロジックの研究を行った。人の内面状態を推定するために、平成25年度はゲームをしている最中の緊張状態の測定を行った。特に、ゲーム時には体動が発生するため、この体動によるノイズの影響の出にくい測定方法、ならびに緊張状態の推定アルゴリズムの研究を行った。具体的には、心拍計、脳波計、脈波計を用いて、ゲーム中のユーザの緊張状態と平常状態のデータを収集した。結果として、ゲーム中でも動きにくい足の脈波を利用する事で、一般的に利用されている位置と比較しても十分性格に脈の変化を取得する事がわかった。また、脈波間隔の分散を利用する事で、脳波やアンケートで得られた緊張状態に対して、正確に推定する事が出来た。これらの研究成果は、人間情報学会において「ウェアラブル心拍センサを用いた睡眠状態と緊張状態の推定」として発表した。1年目に行った内面状態の推定では、ゲーム中のユーザの緊張状態の推定を、脈波間隔を用いて推定した。この際、近年普及しはじめている、腕時計型のウェアラブルセンサに着目した。ウェアラブルセンサには心拍センサが付いているものが多い。こういったセンサを活用し、内面状態の推定ができれば、日常行動中にも利用できる。しかし、精度が低かったり取得間隔が一定でないといった問題があり、一般的に利用されるLF/HFや、RRIによる推定は難しい。そのため、精度が低く、取得間隔の一定でない心拍センサで観測できる心拍の推移だけで内面状態を推定するロジックの研究を行い、成果は情報処理学会全国大会で発表した。ユビキタスコンピューテイング内面状態として、ゲーム時の緊張状態に絞り込む事で、状態推定のための基礎データの収集を行う事が出来た。また、様々なセンサの利用方法のノウハウを蓄積する事が出来た。ただし、25年度以前に行っていた、ドップラーセンサを利用した非接触な方法については、発展させる事が出来なかったため、今後これを進めていく。非接触型のセンサを利用した内面状態推定の研究を進める。特に、ノウハウのすでにあるドップラーセンサを始め、いくつかの候補を利用し生体情報の収集を行う。また、25年度に行った、ゲーム時の緊張状態に加えて、ターゲットとなる内面状態を増やし、研究を遂行する。ほぼおおむね、計画通りに支出する事が出来たが、若干の未使用分が出たため、次年度使用する。旅費として、利用する予定である。
胃粘膜の腸型化における胃レプチンシグナルの役割

平成29年度に、消化管上皮細胞特異的T3b-SOCS3 cKO、あるいはSOCS3とObRの二重欠損[T3b-(SOCS3xObR )cKO]マウス、食事性肥満マウスの胃粘膜で低酸素状態を示すこと見出したことから、さらに平成30年度は、ピモニダゾールをこれらのマウスに投与し、レプチンシグナルと幹細胞マーカーや、多能性維持因子の発現を調べた。ピモニダゾール陽性部位に、Notch, Lgr5, Nanogなどの発現が増加し、リン酸化ObRの発現部位とも近似していた。レプチンシグナルの主要経路であるPI3K-Akt経路の中でも、ClassIII PI3K複合体(Vsp34など)が、病態形成の初期に発現が高まった。このような細胞内環境と共に、細胞外環境である常在菌の変化を食事性肥満モデルで調べた。メタゲノム解析および常在菌qPCRの結果、高脂肪食摂取1週目から、胃および大腸で常在菌構成異常であるdysbiosisを顕著に示した。特に胃は大腸に先立ちdysbiosisを起こし、Lactobacillus優勢であることが明らかになった。このような変動は、ObR変異であるdb/dbマウスでは認められなかったことから、レプチンシグナルが消化管常在菌構成を方向付ける可能性が示された。遺伝子改変および食事性肥満両方のモデルで、胃レプチンシグナルの胃がんおよび前がん病変に必要な細胞内シグナル経路や分子を特定できつつある。さらに、これらの病態を示すマウスの消化管常在菌構成を経時的に示すことができた。従来、病態発症時での常在菌変化の研究は多く報告されているが、それらの病態に至るまでの常在菌変化と病理的な関係を示す研究はほとんどない。本課題で、常在菌変化と宿主病理像との関係が示されたことは、病態解明や予防において重要である。食餌性肥満及びレプチンシグナル経路の遺伝子改変マウスの両モデルを用い、正常から腸上皮化生に至る過程での母地を支える、胃粘膜での免疫反応について、調べていく予定である。また、in vitroでの解析を早急に進める。
危険ドラッグの脳内取込み様式と脳内報償系における毒性形成機構の神経科学的解明

前年度に引き続きジフェニジンが脳内報酬系を刺激し、依存症を形成する可能性について検討を行った。Slc:Wistar/ST系雄性ラットに麻酔下で透析プローブを側坐核、前頭前野または線条体に埋め込み、翌日無麻酔・無拘束下で透析を開始し、15分毎にHPLC/ECDに自動注入してノルエピネフリン、ドパミンおよびセロトニンの定量を行った。その後、ジフェニジンを10または20 mg/kgとなる様に腹腔内投与し、さらに定量を続けた。同時に赤外線センサーによる自発的運動量の解析を行った。今年度は連続投与による検討および血液脳関門に関係するトランスポーターの阻害剤を前投与し、その影響評価も行った。連続投与は、プローブ埋込の翌日から、3日間連続でのジフェニジン投与を行い、単回投与の結果と比較した。阻害剤の影響評価では、1時間ごとに分画した透析液中のジフェニジン濃度をLC-MS/MSによって検出することで中枢移行性や脳血液中濃度比を検討した。連続投与における検討では、ジフェニジン投与が引き起こす前頭前野におけるノルエピネフリンおよびドパミンの濃度上昇について、投与を繰り返すに従ってその程度が小さくなっていく傾向が観察された。その傾向は側坐核における濃度変化や自発的運動量の変化には認められなかった。しかし、検討数が未だ少ないために再検討を必要とする。阻害剤の検討では、P糖蛋白質と有機カチントランスポーターの阻害剤を前投与することによってジフェニジンの脳中濃度上昇が観察され、これらのトランスポーターによる脳からの能動的な排出が示唆された。ジフェニジンが脳内報酬系のA10神経系を刺激し、依存症を形成する可能性を考慮して検討を行った。Slc:Wistar/ST系雄性ラットに麻酔下で透析プローブを側坐核、前頭前野または線条体に埋め込み、翌日無麻酔・無拘束下で透析を開始し、15分毎にHPLC/ECDに自動注入してノルエピネフリン、ドーパミンおよびセロトニンの定量を行った。ジフェニジン投与直後から自発的運動量の増加と脳各部位におけるドーパミンおよびノルエピネフリンの濃度上昇が観察された。その程度は前頭前野で最も強く、ドーパミンが平常時の約10倍、ノルエピネフリンが約5倍であった。側坐核でもドーパミンが約5倍、ノルエピネフリンが約4倍の上昇を示したのに対し、線条体では共に2倍程度の上昇に留まった。いずれの部位においてもセロトニンの顕著な変動は認められなかった。これらの結果により、ジフェニジンは黒質から線条体へ投射されるA9神経系よりも、腹側被蓋野から辺縁系(側坐核・海馬・扁桃体等)と皮質(前頭前野)に投射されるA10神経系、いわゆる脳内報酬系を優位に刺激していることが示唆された。また構造類似体であるケタミンは、ノルエピネフリン量を大きく変動させ、ドーパミンや自発的運動量への影響は限定的であった。当初予定していた側坐核におけるジフェニジンのドパミン神経作用の解明に加え、前頭前野および線条体への影響も評価することができた。一方、血液脳関門通過様式の解明については、中枢移行性は確認したものの詳細な検討には至っていない。今年度は検討数を増加するとともに、連続投与による検討も行った。さらに、透析液中のジフェニジン濃度をLC-MS/MSによって検出することで中枢以降の経時変化を検討した。単回投与では前年度同様にジフェニジン投与直後からの自発的運動量の増加と脳各部位におけるドパミンおよびノルエピネフリンの濃度上昇が観察された。連続投与における検討では、各回のバラツキが大きく、現在のところ単回投与との有意な差は認められておらず、今後投与条件を変えての再検討を必要とする。当初予定していたGABAの関与に関わる検討へは移行できていないが、その替わりに中枢以降の経時変化や連続投与による影響評価をすることができた。単回投与のデータ蓄積も順調に進んでおり、国際学会(Neuroscience 2017)においてその成果を発表した。一方、血液脳関門通過様式の解明については詳細な検討には至っていない。

その後、ジフェニジンを10または20 mg/kgとなる様に腹腔内投与し、さらに定量を続けた。同時に赤外線センサーによる自発的運動量の解析を行った。今年度は連続投与による検討および血液脳関門に関係するトランスポーターの阻害剤を前投与し、その影響評価も行った。連続投与は、プローブ埋込の翌日から、3日間連続でのジフェニジン投与を行い、単回投与の結果と比較した。阻害剤の影響評価では、1時間ごとに分画した透析液中のジフェニジン濃度をLC-MS/MSによって検出することで中枢移行性や脳血液中濃度比を検討した。連続投与における検討では、ジフェニジン投与が引き起こす前頭前野におけるノルエピネフリンおよびドパミンの濃度上昇について、投与を繰り返すに従ってその程度が小さくなっていく傾向が観察された。その傾向は側坐核における濃度変化や自発的運動量の変化には認められなかった。しかし、検討数が未だ少ないために再検討を必要とする。阻害剤の検討では、P糖蛋白質と有機カチントランスポーターの阻害剤を前投与することによってジフェニジンの脳中濃度上昇が観察され、これらのトランスポーターによる脳からの能動的な排出が示唆された。血液脳関門通過様式の解明について、各種阻害剤を用いながらジフェニジンの脳内取り込み量を評価し、その通過様式が、受動拡散であるのか、何らかの輸送担体を介しているのかを明らかにする。何らかの阻害物質が見つかれば、平成28年度の検討で明らかにしたドーパミン等の変動について、その阻害剤の影響を評価する。さらにNMDA受容体阻害剤等も同様に検討する。その後、当初予定していたGABAの関与に関わる検討へと移行する。血液脳関門通過様式の解明について、各種阻害剤や競合物質を用いながらジフェニジンの脳内取り込み量を評価し、その通過様式が受動拡散であるのか、何らかの輸送担体を介しているのかを明らかにする。また、これまでの成果をまとめ、国際科学雑誌への投稿も予定している。
統合失調症の病態においてトレースアミンはどう関わるか

統合失調症の「D-細胞仮説」を提唱した。我々が報告した統合失調症死後脳の線条体、とくに側坐核のD-ニューロン減少は、脳室下帯神経幹細胞の機能低下に起因し、D-ニューロン由来のトレースアミン(TA)減少がDA神経終末上のトレースアミン関連受容体1型(TAAR1)刺激を減弱させ、中脳腹側被蓋野DAニューロンの過活動を生じさせる。線条体神経幹細胞のDAD2受容体刺激は前脳神経幹細胞機能を低下させ、D-ニューロン減少と中脳辺縁DA過活動を加速させる。この仮説はDAD2拮抗薬早期投与の統合失調症初期治療における有効性、またTAAR1アゴニストが期待できる新規抗精神病薬候補であることと整合性がある。トレースアミン(TA)は、脳内に微量しか存在しないが、モノアミン神経伝達を調節し、精神疾患の発症に関わる。TA合成ニューロンとみられるD-ニューロンは、セロトニンニューロンでもドーパミンニューロンでもない、芳香族アミノ酸脱炭酸酵素(AADC)含有ニューロンである。2001年のTA受容体のクローニング以来、TA関連受容体(TAAR)に関する薬理学的研究は著しく進展したが、それでも、TAARは、分布、機能、リガンド、代謝系に種族差があるため、精神医学方面では死後脳研究が不可欠である。遅れが指摘される、本邦のブレインバンクシステムの構築に関連し、同システムの重要性を啓蒙書などの執筆活動により強調した。福島精神疾患脳バンクサンプルを用いて、TA関連受容体1型(TAAR1)の一次抗体(LSB社、Anti Trace Amine)による免疫組織化学を開始した。脳試料のうち、側坐核は組織の保存状態が不良であったため、これまでDARPP-32免疫陽性細胞の定量結果(Kunii,et al.Med Mol Morphol,in press)を報告できた脳領域である、前頭前皮質のパラフィン切片を用いた。福島精神疾患脳バンクの統合失調症11例と、年齢・性・PMIを対応させた対照脳11例の免疫染色を行い、画像解析ソフトWinRoofを用いて、陽性細胞数を定量解析中である(和田明助教、西浦継介大学院生、研究補助1名)。また、滋賀医科大学法医学講座(西克治教授)の法医剖検脳のうち、統合失調症例および対照脳のパラフィン切片を用いてTAAR1(LSB社、Anti Trace Amine)、神経幹細胞のマーカーであるMusashi1、NESTINの一次抗体による免疫染色を開始した。TAARとの関連は不明だが、質量分析顕微鏡を用い、福島精神疾患脳バンクの統合失調症症例の前頭葉において、膜脂質の代謝異常が存在する可能性を指摘した。福島精神疾患脳バンクのパラフィン切片と、トレースアミン関連受容体1型(TAAR1)の抗体(LSB社、Anti Trace Amine)を用いて、統合失調症前頭前皮質のTAAR1免疫陽性細胞数を予備的に計測したが、対照群との有意差は認めなかった。線条体など他の領域での比較検討を進めている。トレースアミンは脳内に微量しか存在せず、ヒトの脳での可視化は報告されていない。D-ニューロンが、線条体においてβ-フェニルエチルアミン(PEA)を産生しているという、直接的証拠はないが、文献的考察を行い、トレースアミン分解酵素であるモノアミン酸化酵素B型(MAOB)のノックアウトマウスの線条体におけるPEAの顕著な増加、MAOB阻害剤セレギリンの過眠への有効性、統合失調症線条体のD-ニューロン減少と昼夜逆転などの睡眠覚醒障害の出現という臨床的観察に基づき、PEAをはじめとするトレースアミンとその合成細胞のD-ニューロンが睡眠覚醒リズムに関与するものと考えた。TAAR1には、メタンフェタミン、LSD、チラミン、PEAなど多数のリガンドが存在する。中脳腹側被蓋野(VTA)ドーパミン(DA)ニューロン上のTAAR1は、その刺激の減弱により、VTAのDAニューロンの発火頻度を増加させることが報告され、その際、投射先の側坐核でのDA放出増加、DA過活動が生じる可能性が示唆された。統合失調症の神経幹細胞機能低下仮説から、統合失調症の側脳室脳室下帯の神経幹細胞の線条体D-ニューロンへの分化抑制により、線条体D-ニューロンの減少、おそらくはトレースアミン減少、TAAR1への刺激減弱に起因する中脳辺縁DA系過活動が生じるとする仮説(「D-細胞仮説」もしくは「D-ニューロン仮説」)を導き、統合失調症の中脳辺縁DA系過活動の分子基盤として提唱した。D-ニューロン-TAAR1シグナルの解明は、新規向精神薬開発において重要である。

統合失調症におけるトレースアミン(TA)の役割について、これまでの研究結果をもとに文献検索を行い、TA産生細胞であるD-ニューロンの減少が統合失調症の中脳辺縁ドパミン(DA)系過活動の原因であるとする仮説「Dー細胞仮説」を提唱した。精神疾患の死後脳研究から発展した病態仮説という点で重要と思われるが、「D-細胞」については知られておらず、国内専門誌では受理されなかった。しかし海外の6誌に掲載でき、賛辞を記す査読者もいた。さらに「ヒトD-細胞の可視化法」で特許申請した。D-細胞の元来の定義は「芳香族アミノ酸脱炭酸酵素(AADC)を含むが、DAもセロトニンも含有しない非モノアミン細胞」というものであり、最初の報告の時からTA合成細胞であろうと記載されている(Jaeger et al. 1983)。TAと精神疾患の関連は、1970年代から報告されていたが、TAの受容体のクローニングは2001年である。TA受容体のひとつ、TA関連受容体1型(trace amine-associated receptor, type1: TAAR1)は中脳腹側被蓋野DAニューロンに存在し、TAAR1への刺激減弱がDAニューロンの発火頻度を増加させることが報告された。我々はすでにヒト線条体におけるD-ニューロンの存在と、統合失調症死後脳の線条体と側坐核におけるD-ニューロンの減少を報告しており、D-ニューロンの減少は脳室下帯神経幹細胞の機能低下に起因し、線条体と側坐核のTA減少がDA神経終末上のTAAR1への刺激低下と、中脳腹側被蓋野DAニューロンの過活動の原因であると考えた。線条体神経幹細胞のDAD2受容体の刺激は、前脳の神経幹細胞機能を低下させ、さらなるD-ニューロン減少と中脳辺縁DA過活動を生じさせる。DAD2拮抗薬早期投与が統合失調症初期治療に有効であるとする臨床的知見と整合性がある。東日本大震災後、いわき市の3次救命救急センターのある災害拠点病院勤務を1年間以上継続したため、免疫組織化学的研究は遅れ、モデル動物の実験は行えなかった。しかし、放射能回避のため、屋内にて文献的考察を進め、統合失調症の中脳辺縁DA系の過活動に、線条体D-ニューロンの減少とTAAR1シグナルの低下が関与するのではないかとの仮説を提唱し、英文のオンラインジャーナル2誌に受理され、さらに1誌はrevise中である。24年度が最終年度であるため、記入しない。仮説の検証が必要である。D-ニューロンの病理については、症例を増やして線条体・側坐核の領域の再検討と、他の領域の検索が必要である。トレースアミンの合成細胞としては、AADC単独細胞以外に、チロシン水酸化酵素単独細胞の検索を行う。とくに、死後から固定までの時間が短く、免疫組織化学の抗原性保持のよい4%パラホルムアルデヒド固定の脳サンプルを用いて症例数を増やす。動物モデルを用いた研究は、大幅に遅れているが、スタッフが多く、習熟した他施設との共同研究によって推進することを考慮する。TAAR1が、睡眠薬、抗うつ薬、抗精神病薬などの創薬の標的受容体であり、将来的には、新規向精神薬の開発へむけてトランスレーショナルリサーチを行う。
日本における稲作以前の主食物の研究

これまで国内では報告例がなかったが、旧石器時代石器・縄文時代遺構埋土・縄文時代石器・縄文時代珪藻土塊・擦文時代遺構埋土・縄文土器炭化付着物いずれからもデンプン粒を検出することができた。これにより日本のような中緯度温暖湿潤地域でも長期間デンプン粒が保存されていることが明らかになった。各考古学資料からのデンプン抽出作業をおこなう一方で、堅果類、根菜類を中心に在来食用植物の対照現生サンプル作成をおこない、240件作成した。遺物からの抽出方法や取り扱い、同定方法については先駆的研究が行われたオーストラリアよりシドニー大学フラガー博士を招聘し教授を受けた。デンプンの分解過程を解明をするため国立民族学博物館および新潟県立歴史博物館で実験石器の埋没・放置実験を半年間実施した。土器からの食性分析の手がかりとなる炭化物のモデル生成実験をおこなった。30種類の異なる食材を縄文土器に見立てた素焼き土器で薪燃料により煮沸し水分がなくなるまで加熱する実験を計60回行った結果、それぞれ性状の異なる付着炭化物が生成した。一部を採取して炭素、窒素安定同位体分析を行い、炭化前後の同位体比の変動を計測した。その結果を実際の出土炭化物と比較した。縄文時代において主たる炭水化物源となっていたと考えられ、旧石器時代も利用されていた可能性がある堅果類の加工法の一端を探るため、あく抜きをしていない堅果類と他の食材の混合比率を変えた材料を用意し石蒸しによる調理実験を行い官能検査によって可食化の可能性を検討した。タンパク質が渋みの軽減に寄与することが明らかとなった。縄文時代中期の石皿類・磨石類の集成から各属性の分析を行い、中期に食物加工用具としての意識の転換が生じた可能性があることが判明した。これまで国内では報告例がなかったが、旧石器時代石器・縄文時代遺構埋土・縄文時代石器・縄文時代珪藻土塊・擦文時代遺構埋土いずれからもデンプン粒を検出することができた。これにより日本のような中緯度温暖湿潤地域でも土壌中に長期間デンプン粒が保存されていることが明らかになった。各考古学資料からのデンプン抽出作業をおこなう一方で、堅果類、根菜類を中心に在来食用植物の対照現生サンプル作成を継続しており、今年度は40件弱作成した。また旧石器時代および縄文時代草創期に石皿類が多量に出土する南九州で遺物を実見し、研究協力を要請した。さらに残存物の変質・減少過程の解明の検討材料とするため国立民族学博物館所蔵の用途の明らかな食品加工具の表面から残存物の抽出を試みている。食性分析の手がかりとなる炭化物のモデル生成実験をおこなった。15種類の異なる食材を縄文土器に見立てた素焼き土器で薪燃料により煮沸し水分がなくなるまで加熱した結果、それぞれ性状の異なる付着炭化物が生成した。一部を採取して炭素、窒素安定同位体分析をおこなっている。旧石器時代石器・縄文時代遺構埋土・縄文時代石器・擦文時代遺構埋土からのデンプン粒の検出作業を昨年度に引き続き行った。その成果は日本文化財科学会大会にて発表した。堅果類、根菜類を中心に在来食用植物の対照現生サンプル作成を継続し、さらに80件弱追加した。

あらたにHorrocks氏により抽出プロトコルの発表があったためその有効性について検討している。縄文時代の出土例が知られている炭化食品の一例として群馬県行田大道北遺跡の炭化物を借用し、分析用試料を採取した。また土器付着炭化物として埼玉県石神貝塚出土土器からサンプリングを行った。いずれも来年度本格的に分析を行う。さらに残存物の変質・減少過程の解明をするため国立民族学博物館で実験石器の経過分析を半年間の予定で実施している。昨年度に引き続き食性分析の手がかりとなる炭化物のモデル生成実験をおこなった。18種類の異なる食材を縄文土器に見立てた素焼き土器で薪燃料により煮沸し水分がなくなるまで加熱した結果、それぞれ性状の異なる付着炭化物が生成した。一部を採取して炭素、窒素安定同位体分析をおこなっている。結果については18年度日本考古学協会総会で発表予定である。縄文時代において主たる食料となっていたと考えられ、旧石器時代も利用されていた可能性がある堅果類の加工法の一端を探るため、あく抜きをしていない堅果類と他の食材の混合比率を変えた材料を用意し石蒸しによる調理実験を行い官能検査によって可食化の可能性を検討した結果、新たにタンパク質が渋みの軽減に寄与することが明らかとなった。この成果の一部は日本調理科学会大会で発表した。縄文時代中期の石皿類の集成から各属性の分析を行った。旧石器時代石器・縄文時代遺構埋土・縄文時代石器・縄文土器からのデンプン粒の検出作業を昨年度に引き続き行った。その成果の一部は19年度日本文化財科学会大会にて発表する。在来食用植物の対照現生サンプルをさらに追加した。縄文時代の炭化食品の一例として知られる群馬県行田大道北遺跡の炭化物、また土器付着炭化物として埼玉県石神貝塚出土土器付着物の安定同位体分析を行った。また、食品炭化物中より検出された繊維質物質の同定を試みた。デンプンの分解過程を解明をするため国立民族学博物館および新潟県立歴史博物館で実験石器の埋没・放置実験を半年間実施した。15種類の異なる食材を縄文土器に見立てた素焼き土器で薪燃料により煮沸し水分がなくなるまで加熱した結果、それぞれ性状の異なる付着炭化物が生成した。結果については18年度日本考古学協会総会で発表を行った。縄文時代において主たる食料となっていたと考えられ、旧石器時代も利用されていた可能性がある堅果類の加工法の一端を探るため、あく抜きをしていない堅果類と他の食材の混合比率を変えた材料を用意し石蒸しによる調理実験を再度行い官能検査によって可食化の可能性を検討した。縄文時代中期の磨石類の集成から各属性の分析を行った。
数学が予測する新結晶構造の合成と物性

数学の予測から、sp^2結合のように平面上で120°に分岐する3本の結合を持つ等価な原子から構成される3次元のネットワークが存在することが明らかとなった。本研究では、炭素を構成要素とする結晶構造の存在する条件やその物性を予測すると共に、合成に必要な条件の解明を行った。ボールミルを用いた瞬間的高温高圧場の実現により、グラファイト結晶からの相転移によるK4合成、シリカによるK4類縁構造の形成に挑戦した。また、DACを用いたin situ実験については、最近、同様の方法で窒素ガスから窒素固体結晶が高圧下で生成されることが報告されており、第一原理計算の結果に基づいて想定される高温超高圧下におけるK4窒素結晶の合成に挑戦した。第一原理計算による物性評価については、アルカリ金属ないしアルカリ土類金属をドープしたK4結晶の構造安定性を評価した。密度汎関数法に基づく計算により、炭素より構成される新規結晶構造は構造的に不安定であることが明らかとなった。そこで、この炭素格子にNaイオンをドーピングしたNaC2結晶についても計算を行った所、NaC2結晶は構造的に安定であることが明らかとなった。ドーピングを行った際にも、炭素原子間の特徴的なネットワーク構造は保たれており、ドーピングを行うことで、合成が容易になりうることが明らかとなった。これらの成果をもとに、ボールミルを用いた瞬間的高温高圧場の実現により、グラファイト結晶からの相転移によるK4合成、シリカによるK4類縁構造の形成に挑戦した。また、DACを用いたin-situ実験についても合成への挑戦を行った。その結果、様々な結晶構造の合成に成功した。その中には未知の結晶構造も含まれており、精度の高いX回折測定を通じて、生成物の解明を進める予定である。従来、炭素材料にはアモルファス炭素、グラファイト(sp2)、ダイヤモンド(sp3)があるが、3次元結晶については、sp3混成軌道を有するダイヤモンド以外にないと考えられてきた。ところが2年前、数学の研究者の幾何解析により、120°の分岐(炭素ではsp2結合)結合から2次元のグラファイトだけでなく3次元結晶構造が組みうることが見出された。我々は、この数学研究者と共同で第一原理計算を行い、構造安定性と物性評価を行った結果、NaやMgイオンをドープすると構造は安定であり、高圧下でグラファイトから相転移し合成しうることを予測した。そこで本研究では、様々な手法を駆使して、この新規結晶構造を実現することを目的とする。本年度は、実験としてボールミリングによる異方的な瞬間加圧、加熱方法と、ダイアモンドアンビル内での等方的な加圧、加熱という2つの方法を採用し、新規結晶構造の合成に挑戦した。ボールミリングを用いた手法では、BNに様々な異種原子を導入してボールミリングを行った後に、生成物をX線回折にて解析した。その結果、既知の結晶に帰属されない回折パターンを確認し、現在詳細な解析を行っている。また、ダイアモンドアンビルを用いた実験をSPring-8において行った。MgBNを加圧、レーザー加熱により1300°Cまでアニールを行い、その状態での結晶構造をin situ XRDで評価した。その結果、Mg-B-N系では説明できない結晶回折パターンを確認した。このパターンは加圧による結晶の収縮を考えても説明できず、詳細な検討を行っている。等方的、異方向的な加圧を行うという2つの方法による新規結晶材料の合成に挑戦し、既知の材料では説明できないXRDパターンを観察しており、当初の計画以上に進展している。今後も、ボールミリングなどの手法を用いて、新規結晶構造の探索に挑戦するとともに、生成物の結晶構造の解析を行う。ボールミリング用の試薬等を購入するほか、様々な実験施設への旅費などに用いる
SJS/TENの発症機序解明および発症予測に向けた先駆的研究

眼後遺症を合併したSJS/TENの病態を詳細に解析するために、全ゲノム遺伝子多型解析を行った。その結果、EP3遺伝子に有意に相関を認める遺伝子多型が6つ見つかった。また、EP3蛋白は患者結膜組織でその発現が有意に減少していることより、病態において重要な役割を担っていることが明らかとなった。さらに単一の遺伝子だけではなく、複数の遺伝子間の相互作用(EP3-TLR3遺伝子間相互作用、HLA-A*0206-TLR3遺伝子間相互作用が、疾患発症に重要であることも明らかとなった。本年度は、SJS/TENによる重篤な視力障害の回避を目的として、眼合併症を伴うSJS/TEN患者を対象に全ゲノム解析を行い、疾患と関連する遺伝子多型(一塩基多型、single nucleotide polymorphism : SNP)を選定した。100名のSJS/TEN患者からDNAを抽出し、アフィメトリクス社500KGenechipにて全ゲノムアプローチによる遺伝子多型解析(GWAS)を行った。GWASによって相関が認められた遺伝子領域について、イルミナ社iSelectカスタムチップにて、さらに詳細な遺伝子多型解析を行い、ダイレクトシークエンスにて確認を行った。検出された疾患関連遺伝子については、そのタンパク発現について、SJS患者ならびにコントロール結膜組織の免疫染色を行った。GWASにてrs17131450(Chr1), rs1325975(Chr6), rs11238074(Chr11)の3SNPsが検定に耐えうる質であり、かつFDRで有意な相関を示した。また、rs17131450は、EP3遺伝子領域に存在したが、rs1325975とrs11238074については、近傍に既知遺伝子を認めなかった。よって、EP3遺伝子を候補領域としiSelectカスタムチップとダイレクトシークエンスにて解析した結果、EP3遺伝子領域の6SNPsとの相関が確認された。さらに、EP3蛋白は、結膜弛緩症や翼状片患者の結膜上皮に発現していたが、慢性期SJS患者の結膜では消失していた。本研究より、SJS発症にはEP3遺伝子多型が関与しており、結膜上皮に発現しているEP3が眼表面炎症制御に関与している可能性が明らかとなった。当該年度は、前年度に全ゲノム解析による遺伝子多型解析でStevens-Johnson症候群(SJS)/中毒性表皮壊死融解症(Toxic Epidermal Necrolysis;TEN)発症との相関が明らかとなったPTGER3遺伝子(prostaglandin Ereceptor 3 gene)について、その機能ならびに病態への関与を検討した。まず、PTGER3遺伝子欠損マウスを用いた機能解析を実施したところ、PTGER3遺伝子を欠損することにより眼表面炎症が増悪した。PTGER3遺伝子のタンパクであるprostaglandin E receptor 3(EP3)はマウス眼表面上皮に優位に発現しており、EP3が眼表面炎症を抑制していると考えられた。一方で、手術時に摘出されるSJS/TEN患者の眼表面組織を解析したところ、正常結膜と比較してEP3の発現が著明に減少していた。この結果は、ヒトにおいても、眼表面上皮に発現しているEP3が眼表面炎症抑制に働いており、その発現の減少がSJS/TEN患者の眼表面炎症に大きく関与していることを示唆するものである。EP3は、PGE_2の受容体であるが、我々は、2005-2007の3年間に国内で発症したSJSおよびTENのうち眼障害を伴った症例について調査し、眼障害が高度な群において、被疑薬としてPGE_2の産生を抑制する非ステロイド系解熱鎮痛薬(NSAID)の占める割合が高いことを当該年度に明らかにした。この結果は、SJS/TEN発症におけるEP3の関与を強く示唆するものである。今まで解明したSJS/TEN発症と相関する複数の遺伝子多型について、患者数ならびに健常コントロール数を増やして追加解析したところ、これまで報告した遺伝子多型の中でも特に、PTGER3,TLR3,IL-4R,HLA-A0206が強い相関を維持しており、これらは本症の発症、病態と密接に関連すると考えられた。我々は、眼合併症をともなうStevens-Johnson症候群(SJS)の遺伝子多型解析を行い、TLR3、EP3、IL4Rなど複数の遺伝子多型と強い相関を示すことを報告した。また、HLA解析も行いHLA-A0206と強い相関があることを報告した。当該年度は、これらの複数の遺伝子素因について遺伝子間相互作用解析を行い、SJS発症についての病態解明を進めた。我々の調査では、重篤な眼合併症を伴うSJS患者の約80%において、薬剤投与の前にウイルス感染を疑わせる症状が認められ、発症には自然免疫応答の異常の関与があると推測される。そこで、SJS発症と強い相関を認めかつウイルス認識に関与するTLR3とHLA-A0206に着目し、その相互作用について調べた。

その結果、HLA-A*0206とTLR3 rs3775296 T/T (rs5743312 T/T)との間に相加効果以上の強い相互作用が確認された(p=6.5x10-6, OR=47.7)。さらに我々は、その他の疾患関連遺伝子間の相互作用を解析する目的で、バイオインフォマティックスによる解析を行った。その結果、TLR3遺伝子多型とEP3遺伝子多型の間にも強い相互作用が存在する事が明らかとなった。具体的には、TLR3 rs3775296 (TT)とEP3 rs4147114 (GC)は、それぞれ単独では相対危険度が、5と2であるにもかかわらず、TLR3 rs3775296 (TT)とEP3 rs4147114 (GC)の両方を持つ場合は、相対危険度が25に上昇する。このように、SJS疾患発症関連遺伝子多型単独と比較して、複数の疾患関連遺伝子多型を組み合わせることにより、疾患発症リスクの予測が著明に上昇することが明らかとなった。今後さらに複数の遺伝子多型間の相互作用を解析することにより、SJS発症の予測が可能となる可能性がある。当該年度は、SJS/TEN発症と強く相関のあるPTGER3の機能を解明することができ、疾患病態との強い関連も示唆される結果を得た。本疾患の疫学調査結果とも合致するといえる結果であり、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、今まで明らかとなったSJS/TEN発症に関わる複数の遺伝子多型の相互作用について解析して発症機序を考察するとともに、疾患発症予測ならびに早期診断に役立つ遺伝子多型アルゴリズムを開発する。
非線形拡散系のダイナミクスと特異性の解析

非線形拡散系のダイナミクスの解析は,特異性が発現するメカニズムとその数理構造の解明が理解の鍵となる.本研究では特に,安定な時空間構造生成のメカニズム,高次元パターンダイナミクス,単独非線形拡散方程式の解の長時間挙動についての研究を進めた.主な研究成果は以下のとおりである.・フィッシャー型方程式のフロント解についての研究を行い,特異極限における界面の挙動が,ある種のHamilton-Jabobi方程式のゼロレベル集合として表されることを示した.その結果,初期状態によって界面の挙動を有限時間内では完全にコントロールできることが明らかにした.・藤田型方程式の解の挙動についての研究を行い,初期値の空間的減衰率と解の増大率あるいは減衰率について精密に評価し,それらの関係を定量的に明らかにした.そのために,原点近傍の解の振る舞いと無限遠近傍での解の振る舞いを形式的な漸近展開で求め,それらの接続条件から解の挙動を推定し,この形式的な議論を元に適当な優解と劣解を構成することによって厳密な証明を与えた.・符号変化する重みを持つ固有値問題に関連した最小化問題について研究を行い,一般的な状況の下でminimizerの存在とその基本的な性質について明らかにした.またこれを用いて1次元の場合に関する完全な解答を与えた.・競争型拡散方程式の特異極限と関連する無限区間上の境界値問題についての研究を行い,界面近くでの解の振る舞いを連立の常微分方程式系で表し,その解の漸近挙動を精密に調べた.この解析を元に,元の競争型拡散方程式に適当な優解と劣解を構成し,その結果を用いて,種間競争率を無限大としたときの特異極限が一種の自由境界値問題として表されることを証明した.非線形拡散系のダイナミクスの解析は,特異性が発現するメカニズムとその数理構造の解明が理解の鍵となる.本研究では特に,安定な時空間構造生成のメカニズム,高次元パターンダイナミクス,単独非線形拡散方程式の解の長時間挙動についての研究を進めた.主な研究成果は以下のとおりである.・フィッシャー型方程式のフロント解についての研究を行い,特異極限における界面の挙動が,ある種のHamilton-Jabobi方程式のゼロレベル集合として表されることを示した.その結果,初期状態によって界面の挙動を有限時間内では完全にコントロールできることが明らかにした.・藤田型方程式の解の挙動についての研究を行い,初期値の空間的減衰率と解の増大率あるいは減衰率について精密に評価し,それらの関係を定量的に明らかにした.そのために,原点近傍の解の振る舞いと無限遠近傍での解の振る舞いを形式的な漸近展開で求め,それらの接続条件から解の挙動を推定し,この形式的な議論を元に適当な優解と劣解を構成することによって厳密な証明を与えた.・符号変化する重みを持つ固有値問題に関連した最小化問題について研究を行い,一般的な状況の下でminimizerの存在とその基本的な性質について明らかにした.またこれを用いて1次元の場合に関する完全な解答を与えた.・競争型拡散方程式の特異極限と関連する無限区間上の境界値問題についての研究を行い,界面近くでの解の振る舞いを連立の常微分方程式系で表し,その解の漸近挙動を精密に調べた.この解析を元に,元の競争型拡散方程式に適当な優解と劣解を構成し,その結果を用いて,種間競争率を無限大としたときの特異極限が一種の自由境界値問題として表されることを証明した.非線形拡散系のダイナミクスを理解するためには,爆発や凝集,遷移層など各種の特異性が発現するメカニズムとその数理構造の解明が鍵となる.しかしながら,このような強い特異性発現の過程では,従来の解析手法をそのまま適用することが困難な場合が多く,多くの重要な問題が未解決のまま残されている.本研究は,これまでの研究の不備な点を補い,非線形拡散系に見られる数理構造を明らかにするとともに,新たな解析手法の構築を目指している.特に,安定な時空間構造生成のメカニズム,高次元パターンダイナミクス,歪勾配系の安定性解析,強い特異性が発現する過程についての研究を行った.具体的な研究成果は以下のとおりである.(1)方程式の構造(要素の数や非線形性,領域の対称性など)と安定解の時空間構造(周期性,空間的非一様性,単調性,対称性)の関係について解析した.(2)歪勾配系と呼ばれる特殊な構造を持つ反応拡散系に対し,定常解や進行波解などの安定性に関する基本的性質を,スペクトル解折や変分法的なアプローチによって明らかにした.(3)形態形成のモデルとなる興奮抑制系に対し,その特異極限において現れる点凝集パターンの配置とその安定性の関係について明らかにした.(4)解の爆発や凝集,集中現象など,強い特異性が発現する過程に現れる自己相似性が果たす役割について解析した.(5)反応拡散系に見られる局在化したパターン間の強い相互作用について漸近的手法を用いて調べた.非線形拡散系のダイナミクスは,爆発や凝集,遷移層など各種の特異性が発現するメカニズムとその数理構造の解明が理解の鍵となる.しかしながら,このような強い特異性が発現する場合には,従来の解析手法をそのまま適用するだけではなく,問題に応じた新たな手法の開発が必要である.本研究は,これまでの研究の不備な点を補い,非線形拡散系に見られる数理構造を明らかにするとともに,新たな解析手法の構築を目指している.特に,安定な時空間構造生成のメカニズム,高次元パターンダイナミクス,3重結合を持つ界面ダイナミクスについての研究を行った.具体的な研究成果は以下のとおりである.

(1)安定な三つの状態を隔てる3重結合を伴う界面に対し,定常状態が安定であるための条件を決定するとともに,方程式の構造(要素の数や非線形性,領域の対称性など)と安定解の時空間構造(周期性,空間的非一様性,単調性,対称性)の関係について解析した.(2)べき乗の形の非線形項を含む非線形熱方程式においては,指数の値によって解の構造が変化することが知られている,この研究では,指数がある臨界値より大きいときに非有界大域解が存在することを示し,またその増大度や増大点の集合の構造について明らかにした.(3)ある準線形放物型方程式に対し,初期値に応じて大域的増大解,進行波解,有限時間消滅解のいずれかに分類されることを示し,その漸近挙動や消滅時刻における解の振る舞いについて調べた.(4)Fisher型の方程式においては,フロントと呼ばれる遷移層の振る舞いが解のダイナミクスを理解する鍵となる.この研究では,初期値の取り方によっては時間的にも空間的にもきわめて複雑な振る舞いをすることを示した.非線形拡散系のダイナミクスは,爆発や凝集,遷移層など各種の特異性が発現するメカニズムとその数理構造の解明が理解の鍵となる.しかしながら,このような強い特異性が発現する場合には,従来の解析手法をそのまま適用するだけではなく,問題に応じた新たな手法の開発が必要である.本研究は,これまでの研究の不備な点を補い,非線形拡散系に見られる数理構造を明らかにするとともに,新たな解析手法の構築を目指している.特に,安定な時空間構造生成のメカニズム,高次元パターンダイナミクス,3重結合を持つ界面ダイナミクスについての研究を進めている.具体的な研究成果は以下のとおりである.(1)符号変化を伴う重みを持つ固有値問題に対し,重みに対するある種の制約条件のもとで,主要固有値を最小化する問題について研究を行った.これは空間的非一様性のある個体群ダイナミクスのモデル方程式のダイナミクスと密接な関係がある.ここでは,固有値を最小化する重みの特徴付けを行い,領域が一次元区間の場合についてこのような重み関数を具体的に決定した.(2)べき乗の形の非線形項を含む非線形熱方程式においては,球対称定常解が層を成すような状況のもとでは,非有界大域解が存在することが知られている.ここでは,初期値の空間無限大での振る舞いと非有界大域解の増大度との関係を決定した.(3)Fisher型の方程式においては,フロントと呼ばれる遷移層の振る舞いが解のダイナミクスを理解する鍵となる.この研究では,初期値の取り方によっては時間的にも空間的にもきわめて複雑な振る舞いをすることを示しとともに,一般的な初期値について特異極限下におけるフロントのダイナミクスを支配する方程式を導くことに成功した.非線形拡散系のダイナミクスは,爆発や凝集,遷移層など各種の特異性が発現するメカニズムとその数理構造の解明が理解の鍵となる.しかしながら,このような強い特異性が発現する場合には,従来の解析手法をそのまま適用するだけではなく,問題に応じた新たな手法の開発が必要である.本研究は,これまでの研究の不備な点を補い,非線形拡散系に見られる数理構造を明らかにするとともに,新たな解析手法の構築を目指している.特に,安定な時空間構造生成のメカニズム,高次元パターンダイナミクス,単独非線形拡散方程式の解の長時間挙動についての研究を進めている.具体的な研究成果は以下のとおりである.
熊本地震をモデルにした近代都市直下地震災害予測と巨大地震災害軽減対策の提起

日本では、社会的・経済的な活動域は常に沖積層に集中し、そこに都市を発達させ人口や施設を集積させてきたので、大規模ではなくても直下地震であれば大被害の可能性がますます高まりつつある。このため、近代における直下地震の貴重な一例である熊本地震の調査により、熊本市のような中規模都市の地震被害の予測とその軽減対策について検討を試みた。その結果は以下のように要約される。(1)熊本地震による木造家屋の大被害が、市直下を走る立田山断層線上に並ぶことを見出し、これより熊本地震はこの立田山断層の浅いところでの活動による直下地震であることをほぼ確定させることができた。さらに、立田山山中等で、この断層が活断層であることを視認し、20万年前より平均0.1mm/y以上の活動をしていることを確めた。(2)常時微動観測結果から、海洋性のスペクトルを消去してみると、沖積層が厚いと卓越周期は低く、振幅は増大し、大むね沖積層厚と木造家屋の被害率との強い相関性を追認する結果を得た。(3)気象庁震度は木造家屋の被害率と密接な関係にあるが、地震被害率は古い家屋と新しい家屋とでは明らかな相違が認められ、これには建築規準法の改正による家屋の強度増加の影響が反映していることが分った。これより、家屋被害率より震度推定を行うときは、建築年次による補正を行うべきであることを指摘した。(4)熊本地震でも市内のいたるところに地盤の液状化が発生したが、そのほとんどは、新・旧河川敷、掘割等の水位の高い砂質性の地盤で発生し、断層には沿っていなかった。さらに、その余震でも液状化が同一地点で再発するとともに、慣用の液状化推定範囲をはるかに起えた、80kmもの遠方の佐賀平野にも液状化が発生することが分った。これより液状化の判断には、微地形の歴史の調査を重視すべきことを提起した。
地上からの光学観測による水星大気の生成・散逸過程の探査

水星大気の主な成分と目されるナトリウムは太陽光の共鳴散乱により明るく発光し、水星大気の起源や時間変動を伴うとされる水星の超高層環境を探る上で好適なトレーサーである。本研究の目的は以下の通りである。1.水星大気の発光を、惑星表面付近から磁気圏の数水星半径に迄拡がる微発光域まで検出しうる、コロナグラフ式2次元撮像装置(減光量:1/1000)の開発を行うこと。2.水星大気の空間分布およびその時間変動特性を、水星大気発光の地上観測により導出すること。3.水星大気の生成・消散モデルの開発を行い、観測との比較により水星大気の生成・消散過程を究明すること。上記の目的のもとに研究が進められ、以下の成果を得た。1.水星大気光2次元撮像装置の開発・観測:コロナグラフ式撮像装置の開発を行い、ほぼ所期の迷光減光特性を得た。本装置を用いた観測を平成14年12月及び平成15年4月の水星最大離角時に試みたが、冬季の季節風や低高度観測のためにシーイング条件が悪く、データが低品質であるため、水星大気微発光域検出の有意性については尚検討中である。尚、シーイング改善が見込める平成15年6月の最大離角時に再度観測を行う予定である。2.水星大気生成・消散モデルによる微発光域成因の究明:開発した水星大気の生成・消散モデルを用いて、大気微発光域の成因について解析を進め、微発光域が太陽風または水星磁気圏イオンの水星面降下による大気粒子のスパッタリング、または、惑星間ダストの水星面衝突による大気粒子の蒸散が有力であるとの結果を得た。また、両過程で大気分布に特徴的な差異が生じる可能性も見出し、どちらの過程が有力であるかは、本研究の継続による水星大気の2次元撮像から得られる、微発光域の空間分布がキーとなることを示した。水星大気の主な成分と目されるナトリウムは太陽光の共鳴散乱により明るく発光し、水星大気の起源や時間変動を伴うとされる水星の超高層環境を探る上で好適なトーレーサである。1.水星大気の発光を、惑星表面付近から磁気圏の数水星半径に迄拡がる微発光域まで検出しうる、コロナグラフ式2次元撮像装置の開発を行うこと。3.水星大気の生成、消散モデルの開発を行い、観測との比較により水星大気の生成、消散過程を究明すること。上記の目的のもとに研究が進められ、初年度である平成13年度では以下の成果を得た。1コ口ナグラフ式水星大気光2次元撮像装置の開発:明るい水星尽半球を遮光するマスク、平行光束を作る第1視野レンズ、マスクから発生する回折光を遮光するリオ、ストップ絞り、ナトリウム発光抽出用干渉フィルター、第2視野レンズ、CCD素子からなるコロナグラフ式撮像装置のプロト、モデルを開発、試作した。現在、装置の総遮光特性を目標値の1/1000に近づけるべく、光学系内の迷光発生部位の特定と減光対策を進めている。2水星大気生成、消散モデルの更新:当研究グループの保有する水星大気の生成、消散モデルについて、特に光脱離とイオン・スパッタリング過程の定量評価を進めるとともに、水星表面から放出された粒子の水星磁場存在下でのイオン化過程を考慮したモデルを立ち上げ、水星大気の空間分布の静特性および時間変動特性の検討を開始した。

初期結果として、現段階では定性的な結果ではあるが、水星大気発光の広域現象の一つである朝夕半球の非対称性が、イオン化した放出粒子が水星表面に戻る過程により説明出来る可能性を見出した。水星大気の主な成分と目されるナトリウムは太陽光の共鳴散乱により明るく発光し、水星大気の起源や時間変動を伴うとされる水星の超高層環境を探る上で好適なトレーサーである。本研究の目的は以下の通りである。1.水星大気の発光を、惑星表面付近から磁気圏の数水星半径に迄拡がる微発光域まで検出しうる、コロナグラフ式2次元撮像装置(減光量:1/1000)の開発を行うこと。2.水星大気の空間分布およびその時間変動特性を、水星大気発光の地上観測により導出すること。3.水星大気の生成・消散モデルの開発を行い、観測との比較により水星大気の生成・消散過程を究明すること。上記の目的のもとに研究が進められ、本研究2年目(最終年度)である平成14年度では以下の成果を得た。1.コロナグラフ式水星大気光2次元撮像装置の開発・観測:前年度に試作を行ったコロナグラフ式2次元撮像装置の迷光の減光対策を進め、ほぼ所期の目標値を得た。本装置を用いた初期観測を平成14年12月の水星最大離角時に試みたが、季節風による低シーイング条件のためにデータの質が低く、水星大気微発光域検出の有意性について検討中である。尚、シーイング改善が見込める平成15年4月の最大離角時に再度観測を行う予定である。2.水星大気生成・消散モデルによる微発光域成因の究明:前年度までに開発した水星大気の生成・消散モデルを用いて、大気微発光域の成因について解析を進め、微発光域が太陽風または水星磁気圏イオンの水星面降下による大気粒子のスパッタリング、または、惑星間ダストの水星面衝突による大気粒子の蒸散が有力であるとの結果を得た。また、両過程で大気分布に特徴的な差異が生じる可能性も見出し、どちらの過程が有力であるかは、本研究の継続による水星大気の2次元撮像から得られる、微発光域の空間分布がキーとなることを示した。
プロソディ・スタイルの選択が可能な日本語音声規則合成システム

1.日本語の基本的リズム原理を調べるための一環として,詩歌朗唱の音声を取り上げ,百人一首の和歌から数首を選び,数人の学生および教官にかるた取りの読み方で朗読させて録音した.その速さについては普通の速さの他に速くおよび遅くと3段階を指定し,それぞれの速さにつき3回ずつ読ませた.選んだ歌は,普通の字数のもの1首と,字余りのある歌3首である.2.これらの録音データをソナグラフで分析して音韻長を求めた.またピッチパタンはビジピッチ等で分析し,節回しの型や傾向について分類した.3.音韻長の測定から以下のことがわかった.普通の速さで2モーラ1拍型の拍節リズムが極めて明確に認められ,速い速度ではモーラ等長型に移行する.上位のリズム単位として詩行(呼気段落)が認められるが,詩行がリズム単位と感じられるのは,下位の単位のような物理的等時性によるのではなく,段落末の基本周波数パタンや強さのパタンによっていると見られる.4.和歌の朗唱などでは段落末にリタルダンドがかけられ, 1モーラが1秒近くになることがあり,規則合成音声でこれを実現する際にゆらぎを付けないと極めて不自然な声になる.これを避けるにはバズ音源となるパルス列の周期を搖らしてビブラートを付けるのが効果的と考えられるが, 8KHzサンプルのパルス列における周波数設定は100Hz付近では約1Hzのステップとなり,連続的に滑らかなビブラートを付けることができない.しかし,階段状のビブラートでも毎秒46回の速さになると支障がなく,固定周波数による不自然感の軽減に十分効果があることを実験によって確認した.5.極めて速い朗読音声を合成する際,口の動きのなまけを考慮する必要があり,母音のフォルマントを中性化の方向に移動させることにより,一応の効果が確認できた.しかし,この操作だけでは実際のテキスト朗読音声の不自然感軽減の役に立たないことが判った.1.日本語の基本的リズム原理を調べるための一環として,詩歌朗唱の音声を取り上げ,百人一首の和歌から数首を選び,数人の学生および教官にかるた取りの読み方で朗読させて録音した.その速さについては普通の速さの他に速くおよび遅くと3段階を指定し,それぞれの速さにつき3回ずつ読ませた.選んだ歌は,普通の字数のもの1首と,字余りのある歌3首である.2.これらの録音データをソナグラフで分析して音韻長を求めた.またピッチパタンはビジピッチ等で分析し,節回しの型や傾向について分類した.3.音韻長の測定から以下のことがわかった.普通の速さで2モーラ1拍型の拍節リズムが極めて明確に認められ,速い速度ではモーラ等長型に移行する.上位のリズム単位として詩行(呼気段落)が認められるが,詩行がリズム単位と感じられるのは,下位の単位のような物理的等時性によるのではなく,段落末の基本周波数パタンや強さのパタンによっていると見られる.4.和歌の朗唱などでは段落末にリタルダンドがかけられ, 1モーラが1秒近くになることがあり,規則合成音声でこれを実現する際にゆらぎを付けないと極めて不自然な声になる.これを避けるにはバズ音源となるパルス列の周期を搖らしてビブラートを付けるのが効果的と考えられるが, 8KHzサンプルのパルス列における周波数設定は100Hz付近では約1Hzのステップとなり,連続的に滑らかなビブラートを付けることができない.しかし,階段状のビブラートでも毎秒46回の速さになると支障がなく,固定周波数による不自然感の軽減に十分効果があることを実験によって確認した.5.極めて速い朗読音声を合成する際,口の動きのなまけを考慮する必要があり,母音のフォルマントを中性化の方向に移動させることにより,一応の効果が確認できた.しかし,この操作だけでは実際のテキスト朗読音声の不自然感軽減の役に立たないことが判った.