hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
磁場誘起マルテンサイトバリアント変換を用いたマイクロブレーキパッド

Fe-30.5Pdの組成を有するアーク溶解インゴットを用いてガラス基板上にFe-Pd薄膜を作製した.また,同じインゴットを用いて液体急冷リボン材を作製した.リボン材の両面をエメリー紙で100μm以下の厚さまで機械研磨し,さらに,過塩素酸:酢酸:メタノール=1:1:8の混合液により室温で電解研磨した.この試料は室温でマルテンサイト相である.集合組織をX線回折実験により調べたところ,リボン材の法線方向に<100>ならびに[001]方向が配向する傾向があった.この試料を透過電子顕微鏡を用いて観察を行ったところ,試料中に二種類の界面が存在した.一つは厚さが数10nm程度のバリアント同士が<101>面に関して双晶の関係にあり,直線的であった.もう一つは,この双晶関係にある数10nm程度の厚さのバリアントの集合体同士による界面で,ジグザグ状であった.マルテンサイト変態を光学顕微鏡で観察すると明瞭なコントラストを示すのはこのバリアントの集合体で,試料表面に大きな起伏を生じる.バリアント変換を示す界面は数10nm程度の厚さのバリアントによる<101>双晶面である.多結晶の場合,細かいバリアント界面による起伏は数nm程度であるためブレーキパッドに用いるには起伏が小さすぎるが,バリアントの集合体による起伏は,バルク試料の場合その表面を指でなぞると十分に凹凸を感じるほどであった.透過電子顕微鏡中で対物レンズの電流値を変化させたが,いずれの界面も明瞭に変化する様子は見られなかった.今後,磁場の方向ならびに強さを制御しながらバリアント変換を観察できる方法を考案するすると共に,マルテンサイトバリアントの集合体を制御して得られる摩擦係数の知見を得る.マイクロブレーキパッドとしてFe-Pdを用いるために,まず,Fe-Pdのマルテンサイト変態温度の組成依存性を詳細に調査した.変態温度測定に用いたFe-Pd試料は液体急冷法により作製したリボン材である.母合金はArアーク溶解により作製した.本合金系試料は急冷によって液体からFCCオーステナイト相もしくはFCTマルテンサイト相に相変態する.変態温度の測定は一定応力下における熱サイクル試験によって行った.Pd濃度が30原子パーセント近傍のFe-Pdのマルテンサイト変態温度は,Pd濃度が0.1原子パーセント増加するとおよそ10K低下することが分かった.室温で磁場誘起マルテンサイトバリアント変換を生じるためには室温でマルテンサイトFCT相でなければならないが,そのためにはPd濃度が29.8原子パーセント以下である必要があった.他方,室温で応力誘起マルテンサイト変態を生じるには室温でオーステナイトFCC相である必要があるが,そのような温度は試料中にPdが30.3原子パーセント以上含まれていなければならない.一方,マルテンサイト温度を示差走査熱量計により測定することを試みたが,ほとんどの試料がマルテンサイト変態に伴う変態熱を生じなかった.一部の試料では変態を示すピークが見られるものもあり,変態温度を測定するための標準ツールである示差走査熱量計により変態熱の小さなマルテンサイト変態を測定出来るようになるためのヒントがあると考えられる.Fe-30.5Pdの組成を有するアーク溶解インゴットを用いてガラス基板上にFe-Pd薄膜を作製した.また,同じインゴットを用いて液体急冷リボン材を作製した.リボン材の両面をエメリー紙で100μm以下の厚さまで機械研磨し,さらに,過塩素酸:酢酸:メタノール=1:1:8の混合液により室温で電解研磨した.この試料は室温でマルテンサイト相である.集合組織をX線回折実験により調べたところ,リボン材の法線方向に<100>ならびに[001]方向が配向する傾向があった.この試料を透過電子顕微鏡を用いて観察を行ったところ,試料中に二種類の界面が存在した.一つは厚さが数10nm程度のバリアント同士が<101>面に関して双晶の関係にあり,直線的であった.もう一つは,この双晶関係にある数10nm程度の厚さのバリアントの集合体同士による界面で,ジグザグ状であった.マルテンサイト変態を光学顕微鏡で観察すると明瞭なコントラストを示すのはこのバリアントの集合体で,試料表面に大きな起伏を生じる.バリアント変換を示す界面は数10nm程度の厚さのバリアントによる<101>双晶面である.多結晶の場合,細かいバリアント界面による起伏は数nm程度であるためブレーキパッドに用いるには起伏が小さすぎるが,バリアントの集合体による起伏は,バルク試料の場合その表面を指でなぞると十分に凹凸を感じるほどであった.透過電子顕微鏡中で対物レンズの電流値を変化させたが,いずれの界面も明瞭に変化する様子は見られなかった.今後,磁場の方向ならびに強さを制御しながらバリアント変換を観察できる方法を考案するすると共に,マルテンサイトバリアントの集合体を制御して得られる摩擦係数の知見を得る.
サル由来Bartonella quintanaを用いた共進化と病原性に関する研究

Bartonella quintana(B.q)は塹壕熱の病原体として,第一次・二次世界大戦時に兵士に流行した細菌である。ヒトはB.qの唯一の自然宿主であるが,近年では飼育ザルからもB.qが分離されている。しかしながら,野生ザルにおけるB.qの保有状況やヒトへの病原性は不明である。本研究では,野生ニホンザル45検体を対象にB.qの保有状況と遺伝子性状を解析した。その結果,B.qは13.3%(6/45)のニホンザルから分離され,既報のB.q株と異なるニホンザル独自の遺伝子性状であった。ニホンザル由来株を用いてヒト赤血球への感染性を検討したところ,赤血球へ接着・侵入している可能性が示唆された。【研究実績】Bartonella quintanaは塹壕熱の病原体として第一・二次世界大戦時に兵士に大流行した細菌で,人が本菌の自然宿主である。近年,中国や米国で飼育されていたMacaca属のサルからB. quintanaが分離されたことから,サルも自然宿主である可能性が示された。平成26年度の当該研究では,野生のニホンザル(Macaca fuscata)におけるB. quintanaの分布状況を明らかにするとともに,その遺伝子性状を詳細に解析し,人と同様にサルも本菌の自然宿主である可能性を検討した。青森・山形・和歌山県から野生のニホンザル血液45検体を採取し,B. quintanaの分離を試みた。その結果,6検体(13.3%)のニホンザル血液からB. quintanaが分離された。陽性個体の血中菌数は5037,000CFU/mlと高く、いずれの個体も臨床症状も示していなかった。陽性個体の分離株から代表株を1株ずつ選抜し(計6株),Multi locus-sequence typing(MLST)法によってSequence Type(ST)を調べた結果,いずれの株も新規のST22に型別された。e-BURSTならびに系統樹によってニホンザル由来株(ST22)とヒト(STs1-7)およびカニクイザル(STs8-14),アカゲザル(STs15-21)由来株の系統関係を調べると,B. quintanaは宿主動物ごとに4つのグループに分類された。以上の結果から,野生のニホンザルはB. quintanaの新たな自然宿主であることが明らかになったとともに,本菌は宿主の動物種ごとに共進化している可能性が示された。Bartonella quintana(B.q)は塹壕熱の病原体として第一次・二次世界大戦時に兵士に流行した細菌である。人はB.qの唯一の自然宿主であるが,近年では研究用のアカゲザルやカニクイザルからB.qが分離されている。しかしながら,野生ザルにおけるB.qの保有状況や人に対するサル由来株の病原性は全く不明である。平成26年度の当該研究では,青森・山形・和歌山県の野生ニホンザルから血液45検体を採取し,B.qの保有状況ならびに遺伝子性状を検討した。その結果,6検体のニホンザルからB.qが分離された。Multi locus-sequence typing(MLST)法によってニホンザル由来株のSequence Type(ST)を解析した結果,検討した6株はいずれも新規のST22に型別された。MLST法に用いた遺伝子の塩基配列に基づいて,ヒトおよびアカゲザル・カニクイザル・ニホンザル由来株を系統解析したところ,B.qはヒトあるいはサルの種類ごとに分類された。以上の結果から,サルもB.qの自然宿主であることが明らかになったとともに,B.qは宿主動物種とともに進化している可能性が示された。平成27年度には,ニホンザル由来株を用いてヒト赤血球に対する感染性を検討した。蛍光染色した両者を共培養(24・48時間)し,蛍光顕微鏡下で観察した結果,24時間後に菌体がヒト赤血球上に確認された。共培養48時間後にフローサイトメトリーによって解析した結果,MOI(多重感染度)=1.0における感染赤血球率は6.9%であった。さらに,透過型電子顕微鏡により観察したところ,赤血球内に菌体が確認された。以上の結果から,in vitroにおいてサル由来B.qはヒト赤血球への接着・侵入能を有する可能性が示唆された。最終年度の研究成果については,サル由来株の全ゲノム解析を含め,論文を投稿準備中である。平成26年度の実施計画では,野生のニホンザルにおけるB. quintanaの分布状況と分離株の遺伝子性状から,サルと本菌の共進化を解明することが目的であった。

その結果,B. quintanaはサルや人とともに共進化している可能性を示す結果が得られたことから,当該研究はおおむね順調に進展していると思われる。当初の実施計画では,realimePCR法によって野生のニホンザルにおけるB. quintanaの分布状況を検討予定であったが,Bartonella DNAが検出されたサル血液3検体から本菌が分離されたことから,分離培養法によって分布状況を評価できていると考えられる。人獣共通感染症学平成27年度の実施計画では,人に対するニホンザル由来B. quintanaの病原性を解析する予定である。平成26年度内に人赤血球に対するニホンザル由来B. quintanaの接着能を既に検討しており,人由来細胞を使った感染実験の条件検討を完了している。また,当初の実施計画では,人赤血球のみを用いる予定であったが,B. quintanaを含むBartonella菌は宿主動物の血管内皮細胞に対しても感染性を有することが知られている。今後,人由来の赤血球のみならず血管内皮細胞に対してもニホンザル由来B. quintanaが接着・侵入・増殖する可能性をin vitro下で評価していく予定である。ドイツで開催予定の国際Bartonella学会において,当該年度の研究成果を発表する計画であったが,主催者側の都合により急遽開催が延期された。その結果,当該年度に計上していた旅費(300,000円)を使用できなかったため,上記の次年度使用額が生じた。平成27年度の国際Bartonella学会の開催時期は未定であることから,次年度に繰り越した助成金の一部を使用して,他の国際学会において平成26年度の研究成果を発表する予定である。サル由来B. quintanaの感染実験に使用する人血管内皮細胞は,特殊な培地類を必要とし,また株化されておらず,繰り返しの継代培養に耐えられないことから,本実験には新たな細胞と培地類を随時購入する必要がある。以上から,次年度に繰り越された助成金の一部を使用して,各種実験試薬類を購入し,平成27年度の実施計画が滞ることのないよう研究を展開していく計画である。
視覚系の生理構造とパターン認識機構の総合的研究

視覚系のメカニズム解明への研究アプローチの従来からの一般的手法は、系を最末端の角膜から最上層部の大脳中枢まで、各部分に分けて、夫々を専門的立場から解明しようというものである。したがって、眼球光学系研究、網膜視物質研究,視神経研究,大脳中枢神経系研究といった研究分野が生れる。しかしこれでは各部位の機能と構造は明らかになっても、各部位がどのような機能的つながりをしているか、つまり視覚系全体がどのように成り立っているかを知ることが未解決となる。そこで本研究班はもう一つのアプローチを試みようということで結成された。即ち視覚系を構成している組織をミクロ的見方からマクロ的見方に至るまで種々の見方で見て、視覚系全体がどのように構成されているか、いわば組織の積み上げを見ようというものである。その見方としては、分子レベルでの見方,細胞レベルでの見方,神経レベルでの見方,感覚器レベルでの見方,そして個体レベルでの見方である。研究方法としては、計4回の班会議を開催し、各レベルでの研究状況を紹介しその後、その知識を他のレベルに関係づけるための討論を行なう、という方式を採用した。成果は極めて大きく、たとえば視物質の再生メカニズムを研究している分子レベルの吉澤分担者の報告を、感覚器レベルの暗順応の研究をしている池田分担者が受けて両者の結果を比較するとか、個体レベルで色知覚の研究をしている秋田分担者と、色覚の遺伝を取り扱う深見分担者とが結果を比較するなど、このアプローチの有用性が確認された。したがって視覚系の究明にはこのアプローチは強力な手法であることが証明されたので、成果を報告書にまとめると共に、今後更に研究グループを強化発展させることが極めて重要であるとの結論に達した。
抗体産生応答を伴わない成人T細胞白血病ウイルス感染の研究

我々は近交系家兎を用いてATLの動物実験モデルを樹立する過程において、ウイルスが感染しているにも拘らず血清中に抗体が検出されない場合があることを見出した。この現象を感染源となるウイルス産生細胞と宿主側の要因について解析した結果、以下の結果を得た。1、5週令以上の幼若・成熟家兎にHTLV-I産生細胞を接種した場合には、家兎の系統と接種細胞の由来に関係なく、すべての家兎が血清抗体陽性となった。2・3日令の新生仔家兎にHTLV-I産生細胞を接種した場合には、Chbb:HM系細胞を接種されたChbb:HM系あるいはF_1家兎では血清抗体は陽転したが、B/J系細胞を接種されたB/J系あるいはF_1家兎では血清抗体は陽転せず、また末梢血リンパ球に細胞障害活性も検出されなかった。B/J系細胞を接種されたChbb:HM系家兎では血清抗体陽性となった。3.血清抗体陰性家兎の末梢血リンパ球の培養によってウイルス抗原陽性の培養細胞株を樹立することができた。4.血清抗体陰性家兎の血液5mlを雑系成熟家兎に輸血すると1ヶ月後には血清抗体が陽転した。5.B/J系新生仔家兎にB/J系由来細胞を接種する際に、同時にショープ乳頭腫ウイルスを皮内接種したところ、接種部位に3週間後に乳頭腫を認めるようになり、5週令で血清を検査したところ抗HTLV-I抗体は陰性であったが乳頭腫ウイルスに対する中和抗体は陽性であった。以上の実験結果から、新生仔期にHTLV-Iの感染が成立しウイルス・キャリヤーになっているにもかかわらず、血清抗体が陽転しない場合があることは明らかである。この機序については現在検討中であるが、HTLV-I感染による非特異的免疫抑制によるものではなく、ウイルスに対する免疫寛容によりものと考えられる。同様の現象が人においても見られる可能性があることから、抗体陽性者のみをウイルスキャリヤーとすることには問題があるだろう。
２ビット情報の記録可能な積層縦型構造多値記録相変化メモリ素子の創製

次世代不揮発性メモリとして、アモルファス相と結晶相の電気抵抗差を利用した相変化メモリが注目されている。更なる大容量化を目指し、相変化メモリの多値記録化が期待されている。本研究では、二段階結晶化を示す相変化材料と一段階結晶化を示す相変化材料を積層する事により、2ビットの多値記録実現を目指した。Cu-Ge-Teについて、二段階結晶化過程を示す組成範囲を明確にした。その結果、23.4Cu-28.8Ge-47.8Te薄膜とGeTe薄膜の積層組み合わせにより、2ビット情報記録が可能である事が分かった。本研究では、二段階結晶化を示すCu-Ge-Teと一段階結晶化を示すGeTeを用いた多値記録相変化メモリ素子の創製に挑戦し、本期間において以下の知見を得た。(1)二段階結晶化を示すCu-Ge-Teの組成範囲:二段階結晶化を生じる組成範囲を明確にするため、GeTe-CuTe擬二元系薄膜(Ge50-xCuxTe50)を作製し、その結晶化挙動に及ぼす組成依存性を調査した。尚、結晶化挙動の評価には、二端子法による電気抵抗測定(昇温速度:10°C/min)を用いた。その結果、21<x<24at.%の範囲で二段階結晶化が生じる事が分かった。(2)結晶化メカニズムの解明:これまで、Cu組成が23.4at.%である擬二元系アモルファス薄膜は、結晶化に伴う体積変化が約0.6%と極めて小さい事が分かっていた。その挙動を明らかにするため、該薄膜を各温度に熱処理した後、透過電子顕微鏡観察を行った。その結果、第一結晶化においてGeCu2Te3が生成し、第二結晶化に伴い残留アモルファスがGeTeへと結晶化する事が分かった。即ち、結晶化に伴い体積膨張するGeCu2Te3結晶相が先ず生成し、その後、結晶化に伴い体積収縮するGeTe結晶相が生成する事により見かけ上体積変化がほぼ0となる事が明らかとなった。(3)レーザー照射実験による結晶化挙動:本研究では、レーザー照射装置を用いて結晶化速度を評価した。その結果、組成によっては、準静的な10°C/min程度の昇温速度で二段階結晶化する薄膜も、ナノ秒幅のレーザーパルス照射では、GeCu2Te3単一相へと結晶化する事が分かった。一方で、準静的な昇温では単一相に結晶化する薄膜も、逆に、ナノ秒レベルでは二段階の結晶化を示す事が分かった。尚、レーザーパルス照射(レーザー強度:5.7mW)では、GeCu2Te3相へは約50ns、GeTe相へは約230nsで結晶化する事が分かった。これまでの研究により、二段階結晶化を示すGeTe-CuTe擬二元系薄膜の詳細な組成範囲が明らかとなった。同時に、その二段階結晶化のメカニズムも、電気抵抗変化および組織観察より明らかとなってきた。また、その相変化速度は、メモリデバイスに要求されるナノ秒程度で生じる事も分かってきた。更に、興味深い事に、ナノ秒レベルでは、10°C/min程度の準静的な昇温速度下での相変化挙動と全く異なり、幅広い組成範囲にて二段階結晶化を示す事も分かってきた。これまでに得られている知見より、二段階結晶化を示すGeTe-CuTe薄膜と一段階結晶化を示すGeTe薄膜の相変化に伴う電気抵抗変化の組み合わせから、計算上、4つの電気抵抗値レベル(かつ各レベルの電気抵抗差が1桁以上)を設定可能である事も明らかとなってきている。以上のように、GeTe-CuTe二元系薄膜の二段階結晶化挙動について、その結晶化メカニズム等が明らかになり、当初の計画通りに進展している。1.二段階結晶化を示すCu-Ge-Teと一段階結晶化を示すGeTeの最適組成化最適Cu-Ge-Te組成を検討した結果、Ge28.8Cu23.4Te47.8が、GeTeの結晶化温度よりも高い温度領域、即ち、第一結晶化温度:250°Cおよび第二結晶化温度:325°Cを示す事が分かった。更に、アモルファス相の抵抗値は10^7 Ω、第一結晶化後の抵抗値は10^3 Ω、第二結晶化後の抵抗値は10^2 Ωであった。その結果、GeTeとGe28.8Cu23.4Te47.8を二層に積層した場合、材料的には4値の抵抗状態を実現でき、それぞれの抵抗状態の間には1桁以上の抵抗差を持たせることが出来る事が分かった。2.各層の繰り返し特性本実験では、各層の繰り返し特性を評価した。デバイス作製には、先ずフォトリソグラフを用い、GeTe/電極間の接触サイズを10μm×10μmとした。本デバイスではGeTe層は10^2回以上の良好な繰り返し特性を示したが、セット時の抵抗値のバラツキが大きく(1桁以上)、構造の最適化、特に、接触サイズ微細化を試みた。

フォトリソグラフとフォーカスイオンビーム(FIB)を駆使し、50nm厚さの電極層上に絶縁層を成膜し、その後、FIBにてSiO2/電極層にφ500nmの円柱状の穴をあけ、そこに相変化材料を成膜する事で電極接触サイズを最小化した。その結果、Ge-Cu-Te層は10^4回の長期繰り返し性を示した。以上より、4値を示す多値記録相変化メモリ素子の基礎知見を得る事ができた。また、本実験で用いたGe-Cu-Te系PCRAMデバイス構造を用い、シナプス挙動を模したデータ消去過程を実現する事が可能である事が分かった。次世代不揮発性メモリとして、アモルファス相と結晶相の電気抵抗差を利用した相変化メモリが注目されている。更なる大容量化を目指し、相変化メモリの多値記録化が期待されている。本研究では、二段階結晶化を示す相変化材料と一段階結晶化を示す相変化材料を積層する事により、2ビットの多値記録実現を目指した。Cu-Ge-Teについて、二段階結晶化過程を示す組成範囲を明確にした。その結果、23.4Cu-28.8Ge-47.8Te薄膜とGeTe薄膜の積層組み合わせにより、2ビット情報記録が可能である事が分かった。本期間にて得られた知見を基に、GeTe-CuTe擬二元系薄膜およびGeTe薄膜の積層型メモリセルを作製し、そのメモリ動作を検証する。特に、付与するエネルギーに依存して、相変化挙動が異なる事が分かってきている。それ故、該メモリセルのメモリ動作に及ぼす印加電圧依存性を評価する予定である。更に、二段階結晶化を示すGeTe-CuTe二元系薄膜は、相変化に伴う体積膨張がほぼゼロを示す。通常、相変化材料は、6%8%程度の大きな体積変化を示すが、このような大きな体積変化はメモリセル内に大きな内部応力を発生させるため、相変化材料/電極界面の剥離などの原因となり書き換え耐性に悪影響を及ぼす。それ故、相変化に伴う体積変化がほぼゼロであるGeTe-CuTe擬二元系薄膜は、相変化メモリの書き換え耐性の大幅な向上が期待出来る。それ故、該薄膜を用いたメモリデバイスの耐久性評価についても重点を置き評価を進める。更に、他の相変化材料についても検討を行う。材料工学
レーザー光標的を用いたビーム・プロファイル・モニターの開発

極低エミタンス電子ビームの生成・保存は第3世代放射光源(SOR)・自由電子レーザー(FEL)・超高エネルギー電子・陽電子線型加速器(LC)等にとって必要不可欠の技術である。本研究の目的はこれらの電子ビームのエミタンスを直接測定する高性能モニターの開発にある。具体的目標として高エネルギー加速器研究機構で開発されているATF(Accelerator Test Facility)ダンピング・リングのビームを診断する事を念頭に置いている。この研究の最も重要なポイントは(1)所定の性能を持つレーザー光標的を実現し、(2)システムとして加速器に組込む事、にある。我々はビームウエストω_ο=12-15μm、フィネスF=321を持つ光共振器を開発する事に成功した。この性能は当初の目標を十分達成していると判断し、製作した光標的ATF電子ビーム内に組み込み、実際のエミタンスを実測する事にした。この結果、ATFビームサイズはσ_b=9.8±1.0μmであり、ほぼ設計値通りのビームサイズ(垂直)を有している事が判明した。なお測定されたコンプトン散乱光はエネルギースペクトルだけではなくその絶対的カウント数も誤差の範囲内で予想と一致した。これにより、このATFダンピングリングはこのエネルギー帯の電子リングとして世界最小のエミタンスを有する事を実証した。その後共振器に対して様々な改良を加えた後、再度ATF電子ビームのエミタンスを測定した。この測定の主たる目的は、極低エミタンス電子ビームに存すると予言されるToucheck効果によるビームサイズの増大である。以上により本研究は当初の目的を完全に達成する事が出来た。本研究の目的はビーム・クーリングの際必要なビーム・プロファイル・モニターの実機レベルでの開発である。具体的目標として高エネルギー加速器研究機構で開発されているATF(Accelerator Test Faci1ity)ダンピング・リングのビームを診断する事を念頭に置いている。本モニター装置は通常使用されるワイヤー(タングステン等)の代わりにレーザービームを使用する。レーザー光標的と電子ビームのコンプトン散乱により高エネルギーの光子(〉10MeV)がほぼもとの電子ビーム方向に放出される。この散乱光を光検出器で捕らえ、検出数を電子ビームとレーザー光の相対位置の関数として測定することにより1次元のビームサイズを測定する。第一年度の具体的研究開発目標は、レーザー光標的(共振器)のプロトタイプを製作する事であった。これに関しては以下に述べる成果をえた。(He-Neレーザー5mW使用)(1)ビームウエスト15ミクロンのガウスビームを作る事に成功した。最終目標は10ミクロンである。(2)同じ共振器で光増幅率174倍を到達した。最終目標は100倍であったので超過達成した事になる。(3)長時間(1時間以上)に渡って安定にビームを保持する事ができた。(4)光検出器の試作機をATFモニター設置場所付近に仮置きし、バックグランド等の性質を調べた。この結果シールドさえ強化すれば信号雑音比は特に問題ない事が判明した。これらの成果は、共振器を一体型の構造にして機械振動を大幅に減少させたこと、透過光の情報を使いフィードバックに実現した事等、当初の方針が正しく生かされている事を示しでいる。来年度は10ミクロンを達成し実機製作に向けて開発を継続する。本研究の目的は極低エミタンスビームの実現に必要なビーム・プロファイル・モニターの開発である。具体的目標として高エネルギー加速器研究機構で開発されているATF(Acelerator Test Facility)ダンピング・リングのビームを診断する事を念頭に置いている。

レーザー光標的と電子ビームのコンプトン散乱により高エネルギーの光子(>10MeV)がほぼもとの電子ビーム方向に放出される。この散乱光を光検出器で捕らえ、検出数を電子ビームとレーザー光の相対位置の関数として測定することにより1次元のビームサイズを測定する。第2年度の具体的研究開発目標は、レーザー光標的(共振器)の実機を製作する事であった。これに関しては以下に述べる成果をえた。(2)ビームウエスト12ミクロンのガウスビームを作る事に成功した。(3)光増幅66倍を実現した。これにより共振器内の実効的パワーは3300mWを実現することができた。(4)真空中においても長時間に渡って安定にビームを保持する事ができることを確認した。以上の成果および試験結果に基づき、製作したレーザーワイヤー実機はATF内での試験に供することが可能と判断し、ATF内に設置することとした。来年度の目標は実際にビームのプロファイルを得ることにある。以上の成果を国際会議で報告し、論文として発表した。この研究の最も重要なポイントは(1)所定の性能を持つレーザー光標的を実現し、(2)システムとして加速器に組込む事、にある。(1)「レーザー光標的の製作」我々はビームウエストw_0=12-15μm、フィネスF=321を持つ光共振器を開発する事に成功した。この性能は当初の目標を十分達成していると判断し、製作した光標的ATF電子ビーム内に組み込み、実際のエミタンスを実測する事にした。(2)「ATF電子ビーム・エミタンス測定」組み込まれたレーザー光標的はダンピングリングの直線部分にあり、その下流12.8mのところに純CsI製検出器を配置した。まず、散乱光のエネルギーに対応してコンプトン運動学から予想されるエネルギー帯(主として15-25MeV)にのみ信号が存在することを確認した。その後本実験に入りビームサイズを測定した。測定値は、σ_b=9.8±1.0μmである。この結果、ATFビームはほぼ設計値通りのビームサイズ(垂直)を有している事が判明した。なお測定されたコンプトン散乱光はエネルギースペクトルだけではなくその絶対的カウント数も誤差の範囲内で予想と一致した。これにより、このATFダンピングリングはこのエネルギー帯の電子リングとして世界最小のエミタンスを有する事を実証した。その後共振器に対して様々な改良を加えた後、再度ATF電子ビームのエミタンスを測定した。この測定の主たる目的は、極低エミタンス電子ビームに存すると予言されるToucheck効果によるビームサイズの増大である。以上により本研究は当初の目的を完全に達成する事が出来た。
低電力駆動確率演算素子としての神経細胞の作動原理の解明

従来のコンピュータシステムと相補的な計算システムを構築することを目指し,脳神経システムの特に確率性に着目した汎用情報処理様式の構築の検討を試みた.活動中の脳神経活動の観察から得られた情報処理原理である制約付エントロピー最大化原理を,神経細胞のような確率的パルス間隔素子とは異なる,一般的な確率的素子に適用できるように拡張した.また神経細胞のネットワークを構築して,数値シミュレーションにより,そのネットワークの発火活動を解析することで,双方向結合度や三角モチーフ数などのネットワークの局所的構造の統計的性質によって,ネットワークの出力時系列の統計的性質が受ける影響を明らかにした.課題1では,制約付エントロピー最大化原理を,確率的パルス間隔素子でない一般的な確率的素子に適用できるように拡張する枠組みを構築した.もともとの制約付エントロピー最大化原理では,発火率に反比例するパルス間隔を生成する確率素子を仮定していたが,この原理の適用限界を非ガウス的ノイズチャネルや他のチャネルに対して適用する方法を検討した.より一般的な入出力対応をもった確率素子の場合に拡張し,制約付エントロピー最大化の解となる発火率の定常分布を計算した.また,これまでの原理では,入力パラメータ(発火率)から観測量(スパイク間隔)への変換を考慮していたが,さらに発火率そのものではなく,情報表現として発火率を非線形変換した別の量を用いた場合について,その情報量と制約付エントロピー最大化の解を計算した.課題2では,多様な確率素子が複数あった場合の情報伝達に関して,制約付エントロピー最大化原理に従うことでのメリットを調べるために,複数の多様な送信側の神経細胞からスパイクを受けとる1つの受信側の神経細胞が制約付エントロピー最大化原理に従うスパイク時系列を生成するための条件について詳細に調べた.その結果,受信側の素子として単純な積分発火型の神経細胞を考えた場合,送信側の複数の神経細胞がかなり限定された条件下にないと,インビボの神経細胞から観測されるエントロピー最大化原理を満たすスパイク時系列が生成されないことがわかった.その他,行動経済学の専門家と,神経細胞の確率的な情報処理と人間レベルでの判断の非合理性や不確実性について,低電力性及びエネルギー消費の観点から議論した.課題1「制約付エントロピー最大化原理の一般的な確率素子への拡張」に対しては,制約付エントロピー最大化原理をより一般的な確率素子に対して適用できるように,平成26年度に行った理論的枠組みの拡張に対して,コンピュータシミュレーションによる確認を行い,論文の執筆に着手した.課題2「多様な確率発火素子集団による情報伝達」では,まず多様な確率素子が複数あった場合の情報伝達に対して,制約付エントロピー最大化原理に従うことのメリットを調べることを目的として,同原理に従ってスパイクを生成する複数の送信側(プレ)の神経細胞から,スパイク列を受け取る1つの受信側(ポスト)の神経細胞が生成するスパイク列が,同原理に従うときに満たすべき条件を詳細に調べたところ,当初の予想に反して,プレが興奮性の神経細胞集団のみから構成され,ポストが積分発火型確率素子であると仮定した場合,かなり限られた条件下でのみインビボで観測される同原理に従うスパイク時系列が生成されることが判明した.そこで,この予想外の結果を踏まえて,本年度の研究は,昨年記載した推進方策に従って,他の課題に優先して課題2の状況において,どのような条件下でポストの神経細胞が生成するスパイク時系列が同原理に従うのかを詳細に調べた.結果として,プレの神経細胞集団が,興奮性だけでなく抑制性神経細胞から構成され,さらにその発火率が相関して変動することが重要である事がわかった.また,プレの神経細胞とポストの神経細胞の間のパラメータの対応関係を調査した.その他,神経細胞ネットワークの大局的な活動と人間レベルでの判断の不確実性に関して,昨年度に引き続き脳波計測データに基づく考察を行い,さらに広い分野の研究者とエネルギー消費の観点から議論した.昨年の報告書で記載した通り,当初の想定に反した結果が出たため,今後の研究を遂行する上で重要な点である「インビボで観測される条件付エントロピー最大化原理を満たすスパイク時系列の統計性を満たす神経系の条件」を調査した.この条件に関しては結果が得られており,今後の研究には支障がなくなった.従って,当初の予定通り,平成28年度は,課題2のまとめと課題3を進め,後半で課題4を行う予定である.本研究課題では,確率素子としての神経細胞の情報処理原理の解明を目指して行ってきた.課題1「制約付きエントロピー最大化原理の一般的な確率素子への拡張」では,限定的な条件を仮定していた先行研究の条件を一般化することを目的として,平成26年度に解析計算や数値シミュレーションを行い,平成27年度に論文の執筆を着手し,最終年度である本年度は引き続き論文の執筆を進めた.また,課題2「多様な確率発火素子集団による情報伝達」では,これまで1素子で考えていた制約付きエントロピー最大化原理仮説を多素子の場合に拡張することを目的として,平成27年度には,受信側の神経細胞が生成するスパイク発火時系列が,制約付きエントロピー最大化原理に従うときの条件を,送信側の神経細胞集団の性質と受信側の神経細胞の性質に関して明らかにした.最終年度ではこれらの内容をまとめ,論文執筆を進めた.さらに最終年度では,神経ネットワークとしての情報変換原理を検討するために,神経細胞のネットワークを構築して,数値シミュレーションによりその発火活動を解析した.素子の性質に加え,双方向結合度や三角モチーフ数などのネットワークの局所的な構造によって,出力時系列の統計的性質が大きく影響を受けることが明らかになった.

この結果から,分布を用いた確率素子としての神経細胞の演算原理を考える際には,当初想定していたような入力を演算して結果を出力として出すような単純な構造に加え,ネットワークの強い再帰性の影響をも取り込んだ形で定式化する必要性が示唆された.従来のコンピュータシステムと相補的な計算システムを構築することを目指し,脳神経システムの特に確率性に着目した汎用情報処理様式の構築の検討を試みた.活動中の脳神経活動の観察から得られた情報処理原理である制約付エントロピー最大化原理を,神経細胞のような確率的パルス間隔素子とは異なる,一般的な確率的素子に適用できるように拡張した.また神経細胞のネットワークを構築して,数値シミュレーションにより,そのネットワークの発火活動を解析することで,双方向結合度や三角モチーフ数などのネットワークの局所的構造の統計的性質によって,ネットワークの出力時系列の統計的性質が受ける影響を明らかにした.本年度の段階では2つの課題を遂行する予定であった.1つ目は制約付エントロピー最大化原理の一般的な確率素子の場合への拡張であり,この課題については予定通り研究を進めることができた.2つ目は多様な確率素子が複数あった場合の情報伝達効率に関する解析であった.その基礎として,複数の送信側の神経細胞からスパイクを受けとる1つの受信側の神経細胞がインビボで観測されるエントロピー最大化原理に従うスパイク時系列を生成する条件について詳細に調べた.予想に反した結果として,単純な構成ではインビボで観測されるエントロピー最大化原理に従うスパイク時系列を再現できないことがわかった.この成果は,確率的スパイク生成様式に制約を与えるもので,今後,神経細胞の確率的スパイク列による情報処理の解明に関して大きなヒントを与える重要なものであったが,当初の計画である情報伝達効率の計算を行うためには,先にこの問題を解決する必要があり,結果として多数の素子の場合の情報伝達効率そのものは計算できなかった.この点を除けば,上記の副次的な成果を加えて,おおむね順調に進展している.今年度は,研究の遂行上想定外に生じた「インビボで観測される条件付エントロピー最大化原理を満たすスパイク時系列の統計性を満たす神経系の条件」を調査することによって,確率的スパイク生成様式に対する制約条件という副次的な結果を得る事ができた.今後はこれにより得られた知見をもとに,制約付エントロピー最大化原理に従う確率素子の情報伝達効率を実際に計算し,また今回得られたプレとポストのパラメータの対応関係を利用して,課題3である確率分布を用いた新しい演算様式に関して検討する.さらに,後半では課題4で示している実際の神経活動データへの適用を行い,上述の演算がどの程度実現可能かについて検討する.得られた成果に関しては,論文としてまとめ,公表する.神経情報科学まず第1に,本年度得られた知見を論文としてまとめ,公表する予定である.第2に課題
治療薬耐性カンピロバクターの実態解明：家畜農場～食卓および疾患までの横断的解析

研究成果の内容,意義,重要性など本研究は、グローバルな課題の一つである薬剤耐性カンピロバクターについて、本菌感染症に対する治療薬に耐性を示す菌株(治療薬耐性菌株)の人への伝播に関する科学的データを得るため、食肉の流通エリア内において、患者および家畜・食肉から治療薬耐性菌株を収集し、薬剤耐性情報等を調べることで、家畜農場食卓および疾患までの治療上問題となる耐性菌の分布・発生状況や耐性の状況、遺伝的背景をゲノムレベルで調査することを目的としている。本菌感染症の治療薬ではマクロライド系が第一選択として推奨されているので、今回はその最も代表的な薬剤であるエリスロマイシンについて検討した。先ず、異なる濃度のエリスロマイシンを含有する培地にリファレンス菌株(エリスロマイシンに対する最小発育阻止濃度(MIC: minimum inhibitory concentration)が0.25μg/512μg/ml)を接種し、MIC値の小さな菌株の発育を抑制して治療薬耐性カンピロバクター菌株を効率的・選択的に分離する培地を開発した。次に、福岡地区でのカンピロバクター腸炎・食中毒の患者由来菌220株を本培地を用いて調べたところ、34株(15.5%)が発育し、そのうち4株(1.8%)は高度耐性(MIC >256μg/ml)であった。一方、福岡市内2地区7店舗から鶏肉を購入し、市販食肉に由来する菌株調べたところ、31検体中23例でカンピロバクターが検出された(汚染率74.2%)ものの、菌株は全てMIC値が4μg/ml以下であった。今後の検討のため、本研究で薬剤に耐性を示した菌株は、治療薬耐性カンピロバクター菌株として、付帯情報(分離年月日、場所)を記録し、-80°Cに凍結保存した。本研究は,グローバルな課題の一つである薬剤耐性カンピロバクターについて,本菌感染症に対する治療薬に耐性を示す菌株(治療薬耐性菌株)の人への伝播に関する科学的データを得るため,食肉の流通エリア内において,患者および家畜・食肉から治療薬耐性菌株を収集し,薬剤耐性情報・ゲノム情報を調べることで,家畜農場食卓および疾患までの治療上問題となる耐性菌の分布・発生状況や耐性の状況,遺伝的背景をゲノムレベルで調査することを目的としている.平成29年度は,上記の目的達成に必要な治療薬耐性カンピロバクター菌株に対する選択分離培地を検討した.培地開発のために必要なリファレンス菌株として,研究協力機関より,福岡地区での食肉の流通エリア内での市販食肉および患者に由来する検体から分離された菌株のうち,本菌感染症治療薬であるエリスロマイシンに対する最小発育阻止濃度(MIC: minimum inhibitory concentration)が0.25μg/512μg/mlの菌株の供与を受けた.これらの菌株を使用して,低濃度MICの菌株の発育を抑制して本研究で目的とする菌株のみを選択的に分離可能な培地を検討した.ヒツジ赤血球を5%の割合で加えた寒天平板培地上に滅菌蒸留水に溶解したエリスロマイシンを塗布した後,4°Cで一晩保存して薬剤を浸透させる方法で,異なる薬剤濃度の培地を試作した.異なるMICの菌株を滅菌生理食塩水で菌液とし,同じ濃度(濁度で判定)になるように調整した.作製した寒天平板培地をそれぞれ分画し,各分画に異なるMICの菌株液を同じ量で接種した後,微好気培養を3日間行って各培地における各菌株の発育を培地毎および菌株毎に比較した.その結果,低濃度MICの菌株では発育が抑制され,かつ,本研究で目的とする菌株は発育が可能な選択分離培地の組成を得ることが出来た.当初の計画では,本研究で目的とする菌株のみを選択的に分離可能な培地の検討を平成29年度の前半で済ませ,その結果に基づいて選択分離培地を作製して同年度の後半には菌株の収集を開始することにしていた.しかしながら,培地の検討が長引いたことから,菌株収集を平成30年度に延期せざるを得なかった.研究成果の内容,意義,重要性など本研究は、グローバルな課題の一つである薬剤耐性カンピロバクターについて、本菌感染症に対する治療薬に耐性を示す菌株(治療薬耐性菌株)の人への伝播に関する科学的データを得るため、食肉の流通エリア内において、患者および家畜・食肉から治療薬耐性菌株を収集し、薬剤耐性情報等を調べることで、家畜農場食卓および疾患までの治療上問題となる耐性菌の分布・発生状況や耐性の状況、遺伝的背景をゲノムレベルで調査することを目的としている。

一方、福岡市内2地区7店舗から鶏肉を購入し、市販食肉に由来する菌株調べたところ、31検体中23例でカンピロバクターが検出された(汚染率74.2%)ものの、菌株は全てMIC値が4μg/ml以下であった。今後の検討のため、本研究で薬剤に耐性を示した菌株は、治療薬耐性カンピロバクター菌株として、付帯情報(分離年月日、場所)を記録し、-80°Cに凍結保存した。1.従来用いられているカンピロバクター選択分離培地(カンピロバクター菌種の選択)に平成29年度の研究成果に基づく組成を加えて,治療薬耐性カンピロバクター菌株収集用の選択分離培地を作製し,リファレンス菌株およびカンピロバクター以外の菌種を用いて、選択効果を確認する.2.福岡地区でのカンピロバクター腸炎・食中毒の患者由来の分離菌株について,治療薬耐性カンピロバクター分離培地に接種して微好気培養したのち,発育の有無を確認し,陽性率を検証する.また,発育してきた菌株について,薬剤耐性を調べ,耐性の程度を明らかにする.3.福岡地区での食肉の流通エリア内で,家畜・家禽,市販食肉等に由来する菌株について,治療薬耐性カンピロバクター分離培地に接種して微好気培養したのち,発育してくる集落を純培養し.PCRで菌種を確認するとともに薬剤耐性を調べ,付帯情報(分離年月日,場所)とともに収集する.4.上記の各カンピロバクター菌株の菌株識別情報として,カンピロバクターの鞭毛遺伝子(fla A)による型別,ゲノム情報を基にした菌株型別法であるMulti Locus Sequence Typing (MLST)等を行い,菌株付帯情報と融合して,ワンヘルス・データベースを構築する.5.ワンヘルス・データベースの解析により,家畜・食肉,患者の各分離菌株グループ内における薬剤耐性動向などの傾向を解析するとともに,グループ間における相違を検証する.MLST解析ではWebデータベースにより,他の地域との相違を解析する.各菌株の薬剤耐性情報,fla A型別,MLST等をグループ横断的に比較・解析し,人および動物・食肉分離菌株で同一プロファイルのものが無いかなど,グループ菌株間の相関関係を調査する.当初の計画では,本研究で目的とする菌株のみを選択的に分離可能な培地の検討を平成29年度の前半で済ませ,その結果に基づいて選択分離培地を作製して同年度の後半には菌株の収集を開始することにしていた.しかしながら,培地の検討が長引いたことから,菌株収集を平成30年度に延期せざるを得なかった.そのため,平成29年度に予定していた物品費・その他の支出が少なく,次年度使用額が生じた.
ストレス応答の仕組み

平成57年度において、次の研究成果(主なもののみ)をあげた。1)代表的ストレス蛋白質HSP90の分子シャペロン機能を明らかにした。2)SOS応答で誘導されるDNA組み換え中間体にはたらくエンドヌクレアーゼRuvCの構造をX線結晶解析によって決定し、作用機構を明らかにした。3)26Sおよび20Sプロテアソームを構成する各種の蛋白質を同定し、それらの構造と機能を明らかにした。4)大腸菌のストレス応答に関与する転写因子σ32の量の調節が、mRNAの翻訳促進とσ32の安定化の2つの機構によってなされていることを明らかにした。5)新しいプロテアーゼFtsHを同定し、それがAAAファミリーに属し、σ32の分解を支配することを明らかにした。6)GroELが識別する基質蛋白質の構造を明らかにした。7)熱ショックによるプラスミッドDNAの起らせん構造の解消の機構を明らかにした。8)核内がん遺伝子産物Mybと熱ショック因子HSF3の結合を見いだし解析した。9)ストレスによる転写因子NF-κB活性化の機構を解析した。10)感染によるHsp65のプロセッシングとマクロファージ表目への発現の仕組みと免疫学的意味を解析した。1.培養動物細胞(マウスやヒトの細胞)を熱ショック処理すると核内移行するアクチン結合タンパク質コフィリンの出芽酵母ホモローグの遺伝子COF1をクローニングし、破壊したところ、必須遺伝子であることが明らかになった。また、ブタのコフィリンcDNAを発現させると酵母のDELTAcof1の致死性を救助することを見いだした(矢原)。2.ストレスタンパク質の発現をもたらす、熱ショックによる大腸菌ストレスタンパク質mRNAの高次構造の変化を、転写調節因子sigma^<32>が認識する仕組みを明らかにした(森)。3.栄養条件が悪い自然環境で大腸菌は稀にしか増殖しないが、それに適応したRNAポリメラーゼとリボゾームの修飾があることを明らかにした(石浜)。4.大腸菌の膜透過機構にかかわるSecYとSecE複合体の構造と機能を解析した(伊藤)。5.DNA損傷の組み換えと修復に関与するruvA,B,C遺伝子産物の機能をin vivoおよびin vitro系で解析し、新しい知見を多数得た(品川)。6.出芽酵母で欠損すると高温での増殖ができなくなる遺伝子を単離して解析した。その中にマイナーArg-tRNA(AGG)遺伝子の欠失よるものを得た。この結果、HSP70ファミリーのSSC1発現誘導に欠損が現れることを発見した(中村)。7.大腸菌内のプラスミッドDNAは熱ショックによって超らせん構造が弛緩する新しい知見を、クロロキン存在下のアガロースゲル電気泳動によって示した(関水)。8.核内がん遺伝子産物MybはHSEに直接結合しないにもかかわらずHSP70の転写を活性化することを見いだした。これはMybがロイシンジッパーを介して他の転写調節因子と相互作用するためと考えられる(石井)。1.各種の細胞を熱ショック処理すると核内移行するアクチン結合タンパク質コフィリンの細胞性粘菌ホモローグの遺伝子COF1とCOF2をクローニングし、産物の性質と発現を調べた。コフィリンを過剰発現すると、細胞内のアクチンの量が増加し、細胞の運動性が高まるのが認められた。運動性の定量化に購入した画像解析装置を使った(矢原)。2.ストレスタンパク質の発現にかかわる、大腸菌転写調節因子σ^<32>の安定性を、ストレス蛋白質に依存して支配する領域Cを同定した(森)。3.大腸菌に熱ショックを与えると、細胞分裂の停止が起こるが、この停止を支配する遺伝子sulAの構造と機能を解析した(堀内)。4.栄養条件が悪い自然環境で大腸菌は稀にしか増殖しないが、それに適応したRNAポリメラーゼの変化を詳細に解析した(石浜)。5.大腸菌の膜透過機構にかかわるSecYの構造と機能を遺伝学的、分子生物学的に解析した(伊藤)。6.DNA損傷の組み換えと修復に関与するruvA,B,C遺伝子産物の機能をin vivoおよびin vitro系で解析した。さらにruvCの結晶構造を明らかにした(品川)。

7.出芽酵母で欠損すると高温での増殖ができなくなる遺伝子の中にマイナ-Arg-tRNA(AGG)遺伝子の欠失によるものを得ていたが、この作用は新しい転写調節因子の欠損によることを明らかにした(中村)。8.ナリジキシン酸は大腸菌に熱ショック応答を誘導するが、この作用はσ^<32>の安定化によることを明らかにした(関水)。9.熱ショックプロモーター領域のHSEに結合する複合体中にMybが含まれることを見いだした(石井)。1.ストレスによって核内移行するアクチン結合蛋白質コフィリンがN端から3番目のセリン残基のリン酸化によって、アクチン結合能が負に制御されていることを明らかにした(矢原)。2.大腸菌のSOS応答を誘導するシグナルが1本鎖DNAであることを明らかにした(堀内)。3.熱ショック転写調節因子σ^<32>の安定性を制御するDnaK蛋白質の結合部位を同定した(森)。4.大腸菌の休止期で転写、翻訳装置の機能制御の仕組みを解明した(石浜)。5.FtsHが膜蛋白質の組み込み・アセンブリー、そしてある種の不安定な蛋白質の分解にかかわる、多機能な膜結合シャペロンであることを示した(伊藤)。6.DNA損傷の組換え修復を支配するRuvAは4重体、RuvBは2量体を形成して機能を発揮することを明らかにし、RuvCの立体構造をX線結晶解析によって解明した(品川)。7.出芽酵母のストレス応答変異株でSSC1合成に異常を示す変異が、ある種の転写調節因子であることを明らかにした(中村)。8.熱ショックによる細胞内DNAの超螺施構造の制御機構の一端を明らかにした(関水)。9.核内がん遺伝子産物Mybが熱ショック因子HSF3と相互作用することを見いだした(石井)。10.26Sプロテオソームに含まれ、逆シャペロン活性をもつサブユニットを同定した(田中)。11.ストレスがNF-KBを活性化する仕組みにかかわるシグナル伝達系を明らかにした(山本)。12.感染症においてHsp65抗原がマクロファージ表面に現れる過程を解析した(姫野)。13.自食作用に欠損をもつ突然変異体を単離し、その一つに特異的な蛋白質キナーゼを見いだした(大隅)。なお、関水班員の研究完成のために、ハイブリダイゼイションインキュベータが緊急に必要になったため、最終年度ではあるが、配分された研究費より支出した。
ウニ胚誘導因子の研究

ウニ胚からの誘導因子の単離を試みたが、多大の努力にもかかわらず成功には至らなかった。最近、両生類において誘導因子は阻害因子と複合体を形成して存在していることが報告されてきており、ウニ胚においても誘導因子が不活性型として存在している可能性がある。今回用いた精製方法では活性がモニターできなかったと考えられる。そこで、戦略を変えて遺伝子の単離を試みた。アクチビンは両生類において、予定外胚葉の中胚葉誘導因子として知られる一方、様々な生物種からcDNAがクローニングされ、アミノ酸の保存配列も明らかになっている。そこで、保存されているアミノ酸配列に相当するオリゴヌクレオチドをプライマーとし、PCR法でウニ胚のRNAからcDNAをクローニングすることを試みた。その結果、予想される長さのフラグメントが得られ、その塩基配列にコードされているアミノ酸配列は保存配列と一致した。従って、ウニ胚にもアクチビンmRNAが存在することが示唆された。得られたPCR産物をプローブにウニ胚の未受精卵、胞胚期、間充織胞胚期、原腸胚期のcDNAライブラリーをスクリーニングしたが、残念ながらポジティブなシグナルは得られなかった。おそらく、コピー数がきわめて少ないものと考えられる。両性類においても、初期胚のアクチビンmRNA量は少なく、卵には既にタンパク質として蓄積されていることが報告されていることから、未成熟卵のライブラリーからのスクリーニングが必要と考えられる。一方、今回の一連の研究でCaイオノフォア処理により、予定口側外胚葉が反口側外胚葉に分化することが見いだされた。誘導因子の情報は細胞膜を介し、さらに細胞内伝達系を介して核に伝わると考えられるが、Caイオンを介した細胞内情報伝達系が口側外胚葉の誘導に深く関わっていることが示唆された。
話者の方向推定によるカーナビゲーション用途の音声雑音除去に関する研究

本研究では、カーナビゲーション・システムのような比較的小規模なシステムでも実現可能な音声雑音除去手法を目指して,音源(コマンド発声話者)の方向を推定し,その情報を用いて雑音除去を行う手法の開発を目的としている。従って,開発には,1)音源方向推定と2)雑音除去の2つの技術開発が必要である。音源方向推定法として、2つのマイクからの入力の周波数成分をベクトル量子化の技術を応用して音源毎に分類し、方向推定を行う方法を提案した。本法は、推定精度は良いが計算時間がかかり、簡易な雑音除去法の一部として使用することは難しかった。このため、より簡易な方法を模索したが、充分な推定精度が得られなかった。一方、雑音除去法としては、2入力スペクトル・サブトラクションを提案し、その性能を評価した上で、DSP上に実装を行った。本法は、従来のスペクトル・サブトラクション法に比べて、非定常性の高い走行雑音にも効果が高いことを示すことができた。また、DSP上の実装は、まだ最適化の余地があるとはいうものの、8kHzサンプリングの音声信号に対して、実時間で雑音除去が可能であることを示すことができた。自動車の運転時に用いる情報機器であるカーナビゲーション・システムでは、安全面及び利便性において装置の音声操作は非常に有効なインターフェイスとして機能している。しかし、カーナビゲーション・システムにおける音声認識は、自動車の走行雑音などによる認識率の低下は避けられず、実用上の問題点ともなっている。本研究では、カーナビゲーション・システムのような比較的小規模なシステムでも実現可能な音声雑音除去手法の開発を目指している。本研究では,音源(コマンド発声話者)の方向を推定し,その情報を用いて雑音除去を行う手法の開発を目的としている。本年度は,2)の雑音除去手法について,DSPへ実装を行い,実装可能性の実証実験を行った。研究計画では,本年度は方向推定手法と雑音除去手法のシミュレーション実験を行い,手法の精密化を図る予定であったが,研究途上において手法のDSP上への実装が危ぶまれる懸念が生じたため,現時点でのシステムをDSP上へ実装する作業を前倒しした。その結果,現時点での最適化されていないシステムでも,8kHzサンプリングの音声信号に対して,DSP上へのプログラム実装で雑音除去処理が可能であることを実証した。ただし,DSP上で音源方向推定も同時に行うには,雑音処理手法の高速化が必要であることも判明した。今後,音源方向推定はメインCPU上で行い,雑音除去はDSP上で行う分業システムと,両方の処理を一括してDSP上で実行するシステムの両方について,検討を進めることにしている。自動車の運行補佐を行うカーナビゲーション・システムでは、安全面及び利便性において装置の音声操作は非常に有効なインターフェイスである。しかし、走行中の車内における音声認識は、自動車の走行雑音などによる認識率の低下は避けられず、実用上の問題点ともなっている。昨年度、2)の手法として「2入力SS法」を開発したが、本年度は,自動車の実走行中に収集した雑音を用いて、提案手法の性能評価実験を行った。その結果、提案手法が、自動車走行中の非定常な雑音に対しても性能の劣化が少なく、有効に働くことを確かめた。この研究成果については、本学卒業論文にて発表を行い、現在、外部での発表に向けて準備中である。本研究では、カーナビゲーション・システムのような比較的小規模なシステムでも実現可能な音声雑音除去手法の開発を目指して,音源(コマンド発声話者)の方向を推定し,その情報を用いて雑音除去を行う手法の開発を目的としている。2)の手法については昨年度までに開発・評価を行っている。一方、1)の手法については開発中のシステムでは計算量の関係で組み込みが難しいかった。

本年度は、この点を考慮し,簡便な音源方向推定手法の開発を目的として研究を行った。この研究成果については、本学卒業論文にて発表を行い、現在、外部での発表に向けて準備中である。