hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
音声対話における自然発話理解の研究

自然な発話におけるさまざまな誤り・ノイズを含む認識結果をエラー対応型一般化LR構文解析法を用い、小さな誤りは修正し大きな誤りはダミーの非終端記号を割り当てることで、確かに認識できる部位とそうでない部位を区別しつつ解析を進める技法について研究を行った。この統語的解析と並行して意味解析も行い、発話の意味を抽出することにした。さらに未知語の処理を行い、発見された未知語を逐次システムに組み入れるアルゴリズムを開発した。システム構築に際しては対話型という点を利用し、不明解な部位についてはシステム側が無理に判断するのではなく、話者にインタラクティヴに尋ねるといった柔軟な機構をもたせている。本年度は以上の方針を中規模の文法で実験し、有効性を確認した。また、以上のほかに関連研究として次の2つの事柄を行った。1.音声認識部として、Hidden Markov Modelを簡便に扱うHTKというツールを使用し、自由発話を扱える認識モジュールの開発に着手した。学習モデルの作成には東北大・松下単語音声データベースを用い、音韻単位の認識実験を行った。2.LRバーザを生成するツールとしてはYaccが有名だが、これはあいまい性のある文法を扱えない。そこでYacc形式で記述された任意の文脈自由文法に対処できる`NLyacc'を作成した。現時点でNLyaccには上で述べたような誤り対応の機能は付与されていないが、パーザジェネレータとしては実用性があるので、フリーソフトウェアとして配布を始めた。
同期・非同期の自発神経活動による大脳皮質神経回路の形成とその障害

本研究は、哺乳期マウス大脳における同期・非同期の自発神経活動が、大脳神経回路構築(特に特徴的な長距離神経回路である脳梁神経回路の形成)に果たす役割を明らかにすることをめざした。発達期の大脳神経回路に特徴的に現れる自発神経活動パターンには、大規模な同期活動であるHイベントとより同期率の低いLイベントに分けられる。これまでの研究で、Lイベントがあれば脳梁軸索投射の形成が起こること、脳梁投射細胞は大脳興奮性神経細胞の一部をなす細胞群であることなどから、Lイベントの一部は脳梁投射細胞の同期活動を反映した同期活動であり、この同期活動が脳梁投射に重要なのではないかという仮説を持つに至り、その仮説を検証する研究を進めてきた。逆行性標識によって脳梁投射細胞を特異的に標識し、他の細胞と区別してその解剖学的・生理学的特徴を解析し、脳梁投射細胞が他の投射細胞とは異なる細胞群であること、特徴的な視覚応答特性をもつこと、また、脳スライスを用いた実験から、脳梁投射細胞同士が有意に高い確率で双方向のシナプス結合をもつことを明らかにし、脳梁投射細胞が大脳回路の中で投射先特異的な機能的サブネットワークを作っていることが示唆された。また、脳梁投射細胞同士の特異的なシナプス結合形成のメカニズムとして、哺乳期マウス大脳において脳梁投射細胞同士がギャップ結合を作っていることを明らかにした。初期のギャップ結合形成が、後の特異的シナプス結合形成の基盤となると考え、さらに研究を進めている。本研究では、私が確立してきた哺乳期マウスの神経活動操作、記録技術を駆使して、同期・非同期の自発的神経活動が大脳皮質神経回路構築に果たす役割を明らかにすることを目的としている。本年度は生後初期のマウス大脳皮質で形成される大脳皮質間軸索投射(脳梁軸索投射)を研究対象として、時期特異的な神経活動操作を行い、発達時期のいつ、どのような活動パターンが脳梁軸索投射形成に関わるかを明らかにする実験を進めた。子宮内電気穿孔法を用いて神経活動を抑制する分子ツールKir2.1を皮質興奮性神経細胞に発現させ(Mizuno et al, JNS, 2007)、Tet-systemによってその発現を時期特異的に制御することで(Hagihara et al, Nature Neurosci, 2015)、生後2週の自発神経活動の重要性が明らかになった。具体的には、生後2週まで継続的にKir2.1を発現させて神経活動を抑制し続けると脳梁軸索投射は阻害されるが、生後2週にKir2.1の発現をオフにして神経活動を戻すと、軸索投射の回復がみられた。また、生後3週以降に神経活動を回復させても軸索投射の回復がみられなかったことから、軸索投射の形成・回復には臨界期があることも明らかになった。生後2週に回復させた神経活動パターンをin vivo Ca2+ imagingによって記録する実験を行うと、この時期に特有のL eventと呼ばれるネットワーク自発神経活動が回復していることが示され、このパターンの自発神経活動が脳梁軸索投射に深く関わる事が示唆された。当初の計画通り、哺乳期マウスの大脳皮質の神経活動を時期特異的に操作する実験系を用いて、その脳梁軸索投射への効果を明らかにしつつあり、おおむね順調に進展している。本研究は、哺乳期マウスの神経活動操作・記録技術を駆使して、同期・非同期の自発神経活動が発達期の大脳神経回路の構築に果たす役割を明らかにすることを目的としている。これまでの研究で、発達期の大脳神経回路に特徴的に現れる自発活動パターン(特に中程度に同期するL eventと呼ばれる自発活動パターン)が、大脳の代表的な長距離神経回路である脳梁軸索投射の形成に重要であるという結果を得ており、この活動パターンがどのような神経細胞に由来する活動かを明らかにする研究を進めた。哺乳期での解析は技術的に種々の困難が予想されたため、まず成獣において研究を進め、脳梁投射細胞が機能的なサブネットワークを作っていることを示唆する結果を得た。具体的には、大脳皮質2/3層には、脳梁投射細胞とともに、他の領域へ投射する長距離・局所投射細胞も混在している。逆行性標識によって脳梁投射細胞を特異的に標識し、他の細胞と区別してその解剖学的・生理学的特徴を解析し、脳梁投射細胞が他の投射細胞とは異なる細胞群であること、特徴的な視覚応答特性をもつことを明らかにし、さらに機能的なサブネットワークを形成している可能性を示唆する結果を得た。この機能的サブネットワークが哺乳期から存在するかどうかを検証するため、成獣で確立したものと同様の実験を哺乳期にも行うための予備実験を進めるとともに、より詳細に局所回路構造を解析するため、脳スライスを用いた解析も進めた。前年度に得られた結果から新たな仮説を立て、必要な技術の確立を行い、目的達成に向けて研究を進めており、おおむね順調に進展している。

これまでの研究で、Lイベントがあれば脳梁軸索投射の形成が起こること、脳梁投射細胞は大脳興奮性神経細胞の一部をなす細胞群であることなどから、Lイベントの一部は脳梁投射細胞の同期活動を反映した同期活動であり、この同期活動が脳梁投射に重要なのではないかという仮説を持つに至り、その仮説を検証する研究を進めてきた。逆行性標識によって脳梁投射細胞を特異的に標識し、他の細胞と区別してその解剖学的・生理学的特徴を解析し、脳梁投射細胞が他の投射細胞とは異なる細胞群であること、特徴的な視覚応答特性をもつこと、また、脳スライスを用いた実験から、脳梁投射細胞同士が有意に高い確率で双方向のシナプス結合をもつことを明らかにし、脳梁投射細胞が大脳回路の中で投射先特異的な機能的サブネットワークを作っていることが示唆された。また、脳梁投射細胞同士の特異的なシナプス結合形成のメカニズムとして、哺乳期マウス大脳において脳梁投射細胞同士がギャップ結合を作っていることを明らかにした。初期のギャップ結合形成が、後の特異的シナプス結合形成の基盤となると考え、さらに研究を進めている。明らかになりつつあるLeventと呼ばれる自発神経活動パターンの役割をさらに明らかにするとともに、それを特異的に操作する実験系の確立、それに関わる内在性イオンチャネルの同定などの研究を進める。新たに得られた仮説(脳梁投射細胞の機能的サブネットワークは哺乳期から存在し、その同期活動が軸索投射形成に寄与する)を検証するため、成獣で確立したものと同様の実験を哺乳期で行うための予備実験を進め、より詳細に局所回路構造を解析するため、脳スライスを用いた解析も進める。少額であり、次年度の経費に合わせて使用することで、より効果的な使用が可能になるため、繰越金とすることにした。本年度中に京都大学から鹿児島大学へ異動があり、組換えDNA実験や動物実験のために実験室の申請、実験計画の申請等で数ヶ月研究進展が遅くなり、そのために繰越金が発生した。次年度の経費に合わせて効果的に使用する。
口語音声資料を用いた北京語の語彙的軽声の発生メカニズムの解明に関する基礎研究

現代北京語の軽読現象は、漢字資料からは読み取れない音声変化であるが、口語音声資料に基づく軽読を調査した基礎的なデータも乏しいのが現状である。本研究では、VCD版北京語テレビドラマから北京語の口語音声データを入手して、語彙レベルで発生する軽読現象について、その実態を調査する。これと同時に、歴史口語資料における基礎語彙の語形成について時代を遡り調査し、語形の2音節化と軽読化との関係を分析して、その結果を報告書にまとめる。平成18年度は、16年度と17年度にVCDから聞き取り作業で台詞をおこした「初校台本」について、複数の北京語話者によるVCDとの遂語照合・校正作業を行ない、345,600字の「校正台本」を新たに入手した。この過程で、日本語話者と、北京語以外の漢語方言話者とでは、北京語を聞きる場合に聞き逃す音声現象に、明確な相違点と類似点が存在することが判明した。「児化韻」と文末語気助詞は双方に共通の難点であり、台詞の最初に出現するする感嘆詞を日本人話者は聞き逃し易い問題所の比較対照一覧表と分析については、台本の一部の日本語訳とあわせて、報告書にまとめた。平成18年度には、朝鮮中世の中国語会話読本である元本『老乞大』を検索用にデータ入力し加工を施した上で、基礎語彙について、現代漢語方言語彙との関係を調べた。元本『老乞大』本文には、現代漢語方言語彙の時間詞が13語・人称代詞が17語使用されており、その中の時間詞4語・人称代詞4語が、官話地区限定語彙項目であった。この検索結果を用例付き語彙索引にまとめ、北京語の語彙的軽声の基礎資料とした。現代北京語の音声特徴のひとつである軽読現象は、漢字資料からは読み取れない音声情報であるため、北京語話者以外の者にはその実態がよく理解できない上に、口語音声資料に基づく調査報告といった基礎データも極めて乏しいのが現状である。最近のAudio Visual技術の進歩と中国における映像文化の活況のもとで、本格的な現地調査と似た口語音声資料の入手が可能になった。本研究では、北京語のテレビドラマのVCD版を利用して、これをもとに北京語の口語の音声データを入手し、そこに見られる北京語固有の音声現象のうち、特に、軽読現象から語彙的軽声について調査をすすめ、報告書を作成する。平成16年度には、60分テレビドラマの11本について、聞き取り作業を行い、VCDから台詞をおこして、北京育ちの北京語話者のチェックを受けた後、文字入力した台本として整理する作業を実行した。60分ドラマ1本の平均文字数は、23040字であり、本年度全体で253220字の音声資料にもとづく北京語データが手に入った。この聞き取り作業の過程で、疑問文の文音調に関して、文末上昇調に2種類の型が存在していることが実証された。ひとつは諾否疑問イントネーションとして用いられる固有の上昇調であり、相手に確認する疑問文を作る。もうひとつは、諾否疑問形式だけでなく、文末付加型疑問形式のすべてに用いられる強調されたより高音の上昇イントネーションであり、相手に強く同意を求め、行為を促すべく提案を示す意図で発せられる。本研究では、北京語のテレビドラマのVCD版を利用して、これをもとに北京語の口語の音声データを入手して、そこに見られる北京語固有の音声現象のうち、特に、軽読現象から語彙的軽声について調査をすすめ、報告書を作成する。平成17年度には、平成16年度に引き続き、60分テレビドラマの残り4本について、聞き取り作業を行い、VCDから台詞をおこして、北京育ちの北京語話者のチェックを受けた後、文字入力した台本として整理する作業を行った。この4本の60分ドラマからは79200字の音声資料にもとづく北京語データが手に入った。次に、2種類のバージョンがあるドラマ(台本無しのVCD版10本と、台本付きのVHS版10巻)について聞き比べた結果、台本の無いVCD版から聞き取り作業で台詞をおこした台本と、台本付きのVHS版の台本との間で、台詞に同音異字が少なからず存在することが判明した。そのなかでも、固有名詞に頻出する同音異字については、どちらか一方に確定するのは困難である。この結果を受けて、この10本以外のVCD版から台詞を聞き取り文字におこした台本15冊についても、複数の人による聞き取り結果の照合が必要となり、この過程を新たに付け加えた。

平成18年度は、16年度と17年度にVCDから聞き取り作業で台詞をおこした「初校台本」について、複数の北京語話者によるVCDとの遂語照合・校正作業を行ない、345,600字の「校正台本」を新たに入手した。この過程で、日本語話者と、北京語以外の漢語方言話者とでは、北京語を聞きる場合に聞き逃す音声現象に、明確な相違点と類似点が存在することが判明した。「児化韻」と文末語気助詞は双方に共通の難点であり、台詞の最初に出現するする感嘆詞を日本人話者は聞き逃し易い問題所の比較対照一覧表と分析については、台本の一部の日本語訳とあわせて、報告書にまとめた。平成18年度には、朝鮮中世の中国語会話読本である元本『老乞大』を検索用にデータ入力し加工を施した上で、基礎語彙について、現代漢語方言語彙との関係を調べた。元本『老乞大』本文には、現代漢語方言語彙の時間詞が13語・人称代詞が17語使用されており、その中の時間詞4語・人称代詞4語が、官話地区限定語彙項目であった。この検索結果を用例付き語彙索引にまとめ、北京語の語彙的軽声の基礎資料とした。
ナノインプリントとナノメッキを融合した微小デバイス一体型積層基板に関する研究

高分子材料を基板として、ナノインプリント技術で溝構造の作製、ナノメッキ技術で樹脂上に配線パターンを形成し、そして最終的にプラズマ、エキシマUVによる表面親水化技術によって、溝構造と配線パターンをもつ基板同士を、流路変形の無い低温接合技術で、3次元構造を持つ流路デバイスとして作製することに成功した。本研究の成果は医療・化学分析チップ作製に必要な基礎技術を確立することができたと言える。ナノインプリントの原理を追求し、特に小型のUVナノインプリント装置を開発し特許取得まで行い、産学連携により開発した装置は製品化まで繋がった。ナノインプリントの、要素技術の中で重要なモールドについては、産学連携によって形状及び洗浄方法の技術を確立することができた。さらに、モールドに必要な離型剤の処理方法については、独自の離型剤処理治具を設計製作し、十分に使用可能であることを確認した。上記のUVナノインプリント装置を使い、80nmのline/space及び200nm以下のdotsパターンの転写に成功した。転写後に次ぎのプロセスに移行する際に問題となる、残膜についても10nm以下に抑えることが可能となった。UVインプリント樹脂については、産学連携によってメッキ液及びドライエッチングにも耐性がある樹脂剤を樹脂メーカと共同で開発した。上記の技術を総合し、UVインプリント技術を使い、パターンドメディア応用への技術の確立を行い、産学連携によって企業の研究所と高効率発光のLEDの開発を行った。作製したナノサイズパターンにSn-Cuのメッキを埋め込むことに成功し、Sn-Cuめっき膜の結晶粒径、結晶構造を制御できるめっき条件の検討を行い、結晶粒径、結晶構造はウイスカ-発生にも影響を与えることがわかった。ナノサイズパターンについてはCo系合金、Cuのメッキも埋め込むことに成功した。高分子材料の1つであるPMMA樹脂と、その中でも有機系薬品に耐性のあるCOP樹脂(シクロオレフィンポリマー)のバルク基板に注目し、ホットエンボスの技術を使い、シリコン製の金型で3次元構造を持つマイクロ流路を作製することが可能な技術を確立した。その要素技術で重要な、(1)3次元権造シリコン金型の設計、これについては、プロセスからのフィードバックを最重要とし、順テーパの突起構造にすることによって成形しやすいことを確認した。次に、(2)作製方法、ここではドライエッチング加工のBosch法を改良し、シリコン金型の壁面が滑らかになるDeep-RIEによる高アスペクト3次元構造の段差エッチングを開発した。最後に、(3)離型方法、ここでは加工基板がPMMAの場合は、シランカップリング剤をシリコン金型にデイピングする方法及びその治具の開発を行い、加工基板がCOP(シクロオレフィンポリマー)の場合はシリコン金型の表面には不要であることを確認することができた。確立することができた。一つのマイクロチップとして完成するために欠かせない、マイクロ流路基板と蓋基板の低温接合技術についても検討を行なった。その結果、接合前に上記2つの接合面に、(1)酸素プラズマ照射、(2)窒素プラズマ照射、(3)エキシマUV光照射、(4)エキシマUV+オゾン照射により、接合界面を活性化することにより、マイクロ流路に液体を流しても漏れが無いこと、及び流路断面形状の変形がないことを確認することができた。樹脂材のガラス転移温度以下による低温接合技術を確立することが可能できた。出来上がったマイクロ流路チップに対し、0.5MPaの圧力に対し漏れがなく、十分な接合強度を得ることができた。上述の技術を使い、電気泳動マイクロ流路チップ、全血で調べることができるマイクロ流路チップを作製し、評価することが可能になった。本研究では、高分子材料を基板として、ナノインプリント技術及びナノメッキ技術を用いて、実装デバイス埋め込み用溝とサブミクロンサイズでの配線が形成された基板を製作し、次に、この基板表面をプラズマ照射及び、エキシマUV光照射による表面活性化の手法を用いて、低温での接合技術で多層化して、デバイス埋め込み型積層基板を構築するための要素技術を確立することを目的としている。そこで先ず、樹脂基板内に埋め込んだデバイスから外側へ取り出すための電気信号を、高周波の信号も考慮して、ノイズ等の影響がないようにするために立体的でかつ、短い距離で電気信号を送れるようにするために100nmの幅、80nmのビアを持つ3次元Cu立体配線構造の作製を試みた。スパッタや蒸着では作製することが出来ないので、メッキを均一に成長させる回転治具も設計して電解パルスメッキ法を開発し、上述のナノサイズへの微小3次元配線構造へのCu埋め込み電解メッキ技術を確立することが出来た。配線構造にはFE-SEMの観察によってボイド(不良箇所)がなく、表面分析検出装置によってCuで出来ていることを確認している。次に、作製した樹脂基板同士を低温で接合するために、接合界面にArプラズマ照射及び、172nm波長のエキシマUV光を30秒程度で照射し、その後、樹脂変形の少ない80°C以下で3MPa以下の圧力で5分間おく事で接合することが可能となり、中空の溝の基板で接合し断面形状をFE-SEM装置で観察した結果、変形の無い低温接合技術を確立することを確認することが出来た。
特殊函数の現代的発展－表現論と複素積分からのアプローチ

ガウスの_2E1,一般超幾何函数_{n+1}E_n,アッペルのE_1, E_2, E_3,ジョルダン・ポッホハンマーE_{JP},そしてラウリッツェラのE_Dなる微分方程式(系)の解の基本系を積分表示で与え,それについての回路行列を明示的に求め,応用として,微分方程式の既約条件を決定した.またF_2, F_3, F_4の場合,隣接関係を調べることにより,対応する微分方程式の可約条件を与えた.E_1E_4, F_AF_D, _{n+1}E_nおよびゲルファントの点配置空間上の超幾何微分方程式系について,ある多価函数のサイクル上の積分が解を与えることを示した.ガウスの超幾何函数に付随するモノドロミー群の研究は古典的であり,多くの成果が得られているが,いろんな意味でのgenericity条件から外れる場合の考察は,不十分なものであった.このような状況に鑑み,積分表示解からの観点からの研究を行ったのが,佐々木武(神戸大名誉教授)との共同研究であり,その後の一連の研究の出発点となった.具体的には,被積分函数の指数を使った共鳴条件の決定,表現の既約性の必要十分条件の決定,共鳴条件下(=可約表現の場合)でのモノドロミー表現の具体的実現,可約表現が有限群になる場合の分類を行った.ここで,指数がいかなる場合であっても積分表示解で議論できるという状況を整えるためには,積分域が,サイクルだけでなく,サイクルとはならないチェインをも取り込む必要があることが明確になった.これは,従来考えられてきたこととは異なり,ホモロジー・コホモロジーでは捉えきれないことが明らかになったことを意味する.このような研究は,アッペルのF_1超幾何函数(2変数函数)の場合にも実行し,さらに,モノドロミー表現が既約になる必要十分条件の決定という問題に関しては,LauricellaのFD超幾何函数(n変数)の場合にも行った.また,これに関連して,見かけのモノドロミー群と真のモノドロミー群との関係を,吉田正章(九大・数理),御前憲廣(日大・理工),佐々木武と代表者により検討したが,いまだ,不明瞭な個所があるので,このまま共同研究を継続する.代表者はAppellのF2,F3超幾何函数のモノドロミーを具体的に構成した.LauricellaのFA,FB,FC,FD超幾何函数,一般超幾何函数nFn-1,GelfandのmEn超幾何函数がみたす微分方程式の解を適当なチェイン上の積分で与えられるという結果を野海正俊(神戸大)との共同研究で得た.これは,今後,対応する微分方程式の大域構造の研究の基礎になるものと考えている.Gaussの超幾何函数の良い多変数化に向けて,ルート系に対する超幾何函数と複素積分の二つのながれを統一的に把握するのが本研究の目的である.具体的には,1.複素積分(局所系係数のde Rham理論),2.表現論と微分方程式:(a)微分方程式に付随するモノドロミー群を調べることと解の接続問題を解くこと,(b)ルート系に付随した超幾何函数のみたす性質を調べること,3.位相不変量への応用,4.数理物理への応用である.一般化超幾何函数_nF_{n-1}, Appellの超幾何函数F_2,F_3,F_4のモノドロミー群は,とりあえず,数年前に決定済みであるが,その既約性・可約性の条件決定までを籠めて,いざ,論文としてまとめ直そうとすると,もう少し,詳細な性質を確定することが望ましいと思うような点が次々に現れてきた.本年度は,それらを少しずつ明確化することを行ったが,いまだ,不満足な個所がいくつか残っているままであり,今後も,継続するが,早期の解決を目指したい.また,これに派生して,ゲルファントの超幾何函数との関連も,次第に明らかになりつつある.セルバーグの積分公式の合流版であるところのMehtaの積分公式は,ランダム・マトリクス理論における相関函数の研究に不可欠なものである.この公式の証明は,セルバーグの積分公式を仮定して,その合流操作で得ることができるが,これ以外の方法は,未だ知られていない.ところが,複素積分の理論からの視点によると,直接的な証明がしかるべき形であるはずと考えられ,一方で,その構造が明らかにならねば,複素積分の理論の対象として取扱い不可能のままとなってしまう.このような動機で,新たな証明を探す努力を開始したが,n=2,3,4,5の場合のn重積分にしか成功しておらず,一般のnの場合には皆目見当がつかない.今後も鋭意努力したい.ガウスの超幾何函数_2F_1,一般化超幾何函数_nF_{n-1},Appellの超幾何函数F_1, F_2, F_3, F_4, Lauricellaの超幾何函数F_D, F_A, F_B, F_Cなどの古典的超幾何函数の積分表示解,付随するモノドロミー群の研究を行った._2F_1,F_1,F_Dについての論文が出版されたが,Wronskianに関する議論は,その後,さらに精密なものを発見した.今後,しかるべき形で出版する予定である.また,F_2, F_3に付随するモノドロミー群の計算の本質的な部分は,昨年度,既に得られていたが,既約であることの十分条件を精密に主張するためは,Wronskianの計算などが不足していた.

これに対して,今年度は,必要な形のWronskian公式を導出することができた.これによって,ようやく論文の形にまとめる段階に入り,いまは,ほぼ完成の段階である._nF_{n-1}についても,ほぼ同様の進捗状況であり,論文の形としてもほぼ完成に近い段階に達している.FDが可約であるとき,有限群になる場合の分類も,ほぼできた.しかし,これに関しては,全く論文の形にしていない.早々に,論文としてまとめたい.さらに,既約性条件の必要性をどのように導くかという問題はしばらくの懸案事項であったが,隣接関係式をもちいることでそれが解決できることを発見した.Gelfandの_3E_6が既約であることの必要十分条件を決定することができたが,可約な場合の中の代表的な場合の分析を佐々木武(神戸大)と吉田正章(九州大)との共同研究で行った.部分加群がどのようなからくりで得られるかということなどがわかりつつあるが未完成であり,今後も,継続する予定である.AppellのF_4超幾何函数のモノドロミーを具体的に構成することに成功した.Wronskian公式はまだであるが.Appellの超幾何函数F_2, F_3, F_4,一般化超幾何函数_{n+1}F_nに付随するモノドロミー表現の研究がほぼ最終的な段階に達してから,しばらくの時間が経過していた.これに対して,Appellの超幾何函数F_2, F_3については,ようやく,細部の箇所の議論が仕上がり,論文を投稿する段階に達した.ここで与えた表現は中桐悦二が1979年にその修士論文で与えた表現を再現したものであるが,複素積分表示された解がいかなるときに対応する微分方程式の解になるかという条件を徹底的に調べあげて議論したおかげで,モノドロミー表現を得るために課するパラメータに対する条件を劇的に緩めることに成功した.そして,得られたモノドロミー表現を利用することで,モノドロミー表現が既約となる十分条件を決定することができた.これはE.Bod (ユトレヒト大)が2012年に得た必要十分条件の十分性に対応しているが,Bodの方法はF.Beukers(ユトレヒト大)によるA超幾何函数に対する結果(2011年)を応用したものであり,これと比べると,我々の方法は初等的である.一方,F_2, F_3,F_4の既約条件の十分性については,佐々木武との共同研究で解決でき,これについては,短い論文としてまとめて,すでに受理されている.そこで用いた方法はパラメタの異なる微分方程式系をつなぐcontiguity operatorsの核を調べることであって,Beukers-Heckmanが一般化超幾何函数_{n+1}F_nの既約性の必要条件を決定する際に用いたアイディアを用いている.これ以外に,グラスマン多様体上の超幾何函数E(m,n)のみたす方程式系の既約性,可約性の議論を佐々木武との共同研究で行った.Gaussの超幾何函数の良い多変数化に向けて,ルート系に付随する超幾何函数と複素積分の二つのながれを統一的に把握するのが本研究の目的であり,具体的には,1.複素積分(局所系係数のde Rham理論),2.表現論と微分方程式:(a)微分方程式の解の大域構造を調べるために,微分方程式に付随するモノドロミー群を調べることと解の接続問題を解くこと,(b)ルート系に付随した超幾何函数(Heckman-Opdamの超幾何函数およびそのq類似など)のみたす性質を調べる等である.このうち,本年度は2(a)の課題を主にとりあげた.詳細は次のとおりである.一般超幾何微分方程式{}_{
活性酸素種を介した免疫調節因子の放出機序とその意義の解明

活性酸素種は、様々な細胞応答において重要な役割を果たしており、自然免疫応答にも深く関わっている。自然免疫機構は、体内に侵入した病原体を認識してその排除を行う一方で、過剰に摂取した代謝成分由来の結晶などを認識して過度の炎症による組織損傷を惹起する。病原体や代謝成分由来の結晶などの異物に応じて上昇する細胞内の活性酸素種は、自然免疫応答を仲介する。特に、病原体の感染や結晶の暴露は、ミトコンドリアからの活性酸素種の産生を誘導する。ミトコンドリア由来の活性酸素種は自然免疫機構であるNLRP3インフラマソームを活性化して炎症性サイトカインであるIL-1betaの放出を促進するが、その分子機序には不明な点が多い。また、活性酸素種の上昇は、細胞膜脂質の過酸化を誘導するが、自然免疫応答との関連性については不明な点が多い。そこで本研究では、NLRP3インフラマソームや膜脂質過酸化に関する解析を行った。はじめに、ミトコンドリアからの活性酸素種の産生を代謝成分由来の結晶が誘導する機序を解明する目的で、化合物スクリーニングを行った。その結果、ミトコンドリアからの活性酸素種の産生を阻害することによりNLRP3インフラマソーム活性化を抑制する化合物を同定した。今後は、当該化合物の標的因子を同定し、代謝成分由来の結晶が誘導する自然免疫応答の分子機序解明を目指す。続いて、膜脂質過酸化が誘導する免疫応答の制御因子を同定するため、プロテオーム解析を行った。マクロファージの全細胞溶解液から1000種以上のタンパク質を同定した。膜脂質過酸化を誘導した際には、ペルオキシダーゼ類や細胞膜の伸長・退縮に関わるタンパク質が増加する一方、脂質ラフトに局在するタンパク質が減少することなどを見出した。今後は、発現変動が顕著なタンパク質の機能を解析し、新たな自然免疫機構やその病態生理的意義の解明につなげていく。29年度が最終年度であるため、記入しない。
分裂B細胞の多方向分化機構の研究

B細胞の多方向運命決定機構を調べる目的で、免疫応答中の分裂B細胞のリンパ節組織内でのリアルタイム観察を行うために、組織観察用にセットアップした二光子励起蛍光顕微鏡に必要な灌流システムを設置し、リンパ節内のリンパ球動態を解析するイメージングシステムを立ち上げた。野生型マウスを用いて、ナイーブリンパ球のリンパ節内での正常な動態が効率よく観察できるリンパ節イメージングシステムの最適化がほぼ完了した。観察されたリンパ節内のリンパ球の運動の、速度や方向性といったパラメーターを解析し、ほぼ文献通りの結果を得ている。現在、intravital観察のためのセットアップを行っていると同時に、免疫応答中のB細胞やT細胞を選択的に可視化するための、抗原受容体や蛍光蛋白質のトランスジェニックマウスの調達の準備を行っている。また、分裂B細胞における非対称分配分子を検索するために、野生型マウスからB細胞を単離し、poly-L-lysineでコーティングしたカバーガラスの上に撒き、固定・細胞膜透過化を施した後、抗b-tubulin抗体、さらに蛍光色素ラベルした二次抗体によって染色した。これを共焦点レーザー顕微鏡で微小管形成中心の二極化を観察することにより、分裂B細胞の分子分配を観察する実験系を立ち上げた。現在、CD40、MHCクラスII、BCL6をはじめ、様々なシグナル伝達分子や転写制御因子について、分裂B細胞中の局在観察を行っている。
呼吸器糸状菌感染症のゲノム基盤構築による局所感染機構の解明と診断・治療法への応用

深在性真菌症の中でも侵襲性アスペルギルス症は、現在最も有効とされている治療薬を用いてもなお致命率が50%を超える。他の糸状菌感染症も合わせて臨床上大きな問題となっているが、感染成立機構の詳細は未だ明らかになっていない。本研究では、呼吸器感染を引き起こす糸状菌の肺胞上皮細胞との接着及び侵入のメカニズムを解明し、早期診断法と新しい治療法の開発に貢献することを目的とする。平成30年度では、A. fumigatusにおいてCas9蛋白および合成したguide RNAを導入することにより、臨床分離株のCyp51Aに遺伝子変異を導入することに、昨年度成功したが、この方法を応用してCyp51Aの、薬剤耐性に関わると予想されるアミノ酸変異を導入することにより耐性への寄与を検証した。単一でアゾール耐性を賦与すると推測される6種類のアミノ酸変異、および、TR34/L98H、TR46/Y121F/T289A、TR53の3種類のTRシリーズについてそれぞれ、CRISPR/Cas9ゲノム編集技術により塩基置換やプロモータ配列挿入を行った。感受性試験を行った結果、一部を除いて過去の報告と同様の傾向を示した。この遺伝子改変法は、臨床分離株や他の遺伝子についても応用でき、今後、アスペルギルスの肺胞上皮細胞との接着及び侵入のメカニズムを解明するのに有用である。また、昨年度までにゲノム解読が終了した、多剤耐性真菌Scedosporium prolificansおよびCunninghamella bertholletiaeについては、現在、Cas9/CRISPRゲノム編集技術の導入を試みている最中であり、今後、病原性に関わる遺伝子の改変により接着・侵入のメカニズムの解明を目標に研究を進めていく。平成28年度では、ゲノム分子基盤の構築のために、多剤耐性真菌Scedosporium prolificansおよびCunninghamella bertholletiaeのドラフトゲノムの解読を次世代シーケンサーにより行った。それぞれ、33.2 Mbおよび32.2 Mbのゲノムサイズであった。また、Aspergillus fumigatusの隠蔽種であるAspergillus lentulusおよびAspergillus viridinutansへのCas9/CRISPRゲノム編集技術を導入するために、ピリチアミン耐性マーカーを有する自律複製型ベクターpPTRII上でCas9蛋白およびguide RNAを発現させるプラスミドを構築し、形質転換することによりウラシル要求性マーカーpyrGの変異を誘発させることに成功した。今後、多剤耐性真菌S. prolificansおよびC. bertholletiaeについて、Cas9/CRISPRゲノム編集技術を導入することを目標に研究を進めていく。さらに、A. lentulusの薬剤耐性の原因を調べるために、CRISPRライブラリーの導入を試みる。薬剤耐性糸状菌のゲノム基盤構築として、ドラフトゲノムの解読まで終了しており、初年度計画として順調に進んでいる。また、ゲノム編集技術の導入にも成功しており、次年度の研究を進めるための準備が整ってきている。平成29年度では、ゲノム分子基盤の構築のために、多剤耐性真菌Scedosporium prolificansおよびCunninghamella bertholletiaeのドラフトゲノムの解読をさらに正確なものにするために、ロングリードシーケンサーPacBioにより行った。また、Aspergil lus fumigatus、および、その隠蔽種であるA. lentulusおよびA. viridinutansへのCas9/CRISPRゲノム編集技術の変異導入効率を高めるために、昨年度作製したプラスミドベクターを改良した。Cas9蛋白およびguide RNAを発現させるプラスミドにおいて、guide RNAを発現させる方法としてtRNAのプロセッシングを利用することによって、色素生産遺伝子pksPへの変異導入効率を、従来の10%程度から90%以上にまでに改良に成功した。また、プラスミドベクターでなくても、A. fumigatusにおいてCas9蛋白および合成したguide RNAを導入することにより、遺伝子変異を導入することに成功した。薬剤耐性糸状菌のゲノム基盤構築として、より完全に近いアセンブリを得ることができており、2年目計画として順調に進んでいる。また、ゲノム編集技術の改良にも成功しており、最終年度の研究に向けて準備を進めている。

他の糸状菌感染症も合わせて臨床上大きな問題となっているが、感染成立機構の詳細は未だ明らかになっていない。本研究では、呼吸器感染を引き起こす糸状菌の肺胞上皮細胞との接着及び侵入のメカニズムを解明し、早期診断法と新しい治療法の開発に貢献することを目的とする。平成30年度では、A. fumigatusにおいてCas9蛋白および合成したguide RNAを導入することにより、臨床分離株のCyp51Aに遺伝子変異を導入することに、昨年度成功したが、この方法を応用してCyp51Aの、薬剤耐性に関わると予想されるアミノ酸変異を導入することにより耐性への寄与を検証した。単一でアゾール耐性を賦与すると推測される6種類のアミノ酸変異、および、TR34/L98H、TR46/Y121F/T289A、TR53の3種類のTRシリーズについてそれぞれ、CRISPR/Cas9ゲノム編集技術により塩基置換やプロモータ配列挿入を行った。感受性試験を行った結果、一部を除いて過去の報告と同様の傾向を示した。この遺伝子改変法は、臨床分離株や他の遺伝子についても応用でき、今後、アスペルギルスの肺胞上皮細胞との接着及び侵入のメカニズムを解明するのに有用である。また、昨年度までにゲノム解読が終了した、多剤耐性真菌Scedosporium prolificansおよびCunninghamella bertholletiaeについては、現在、Cas9/CRISPRゲノム編集技術の導入を試みている最中であり、今後、病原性に関わる遺伝子の改変により接着・侵入のメカニズムの解明を目標に研究を進めていく。多剤耐性真菌S. prolificansおよびC. bertholletiaeについて、Cas9/CRISPRゲノム編集技術の導入を進めるために、形質転換法の確立とプラスミドベクターの構築を行う。A. lentulusの薬剤耐性の原因を調べるために、CRISPRプラスミドライブラリーを大腸菌で構築し、CRISPR変異株ライブラリを作製する。多剤耐性真菌S. prolificansおよびC. bertholletiaeについて、Cas9/CRISPRゲノム編集技術の導入を進めるために、Cas9蛋白と合成RNAの導入による遺伝子置換法の確立を目指す。年度末納品等にかかる支払いが平成29年4月1日以降となったため、当該支出分については次年度の実支出額に計上予定。平成28年度分についてはほぼ使用済みである。(理由)年度末納品等にかかる支払いが平成30年4月1日以降となったため、当該支出分については次年度の実支出額に計上予定。平成29年度分についてはほぼ使用済みである。(使用計画)上記のとおり。上記のとおり。
創傷治癒における線維芽細胞収縮機構の解明〜三次元培養細胞モデルを用いた新しいアプローチによる検討〜

皮膚表面の外傷・熱傷や外科的手術時の身体内外部における傷の修復は、一般に創傷治癒課程と呼ばれ、様々なステップによって構成されている。この中で線維芽細胞の収縮反応は治癒の進行を左右する重要な因子と考えられている。そのため、線維芽細胞の収縮が十分に進行しないと治癒が遅れ、逆に過剰に進行すると瘢痕やケロイドなどの組織変形や機能不全を引き起こす。これらのことから、線維芽細胞の収縮をコントロールすることは、創傷治癒全体をコントロールすることであり、速やかで完全な傷の修復を導くために極めて重要であると考えられる。平成16年度の本研究では、専用の微量張力測定装置を用いて、三次元培養線維芽細胞モデル(Fibroblast fiber)における収縮誘発因子やその細胞内メカニズムを検討した。その結果、血清刺激誘発の線維芽細胞収縮反応は、細胞内のrho kinaseの活性変動に強く依存していることを見いだした。このrho kinase依存的な収縮反応時におて細胞内のアクチンストレスファイバー(ASF)の構築が有意に促進しており、rho kinase活性化がASF構築促進を介して線維芽細胞収縮を引き起こしていることが示唆された。また、線維芽細胞内のphosphorylated-myosin light chain(MLC)量を測定したところ、血清刺激時には大きな変化を示さなかったことから、筋収縮などで一般に報告されているrho kinaseによるMLC phosphatase阻害を介したphosphorylated-MLC蓄積による収縮促進反応は、線維芽細胞収縮機構にはほとんど寄与しないことが明らかとなった。以上、本研究で線維芽細胞収縮は、rho kinaseによるASF構築を介する細胞骨格系の変化により引き起こされていることが見いだされた。そのため、線維芽細胞の収縮が十分に進行しないと治癒が遅れ、逆に過剰に進行すると療痕やケロイドなどの組織変形や機能不全を引き起こす。そのためには、線維芽細胞収縮の細胞内メカニズムを解明すること、そして収縮を引き起こす生体内因子を明らかにすることは良好な傷修復をもたらし、患者のQOL向上のために極めて重要と考えられている。平成14年度の本研究では、標本となる線維芽細胞の種類と培養条件を検討した。その上で、コラーゲンと線維芽細胞による3次元培養法を確立した。これにより、線維芽細胞が創傷部位と類似した条件下で立体構築物(fibroblast fiber)を構築することに成功した。このFibroblast fiberの発生張力を測定する目的で、マイクロニュートン(μN;約10000分の1グラム)単位で正確に張力変化を検出するシステムを構築した。さらに、検出したデーターをデジタル化し様々な解析を行えるソフトウェアを導入した。予備的検討によりこの線維芽細胞収縮が経時的、用量依存的に上昇することを明らかとしており、現在その制御機構を検討中である。平成15年度の本研究では、前年度に構築した微量張力測定装置を用いて、三次元培養線維芽細胞モデル(Fibroblast fiber)における収縮誘発因子やその細胞内メカニズムを検討した。その結果、血清刺激が効率的に線維芽細胞に張力上昇を引き起こすことを見いだし、この上昇が単なる形態変化ではなく、可逆性・反復性を有した収縮反応であることを初めて確認した。さらに、細胞外のカルシウムを除去した条件下においても血清誘発のFibroblast fiber収縮反応が認められることから、一般的な筋細胞の収縮反応では不可欠因子とされる細胞内カルシウム濃度上昇がほとんど線維芽細胞収縮に寄与していないことを見いだした。さらに、ミオシンリン酸化を増加させるmyosin light chain kinaseやcalmodulin kinase、protein kinase Cの阻害薬が血清誘発のFibroblast fiber収縮反応にほとんど影響を与えなかったことから、創傷部位において線維芽細胞が独自の細胞内収縮機構を介して張力を発生している可能性を見いだした。現在、カルシウム非依存的な収縮機構の関与に関して検討を行っている。

その結果、血清刺激誘発の線維芽細胞収縮反応は、細胞内のrho kinaseの活性変動に強く依存していることを見いだした。このrho kinase依存的な収縮反応時におて細胞内のアクチンストレスファイバー(ASF)の構築が有意に促進しており、rho kinase活性化がASF構築促進を介して線維芽細胞収縮を引き起こしていることが示唆された。また、線維芽細胞内のphosphorylated-myosin light chain(MLC)量を測定したところ、血清刺激時には大きな変化を示さなかったことから、筋収縮などで一般に報告されているrho kinaseによるMLC phosphatase阻害を介したphosphorylated-MLC蓄積による収縮促進反応は、線維芽細胞収縮機構にはほとんど寄与しないことが明らかとなった。以上、本研究で線維芽細胞収縮は、rho kinaseによるASF構築を介する細胞骨格系の変化により引き起こされていることが見いだされた。
距離空間における位相次元の研究

本研究では距離空間に現れる位相次元の特性を調べ、その他分野への応用について研究した。その成果を以下に要約する。服部は山田との共同研究により、距離空間上に定義される二つの超限次元、大きい帰納次元lndと順序次元O-dimの関連を調べ、「距離空間Xにおいて、Xがlndを持つことと、XがO-dimを持つこととは同等であり、、かつlndX<O-dimXが成り立つ」ことを証明した。これは、F.G.Arenasの問題に対する肯定解である。距離空間の群構造に関して服部は、「実数空間上の通常の位相より弱く、点列{2n:n=1,2,...}が0に収束し、さらに位相群となる距離位相が存在する」ことを証明し、「そのような位相で線形性を保つものは存在しない」ことを証明した。これは、R.Fricの問題の解である。位相群に関しては更に、山田により距離空間の自由群の位相構造について研究され、自由群の位相構造がその近傍系により表現されることが示された。また、Shakhmatovは、コンパクト生成な距離位相群や、自由アーベル位相群における位相的性質を次元論の観点から調べた。服部は、順序空間における連続関数の拡張性について調べ、「完全正規な順序空間において、ある条件を満たせば、Dugundjiの拡張定理が成立する」ことを証明した。そして、服部はGruenhageと大田との共同研究により、順序空間の部分空間でDugundjiの拡張性を持つものを決定した。これにより、Heath-Lutzer、van Douwenの問題は完全に解決された。順序空間における完全正規性と被覆的性質については、三輪により研究された。野倉とShakhmatovは、距離空間上の超空間における連続な選択関数の存在性について研究した。吉川と前田は微分幾何学的立場より、複素射影空間内における円形の構造について研究した。服部は距離空間おけるfinitistic spacesの性質について研究し、finitistic spacesに対する万有空間の存在、及びPasynkovのタイプのfactorization theoremを証明した。相川は、調和関数と測度そして位相次元との関連について研究した。服部は研究分担者の山田との共同研究により、距離空間上に定義される二つの超限次元、大きい帰納次元Indと順序次元0-dimの関連を調べ、「距離空間Xにおいて、Xが大きい帰納次元Indを持つことと、Xが順序次元0-dimを持つこととは同等であり、かつInd X≦0-din Xが成り立つ」ことを証明した。これは、0-dinの概念を導入したF.G.Arenasの問題に対する肯定解である。距離空間の群構造に関して服部は、「実数空間上の通常の位相より弱くて、点列{2^n:n=1,2...}が0に収束し、さらに位相群となる距離位相が存在する」ことを証明し、「そのような位相で線形性を保つものは存在しない」ことを証明した。服部は、順序構造を持つ位相空間における連続関数の拡張性について調べ、「完全正規な順序空間において、ある条件を満たせば、Dugundjiの拡張定理が成立する」ことを証明した。これは、Heath-Lutzerの問題に対する部分解である。

また、順序空間における完全正規性については、三輪等により研究された。野倉とShakhmatovは、距離区間における位相的性質を、連続な選択関数の存在性により決定付けることについて研究した。特に、区間の特徴付けを選択関数の存在性により行った。前田は微分幾何学的立場より、複素射影空間内における円の構造について研究した。次元論における話題としてfinitistic spacesの理論がある。Finitistic spacesは、コンパクト空間と有限次元空間に共通する一般化として1960年にSwanにより導入された。そして、finitistic spacesは、不動点理論及び変換群にコホモロジー的観点からの応用を与えた。次元論におけるfinitistic spacesの特性を研究する立場に立ち、服部は距離空間おけるfinitistic spacesの万有空間の存在を証明した。これは、服部が1985年に提起した問題を肯定的な解である。また、finitistic spacesに対するPasynkovのタイプのfactorization theoremが成り立つことを示した。上の結果に関連して、最近Dydak-Mishra-Shuklaによって開発されたK-近似理論を使い、強可算次元空間の特性化定理を得た。これらの結果は、現在発表するための準備を進めているところである。三輪は、順序空間に関する前年度の研究をさらに進め、順序空間におけるいくつかの被覆定理を得た。これらは、順序空間における位相次元を調べる上で有用である。また、順序空間とファイバーワイズ・トポロジーとの関連についても研究した。吉川と前田は、位相次元に関する微分幾何学的側面の研究を行い、特に吉川は、リー代数系における幾何学的性質を、そして前田は、主に複素射影空間内における曲線(円)の性質と位相次元との関連について調べた。相川は、調和関数と測度そして位相次元との関連について研究した。野倉は、収束構造と位相的性質の関連を調べ、距離空間の超空間上における連続な選択関数の存在性を位相次元との関連から調べた。Shakhmatovは、次元論において古典的な定理であるコンパクト距離空間に対するLefschets-Nobeling-Pontryaginの埋め込み定理のカテゴリカルな観点からの見直しを行った。また、コンパクト生成な距離位相群や、自由アーベル位相群における位相的性質を次元論の観点から調べた。
交直両電界曝露時のヒト電界感知閾値に関する基礎的研究

近年問題となっている電磁界の生体影響に対し,その機序解明の重要な指標である電界感知について基礎的研究を行った。研究内容は以下のとおりである。1.異なる環境条件で体毛に働く電気力ならびにヒトの電界感知閾値を非接触的に測定する装置を開発した。(1)体の一部を入れて計測を可能とする恒温恒湿装置を設計・製作した。(2)人体の一部へ交流・直流両電界曝露を可能とする装置を設計,製作した。2.交流または直流電界を曝露した際の感知閾値を,以下の条件下で計測した。(1)異なる環境条件(温度,湿度)下におけるヒトの電界感知閾値の変化を実測により求めた。(2)同一被験者,同一環境条件において体表条件(体毛の長さや密度)を変化させた場合の感知閾値を計測した。(3)被験者に電界曝露の予備知識を与えた場合と与えない場合など計測時の心理条件を変化させた場合の感知閾値を計測した。3.上記計測を多数の被験者に対して繰り返し,統計的に解析した。以上の実験的研究により,次の研究成果が得られた。交流電界の方が直流電界に比べ感知閾値が低下することが確かめられた。その中で男性より女性の方が閾値が低いということも明らかとなった。また体毛が長く,高密度になるほど閾値が低下するということが確認された。さらに電界感知の経験の有無や電界の体表刺激についての知識・情報の有無によっても,感知閾値が変化することが明らかとなった。しかし,これらの変化の幅は,相対湿度に伴う変化に比べ,はるかに小さいものであった。これらの成果は,電界の安全基準値を設定する際に重要となるだけではなく,これまで電界の生体影響が報告されるたびに問題となってきたデータの再現性やばらつきの問題に対し,新たな視点を与えるものと思われる。これらの結果により,当初目的として揚げた交直両電界の生体刺激作用の解析は,ほぼ達成できたと考える。
水溶性天然ガス鉱床における微生物メタン生成のために利用される堆積有機物の解明

水溶性天然ガス鉱床における微生物によるメタン生成プロセスに注目し、地下における微生物活動によってどのような堆積有機物が分解されメタン生成に利用されているのか解明する。本研究では、水溶性天然ガス鉱床における微生物によるメタン生成プロセスに注目し、地下における微生物活動によってどのような堆積有機物が分解されメタン生成に利用されているのか解明することを目的としている。本年度は、まず、千葉県茂原市において採取されたボーリングコア試料を用いて、嫌気条件を保ったまま地下環境に近い温度条件で培養実験を行った。その結果、培養開始後100日以上経過した後、急激なメタン生成が起こる現象を発見した。生成されたメタンの炭素量は、堆積有機物炭素量の数%から20%近くに相当する。これらの値は、これまで千葉や新潟のガス会社の坑井で採取されたスラッジ堆積物を用いた培養実験において観察されたメタン転換率と同程度である。メタンの炭素同位体比を分析したところ、スラッジやコア試料の堆積有機物の炭素同位体比に近い値を示したことから、微生物によるメタン生成の際に、急速に堆積有機物を分解したために炭素の同位体効果が小さくなったと解釈される。観察されたメタン生成は、地下で実際に起こっている可能性は小さいが、地下の微生物が現地において生成することのできるメタンのポテンシャル量を示していると考えられる。また、培養実験に用いたスラッジやコア試料の堆積有機物の有機物分析を行った(解析中)。途中経過を以下に記す。ロックエバル分析等のバルク分析の結果、タイプIIIに分類される高等植物由来のケロジェンを含有すること、また、有機溶媒による抽出分析の結果、炭素数17から40までのn^<->アルカンや、炭素数12から18の脂肪酸が主要な成分として検出された。今後は、これらの成分が培養後にどう変化しているか調べる予定である。本研究では、水溶性天然ガス鉱床における微生物によるメタン生成プロセスに注目し、地下における微生物活動によってどのような堆積有機物が分解されメタン生成に利用されているのか解明する。本年度は、千葉県と新潟県の水溶性天然ガス田のスラッジ堆積物と千葉県のボーリングコア堆積物試料について、メタン生成が起こった培養実験前後の試料に含まれる脂質成分とケロジェン成分の変化を調べた。脂質成分は、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、アルコール、脂肪酸を測定した。培養前の試料には、主に、n-アルカン/アルケン(炭素数16-32)、ペリレン、n-アルコール(炭素数16-32)、直鎖脂肪酸(炭素数12-30)、不飽和脂肪酸、ヒドロキシ脂肪酸等が含まれていた。それらの成分は、培養後に減少していなかった。幾つかの試料には、培養後の脂肪族炭化水素成分に、UCMが検出された。また、培養前後のケロジェン組成の変化を調べるためにロックエバル分析を行った結果、培養後にHIやOIが減少することが分かった。以上の結果から、メタン生成に利用された堆積有機物は、n-アルカン、アルケン、芳香族炭化水素、脂肪酸等の脂質成分ではなく、不溶性の有機物、ケロジェンであると結論した。堆積物中のバクテリアの働きによってケロジェンが分解され、その結果、CO_2や酢酸が作られメタン生成菌に利用されたと考えられる。このようなケロジェン分解-メタン生成経路は、これまで、湖沼や水田などの表層環境において考えられていた多糖類やタンパク質が分解されてメタンが出来る経路(Zinder,1993)とは、全く異なる分解経路であり、地下圏における物質循環を考える上で重要な発見である。メタン生成ポテンシャルの違いは、ボーリングコア堆積物の結果から、埋没による続成作用と関連していると考えられる。
K540 理研リングサイクロトロン用可変周波数フラットトップ共振器の設計

有限要素法による市販の3次元シミュレーションコードANSYSを用いて、理研リングサイクロトロンに導入することを計画しているフラットトップ共振器(基本周波数の3倍の周波数で運転)の高周波電場計算を行い、そのサイズと形状を決定した。入射・取出し機器で限定された狭い空間に納まりかつ効率良く電場を発生させるのに最適な形状はステム2本・ダブルギャップという方式の共振器であることがわかった。計算によると、必要電力は最大15kW、54120MHzの範囲の共振周波数を達成するショート板の位置の必要可変範囲は約80cmであること、高周波パワーを入力する方式として容量結合方式が適していること、等の結果が得られた。フラットトップ共振器の電場がビームに与える効果を詳細に調べるためにはビーム軌道計算プログラムによる計算が必要となる。そのために、リングサイクロトロンのセクター電磁石が発生させる磁場の分布を同じくANSYSを用いて計算した。これまでに、セクター中心線上での分布で比較した場合、計算値が測定値を1%以下の精度で再現することを確認している。一方、ビーム軌道計算プログラムはすでにわれわれがち独自に開発したものがあり、それを理研のコンピュータに委嘱する作業も終了した。今後磁場計算を進めていくつかの典型的な加速イオンに対する等時性磁場分布を求め、ビーム軌道計算を行い、フラットトップ共振器の形状を最適化する。