hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
レーザー光解離・多次元質量分析法の開拓

高分解能質量分析法は、近年急速に発展しつつある高度化学分析技術のひとつであるが、従来の質量分析法の限界は対象となる化合物の内部構造の差異(異性体や準安定種)の区別ができないことである。次世代の質量分析法としてのもう一つの発展方向は、対象イオン種の内部状態の分別を可能にする方法の開拓にある。本研究では、次世代の新しい化学分析機器開発を念頭にして、イオン種の内部状態を分別できる質量分析装置を開発し、新しい化学分析法として確立することを目指した。超音速分子線源から発生した分子線を、可視紫外光波長可変レーザーにより光イオン化し、高密度イオン種の生成を行う。目的イオン種を質量数1以下の分解能で分離選別するため、高性能マス分離器(第1マスフィルター)を設置し、イオントラップ部へ目的イオンを導入し、限定空間領域内に捕捉する装置を開発した。更に、捕捉イオン種を光励起して得られる光解離生成イオン種を第2マスフィルターによって分別検出する分光法を採用して、目的イオン種の電子振動回転準位の分光スペクトル計測法を確立し、従来のMS/MS質量分析法では得られない光励起関数の計測次元を付与する。平成10年度では、超音速分子線で冷却した芳香族化合物イオン種の新しい赤外分光法を開発し、特に、新しいタイプの分子内水素結合に関する研究を行い、その成果を米国化学会誌、米国物理学会誌などに公表した。平成11年度では、芳香族化合物イオン種のCH振動領域に関する分光研究を行い、その成果を米国化学会誌、米国物理学会誌などに公表した。(1) 2-ピリドン(2PY)と2-ヒドロキシピリジン(2HP)の互変異性体系の異性化反応機構に注目して、それらの水、メタノール、エーテル類との水素結合クラスターについて、特性振動であるNH伸縮およびOH伸縮振動に注目し、赤外-紫外、誘導ラマン.紫外二重共鳴法を用いて振動分光計測を行い、2PYのNH伸縮振動バンドが水素結合形成によって特徴的な振動数低下を示すことを見出し、ab-initio計算の結果と併せて分子間水素結合構造を解明した。また、2HPと水あるいはメタノールとの水素結合クラスターについて、同様に振動分光観測を行ない、それらのクラスター構造が“ring-type"水素結合形態であることを決定した。(2)ナフトール・水和水素結合クラスター、NpOH-(H_2O)_n:n=0-5について、OH伸縮振動を含むスペクトル領域のサイズ選別赤外スペクトルを観測し、クラスターサイズによるスペクトル変化の明瞭な特徴を見出して、abinitio分子軌道法によるクラスター構造最適化に基づいて、n=2・4ではリング型水素結合を持ったクラスターであること、また、n=5では、ビシクロ型立体構造を持った形態のクラスター種である事などを解析した。(3)分子イオン種の振動準位を観測するための新しい振動分光法を開発し、従来、観測不能であった分子イオンの高振動数領域のOH,CH伸縮振動などを始めて分光計測した。特に、これまで中性分子では水素結合能力がないとされてきたCH_3基とOH基との間がイオン状態では水素結合することを始めて明らかにした。

目的イオン種を質量数1以下の分解能で分離選別するため、高性能マス分離器(第1マスフィルター)を設置し、イオントラップ部へ目的イオンを導入し、限定空間領域内に捕捉する装置を開発した。更に、捕捉イオン種を光励起して得られる光解離生成イオン種を第2マスフィルターによって分別検出する分光法を採用して、目的イオン種の電子振動回転準位の分光スペクトル計測法を確立し、従来のMS/MS質量分析法では得られない光励起関数の計測次元を付与する。平成10年度では、超音速分子線で冷却した芳香族化合物イオン種の新しい赤外分光法を開発し、特に、新しいタイプの分子内水素結合に関する研究を行い、その成果を米国化学会誌、米国物理学会誌などに公表した。平成11年度では、芳香族化合物イオン種のCH振動領域に関する分光研究を行い、その成果を米国化学会誌、米国物理学会誌などに公表した。
てんかんモデル動物のおよび抗てんかん薬評価法の開発とその応用

京都大学において開発したてんかんモデル動物であり、強直性けいれんと欠神様発作の両者をもつ「自然発症てんかんラット(SER)」の遺伝的背景、神経病理学的、生化学的変化および薬理学的応用を検討すると共に、班員の有機的な協力により、既存のてんかん発症動物および抗てんかん薬の評価法をとも比較した。高折はフェノバルビタールの長期摂取により、SERの強直性けいれんは抑制され、欠神様発作は抑制されず、ヒトの臨床効果に相応する効果をえた。さらにSER脳内カテコールアミン動態の異常を見出した。山田はSERの標識遺伝子38種の座を確定し、欠神様発作はtm遺伝子により半優性的に発現することを見い出した。立石は、SERについて細胞外腔の空胞形成、髄鞘形成不全を認め、神経細胞自体は正常であることを見い出した。鈴木は感覚刺激誘発性てんかんモデルのElマウスの発作発射は頭頂皮質に始まり、海馬に及ぶこと、GABA合成の酵素が大脳で低下、海馬で上昇があることを見い出し、本動物におけるGABAの意義を明らかにした。燃え上り現象については佐藤によって抗てんかん薬を評価する上で有用であり、その基準について、プロガビドなどを例に明らかにされた。ペンチレンヘテトラゾールを用いた燃え上り現象が欠神様発作治療薬の評価有用であることが君島によって示され、また福田健夫はミオのローヌス治療薬の評価にはベラトラミンによって誘発されるミオクローヌス、間代一強直型けいれん治療薬の評価には最大電撃けいれんの強直伸展:強直屈曲比が有用であることを示した。福田英臣は抗てんかん薬は脊髄のテタヌス後刺激増強では作用はみられず、扁桃体-梨状皮質スライス標本におけるテタヌス後刺激後増に対する作用により評価できることを示した。森はElマウスにおいてグルタミン酸桔抗薬(AP_5、CPPなど)が必ずしも発作を抑制せず、GABA系薬物が有用でありCPPは正常ラットでは発作を誘発することを見い出した。高折と山田は外的刺激なしに欠神様発作と強直性けいれんをおこす自然発症てんかんラットを作製し,遺伝的背景を均一化させるため兄妹交配を進め,現在F10代に達した.これらの動物において標識遺伝子の38種類の座について遺伝子を確定した.さらに,欠神様発作はトリメタジオンとエトサクシミドによって抑制され,フェニトインは強直性けいれんをおさえることフェノバルビタールとバルプロ酸は両方の発作を抑制することを見出した.立石は自然発症てんかんラットの中枢神経の病変として,空胞,海綿状変化,髄鞘低形成,脳室拡大を認めるが,神経細胞はほぼ正常に残存することを明らかにし,これらの変化は基底核,視床,脳幹,脊髄灰白質,大脳皮質に認められた.佐藤は燃え上がり現象は複雑部分発作の二次性全般化モデルであり,発作段階,後発射持続時間,全般化潜時および全般化発作持続時間の4つの指標に対する抑制効果が大切であり,特にプロガビトとクロバザムについて研究した.福田英臣は抗てんかん薬であるバルプロ酸の脊髄反射に対する作用を検討し,バルプロ酸は単シナプス反射を抑制するが,テタヌス刺激後増強を抑制しないことを示した.

君島はペンチレンテトラゾールによる燃え上がり現象形成にはモノアミン類は関与しないこと,フェノバルビタール,バルプロ酸,エトサクシミドが強い抑制を示すことを明らかにした.福田健夫は最大電撃けいれんの指標のうち,強直性伸展と強直性屈曲の比が抗てんかん薬の脳内濃度と高い相関をもつことを示した.森はElマウスにWPACAを投与してその抗けいれん作用を検討し,大脳グルタミン酸が有意に減少していること,ジアゼパム, γービニルGABA,プロガビトに強い抗けいれん作用のあることを示した.鈴木はElマウスのけいれん発作の発射が最初におこるのは頭頂皮質であり,海馬の発作発射は最後まで残ることを明らかにした.高折は強直性けいれんと欠神様発作をもつ自然発症てんかんラット(SER)および親系統のZitterラットではKyo:Wister系および親系統のtremorラットに比べ、ドーパミン含量は尾状核において減少し、ノルアドレナリン含量は大脳皮質以外のすべての部位で増加していることを見い出した。山田はSER(zi/zi,tm/tm)は2種の振せん遺伝ziとtmをホモにもち、これらはそれぞれ、第IV連鎖群および第II連鎖群にあることをまた、欠神様発作はtm遺伝子により半優勢的に発現することを見い出した。立石は電顕による観察から、基底核、視床、脳幹、大脳皮質、脊髄灰白質などにSER>tremorラット>Zitterラットの順で空胞形成がみられ、この空胞は細胞外腔の拡大によるものであり、神経細胞自体は超微形態も正常であること、さらに髄鞘形成不全は中枢神経系にのみにみられることを見い出した。佐藤はラットの燃え上がり現象を指標に抗てんかん薬を評価する方法として、キンドリングの完成発作抑制効果と形成過程抑制効果の2種の検討が有用であることを示した。福田英臣は扁桃核-梨状皮質スライス標本を用い、テタヌス刺激後増強はフェニトインによって抑制され、バルブロ酸とゾニサマイドは、無影響か軽度拡大され、この方法は抗てんかん薬の性質分類に有用であることを示した。君島はペンチレンテトラゾール、キンドリング法を確立し、この方法により欠神発作治療薬を特異的に評価しうることを示した。福田健夫はベラトラミンによるミオクローヌスは5-HT受容体を介することを見い出し、ミオクロヌスてんかんのモデルになることを示した。森はグルタミン酸NMDA受容体アンタゴニストのCPPはミオクローヌスおよび棘波を誘発し、抗てんかん薬としては問題があることを示した。鈴木はElマウスにおいて、GABA合成酵素活性は大脳皮質で低下し、海馬で上昇し、放り上げ刺激によりこの傾向はさらに増大することを見い出した。
月経周期が正弦波状運動時の呼吸循環および体温の応答に及ぼす影響〜一般女性と女性スポーツ選手の比較〜

本研究は、平成14年度において、月経周期が正弦波状運動時の呼吸循環、体温などの各種生理機能の応答に及ぼす影響を検討した結果、心拍数の振幅応答性は卵胞期より黄体期の方が低く、体温維持能力は黄体期の方が低い傾向があることを明らかにした。安静時の自律神経バランスは月経周期に伴って変動し、黄体期には副交感神経活動度が低く、交感神経活動度が高まることが示唆されている。自律神経バランスの変化は運動時の各種生理機能の調節に影響するであろう。このようなことから、本年度は、正弦波状運動時の各種生理機能の応答に対する自律神経バランスの影響について検討することを目的として、一般女性6名に運動強度が酸素摂取予備量の1060%間を正弦波状に変化する運動を卵胞期と黄体期に各1回行なわせ、心拍数、心臓副交感神経活動レベルの指標である呼吸性不整脈の大きさ(一呼吸毎)などの応答を両期間で比較した。運動は8分周期で、続けて4周期行った。各測定項目について、1運動周期に対する平均応答曲線を求め、振幅および運動負荷曲線からの位相遅れ時間を計測した。主な結果は以下の通りである。1.正弦波状運動時の心拍応答について、月経周期による振幅の差は、主に心拍数の最低値が黄体期に高まることによって生じた。2.正弦波状運動時の呼吸性不整脈の大きさの振幅応答は、黄体期に小さく、それは主に呼吸性不整脈の大きさの最高値が黄体期に低下することによって生じた。3.位相遅れ時間は、心拍数と呼吸性不整脈の大きさのいずれにも月経周期の一定した影響は認められなかった。以上のことから、月経周期による心拍応答性の差の少なくとも一部は、運動時の自律神経性調節の変化によることが推測された。本研究では、正弦波状運動中の呼吸循環機能、主観的運動強度(RPE)および体温の応答に対する月経周期および運動トレーニングの影響について検討することを目的とした。定期的に運動トレーニングを行っている女子大学生8名(T群)と一般女子大学生9名(Un-T群)を被検者とした。運動強度が1060%V^^・o_2reserve間を正弦波状に変化する運動を卵胞期と黄体期に各1回行った。運動の周期は8分とし、続けて3周期行った。測定項目は、心拍数(HR)、酸素摂取量(V^^・o_2)、RPE、および食道温(Tes)であった。各パラメータについて、1運動周期に対する平均応答曲線を求め、振幅(最高値と最低値の差)および運動負荷曲線からの位相遅れ時間を計測した。主な結果は以下のとおりである。1.HRの振幅は卵胞期より黄体期の方が有意に小さかった(p<0.05)。Tesにおいては、黄体期の方が振幅は大きく、位相遅れ時間は短い傾向があった。V^^・o_2およびRPEの振幅および位相には月経周期の時期による差はなかった。2.月経周期の両時期において、HRはUn-T群よりT群の方が振幅は大きく、位相遅れ時間は短かった(p<0.05)。V^^・o_2は位相遅れ時間がT群の方が短かった(p<0.05)。RPEは振幅がT群の方が大きかった(p<0.05)。Tesには群間に差はなかった。以上のことから、正弦波状運動中におけるHRの振幅応答は卵胞期より黄体期の方が悪く、体温維持能力は黄体期の方が低い傾向があるといえる。また、運動トレーニングによって正弦波状運動中におけるHR、V^^・o_2、およびRPEの応答性は月経周期の両時期において改善されることが示された。本研究では、昨年度、月経周期が正弦波状運動時の呼吸循環、体温などの各種生理機能の応答に及ぼす影響を検討した結果、心拍数の振幅応答は卵胞期より黄体期の方が悪く、体温維持能力は黄体期の方が低い傾向があることを明らかにした。今年度は、そのような月経周期による生理機能の応答性の差に対する月経周期に伴って生じる体温の変動の影響を検討することを目的として、健常男性に運動強度が酸素摂取予備量の1060%間を正弦波状に変化する運動を通常体温条件と高体温条件で各1回行なわせ、心拍数や体温の応答を両条件間で比較した。高体温条件では、運動負荷試験前に水環流スーツを用いて平均皮膚温を35°Cから38°Cに上昇し、38°Cを皮膚血流量の増加や発汗が起こらない範囲(約20分間)で保持し、その後35°Cに戻した。測定項目は、平均皮膚温、心拍数、酸素摂取量、主観的運動強度、食道温、前腕皮膚血流量、および前腕皮膚温であった。1.高体温条件では、加温によって食道温は0.10.45°C上昇したが、運動負荷試験開始時の食道温は加温前のそれと明確な差はなかった。2.全測定項目において、振幅には両体温条件間に明らかな差はなかった。

3.位相遅れ時間は、心拍数、主観的運動強度、および食道温において、高体温条件の方が長い傾向があった。他の測定項目には明らかな差はなかった。以上のことから、月経周期による心拍数や体温の応答性の差は単に体温の影響では説明できないことが考えられた。しかし、この点については、今回は運動負荷試験時に明確な体温上昇が起こっていないことから、さらなる検討が必要であろう。本研究は、平成14年度において、月経周期が正弦波状運動時の呼吸循環、体温などの各種生理機能の応答に及ぼす影響を検討した結果、心拍数の振幅応答性は卵胞期より黄体期の方が低く、体温維持能力は黄体期の方が低い傾向があることを明らかにした。安静時の自律神経バランスは月経周期に伴って変動し、黄体期には副交感神経活動度が低く、交感神経活動度が高まることが示唆されている。自律神経バランスの変化は運動時の各種生理機能の調節に影響するであろう。このようなことから、本年度は、正弦波状運動時の各種生理機能の応答に対する自律神経バランスの影響について検討することを目的として、一般女性6名に運動強度が酸素摂取予備量の1060%間を正弦波状に変化する運動を卵胞期と黄体期に各1回行なわせ、心拍数、心臓副交感神経活動レベルの指標である呼吸性不整脈の大きさ(一呼吸毎)などの応答を両期間で比較した。運動は8分周期で、続けて4周期行った。各測定項目について、1運動周期に対する平均応答曲線を求め、振幅および運動負荷曲線からの位相遅れ時間を計測した。主な結果は以下の通りである。1.正弦波状運動時の心拍応答について、月経周期による振幅の差は、主に心拍数の最低値が黄体期に高まることによって生じた。2.正弦波状運動時の呼吸性不整脈の大きさの振幅応答は、黄体期に小さく、それは主に呼吸性不整脈の大きさの最高値が黄体期に低下することによって生じた。3.位相遅れ時間は、心拍数と呼吸性不整脈の大きさのいずれにも月経周期の一定した影響は認められなかった。以上のことから、月経周期による心拍応答性の差の少なくとも一部は、運動時の自律神経性調節の変化によることが推測された。
ホログラフィック投影による非平面リソグラフィ法の研究

本研究では非平面の機械部品への微細加工(リソグラフィ加工)を実現するため光露光法の研究を行った。その中で特にホログラフィックな露光法を提案しホログラフィ露光システムを製作した。さらに製作したホログラムにより段差のある面への露光実験を行った。非平面への露光を実現するためには、3次元物体再生用ホログラムを製作する必要がある。本研究では計算機によりホログラムパターンを求める方法を用いた。2次元画像の再生のための計算ホログラムに対し、3次元の場合は計算量が膨大になる。本研究では計算量を圧縮するために、物体形状の光軸方向成分を与える関数を定義する方法により、2次元計算機ホログラムの計算量と同程度の計算量で計算できるようにした。3次元露光用ホログラム発生するプログラムを製作した。さらにホログラムパターンを露光用マスクとして製作するため、描画データの変更プログラムを製作した。これらによりドットパターン2μm角でホログラムを製作するシステムを実現できた。ホログラム製作システムにより斜面への露光用ホログラムと段差のある平面への露光用ホログラムを製作した。325nmのHe-CDレーザを用いてレジストを塗布した基板に露光した。レジスト現像後、エッチングを行いアルミ膜に転写できた。またエンコーダ用格子状パターンを金属ロッドに転写するために、非平面であってもレジストが一様に塗布できる電着レジストを用いる方法を利用した。金属のエッチングで製作された回折格子を用いてエンコーダ信号が得られることを確認できた。またインコヒーレント光による円筒面露光方の基礎的研究も行った。これらの研究により研究目的の主要部分を達成できた。本年度は非平面露光ホログラフィを行うに必要な計算機ホログラムの計算手法の研究を行った.まず計算機システムの立ち上げを行った.プログラム開発環境の設定を行った.画像処理,高速フーリエ変換などホログラム計算に必要な基本プログラムの開発を行った.これまでにいくつかの計算機ホログラムの製作方法が提案されているが階段形状の露光に適したホログラムの計算方法を検討した.理論的解析により露光時の光量,位相差の発生方法など基本的な特性の検討を行った.フーリエ変換を基本としたホログラム計算方法について理論的計算方法の検討を行った.また画素数と計算時間の関係について検討した.本年度はホログラフィ露光の基本的特性を解明するために理論的研究を中心に進めた.本年度の研究の基本的部分は十分に達成されると考えられる.実際に数値計算によりホログラム上の光強度分布を発生させる場合,計算時間が重要な問題である.特にフーリエ変換ホログラムを発生させる方法は計算時間の点で有利であるのが段差のある場合には,どちらか一方の露光面で理論的には真のフーリエ変換にならず露光特性が劣化する.解像度と焦点深度の関係から高い段差の場合には単純フーリエ変換による露光には限界があることが明かとなった.今後計算手法を改善し,より複雑な形状に対応できるようにプログラムを改善する必要がある。エンコーダパターンを円筒上に転写するために基礎実験を行った.レジストを滴下塗布し,レジストの膜厚分布などを検討した.またArイオンレーザ照射による回折格子パターンのフーリエイメージによる露光とマクスパターンの近接露光を試みた.本年度は非平面ホログラフィ露光を行うに必要な計算機ホログラムの自動生成プログラムを作成した.また,描画装置によりバイナリーホログラムを製作した.これまでにいくつかの計算機ホログラムの製作方法が提案されているが非平面の露光に適したホログラムの計算方法を検討した.その結果,フレネルホログラムにおいて光軸方向のデータを投影により圧縮する方法を採用し,露光用プログラムを開発した.

理論解析により露光時の光量,位相差の発生方法など特性の検討を行った.さらに露光の光量分布やノイズを予め予測するためホログラムから実像を発生させるシミュレーションプログラムを作成した.また画素数と計算時間の関係について検討した.段差(5cm)のある面上への露光用ホログラムを製作した.ホログラムのピクセルは1μm角で400×400ピクセルでアライナーにより描画した.露光時の開口数を上げるため,離れた位置に2個のホログラムを描画し,高さ方向の分解能を改善した.He-Cd紫外線レーザ(波長325nm)を用いてホログラフィック露光の実験を行った.これにより非平面への露光が行えることを確認した.コヒーレンスノイズを低減するため,空間的にインコヒーレントな光源による格子状パターンの露光について検討した.この場合,ステンシルマスクの組み合わせにより原子線の干渉により直接パターンの発生が可能であることを示し,その条件を明らかにした.本研究では非平面の機械部品への微細加工(リソグラフィ加工)を実現するため光露光法の研究を行った。その中で特にホログラフィックな露光法を提案しホログラフィ露光システムを製作した。さらに製作したホログラムにより段差のある面への露光実験を行った。非平面への露光を実現するためには、3次元物体再生用ホログラムを製作する必要がある。本研究では計算機によりホログラムパターンを求める方法を用いた。2次元画像の再生のための計算ホログラムに対し、3次元の場合は計算量が膨大になる。本研究では計算量を圧縮するために、物体形状の光軸方向成分を与える関数を定義する方法により、2次元計算機ホログラムの計算量と同程度の計算量で計算できるようにした。3次元露光用ホログラム発生するログラムを製作した。さらにホログラムパターンを露光用マスクとして製作するため、描画データの変更プログラムを製作した。これらによりドッットパターン2μm角でホログラムを製作するシステムを実現できた。ホログラム製作システムにより斜面への露光用ホログラムと段差のある平面への露光用ホログラムを製作した。325nmのHe-Cdレーザを用いてレジストを塗布した基板に露光した。レジスト現像後、エッチングを行いアルミ膜に転写できた。またエンコーダ用格子状パターンを金属ロッドに転写するために、非平面であってもレジストが一様に塗布できる電着レジストを用いる方法を利用した。金属のエッチングで製作された回折格子を用いてエンコーダ信号が得られることを確認できた。またインコヒーレント光による円筒面露光法の基礎的研究も行った。これらの研究により研究目的の主要部分を達成できた。
異種ソーシャルメディア横断型のユーザセントリック検索・推薦技術の構築

本研究は,異種ソーシャルメディアに散在するマルチメディアコンテンツやユーザの情報を集約し,ユーザ個々人に最適な検索・推薦を実現することを目的としている.平成29年度は,まず,ユーザの嗜好に合致するマルチメディアコンテンツを高精度かつ効率的に取得するための理論構築を行った.具体的には,ソーシャルメディアのユーザは,意見や感情すなわち自身の嗜好をマルチメディアコンテンツのセンチメントによって表現するという報告に着想を得て,マルチメディアコンテンツからセンチメント特徴を抽出し,画像・テキスト特徴と統合的に解析する理論を構築した.その結果,YouTubeとTwitterという異種ソーシャルメディアを対象として,画像・テキスト・センチメント特徴の統合的な解析によって,ユーザの嗜好に合致したマルチメディアコンテンツが高精度かつ効率的に検索・推薦可能となることを明らかにした.さらに,マルチメディアコンテンツの画像・テキスト特徴に加え,トピックの抽象度を考慮した新たな類似度を定義することで,異なる時刻に生成されたマルチメディアコンテンツを適切に比較可能とする理論を構築した.その結果,マルチメディアコンテンツのトピックのトレンド変化を把握可能とし,マルチメディアコンテンツを高精度に検索可能とする新たな手法を実現した.ユーザの満足度を調査する被験者実験を行うことで,トレンド変化を考慮しない従来の検索法と比べ,望むマルチメディアコンテンツが効果的に検索可能となることが確認された.以上の通り,本年度は,異種ソーシャルメディアに散在するマルチメディアコンテンツやユーザの情報を集約し,ユーザ個々人に最適な検索・推薦を実現するための理論構築を行い,実験によってその有効性を確認した.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,異種ソーシャルメディアに散在するマルチメディアコンテンツやユーザの情報を集約し,ユーザ個々人に最適な検索・推薦を実現することを目的としている.平成28年度は,以下に示す2点の研究を行った.1)ソーシャルメディア上のマルチメディアコンテンツを用いたユーザの嗜好抽出ソーシャルメディア上のマルチメディアコンテンツからユーザの嗜好を抽出し,嗜好に合致したマルチメディアコンテンツを獲得可能とする手法を導出した.具体的には,マルチメディアコンテンツを比較する際,統計的に顕著に類似する特徴を推定することで,異なる種類のモダリティを比較可能とする新たな類似度を導出した.さらに,マルチメディアコンテンツ間の関連性を詳細に明らかにするため,特徴量間の負の相関も考慮可能なsigned networkを構築し解析可能とすることで,ユーザの嗜好に合致したマルチメディアコンテンツを高精度に獲得可能とした.2)異種ソーシャルメディア上のマルチメディアコンテンツを横断的に解析可能とする知識転移異種ソーシャルメディアに散在するマルチメディアコンテンツを横断的に解析可能とする知識転移手法を導出した.具体的には,コンテンツの特徴とメタデータを協調的に用いることで,異種ソーシャルメディア上のマルチメディアコンテンツを互いに比較可能とする,新たな相関分析法を導出した.これにより,異種ソーシャルメディアに散在する,ユーザ個々人の嗜好を反映したマルチメディアコンテンツを統合的にクラスタリング可能とした.以上の通り,ユーザの嗜好抽出を可能とし,異種ソーシャルメディア上のマルチメディアコンテンツを横断的に解析可能とする研究成果を挙げた.平成28年度は,年次計画に示される「マルチメディアコンテンツからのユーザの嗜好抽出」および「異種ソーシャルメディアを横断可能とする知識転移」に関する研究を行った.研究成果が認められ,査読付き国際会議や国内学会に受理されていることや学会から表彰されていることから,期待以上に研究が進展していると判断できる.また,研究成果のシステム実装等も活発に行い,国立科学博物館におけるデモ展示などアウトリーチ活動を積極的に実施した.本研究は,異種ソーシャルメディアに散在するマルチメディアコンテンツやユーザの情報を集約し,ユーザ個々人に最適な検索・推薦を実現することを目的としている.平成29年度は,まず,ユーザの嗜好に合致するマルチメディアコンテンツを高精度かつ効率的に取得するための理論構築を行った.具体的には,ソーシャルメディアのユーザは,意見や感情すなわち自身の嗜好をマルチメディアコンテンツのセンチメントによって表現するという報告に着想を得て,マルチメディアコンテンツからセンチメント特徴を抽出し,画像・テキスト特徴と統合的に解析する理論を構築した.その結果,YouTubeとTwitterという異種ソーシャルメディアを対象として,画像・テキスト・センチメント特徴の統合的な解析によって,ユーザの嗜好に合致したマルチメディアコンテンツが高精度かつ効率的に検索・推薦可能となることを明らかにした.さらに,マルチメディアコンテンツの画像・テキスト特徴に加え,トピックの抽象度を考慮した新たな類似度を定義することで,異なる時刻に生成されたマルチメディアコンテンツを適切に比較可能とする理論を構築した.その結果,マルチメディアコンテンツのトピックのトレンド変化を把握可能とし,マルチメディアコンテンツを高精度に検索可能とする新たな手法を実現した.ユーザの満足度を調査する被験者実験を行うことで,トレンド変化を考慮しない従来の検索法と比べ,望むマルチメディアコンテンツが効果的に検索可能となることが確認された.以上の通り,本年度は,異種ソーシャルメディアに散在するマルチメディアコンテンツやユーザの情報を集約し,ユーザ個々人に最適な検索・推薦を実現するための理論構築を行い,実験によってその有効性を確認した.平成29年度は,平成28年度に導出した理論を検索・推薦へ応用し,「異種ソーシャルメディア横断型のユーザセントリック検索・推薦技術」を確立することを目指す.また,得られた成果について,学会誌や国際会議・国内学会へ投稿するとともに,デモ展示などアウトリーチ活動の展開を検討している.29年度が最終年度であるため、記入しない。
分裂面決定の分子機構の研究

分裂面の位置決定機構は細胞質分裂を理解するうえで重要である。本研究では、昨年度の研究により得られた分裂酵母の分裂面決定にかかわる変異株についてさらなる解析をおこなった。まず、得られた16種類の分裂面決定変異株についてランダムスポア分析およびヘテロ接合体分析をおこなったところ、変異株は3つの遺伝子座にクラス分けされることがわかり、分裂面決定が少なくとも3つ以上の遺伝子により制御されていることが明らかになった。そして間接蛍光抗体法により細胞分裂について検討したところ、すべての変異株は、制限温度下で正常な分裂装置を形成し核分裂を完了していた。しかし細胞質分裂の際、収縮環は細胞の赤道部から極にいたる様々な位置で形成され、分裂装置の位置とは無関係であることがわかった。さらに、制限温度下で形成される分裂面は、形成位置が異常になることに加え、高頻度で異常な形状を示した。すなわち野生型の細胞では、分裂面は細胞の長軸と垂直方向に形成されるのに対し、変異株では細胞の長軸と同方向に形成されたり、斜め方向、また波形のものなども観察された。この結果は、分裂面の位置決定機構が分裂面の形状維持機構や方向性決定機構と密接に関わる可能性を示唆しており極めて興味深い。今後は、さらにこれらの変異株について変異産物の同定とその一次構造の決定をおこなう。そしてこれにより、分裂面決定の分子機構について多くの有用な知見が得られるものと考えられる。
枯草菌の細胞壁溶解酵素の細胞壁結合ドメインの機能構造解析と応用に関する研究

枯草菌のようなグラム陽性菌の細胞壁は外側からタンパク質の層、テイコ酸の層、ペプチドグリカンの層から構成されている。今回の研究対象であるN-acetylmuramoyl-L-alanine amidase(アミダーゼ)はペプチドグリカンのN-アセチルムラミン酸とL-アラニンの間のアミド結合を加水分解する酵素であり、これらアミダーゼの多くは細胞壁結合ドメインを持っている。本研究では細胞壁結合ドメインの立体構造を明らかにするばかりではなく、ペプチドグリカンへの結合メカニズムや局在性の仕組みの解明することを目的とした。本年度は特にアミダーゼCwlCの細胞壁結合ドメインの機能を調べるために細胞壁結合ドメインとGSTの融合蛋白質の発現システムの構築をおこなった。蛋白質を精製し、ペプチドグリカンへの結合力を測定した。CwlCの細胞壁結合ドメインは相同性の高い配列が2回繰返している。ペプチドグリカンへの結合は繰返し構造が1回では全く起こらず、繰り返しの順序には関係なく2回繰り返していることが必要であることが分かった。細胞壁への結合に寄与しているアミノ酸残基を特定する実験を現在行った。また、細胞壁結合ドメインのNMR測定をおこなった。分解能の高いスペクトルが得られ、さらに安定同位体標識したサンプルを調製して解析した。繰り返し1回はβαβ構造をとっているが、β-ストランドは繰り返し単位間に形成されていた。繰り返し構造が2回あってはじめて細胞壁への結合能を持つことより、この構造が細胞壁に結合している細胞壁結合ドメインの実体であることが分かった。さらにペプチドグリカン構成ユニットと細胞壁結合ドメインの複合体を解析するため、実験を進めているところである。枯草菌のようなグラム陽性菌の細胞壁は外側からタンパク質の層、テイコ酸の層ペプチドグリカンの層から構成されている。本研究の目的は細胞壁結合ドメインの立体構造を明らかにするばかりではなく、ペプチドグリカンへの結合メカニズムや局在性の仕組みの解明することである。また来年度の予定ではあるが、細胞壁結合ドメインを用いた微生物細胞表層工学、固定化酵素、融合蛋白質などへ応用するための基礎的な知見を得ることも本研究の目的としている。ペプチドグリカンへ結合するためには繰返し構造が1回分でよいことが分かった。しかし、強く結合するためには2回繰返し構造であることが必要であることが分かった。細胞壁への結合に寄与しているアミノ酸残基を特定する実験を現在行っている。分解能の高いスペクトルが得られてたが、現在さらに安定同位体標識したサンプルを調製して解析している。今回の研究対象であるN-acetylmuramoyl-L-alanine amidase(アミダーゼ)はペプチドグリカンのN-アセチルムラミン酸とL-アラニンの間のアミド結合を加水分解する酵素であり、活性ドメインとは別に細胞壁結合ドメインを持つ。しかしその機能及び構造についてはデンプン、セルロース、キチン・キトサンを基質とする酵素のそれと比べるとほとんど分かっていない。本研究ではアミダーゼの立体構造を明らかにするばかりではなく、ペプチドグリカンヘの結合メカニズムや局在性の仕組みの解明を目指した。

繰り返し部分のディレーションミュータントの細胞壁への結合能を調べたところ、繰り返し配列が2つあることが必要であることがわかった。^<13>C-glucoseと^<15>NH_4Clで標識したCwlCrを用いて主鎖の帰属、二次構造の同定を行い、CwlCrが約35残基からなる二回繰り返し配列から構成されるペプチドで、繰り返し配列の基本単位が二本のβ-ストランドと一本のα-ヘリックスから構成されていることを明らかにした。構造精密化を進めることにより非常に高分解能の立体構造を決定することが出来た。his-tag付きのCwlCr21のきれいなHSQCスペクトル(NMR)が得られました。
均衡・不均衡理論の理論経済学・経済学史的研究

経済学史上の均衡・不均衡理論(アダム・スミスの自然価格論における成長均衡論、マルクスの市場価値論における均衡・不均衡理論、マ-シャルの産業の均衡に関する生物学的均衡・不均衡理論など)を現代均衡理論、不均衡理論の理論模型を駆使して解明し、前者に含まれる豊かな諸概念、諸構想を再構成することを通じて、後者のいっそうの展開、発展を試みることにより、研究代表者の従来の研究成果(著書、History of Economic Theory,1989:論文、On Equilibrium and Disequilibrium,1989)をさらに拡充することが本研究の目的であった。二年間の研究成果は、学会誌等に公刊されつつあるが、そこでは以下に見るように、経済学史上の多くの均衡・不均衡に関する概念、構想、理論などが発掘、検討され、現代的な均衡理論、不均衡理論との比較、検討を可能にするために数理的なモデルによって表現されている。本研究の主要な成果は、(1)リカ-ドのそれとは異なるスミス・マルサス的成長、利潤理論の解明とそれを基礎にしたマルサスの最適貯蓄性向の非ケインズ的解釈、(2)最近の森嶋道夫氏の見解に対してリカ-ド機械論における不均衡理論の可能性を擁護したこと、(3)賃金基金説批判の先駆者であるロンジの資本概念の解明と新古典派資本概念の先駆者としての評価、(4)マルクスの国際的不等価交換の概念の解明と批判的経済理論の今後の可能性の模索、(5)チュ-ネンの自然賃金論の合理的再構成、(6)ジェヴォンズ資本理論の新古典派資本理論の先駆者としての評価、(7)マ-シャルの生物学的な産業均衡、不均衡概念の解明とその産業政策へのワルラス的解釈にもとづく批判に対する反論、などであるといえよう。1経済学史関係の資料を収集・整理・分析するとともに理論モデルを開発・展開・分析し、その成果の一部を専門雑誌論文およびディスカッショッン・ペ-パ-として発表した。2チウネンの自然賃金論について、わが国の研究成果を整理し,あらたに理論モデルを開発して,欧米における従来の解釈とはことなり、均衡賃金として自然賃金を導出することに成功、その成果を国際的専門雑誌に公刊した。3リカ-ドの機械論について、数値的モデルを展開し、分析した。その成果は米国の経済学史学会の機関誌に受理され公刊された。4アダム・スミスの自然価格論における成長均衡論について、開発した理論モデルを使用し、マルサスの最適消費(貯蓄)性向をめぐる問題を分析し、その結果を東大経済学部機関誌に公表した。5マルクス経済学の国際貿易論に関する理論モデルを展開し,国際的搾取関係を分析した。その内容はディスカッション・ペ-パ-として内外の研究者に配布した。6マ-シャルの収穫逓増産業に補助金、逓減産業に課税という政策提言をその生産者余剰論にそくして解明するために、理論モデルを展開して分析した。その結果はディスカッション・ペ-パ-として内外の研究者に配布した。

二年間の研究成果は、学会誌等に公刊されつつあるが、そこでは以下に見るように、経済学史上の多くの均衡・不均衡に関する概念、構想、理論などが発掘、検討され、現代的な均衡理論、不均衡理論との比較、検討を可能にするために数理的なモデルによって表現されている。本研究の主要な成果は、(1)リカ-ドのそれとは異なるスミス・マルサス的成長、利潤理論の解明とそれを基礎にしたマルサスの最適貯蓄性向の非ケインズ的解釈、(2)最近の森嶋道夫氏の見解に対してリカ-ド機械論における不均衡理論の可能性を擁護したこと、(3)賃金基金説批判の先駆者であるロンジの資本概念の解明と新古典派資本概念の先駆者としての評価、(4)マルクスの国際的不等価交換の概念の解明と批判的経済理論の今後の可能性の模索、(5)チュ-ネンの自然賃金論の合理的再構成、(6)ジェヴォンズ資本理論の新古典派資本理論の先駆者としての評価、(7)マ-シャルの生物学的な産業均衡、不均衡概念の解明とその産業政策へのワルラス的解釈にもとづく批判に対する反論、などであるといえよう。
超格子構造を有するスピネル型リチウム複合酸化物へのリチウムインターカレーション

本研究の主題である超格子構造を有するスピネル型酸化物の構造と物性について詳細に検討を行うため、まずLiCr_yMn_<2-y>O_4およびLiCrTi_yMn_<1-y>O_4のRietveld解析を行った。Cr-Mn系ではCrの置換量の増加に伴い、酸素熱振動パラメーターは減少するのに対して、Cr-Ti系ではTiの置換量がy=0.5までの領域では酸素熱振動パラメーターが増加し、0.5以上では逆に減少した。さらに、熱膨張係数の測定より、このスピネル酸化物におけるM-O結合の強さはCr^<3+>-O>Mn^<3+>-O>Mn^<4+>-O>Ti^<4+>-Oという順になる。このような実験結果を解釈するため、分子動力学法(MD)によるシミュレーションを行った。このシミュレーションには原子間のポテンシャル関数が必要であるため、実験から得られた格子定数と熱膨張の値を用い、各原子のポテンシャル関数ついて幾つかのパラメータを決定した。算出したポテンシャルを用いて、実測値と比較したところ、現実の系とシミュレーションがある程度一致した。このように算出したポテンシャル関数を用いて様々な系についてシミュレーションを行い、平均的・局所的な結晶構造について検討した。まず、MDで16dサイトの2種類の遷移金属を秩序だった配列ら無秩序な配列へ変化させると、結晶構造は立方晶から正方晶に変化することが分かった。次に、局所構造については、LiMn_2O_4のMn^<3+>O_6八面体とMn^<4+>O_6八面体は大きさが異なるため、歪みが生じる。この歪みは2つの八面体に対し、結合の弱い方にしわ寄せが行き、Mn^<3+>O_6八面体が大きく歪むことが分かった。Mn^<3+>の替わりにCr^<3+>O_6八面体やMn^<4+>O_6八面体を導入し、2つの八面体の大きさの違いが小さくなると歪みは緩和され、構造が安定化することがわかった。LiMn_2O_4はスピネル構造を有しており、そのリチウム二次電池特性を有している。このスピネル酸化物のMnの1/4をNi,Mgで置換したLiM_<0.5>Mn_<1.5>O_4を合成し、その酸化物中へのリチウムのインターカレーション反応を検討した。X線回折およびIR測定の結果、置換した金属イオンM^<2+>とMn^<4+>は三次元的に1:3に規則配列し、超格子構造を形成することが分かった。このLiM_<0.5>Mn_<1.5>O_4へのリチウムのインターカレーションの際に、Li_<1+x>M_<0.5>Mn_<1.5>O_4なる組成に対して0<x<0.25のリチウム組成範囲では3V程度の平坦な電位を示し、その後0.25<x<1.0のリチウム組成では2V程度の電位へと大幅に低下した。まず、Born-Mayer型のポテンシャルを仮定し、空の八面体サイトのポテンシャルを計算したところ、ポテンシャルの若干低い位置と若干高い位置が1:3の比で存在するとが判明した。このような規則配列したポテンシャル下におけるリチウムイオンの拡散を分子動力学法を用いて解析した。その結果、0<x<0.25の組成範囲では、リチウムイオンはポテンシャルの若干低い位置にインターカレートし、リチウムイオンも規則配列した相を形成する。その後、さらにリチウムイオンイオンはポテンシャルの若干高い位置にインターカレートし、リチウムイオンが八面体位置にランダムに存在することが判明した。従って、超格子を形成したLiM_<0.5>Mn_<1.5>O_4へのリチウムイオンのインターカレーションによる電位挙動の変化は、空の八面体位置のポテンシャルの規則配列に起因するものと考えられる。

この歪みは2つの八面体に対し、結合の弱い方にしわ寄せが行き、Mn^<3+>O_6八面体が大きく歪むことが分かった。Mn^<3+>の替わりにCr^<3+>O_6八面体やMn^<4+>O_6八面体を導入し、2つの八面体の大きさの違いが小さくなると歪みは緩和され、構造が安定化することがわかった。
生鮮魚介類におけるグルタチオンの分布とその変動要因の解明

魚介類摂取の意義について機能性成分の立場から検討するため、一般に広く消費されている約50種類の魚介類について、グルタチオン(GSH)、酸化型グルタチオン(GSSG)、総グルタチオン量を測定した。総GSHは魚介肉1グラムあたり約2nmolから約1000nmolときわめて広い分布を示した。GSSGは一部の例外を除きほぼGSHの10%以下であった。また、血合肉中の総GSHは普通肉の約2-3倍を示した。赤身の魚類より、白身の魚類の含量はおおむね少なく、なかでもアンコウのように運動量の低い魚では数nmolしか含まれていなかった。ヒラメなどの低棲魚に比べ、回遊魚中の含量は比較的高く、特にブリやサケでは200nmolを超えていた。すなわち、活性酸素が発生しやすい条件下で棲息する魚介類あるいは部位でGSH含量が高い傾向が認められた。しかし、低棲動物でも貝類の含量は高いものが多く(100nmol以上)、特にホタテでは1000nmolに近い値が得られた。GSH、GSSGともに嫌気条件下の方が空気下より高い貯蔵安定性を示した。空気下では総グルタチオンも減少した。すなわち、空気下におけるGSHの減少はGSSGへの酸化ではなく、このことは機能成分としてグルタチオンを安定的に保持するためにきわめて重要な結果である。今後GSHの減少機構を明らかにする必要がある。また、ホタテガイのGSH含量は非常に高い値を示したが、明確なGSHパーオキシダーゼ活性を認めなかった。ホタテガイにおける活性酸素消去系について解明する必要がある。魚介類に適したグルタチオンの定量法についてまず検討した。魚介類試料2gを5%スルホサリチル酸で除タンパクシ後、遠心上清を得、試料溶液とした。酸化型および還元型グルタチオン(GSH)は大量処理ができるようにGriffis等の方法で定量した。試料溶液を凍結保存すると溶解の度に数%の損失が認められた。従って、試料は調製後直ちに定量する必要を認めた。上記方法により、ハマチ、タイ等のの普通肉および血合い肉、カキ、ホタテガイについて、GSHおよびGSSGを定量した。その結果、ハマチ普通肉では100g当たりGSH95.2nmol、GSSG4.5nmol、血合い肉ではGSH334.6nmolであり、一般に血合い肉の方が高い傾向を示した。これは血合い肉の方が活性酸素発生が著しいためと考えられる。一方、ホタテガイ、カキではそれぞれGSH780.6nmol、GSSG18.6nmolと著しく高い値を示した。GSH、GSSGともに嫌気条件下より高い貯蔵安定性を示した。本年度は一般に広く消費されている約50種類の魚介類について、グルタチオン(GSH)、酸化型グルタチオン(GSSG)、総グルタチオン量を測定し、魚介類の摂取の意義について検討した。大量のサンプル処理のために、分析には高速液体クロマトグラフィーを開発した。試料2gからスルホサリチル酸抽出を行い、適宜希釈して、分析に供した。

移動相:25mMNaH_2PO_4(pH3.0)、流速:1.0ml/min.カラム:東ソ-ODS120TM(150x4.6mm)50°Cとした。定量はポストカラムによる蛍光分析とし、反応コイル(テフロンチューブ、内径0.5mm)で反応液(NaOH2.5g、H_3BO_42.5g、フタルアルデヒド0.2gの1000ml水溶液)と反応させ、ex.350nm、em.420nmで分析し、試料gあたりのnmolで示した。総GSHは約2nmolから約1000nmolときわめて広い分布を示した。GSSGは一部の例外を除きほぼGSHの10%以下であった。また、血合肉中の総GSHは普通肉の約2-3倍を示した。赤身の魚類より、白身の魚類の含量はおおむね少なく、なかでもアンコウのように運動量の低い魚では数nmolしか含まれていなかった。ヒラメなどの底棲魚に比べ、回遊魚中の含量は比較的高く、特にブリやサケでは200nmolを超えていた。一方、底棲動物でも貝類の含量は高いものが多く(200nmol以上)、特にホタテでは1000nmolに近い値が得られた。
最適理論とニューロ理論を用いた船舶の離着機操船支援システム開発に関する研究

1.最短時間離着桟問題の変分法の2点境界値問題としての定式化を行い、種々の操船ケースに関してCGRA法を使って安値解を得ることに成功した。対象船は練習船汐路丸とし、その非線形操縦モデルを使用した。2.最適解の無い任意点から停船点に向かう最短時間解を、周辺の既知の最適解がら補間によって求めるため、ニューラルネットワーク(NN)理論を用いる学習解を求め、その解が最適解を十分近似することを確認した。3.千葉県館山湾内にKGPSシステムを使って測位精度10cm以内の高精度測位システムを構築した。4.カルマンフィルタを用いた船位測定システムを開発し、滑らかな航跡の船位を得ることに成功した。5.汐路丸内にネットワーク型完全自動操船システムを完成させ、舵、可変ピッチプロペラ、バウ、スターンスラスタをPC計算機から制御できるシステムを完成させた。6.前項で完成させた自動操船システムを用い、計算で得られた最適操船解およびNN解に沿った操船を実行するために、次の3つフェーズの最短時間操船実証実験を汐路丸で実施し、いずれも期待した精度で成功した。(1)最適解追跡システム(PHASEl):最短時間解をなんら支援せずそのまま実行させるシステム(2)半自動操船システム(PAHSE2):外乱などの影響で最適解からそれた場合、人間の介入を許すシステム(3)最短時間自動操船システム(PH,ASE3):最短時間操船を基に離着桟操船を正確に行う自動操船システム7.操船システムの制御ゲインを自動的に行うための自動ゲイン調整システムの開発に成功した。8.汐路丸桟橋、館山湾内における最短時間操船の検証をビジュアルに実行できる予備実験用ビジュアルシミュレータシステムを完成させた。詳細な操縦運動モデルにより最短時間操船法を数値的に求め,解のない点からの着桟法はニューラルネットワーク理論で補間して任意の点から自動着桟を行なう理論的方法の確率と実船実験による実証を行なった。シミュレーションを終えた後,GPSシステムによる位置・速度の精度良い測定システムを完成させ,館山湾・洲の崎に基地局を置いた実験では,2m以下の精度良い位置推定が可能となった。このシステムを利用して,仮に設定した岸壁に本学練習船汐路丸を自動着桟させる実験を行ない,フィードバックをかけない状態でも1船幅の誤差で目的地点に停船させることに成功した。今後の方針としては,最終段階でフィードバック(位置・速度)をかけさらに精度を上げること及び,最短時間自動操船法を前評価するためのビジュアルシミュレータ(簡易)を開発したい。1.汐路丸内にネットワーク型完全児童操船システムを完成させ、舵、可変ピッチプロペラ、バウ、スターンスラスタをPC計算機から制御できるシステムを完成させた。本システムでは、2系統のシステムを用いて実験が行える。すなわち、(1)船内LANシステムを用いて、PCから制御アクチェータを制御するモードで、主として着桟の最終段階のバーシング操船時、離桟時の回頭時に使える。(2) Realoopと呼ばれるシステムを使ってMATLABで作成されたプログラムをダウンロードして制御プログラムを起動する。このモードは通常航海時、および着桟操船のアプローチ操船において使える。2.前項で完成させた自動操船システムを用い、計算で得られた最適操船解およびNN解に沿った操船を実行するために、次の3つフェーズの最短時間操船実証実験を汐路丸で実施し、いずれも期待した精度で成功した。(1)最適解追跡システム(PHASE1):最短時間解をなんら支援せずそのまま実行させるシステム

(2)半自動操船システム(PHASE2):外乱などの影響で最適解からそれた場合、人間の介入を許すシステム(3)最短時間自動操船システム(PHASE3):最短時間操船を基に離着桟操船を正確に行う自動操船システム3.操船システムの制御ゲインを自動的に行うための自動ゲイン調整システムの開発に成功した。この方法によれば、任意のときにバウ、スタンスラスタ、舵等に使われるゲインを航海士が調整できることが分かった。4.汐路丸桟橋、館山湾内における最短時間操船の検証をビジュアルに実行できる予備実験用ビジュアルシミュレータシステムを完成させた。また、本システムを船長が使うことによって、最短時間操船を含む自分の操船法を前評価できることもわかった。
ヒトiPS細胞由来ペースメーカ前駆細胞を用いた生物学的ペースメーカの開発

1) HCN4-GFP陽性細胞の経時的分取と分子生物学的特性の評価: HCN4-GFP陽性細胞を選別採取し培養すると増殖性を示し、Tbx5を強く発現するFHF様の細胞群をHCN4-GFP陽性細胞として純化できた。HCN4GFP陽性細胞は誘導後14日目Ki-67陽性の増殖能を示したが、28日目では増殖性細胞数が低下していた。LCVを用いセルソーターによって分画したHCN4-GFP陽性細胞のsingle cellレベルでの経時的観察を行うと、誘導後14日目のGFP陽性細胞はsingle cellから複数回分裂を繰り返しながら増殖していた。以上から、分化誘導初期のHCN4-GFP陽性細胞にはFHF由来の心臓前駆細胞であり、増殖能と分化能を示す。2) HCN4とIsl1を可視化できるヒトiPS細胞株(HCN4-GFP/Islt1-mcherry hiPS細胞)の樹:ヒトiPS細胞のIsl1遺伝子座にゲノム編集を用いてmcherry遺伝子の導入とBACベクター上でIsl1遺伝子座にmcherryを相同遺伝子組み換えにより導入した後にBACベクターをヒトiPS細胞に導入しクローン選択を試みている。3)HCN4-GFP陽性/Mlc2v-mcherry陰性細胞の分取と電気生理学ならびに分子生物学的特性の評価:分化誘導後にHCN4-GFP単独陽性細胞を複数のクローンから採取し、その電気生理学的特性の解析を行ったHCN4-単独陽性細胞は90%が洞結節型自動能を示し、自律神経作動薬に対しての応答性を示した。4)HCN4-GFP/Mlc2v-mcherry二重陽性細胞の性質:HCN4-GFP/Mlc2v-mcherry二重陽性細胞はHCN4-GFP単独陽性細胞やiCell CMsと異なりNa channelの活性が著しく大きく、かつ活動電位持続時間が長くプルキンジェ線維細胞様特性と考えている。HCN4-GFP搭載ヒトiPS細胞を分化誘導し、継時的にHCN4-GFP細胞を採取し、その分子生物学的特性と増殖能と測定した。分化誘導後7日目からHCN4陽性細胞を確認でき、その数は経時的に増加し、HCN4陽性細胞はとその拍動は一致していた。、HCN4-GFP陽性細胞を選別採取し培養すると増殖性を示し、Tbx5を強く発現するFHF様の細胞群をHCN4-GFP陽性細胞として純化できた。一方でHCN4-GFP陰性細胞にはIsl1及びKDRを発現するSHFの細胞が濃縮されていた。また、HCN4GFP陽性細胞はKi-67陽性の増殖能を示したが、誘導後14日目と28日目を検討すると28日目では増殖性細胞数が低下していることを確認できた。誘導後14日目、21日目の細胞凝集塊を解離し、LCVを用いセルソーターによって分画したHCN4-GFP陽性細胞のsingle cellレベルでの経時的観察を行った。誘導後14日目のGFP陽性細胞の分裂の様子から、single cellから複数回分裂を繰り返しながら増殖しており、分裂によって増殖した細胞も分裂前の細胞と同様の蛍光を維持していた。GFP陽性細胞中の分裂可能なGFP陽性細胞を計測してグラフ化したところ誘導後14日目で約17%存在した分裂中のGFP陽性細胞は、28日目までに約7%まで低下しており、統計学的に有意な差も見出された(p= 0.033≦0.05)。以上から増殖能を示す心筋幹細胞又は前駆細胞としての特性を示す細胞群が分化誘導後14日に存在することが明らかとなり、次年度にペースメーカ細胞への分化能を検討する予定であり予定通りに計画が進行している。1)心筋前駆細胞としての性質を持つヒトiPS細胞由来HCN4-GFP陽性細胞からペースメーカ細胞が分化誘導できるのかを検証し、さらに心室筋や血管系の細胞が分化誘導可能かを検証する。2)ヒトiPS細胞のIsl1遺伝子座にゲノム編集を用いてmcherry遺伝子の導入とBACベクター上でIsl1遺伝子座にmcherryを相同遺伝子組み換えにより導入した後にBACベクターをヒトiPS細胞に導入しクローン選択を試み、選別採取できた細胞を用いて本細胞の増殖特性を検討する。3)心筋前駆細胞としての性質を持つヒトiPS細胞由来HCN4-GFP陽性細胞のペースメーカ機能特性を明らかにする必要がある。4)ヒトiPS細胞由来HCN4-GFP/Isl1-mcherry二重陽性細胞のEx vivo及びin vivoでのペースメーカ機能評価を行う事で、本細胞の増殖性とペースメーカ特性を明らかにする必要がある。1) HCN4-GFP陽性細胞の経時的分取と分子生物学的特性の評価:HCN4-GFP搭載ヒトiPS細胞を分化誘導し、経時的にHCN4-GF細胞を採取し、その増殖能を測定した。誘導初期に採取したHCN4陽性細胞はTbx5を発現するFHF様の遺伝子発現が濃縮されている。一方でHCN4-GFP陰性細胞にはIsl1及びKDRを発現するSHFの細胞が濃縮されている。Ki-67で染色することで細胞分裂細胞数を検討するとiPS細胞由来心筋組織中のHCN4陽性細胞は増殖能を示し、幹細胞としての性質を有する細胞群の存在が判明した。2) HCN4とIsl1を可視化できるヒトiPS細胞株(HCN4-GFP/Islt1-mcherry hiPS細胞)の樹立:ヒトiPS細胞のIsl