hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
無線ネットワークにおける誤り訂正技術を利用した簡易なルーティング方式の提案

無線エルチホップネットワークは、アドホック・センサネットワークの一つの形態であり、高速・高信頼の情報通信を実現する一つの有力な手段である。本方式では、送信端末からの信号が他の複数の移動端末を中継しながら伝送されるため、適切なルーティング方式によって伝播経路を複数生成し、信号がその複数の経路を伝送することで、ルートダイバーシチ効果が期待できる。このルートダイバーシチ効果は、誤り訂正技術の適用によって高めることができ、本研究では、無線マルチホップネットワークにおける誤り訂正符号の効果を利用した経路制御技術に関する検討を行った。特に、シャノン限界に近い高い誤り訂正能力を持つターボ符号とLDPC符号に着目し、その性能を有効に利用することを考える。まず昨年度に引き続いて、ターボ符号による経路ダイバーシチ効果に関する検討を実施した。ターボ符号の符号語の性質を利用し、各経路に適切な送信電力を割り当てることで消費電力を低減することのできる伝送方式を提案した。次に昨年度に引き続き、信号の複数端末中継に適した再送制御方式に関する検討を実施した。LDPC符号の可変符号化率の性質に着目し、通信路状況に応じて符号化率を適切に設定することによって、劣悪な環境でも高スループットを維持する伝送方式を提案した。さらに、LDPC符号を利用したネットワーク情報の集中化を図るシステムであるデータ集約型ネットワークを提案した。本手法によって通常はボトルネックとなる情報が集中する経路の信頼性を、LDPC符号の性質を利用して改善することで全体のスループットを改善することができることを示した。これら技術により、ルート構築のための更新間隔の低減を図れ、またルートの柔軟性を高めることができ、経路制御の簡単化につながる。無線マルチホップネットワーク方式は、高速・高信頼の情報通信を実現する一つの有力な手段として注目されている。本方式では、送信したい端末からの信号は、他の複数の移動端末を中継しながら伝送される。この際、ルーティング方式によって伝播経路を複数生成し、信号がその複数の経路を伝送することで、ルートダイバーシチ効果が期待できる。このルートダイバーシチ効果は、誤り訂正技術の適用によって高めることができ、特にシャノン限界に近い性能を持つ誤り訂正符号であるターボ符号は、その効果を顕著にする。ルーティング方式で複数経路を生成する際の大きな問題点の一つに、各経路の品質のバランスと伝送性能の関係がある。各経路の通信品質が均等であれば、良い伝送性能が得られることが期待できるが、しかし、経路品質の均一化を図るためには非常に難易なルーティング方式が要求される。そこで本研究では経路品質が不均一である条件下での、ルートダイバーシチ効果について調査した。検討では、セルラ環境を想定して、経路数を三として評価し、ターボ符号化器で生成された符号化信号を均等にその三経路に分配すると仮定した。その結果、各経路間のSNRの比が0.75程度から1.25程度であれば、経路品質が均一である場合の特性に対して、ほぼ劣化が見られないことがわかり、今後のルーティン方式の提案への指針となった。ターボ符号をマルチホップ環境に適用する場合、信号中継の際に経路の尤度情報が失われ、復号性能の劣化を招くという問題がある。本検討ではパリティ符号を利用した、尤度情報を維持する方式を提案した。本方式を利用することで、マルチホップ環境においても、ターボ符号の良好な復号性能が得られることを示した。このルートダイバーシチ効果は、誤り訂正技術の適用によって高めることができ、特にシャノン限界に近い高い性能を持つ誤り訂正符号であるターボ符号やLDPC符号は、その効果を顕著にする。また、本方式では信号は複数の移動端末を中継されるため、一般的な再送制御方式では伝送効率の劣化が見られる。そのため、これら高性能誤り訂正技術を利用した効率の良い再送制御技術も必要である。本研究では、このようなマルチホップネットワークの効率的な経路制御技術の構築を目指し、次の二つの課題を行う。一つは、高性能誤り訂正技術を利用したルートダイバーシチ効果の検討、もう一つは、誤り訂正技術を利用したマルチホップ伝送にふさわしい再送制御方式に関する検討である。前者の検討では、ルートダイバーシチ効果を得るため、誤り訂正符号としてターボ符号とLDPC符号を利用した複数経路伝播に関する研究を行った。そしてその有効性を確認するとともに、ターボ符号を利用する場合、受診側ではチャネル情報を修得する必要があるため、パリティ検査符号を利用したチャネル情報取得方を提案し、その効果を検証した。後者の検討では、マルチホップ伝送にふさわしい簡易な再送制御技術を提案した。本手法はLDPC符号の性能を十分に利用したもので、特定のSN比において効率の良いスループット特性を得ることができることを確認した。

特に、シャノン限界に近い高い誤り訂正能力を持つターボ符号とLDPC符号に着目し、その性能を有効に利用することを考える。まず昨年度に引き続いて、ターボ符号による経路ダイバーシチ効果に関する検討を実施した。ターボ符号の符号語の性質を利用し、各経路に適切な送信電力を割り当てることで消費電力を低減することのできる伝送方式を提案した。次に昨年度に引き続き、信号の複数端末中継に適した再送制御方式に関する検討を実施した。LDPC符号の可変符号化率の性質に着目し、通信路状況に応じて符号化率を適切に設定することによって、劣悪な環境でも高スループットを維持する伝送方式を提案した。さらに、LDPC符号を利用したネットワーク情報の集中化を図るシステムであるデータ集約型ネットワークを提案した。本手法によって通常はボトルネックとなる情報が集中する経路の信頼性を、LDPC符号の性質を利用して改善することで全体のスループットを改善することができることを示した。これら技術により、ルート構築のための更新間隔の低減を図れ、またルートの柔軟性を高めることができ、経路制御の簡単化につながる。
病的心における左室仕事量と心筋酸素消費量の関係

心臓の酸素消費量は仕事量に比例するが、酸素消費量と仕事量の比である仕事効率は正常心と病的心では異る可能性がある。本年度は病的心モデルとして高度の高血圧を自然発症するSHR-SP系ラットを用いて研究した。〈方法〉第24週令のSHR-SP系ラット心を摘出し、改良型Neely灌流心系に取付け、大動脈・左房・左室圧を測定した。また酸素電極により大動脈および冠静脈洞灌流液の酸素分圧を測定し、冠循環液量と酸素分圧差より酸素消費量を求めた。仕事量は電磁流量計による一回抽出量と左室収縮期平均圧との積により求めた。また対照としてWKYラット(24週令)を用いた。〈結果〉現在までにSHR-SPおよびWKYをそれぞれ4匹用いて検討した。中間結果であるがここに報告する。後負荷および冠灌流圧が70mmHgのときSHR-SPの仕事効率はWKYに比べて有意に低下していた。一方後負荷および冠灌流圧を110mmHgにすると両者の仕事効率の間に有意差が消失した。〈考察〉モデルラットの飼育に時間を要し、標本数はまだ少ないが、肥大心において正常冠灌流圧時に仕事効率の低下が明らかに見られた。SHR-SPにおいては通常は高血圧のため高い冠灌流圧を受けているが、冠灌流圧が少しでも低下すれば相対的心筋虚血となり仕事効率は低下して心機能低下を来す。また冠灌流圧が高くても、たとえば心拍数の増加などによっても相対的虚血を招来しやすいと予想される。このことが肥大心における心機能の適応から破綻へと導く因子であろうと考えられる。今後標本数を増やし、また異る動物モデルを用いて研究を続けたい。
マトリックスコンバータを用いた小型・高効率ワイヤレス電力伝送回路

地球環境保全に向けて電気自動車等の普及が進められる中で,現状のプラグを用いた充電から,将来技術としてワイヤレス電力伝送の開発が進められ,ワイヤレス電力伝送の新たな学術分野が構築されつつある。ワイヤレス伝送技術により,信号での停止中や走行中にも充電が可能になれば,自動車に搭載するバッテリーも小型化できるなどの多くのメリットがあり,ワイヤレス電力伝送は,今後,発展する学術分野である。ワイヤレス電力伝送回路への要求として,小型・高効率と双方向電力変換がある。双方向電力変換は,バッテリーのエネルギーを電力系統に送り返す機能である。双方向電力変換は,天候によって太陽光発電や風力発電の電力急変による電力系統不安定化を,バッテリーのエネルギーを用いて安定化させたり,災害時の電力停止時にバッテリーのエネルギーを用いて,家庭などに一時的に電力供給したりするために必要な技術で,このように電力システム制御への波及効果も期待される。本研究では,三相電源とバッテリーを接続する小型・高効率双方向ワイヤレス伝送システムを開発する。送電側にマトリックスコンバータを用いて三相電源から直接,高周波送電を行い,受電側はHブリッジで高周波交流を直流に変換する回路構成について,2018年度は,スイッチング損失低減のための全てのスイッチのソフトスイッチング技法を確立した。ソフトスイッチングの理論導出に並行して,高性能なSiCデバイスへの変更や主回路の再設計など実験システムの改良を行った。シミュレーションによりソフトスイッチング動作を確認すると共に,ソフトスイッチングのための各回路パラメータを設計をした。実験システムにより2kW出力時において効率91%が得られた。当初計画通り、全てのスイッチのソフトスイッチング技法を確立でき,実験で確認した。2019年度は,電源側における制御特性改善を行う予定である。具体的には,三相交流電源に接続されるマトリックスコンバータの入力電流を正弦波にし,電源総合力率1の制御法を確立する。まず,高周波電流波形を正弦波としたときのマトリックスコンバータの入力電流制御理論を導出する。また,85kHzで制御を実施するために高速な制御システムに更新する。シミュレーションにより入力電流波形特性を確認し,さらに,実験で入力電流のひずみ率の改善効果を測定する。
LHDにおけるマイクロ波イメジーング計測

マイクロ波イメージング計測はプラズマ物理実験で今大変注目されている先進計測である。プラズマの発光を利用するECEイメージング(ECEI)と反射を利用するイメージング反射計(MIR)とがあり、LHDでは九州大学がECEIを開発中である。本研究は世界初のヘリカルプラズマにおけるMIR実験である。これは周波数66,69GHzのXモード波反射を利用するものであり、半径方向の密度揺動伝播を測定できる。空間的には、また中心点とポロイダル方向、トロイダル方向それぞれ10cm離れた2点の、合計3点が測定される。反射計では照射波が広がり、受信波はピントが合っていなければならない。MIRではしかし写真と異なり送信と受信は同一のアンテナで行う。本研究では光学設計コードZEMAXを駆使して、それを満足する光学設計を行い、また、九州大学で開発した電磁波シミュレーション用FDTD法(Finite Difference Time Domain Method)コードを用いて、それを確認した。このようにして設計した光学系を核融合科学研究所技術部製作技術課で製作し、LHDに取り付けた。また、45度ダイクロイックプレートを同課で製作し、ベクトルネットワークアナライザーで試験し、ECEIとMIRを周波数領域で分離した。MIRをNBI加熱した低密度プラズマに応用した結果、プラズマ中心部からの反射において低周波(2-3kHz)振動が観測された。ポロイダル方向には2.5msの相関があり、ポロイダル速度が40m/sであることがわかった。しかし、反射面が周辺部となる高密度プラズマでは反射信号を受信できなかった。これはヘリカルプラズマは複雑な三次元構造をしているため、わずかな角度変化が反射波の強度を大きく減じてしまうためである。電磁波シミュレーションによると上下左右に3°ほど容器内アンテナを振らなければならない。現在、容器内アンテナに角度可変機構を取り付ける準備を行っている。最初に、コストの関係で大口径アンテナを用いるECE測定を単一チャンネルで行った。その結果、表面に近いプラズマ領域で鋸歯状波振動が観測された。すなわちLHDプラズマは表面付近で激しく運動していることが分かった。次に、アンテナの設置計画を立てた。LHDは複雑な3次元構造をしているため、実物大LHD模型にアンテナ模型を設置して、アンテナ配置を検討した。その結果3枚の鏡を用いる必要性が分かった。そこで光学設計コードZEMAXを駆使し、アンテナを構成する鏡の設計をした。また、大口径アンテナを用いた2チャンネルのイメージング反射計を既存のECEイメージングアンテナに取り付けて実験した。これは0.5Wの高出力IMPAT発振器をプラズマ中に照射しカットオフ層からの反射波を受光するものである。しかし信号強度が極めて小さく十分な成果が得られなかった。そこで、実験室のイメージングアンテナで試験を行った。本研究費補助金で購入したベクトルネットワークアナライザに40-60GHzの発信-受信アンテナモジュールを取り付け、各種の試験を行った。導波管の試験ではマイクロ波伝送効率は1/2であるが実験に支障があるレベルではなかった。次に、直径10mmのステンレス丸棒からのマイクロ波の反射を測定した。マイクロ波の波長は5mmで丸棒の半径程度であるにも関わらず、偏光方向が90度異なっても反射波のパワーはあまり変化しなかった。また広い範囲に散乱するにも関わらず、フォーカスが合った場合では受信波は送信波の0.8%にもなった。これは全方向に散乱した場合と比べ10高い値であり、イメージング反射計の高効率を示している。ただしフォーカス領域が狭く、照射領域と受光領域がオーバーラップしていない可能性がある。

そこで現在照射のための光学系と、ECEと反射計の同時計測が可能なように45度ダイクロイック反射板を開発している。本年度はXモードのイメージング反射計(MIR)の実験を行った。昨年度,LHDの弱磁場アンテナにMIRを取り付けたところ,信号が得られなかった。本年度は,その原因の究明と装置の改良が主要な課題であった。そこで,LHDに取り付けた装置を解体し,全てのマイクロ波コンポーネントを取り出して,ベクトルネットワークアナライザ(本補助金で平成14年度購入)を用いて試験した。ECEイメージング(ECEI)とMIRの信号分離のため70GHz,45°ダイクロイックプレートを核融合科学研究所で製作し,60GHz以下の低周波部分を本ベクトルネットワークアナライザで,それ以上の高周波部分を九州大学で試験し,良好な特性を得た。マイクロ波回路,光学系も再設計し組み直した。九州大学ではFDTD法による電磁波シミュレーションコードを開発し,光学系の再設計に応用し最適化した。LHD内の弱磁場アンテナと同じ仕様のモックアップを実験室内に据え付け,イメージング特性をベクトルネットワークアナライザによって試験し,良好な特性を得た。そこで,LHDの弱磁場アンテナに改良したMIRを取り付けたところ信号が出なかった。IMPATT発振器の出力がLHD磁場によって遮断されることが分かり,電磁軟鉄による二重磁気シールド箱を核融合科学研究所で製作して取り付け,出力を得た。結局,極低密度でのみMIRの反射信号が得られた。これは電磁波シミュレーションによるとプラズマ中心のみでXモード波の反射面がアンテナ方向を向く,すなわち高密度プラズマでは真空容器内アンテナの角度が,MIRに最適化されていないことが分かった。これはトカマクでは起こらないヘリカルプラズマのみの現象である。そこで,遠隔制御による角度可変機構付きの真空容器内アンテナを開発することにした。LHD真空容器は年に1度だけ開くので,これらの改良も年に1度だけとなり,この改良の結果は次年度に判明する。本実験は世界初のヘリカルプラズマでのMIR実験となる。
超微細粒組織を有する高強度金属フォームのバルク発泡プロセスによる創製

昨年度は,純アルミニウムやAl-Si合金の板材を用いてポーラス金属を作製できた.今年度はマトリックスの結晶粒微細化の結果として誘起される微細結晶粒超塑性を金属フォームのプロセスに応用することを試みた.古河スカイ株式会社製の超塑性5083アルミニウム合金板を実験に用いた.水素化チタン粉末を板の間に挿入し,二段式圧延機を用いて圧延接合を行った.切断,積層し,再び圧延接合を行った.このサイクルを繰り返すことにより,水素化チタン粉末がマトリックス中に均一に分散したプリフォーム板が得られた.ここまでは他のアルミニウム合金とほぼ同じである.マトリックスの超塑性流動を発泡に利用するため融点以下の超塑性変形温度において発泡試験を行った.融点近傍の発泡に比べて発泡時間は長く,時間の増加につれて,気孔率は徐々に増加した.得られた発泡アルミニウムのポアの形状は圧延面に平行な楕円体であり,気孔率は最大で40%であった.ポアサイズは1mm未満であり,従来の鋳造法による発泡アルミニウムに比べて小さかった.次に,超塑性ブロー成形と発泡を同時に行った.超塑性温度まで加熱した後,アルゴンガス圧を付加した結果,半球状に成形することができた.またその断面は非常に微細なポアで構成されていた.このようなセル構造体は,特に断熱構造部材としての応用が期待できる.結晶粒微細化による超塑性変形を利用することにより,発泡と成形を同時に実施できることが確認された.従来の金属フォームは,作製後の塑性加工がほとんど不可能であったため,今回の手法を応用すれば,多孔質な内部組織を有する複雑な構造部材の作製が可能となる.本年度は,純アルミニウム,Al-Si合金,Al-Mg合金の板材を用いて,プリフォームの作製過程,発泡後のセル形態,機械的特性の比較を試みた.純アルミニウム合金は室温で容易に圧延接合(ARB)可能であったので,6サイクルまでのARB処理により,プリフォームを作製できた.しかしながら発泡特性に問題があり,40%の気孔率しか得られなかった.一方,Al-Si合金は,アルミニウムマトリックス中に硬いSi粒子が分散しているため,冷間圧延接合が困難であり,250°Cまで加熱して圧延接合した.2枚の板から12サイクルまでARB処理を行うことにより,発泡剤の水素化チタン粒子が,分散する過程を観察できた.Al-Si合金板から最大60%の気孔率を有するクローズドセル型フォームを作製できた.この際,ARBのサイクル数が多いほど気孔率が増加し,ポアのサイズが小さくなることが確かめられた.Al-Mg合金板からもAl-Si合金と同様のARBプロセスにより,最大60%の気孔率を有するフォームを作製できた.しかしながらポアの分布はやや不均一であった.Al-Si合金フォームとAl-Mg合金フォームの力学的特性を圧縮試験により比較した結果,気孔率がほぼ等しいにもかかわらず,後者の方がずっと降伏強度が大きかった.これはマトリックス自体の強度の違いによるものであった.以上の結果より,プリフォームの作製が容易な純アルミニウム,発泡特性に優れたAl-Si合金,機械的強度に優れたAl-Mg合金というように,素材自体の得意分野が明らかとなった.今後,目的とする特性を有するフォームを作製する場合,これらのバランスをしっかり踏まえて取り組む必要がある.昨年度は,純アルミニウムやAl-Si合金の板材を用いてポーラス金属を作製できた.今年度はマトリックスの結晶粒微細化の結果として誘起される微細結晶粒超塑性を金属フォームのプロセスに応用することを試みた.古河スカイ株式会社製の超塑性5083アルミニウム合金板を実験に用いた.水素化チタン粉末を板の間に挿入し,二段式圧延機を用いて圧延接合を行った.切断,積層し,再び圧延接合を行った.このサイクルを繰り返すことにより,水素化チタン粉末がマトリックス中に均一に分散したプリフォーム板が得られた.ここまでは他のアルミニウム合金とほぼ同じである.マトリックスの超塑性流動を発泡に利用するため融点以下の超塑性変形温度において発泡試験を行った.融点近傍の発泡に比べて発泡時間は長く,時間の増加につれて,気孔率は徐々に増加した.得られた発泡アルミニウムのポアの形状は圧延面に平行な楕円体であり,気孔率は最大で40%であった.ポアサイズは1mm未満であり,従来の鋳造法による発泡アルミニウムに比べて小さかった.次に,超塑性ブロー成形と発泡を同時に行った.超塑性温度まで加熱した後,アルゴンガス圧を付加した結果,半球状に成形することができた.またその断面は非常に微細なポアで構成されていた.このようなセル構造体は,特に断熱構造部材としての応用が期待できる.結晶粒微細化による超塑性変形を利用することにより,発泡と成形を同時に実施できることが確認された.従来の金属フォームは,作製後の塑性加工がほとんど不可能であったため,今回の手法を応用すれば,多孔質な内部組織を有する複雑な構造部材の作製が可能となる.
翻訳における終結と開始の連携機構の解明

私達は、大腸菌の翻訳因子やリボソームを完全に精製し、再構築したPURE(Protein synthesizing system Using Recombinant Elements)システムを完成させることに成功している。PUREシステムによって翻訳のすべてのプロセスを、試験管のなかで行うことが可能であるばかりではなく、すべてのプロセスのスナッブショットを取ることが可能である。本研究では、RF1とRF2による終止コドンのデコーディングの機構をPUREシステムにより明らかにすることを目標としている。PUREシステムを用いた実験系によって、RF1とRF2の、ペブチドアンチコドン部位に変異を導入し、これらのRFの終止コドンの解読の特性を解析した。その結果、これらのペプチドアンチコドンの領域は、終止コドンの解読特性には関与しないことが示唆された。また、RRFは、翻訳終結後のリボソーム・訳NA複合体を解消のプロセスの解析を行った。その結果、RRFは、リボソームを樹来考えられていた30S、50Sの解離した形ではなく、70Sの状態で解離させることが示された。また、この終結プロセスにおいて、サブユニットの会合の安定性にスペルミジンなどのポリアミンが重要であることが示唆された。さらに、PURE systemを用いて、trans-translationのメカニズム解明を行い、smpBがtmRNAのコドンアンチコドンの相互作用を機能的に補う働きがあることが示された。また、RRFは、翻訳終結後のリボソーム・mRNA複合体を解消のプロセスの解析を行った。さらに、PURESYSTEMを用いて、traps-translationのメカニズム解明を行い、smpBがtmRNAのコドンアンチコドンの相互作用を機能的に補う働きがあることが示された。
嗅神経回路構築の分子メカニズム

平成21年度は、OR遺伝子のゲノム上での並びの順番が嗅球における糸球の配置に反映されるとの仮説を検証するため、同一配列のMOR28遺伝子ユニットを3つ並べたコンストラクトよりトランスジェニックマウスを作製した。本年度は、このトランスジェニックマウスの詳細な解析を行う予定である。Cre-loxPシステムを用いて、トランスジーンのコピー数を1とすることができる。ORの発現領域がOR遺伝子のゲノム上での並びの順番により制御されているとすれば、全ての遺伝子ユニットは異なるゾーンから発現するはずである。Cre-loxPシステムを用いて、3つのユニットの向きを逆にした際に発現ゾーンも入れ替わるかも検証する。嗅上皮の特定のゾーン内に存在する嗅神経が嗅球上の特定の位置に軸索投射する分子機構は未解決の問題である。これに関して、細胞認識分子をコードするPlexin-A3遺伝子が嗅上皮においてゾーン依存的に濃度勾配を形成して発現していることが判明している。Plexin-A3の嗅神経細胞における発現量が軸索投射位置を規定しているとの仮説を検証する。平成21年度にPlexin-A3遺伝子の単純なノックアウトマウスを解析したところ、嗅神経細胞の軸索投射位置には大きな影響はなかった。これは、嗅神経細胞集団の全体の性質が均質であるため、Plexin-A3の変異の影響が出にくいためと考えた。このため、本年度は、嗅神経細胞の部分集団、すなわちモザイクな集団でのみPlexin-A3が変異型となっているPlexin-A3遺伝子改変マウスの解析を行う。
ヒト・ゲノム解析研究

生命の設計図であるゲノムの構造と機能を研究解析し、そこに包含される遺伝情報を理解するために、総括班ならびに3つの研究班を組織して研究の推進を図り、次の成果を得た。1.総括班。全体としての活動を円滑に進めるため各種会合の企画立案調整、機器の計画的購入と配分、情報交流、評価などを積極的に進めるほか、米国における新技術等の調査や各センタ-との打合わせ等により国際的に整合性のある我国のゲノム研究体制を確立した。また、社会の接点の問題研究の一環として国際生命倫理福井セミナ-を開き広く意見の交流と問題点の整理を図った。2.ヒト・ゲノム構造解析班。ヒト染色体21番につき殆ど完全な形のNot I酒限酵素切断地図を作成したほか、6,8,X,Y,11につき約0.52メガベ-スの密度でマ-カ-を置いてゆく物理的地図の作成作業を開始し、特定領域についてこれを完成させたほか、全体として約1/31/2程度の完成度の地図作りを行った。これらの成果は、ゲノムデ-タベ-ス作成における1991年度分の国際的作業の約半分近くを占める貢献である。これと並んで、特定領域の詳細なマップ作りを進める作業を、免疫グロブリン遺伝子H鎖V領域とHLA遺伝子群について実行した。これは、大づかみなマップ作りが終わった後に来るべき仕事のモデルとなる先導的研究である。本年度のうちに、大量の資料を扱いつつそれらを処理、分析し、デ-タ化して整理する方法論の開発と実行において著しい進展を見せることができた。3.cDNA解析班。ヒト肝細胞の中で発現している全遺伝子をカタログ化し、その発現頻度まで解析できる「3特異的cDNAライブラリ-分析」がスタ-トし、約2000クロ-ンの分析を終えるという成果を挙げた。この成功は、次年度から各臓器における発現遺伝子の系統的解析プロジェクトに発展できるものであり、世界に先駆けてゲノム研究に構造解析のみでなく機能解析をも並行して行うべきであるとする新しい方向性を与えるものである。これに伴って良質なcDNAライブラリ-の作成やその迅速な分類、カタログ化、デ-タ整理などにおける新しい手法が種々開発され、世界のcDNA研究者数の急速な増大を誘導するきっかけを作ったものと評価できる。4.DNA解析技術開発班。DNAの分離、切断、クロ-ニング、染色体上へのマッピング等に関わる技術開発を進める中から、二次元電気泳動技術によるゲノムスキャンニング法の確立、T3ファ-ジによるDNA欠失セットの作成技術、BUDRを用いる染色体の分染とin situハイブリッド法の組み合わせ技術の確立という国際視献技術を完成することができた。また、枯草菌、分裂酵母、線虫をモデル生物として選び国内と国際協力してゲノムデ-タベ-スを作り且つそれに伴って高度の技術開発とデ-タベ-ス間の相互比較を導くシステム作りを現実化することができた。次年度から具体的成果の奔流が予想できる。1.総括班。3.cDNA解析班。

DNAの分離、切断、クロ-ニング、染色体上へのマッピング等に関わる技術開発を進める中から、二次元電気泳動技術によるゲノムスキャンニング法の確立、T3ファ-ジによるDNA欠失セットの作成技術、BUDRを用いる染色体の分染とin situハイブリッド法の組み合わせ技術の確立という国際視献技術を完成することができた。また、枯草菌、分裂酵母、線虫をモデル生物として選び国内と国際協力してゲノムデ-タベ-スを作り且つそれに伴って高度の技術開発とデ-タベ-ス間の相互比較を導くシステム作りを現実化することができた。次年度から具体的成果の奔流が予想できる。
自己熱吸収MOFsを用いた吸着分離サーマルマネジメント技術の開発

持続型社会に必要な省エネルギー分離科学の深化を目指し,本研究ではmetal-organicframeworks: MOFsを利用した吸着分離サーマルマネジメント技術を創出する。工業プロセスで欠かすことの出来ない吸着分離では,分子吸着により生じる熱(吸着熱)のため分離性能が著しく低下する。そのため究極の材料として,発熱を伴わず分離を可能とする多孔性材料の開発が望まれている。MOFsは,他の多孔性材料にない構造柔軟性により吸着熱を自己吸収する革新的な新規材料である。本研究では,熱吸収を発現し高い吸着分離性能を示すMOFsを探索・合成し,従来の吸着分離の常識を打ち破る分離科学を創出する。
組織内酸素濃度による造血幹細胞維持機構の解明

我々の研究グループはこれまでにATMノックアウトマウスの造血幹細胞において、酸化ストレスの上昇で、p38MAPKおよびp16^<Ink4a>が活性化し、最終的に幹細胞活性が失なわれて枯渇することを明らかにしてきた。その一方、同じATMノックアウトマウスの生体内でも精巣の幹細胞システムなどは酸化ストレス以外のシグナル経路が幹細胞以上に関わっていることも示唆されている。すなわち造血幹細胞は特に活性酸素種に対して脆弱であるといえる。そこで、今回われわれは造血幹細胞システムの未分化細胞維持において、酸化ストレスの低い環境、すなわち恒常的な低酸素環境が必要ではないかと仮説を立てて検討を進めた。その結果、最も細胞周期の遅い骨髄造血幹細胞は低酸素マーカー陽性であるということが明らかになった。次に、こうした低酸素環境にある静止期造血幹細胞がいかなる分子基盤を用いて幹細胞活性の維持を図っているか検討を行った。その結果、HIF-1alphaがこうした幹細胞分画に発現していることを見出した。こうした異常を分子遺伝学的に解析するためにHIF-1alphaの造血細胞特異的ノックアウトマウスを用いて造血幹細胞の細胞周期を定量的に解析したところ、造血幹細胞分画特異的に細胞周期の亢進を認めた。また、いくつかのCDKIや、GO期特異的分子の遺伝子発現が変動しており、HIF-1alphaは細胞周期を調節することで静止期造血幹細胞を維持している可能性が示唆された。我々の研究グループはこれまでにAtaxia Telangiectagia-Mutated (Atm)のノックアウトマウスの骨髄造血幹細胞において、活性酸素種の上昇により、p38MAPKおよびp16^<Ink4a>が活性化し、最終的に枯渇することを明らかにしてきた。近年になって幹細胞システム間で共通の分子基盤がその未分化性維持に寄与していることが明らかとなっているため、今回われわれは幹細胞システム共通の未分化細胞維持においてAtmを介した活性酸素代謝の分子基盤の重要性についての検討を行った。まず、これまでAtm遺伝子を欠損した精巣では減数分裂期の異常しか言及されてこなかったため、改めてAtm遺伝子欠損マウスの精細管の形態学的変化を経時的に観察したところ進行性の精原細胞の喪失を認めた。また、ATM蛋白の活性化を一部の精原細胞で認めた。これらの観察を併せると、精原細胞の維持にAtm遺伝子が寄与している可能性が示唆された。Atmノックアウトの進行性精原細胞喪失は抗酸化剤の経口投与では回復できず、またp16^<Ink4a>の上昇も認められなかった。すなわち、造血幹細胞の異常とは異なるメカニズムの寄与が強く疑われた。その一方、8週齢のマウスではAtmノックアウトでBrdU陽性の精細管が野生型に比して著名な減少を認め、またTUNEL法およびFACSによって精原細胞は野生型に比べて有意にアポトーシスが亢進していることが確認された。また、精原細胞での遺伝子発現を検討したところ、精原細胞ではcyclin D1とD2の発現が低下とBaxの発現の上昇を認めた。これらの変化はAtm欠損精原細胞の細胞周期停止とアポトーシスの分子基盤の一端に寄与していると考えられる。本研究から、Atm遺伝子を欠損した精巣では、減数分裂期以前の細胞で細胞周期停止とアポトーシスの亢進という異常があることが明らかになった。またそのメカニズムは潜性酸素代謝以外の機構の関与が推定された。精原細胞分画は精子幹細胞を含む分画であり、Atm遺伝子欠損によって精巣の幹細胞維持にも異常がある可能性が示唆された。
視覚系運動知覚の内部モデルを獲得するニューロモデルの構築

人間の網膜の視覚情報は受容野に対応した視覚細胞で処理され,対象は上位の視覚連合野で認識される.視覚構造を解析する一つの実験にAperture実験がある.モニター中央に円が表示され線分が移動する.両端に別の二円が表示され,直線は円内を別方向に移動する.両線分が連続した一直線として知覚グルーピングされた場合には,中央円の線分移動方向は両端円の線分移動方向と同一視される.この知覚現象は線分の呈示時間に依存することが知られている.一方,多くの視細胞モデルや視覚ニューロモデルが提案されている.BCS, FCS, ARTMAP, fuzzy ARTMAP等の視覚モデルの改良版として,TAMネットワークがある.網膜受容野から外側膝状体,V1までを構造化し,受容野型入力に対するクラス出力をフィードバック信号と抑制型シナプスにより学習する.本研究ではTAMネットワークを用いてAperture実験データを解析し,以下の研究を推進した.1)Aperture実験での呈示時間や半径,円間距離を変化させた場合の知覚認識率を算出し,半径と円間距離に対する呈示時間の依存性を明らかにした.2)Aperture実験における知覚認識率が呈示時間に対して正方向の依存性のみならず,凸性も示すことを明らかにした.3)TAMネットワークのプルーニング機能によってAperture実験データからファジィルールを抽出し,知覚認識率の呈示時間に対する依存性を解析して,TAMネットワークのフィードバック信号と抑制性シナプスの必要性を明らかにした.これらの結果から,Aperture実験において,呈示時間が500msより短い場合と長い場合に視覚機能の構成が異なる可能性を示唆した.また,TAMネットワークによる画像認識実験での結果も参考にして,TAMネットワークのフィードバック信号の優位性とモデルの有用性を確認できた.なお,研究成果は国際会議や学術論文誌で公表した.人間の網膜の視覚情報は受容野に対応した視覚細胞で処理され,対象は上位の視覚連合野で認識される.視覚構造を解析する一つの実験にAperture実験がある.モニター中央に円が表示され線分が移動する.両端に別の二円が表示され,直線は円内を別方向に移動する.両線分が連続した一直線として知覚グルーピングされた場合には,中央円の線分移動方向は両端円の線分移動方向と同一視される.この知覚現象は線分の呈示時間に依存することが知られている.一方,多くの視細胞モデルや視覚ニューロモデルが提案されている.BCS, FCS, ARTMAP, fuzzy ARTMAP等の視覚モデルの改良版として,TAMネットワークがある.網膜受容野から外側膝状体,V1までを構造化し,受容野型入力に対するクラス出力をフィードバック信号と抑制型シナプスにより学習する.本研究ではTAMネットワークを用いてAperture実験データを解析し,以下の研究を推進した.1)Aperture実験での呈示時間や半径,円間距離を変化させた場合の知覚認識率を算出し,半径と円間距離に対する呈示時間の依存性を明らかにした.2)Aperture実験における知覚認識率が呈示時間に対して正方向の依存性のみならず,凸性も示すことを明らかにした.3)TAMネットワークのプルーニング機能によってAperture実験データからファジィルールを抽出し,知覚認識率の呈示時間に対する依存性を解析して,TAMネットワークのフィードバック信号と抑制性シナプスの必要性を明らかにした.これらの結果から,Aperture実験において,呈示時間が500msより短い場合と長い場合に視覚機能の構成が異なる可能性を示唆した.また,TAMネットワークによる画像認識実験での結果も参考にして,TAMネットワークのフィードバック信号の優位性とモデルの有用性を確認できた.なお,研究成果は国際会議や学術論文誌で公表した.TAM Networkの全結合リンクの中で,解の一致性を満足させながら不必要な結合を削除する新たなプルーニング手法を林と馬野で提案した.プルーニング手法は,下記の3つの観点から情報エントロピーとID3を用いて定式化した.・中間層(カテゴリー層)で上位層との結合の強さを評価し,不要な結合を削除する.・中間層(カテゴリー層)で下位層との結合の強さを評価し,不要な結合を削除する.・出力層において,中間層との結合の強さを評価し,不要な結合を削除する.これらを3つのプルーニングルールとして表現し,ノードやリンクが削除された場合でもネットワークの出力結果に影響を与えないための削除条件について議論した.さらに,この条件を含む学習アルゴリズムとプルーニングアルゴリズムを構築した.平成14年9月に購入したサーバー・ワークステーションを用いて,上記の学習アルゴリズムとプルーニングアルゴリズムのプログラム開発を行なった.アルゴリズムの有用性は,DELVE (http://www.cs.toronto.edu/delve)で公開されている水難事故データと画像データを用いて判別問題として,他手法との認識率の比較を行い,TAM Networkの有効性を確認するとともに,認識率,変数除去の観点でプルーニングの有用性を確認した.また,白黒点を与えた平面図形の判別問題から,プルーニングアルゴリズムにおける3つのルールの正当性,パラメータの調整精度,認識率の変移を確認した.これらの検討は林と馬野で行った.

また,TAM Networkの提唱者であるJ.R. Williamson氏と上記プルーニング手法の定式化と有用性を議論して今後の改良点を検討した.TAMネットワークは視覚モデルであり,そのモデル構築の基本的意義を確立するため,Aperture実験を行い人間の運動知覚機能における生理学的構造を解析した.実験プログラムは林が開発し,次の6種類の実験を行った.・被験者とディスプレイとの距離を一定に保ち,円の小窓(Aperture)の呈示角度と刺激線分の挿入角度を変化させ,呈示時間に対する知覚グルーピングの認識率を測定する.・被験者とディスプレイとの距離,円の小窓の呈示角度,刺激線分の挿入角度を一定に保ち,円の半径と円間距離を変化させ,呈示時間に対する知覚グルーピングの認識率を測定する.・被験者とディスプレイとの距離,円の小窓の呈示角度,刺激線分の挿入角度を一定に保ち,円の半径と円間距離との比率を一定にして,呈示時間に対する知覚グルーピングの認識率を測定する.・被験者とディスプレイとの距離,円の小窓の呈示角度,刺激線分の挿入角度,円の半径と円間距離を昇順,降順で変化させ,呈示時間に対する知覚グルーピングの認識率を測定する.・被験者とディスプレイとの距離,円の小窓の呈示角度,刺激線分の挿入角度,円の半径と円間距離を被験者に告知の上で変化させ,呈示時間に対する知覚グルーピングの認識率を測定する.・被験者とディスプレイとの距離,円の小窓の呈示角度,刺激線分の挿入角度を一定に保ち,円の半径と円間距離を変化させ,注意信号を挿入の上,呈示時間に対する知覚グルーピングの認識率を測定する.これらの結果,林とWilliamsonで,岡田(ATR)・仁科(理研)が論じているように認識率は呈示時間に対して強い正の依存性を示すが,呈示時間が長い場合,すなわち,呈示速度が遅い場合に,負の依存性を示す現象が存在することを示した.この現象は視覚プロセス内において呈示時間の長短により処理機能を変化させている可能性を示す.上記課題を解明するため,林と馬野,Williamsonで今後の検討点を議論した.視覚系運動知覚のAperture実験によるデータを視覚系モデルのTAMネットワークを用いて解析した.具体的には,Aperture実験のデータからTAMネットワークのプルーニング機能によってファジィルールを抽出し,呈示時間の認識率に対する依存性を解析して,TAMネットワークの有用性を検討した.実験結果の手順は次の通りである.1被験者とディスプレイとの距離を一定に保ち,3つの円の小窓(Aperture)内で直線を移動させた.2円の半径を一定に保ち,円間距離の変化に対して呈示時間を変化させた場合の知覚グルーピングの認識率を算出した.3円間距離を一定に保ち,内の半径の変化に対して呈示時間を変化させた場合の知覚グルーピングの認識率を算出した.4上記の2種類のデータを学習データとして,TAMネットワークのプルーニング機能を用いてファジィルールを抽出し,認識率を同定した.5同じ学習データに対して,TAMネットワークのフィードバック信号と抑制性シナプス,水平結合を切断した場合と切断しない場合の認識率を比較して,TAMネットワークの有用性を検討した.これらの結果から,林とWillamsonで,呈示時間が長い場合に認識率が負の依存性を示すファジィルールが抽出され,呈示時間が500msより短い場合と長い場合に視覚系機能の構成が異なる可能性を示唆できた.
GTP結合蛋白質の活性を制御する細胞内因子の検索

細胞膜受容体刺激の情報はαβγサブユニットからなるGTP結合蛋白質(G蛋白質)を介して細胞内へと伝達されるが、G蛋白質はコレラ毒素や百日咳毒素によりADP-リボシル化されその機能が修飾されるので、情報伝達機構を研究する上で有用なツールとして利用できる。本研究では、細菌毒素が触媒するADP-リボシル化反応を利用して以下の知見を得た。1.ウシ大脳細胞膜画分には、百日咳毒素によってADPリボシル化されるαサブユニット(4139kDa)を含む3量体G蛋白量が少なくても5種類存在し、それら5種のαサブユニットは、特異抗体との反応性やアミノ酸の部分配列の解析から、α_<i-1>,α_<i-2>,α_<i-3>,α_<o-1>及びα_<o-2>のcDNAによってコードされる産物であると同定された。また、G蛋白質を構成するβ(36/35kDa)およびγ(79kDa)サブユニットにも分子多様性があり、種々のG蛋白質間で同一ではないことが明らかにされた。2.βγサブユニットを固定化したアフィニティーカラムを用いて、種々の細胞の細胞質画分よりβγサブユニットと結合し得る蛋白質を検索した結果、分子量93,000の蛋白質の存在がいくつかの組織、細胞に共通して観察された。2.この93kDa蛋白質は、ヒートショック蛋白質の一つである90-kDa Heat shock protein(hsp90)と同定された。3.Hsp90は百日咳毒素によるG蛋白質のADPリボシル化を阻害することから、βγサブユニットと結合しその機能を阻害するG蛋白質の新しい制御因子であると考えられた。4.一方、百日咳毒素のADPリボシル化反応を利用して、G蛋白質が細胞膜だけではなく核内にも存在することが明らかにされた。単離細胞核を用いた蛋白質の輸送系を開発し、この核内百日咳毒素基質のG蛋白質が核内へ輸送系に関与する可能性が示唆された。種々の細胞膜受容体刺激の情報は、αβγサブユニットからなるGTP結合蛋白質(G蛋白質)を介して細胞内へと伝達されるが、それぞれの情報がどのような機構でその情報経路の選択性を発現しているかについては不明の点が多い。G蛋白質はコレラ毒素や百日咳毒素によりADP-リボシル化されその機能が様々に修飾されるので、情報伝達機構を研究する上で有用なツールとして利用できる。本研究では、G蛋白質を構成するサブユニットの多様性と細菌毒素によるG蛋白質のADP-リボシル化反応を制御する機構を解析し、以下の知見を得た。1.ウシ大脳細胞膜画分には、百日咳毒素によってADPリボシル化されるαサブユニット(4139KDa)を含む3量体G蛋白質が少なくても5種類存在した。それら5種のαサブユニットは、特異抗体との反応性やアミノ酸の部分配列の解析から、α_<i-1>,α_<i-2>,α_<i-3>,α_<o-1>及びα_<o-2>のcDNAによってコードされる産物であると同定された。

これらα、βγと受容体あるいは効果器系との相互作用を種々の再構成実験系を用いて検討した結果、受容体の種類によって効率よく共役するG蛋白質のサブファミリーが異なる可能性が示唆された。2.百日咳毒素基質のG蛋白質は共役する受容体がアゴニストで刺激されると、コレラ毒素によってもADPリボツル化され得ることが見い出された。3.百日咳毒素によるG蛋白質のADPーリボシル化を抑制する細胞内因子をウシ脳細胞質に見い出し、この因子を部分精製してその特性を検討した結果、本因子はリン脂質小胞に再構成したG蛋白質のGTP水解反応を活性化した。すなわち、本因子はG蛋白質と相互作用し、受容体→G蛋白質→効果器への情報伝達経路を制抑する可能性が示唆された。種々の細胞膜受容体刺激の情報は、αβγサブユニットからなるGTP結合蛋白質(G蛋白質)を介して細胞内へと伝達されるが、それぞれの情報がどのような機構でその情報伝達経路の選択性を発揮しているかについては不明の点が多い。G蛋白質はコレラ毒素や百日咳毒素によりADP-リボシル化されその機能が様々に修飾されるので、情報伝達機構を研究する上で有用なツールとして利用できる。本研究では、この細菌毒素によるG蛋白質のADP-リボシル化反応を利用して以下の知見を得た。1.G蛋白質のβγサブユニットを固定化したアフィニティーカラムを用いて、種々の細胞の細胞質画分よりβγサブユニットと結合し得る蛋白質を検索した結果、分子量93,000の蛋白質の存在がいくつかの組織、細胞に共通して観察された。2.精製された蛋白質の部分アミノ酸配列や免疫化学的な解析より、この93kDa蛋白質は、ヒートショック蛋白質の一つである90-kDa Heat shock protein(hsp93)と同定された。3.Hsp93は百日咳毒素が触媒するG蛋白質のADPリボシル化を阻害することから、βγサブユニットと結合しその機能を阻害するG蛋白質の新しい制御因子であると考えられた。4.一方、百日咳毒素のADPリボシル化反応を利用して、G蛋白質が細胞膜だけはでなく核内にも存在することが明らかにされた。5.単離細胞核を用いた蛋白質の輸送系を開発し、この核内百日咳毒素基質のG蛋白質が核内へ輸送系に関与する可能性が示唆された。
ブートストラップ法を用いた輸送計算コードにおける系統誤差評価手法の開発

本研究は、粒子輸送計算に組み込まれた核反応モデルの不定性に起因する系統的不確かさ(系統誤差)を評価するにあたって、ブートストラップ法を用いて高速にその評価結果を推定することを目的としている。本年度は、分散分析に基づいた系統的不確かさ評価方法をモンテカルロ法による粒子輸送計算に適用した場合の有効性について検証を行った。分散分析を導入することで、モンテカルロ法における統計的不確かさと系統的不確かさを個別に評価可能となり、ブートストラップ法を適用する理論的枠組みを整備することができた。本成果をJournal of Nuclear Science and Technology誌において論文発表した他、第14回加速器、ターゲット及び照射施設の放射線遮蔽に関する国際専門家会合(SATIF14)において口頭発表を行った。次に、重イオン・粒子輸送計算コードPHITSにより求めた中性子の遮へい計算結果にブートストラップ法を適用し、得られた推定値の信頼性と使用した初期サンプル数やリサンプリング数の関係を調査した。初期サンプル数を変化させながら系統的不確かさの推定値を求めたところ、その値は多くの計算条件において初期サンプル数に依存しており、少数のサンプル数で信頼性の高い推定値を得ることが難しいことがわかった。これは、粒子輸送計算の特徴として乱数によって稀に平均値から離れた値を示すことがあり、その稀な結果が分散である系統的不確かさに大きな影響を与えることが原因である。次に、推定値の信頼性とリサンプリング数の関係については、リサンプリング数が100程度で10%の精度、1000程度で1%の精度で収束することがわかった。よって、要求する信頼性の精度に応じてリサンプリング数を調整し、計算量を最小限に抑えることが可能となる。当初の計画では、ブートストラップ法を適用した際の初期サンプル数とリサンプリング数を変数として、得られる推定値の信頼性との関係を定量的に求めデータベース化する予定であった。しかし、初期サンプル数に関して、輸送計算の多くの条件で推定値が強くサンプル数に依存することがわかり、単純に分散の推定値だけでは信頼性を評価できないことがわかった。そこで、今後はブートストラップ信頼区間を推定値の信頼性を確認する指標とすることで、初期サンプル数と推定結果の信頼性の関係をデータベース化する。一方のリサンプリング数に関しては、推定値の収束性を定量的に求めることができた。これまでに行った中性子の遮へい計算に関して、リサンプリング数が100程度で10%の精度、1000程度で1%の精度で収束することがわかった。今後は、引き続き初期サンプル数と推定値の信頼性の関係をブートストラップ信頼区間という指標により明らかにし、その結果をデータベースとして作成する。その成果とリサンプリング数に関するデータベースを組み込んだ評価機能を開発し、PHITSに導入すると共に中性子の遮へい計算における有効性を確認する。しかし、粒子輸送計算をモンテカルロ法に基づいて行う場合、計算結果が系統的不確かさの他に試行回数に依存する統計的不確かさを含むことになるため、後者の不確かさを取り除く理論的な枠組みが必要である。そこでまず、モンテカルロ法による粒子輸送計算の結果を分析する手法として分散分析を導入し、統計学に基づいて系統的および統計学不確かさのそれぞれを個別に評価可能とした。その成果は、日本原子力学会2018年春の年会において口頭発表した。次に、粒子輸送計算に対するブートストラップ法の有効性を確認するために、重イオン・粒子輸送計算コードPHITSを用いて中性子の遮へい計算を行った。100MeV中性子を鉄遮材に照射した場合の中性子の透過量を計算し、鉄の中性子断面積モデルの不定性に起因する系統的不確かさを評価した。モデルの不定性として正規分布と非正規分布を仮定し、各場合にブートストラップ法と分散分析による評価方法が機能するかを確認した。1000回の輸送計算で求めた結果を参照値としてブートストラップ法による結果と比較し、計算結果における系統的不確かさが正規分布となる条件では比較的有効に機能し、非正規分布となる条件では有効でない場合があることがわかった。後者は、乱数によって稀に平均値から離れた値を示すことが原因であり、その際の評価には別の評価基準が必要であると考えられる。ブートストラップ法により粒子輸送計算における系統的不確かさを評価するにあたり、分散分析を導入して統計学による理論的な枠組みを整備した。そして、簡易体系における遮へい計算を行い、ブートストラップ法の有効性について検証した。当初の計画では、核反応モデルの不定性が3種類の正規分布となる場合と非正規分布となる場合の4つに条件を分けて、本手法の有効性を検証する予定であった。しかし、3種類の正規分布の内、その半値幅を中心値の50%とした場合については、反応断面積が0となって非物理的な計算を含むことから除外した。そして、他の3つの条件について調査を行い、核反応モデル自体の分布の条件より、粒子輸送計算の結果が示す分布が正規分布かどうかの方がブートストラップ法の有効性を左右することを明らかにした。

分散分析を導入することで、モンテカルロ法における統計的不確かさと系統的不確かさを個別に評価可能となり、ブートストラップ法を適用する理論的枠組みを整備することができた。本成果をJournal of Nuclear Science and Technology誌において論文発表した他、第14回加速器、ターゲット及び照射施設の放射線遮蔽に関する国際専門家会合(SATIF14)において口頭発表を行った。次に、重イオン・粒子輸送計算コードPHITSにより求めた中性子の遮へい計算結果にブートストラップ法を適用し、得られた推定値の信頼性と使用した初期サンプル数やリサンプリング数の関係を調査した。初期サンプル数を変化させながら系統的不確かさの推定値を求めたところ、その値は多くの計算条件において初期サンプル数に依存しており、少数のサンプル数で信頼性の高い推定値を得ることが難しいことがわかった。これは、粒子輸送計算の特徴として乱数によって稀に平均値から離れた値を示すことがあり、その稀な結果が分散である系統的不確かさに大きな影響を与えることが原因である。次に、推定値の信頼性とリサンプリング数の関係については、リサンプリング数が100程度で10%の精度、1000程度で1%の精度で収束することがわかった。よって、要求する信頼性の精度に応じてリサンプリング数を調整し、計算量を最小限に抑えることが可能となる。当初の計画では、ブートストラップ法を適用した際の初期サンプル数とリサンプリング数を変数として、得られる推定値の信頼性との関係を定量的に求めデータベース化する予定であった。しかし、初期サンプル数に関して、輸送計算の多くの条件で推定値が強くサンプル数に依存することがわかり、単純に分散の推定値だけでは信頼性を評価できないことがわかった。そこで、今後はブートストラップ信頼区間を推定値の信頼性を確認する指標とすることで、初期サンプル数と推定結果の信頼性の関係をデータベース化する。一方のリサンプリング数に関しては、推定値の収束性を定量的に求めることができた。これまでに行った中性子の遮へい計算に関して、リサンプリング数が100程度で10%の精度、1000程度で1%の精度で収束することがわかった。今後は、ブートストラップ法が有効に機能するかどうかを、核反応モデルの不定性が示す分布の条件ではなく、粒子輸送計算の結果が示す分布の条件によって区別して調査する。他は当初の計画通り、初期サンプル数とブートストラップ法による推定値がもつ信頼性の関係を明らかにすると共に、その結果をデータベースとして作成する。また、ブートストラップ法を使用した際のリサンプリング数と推定値の信頼性の関係について調査し、分布の条件毎に適切なリサンプリング数を決定する。今後は、引き続き初期サンプル数と推定値の信頼性の関係をブートストラップ信頼区間という指標により明らかにし、その結果をデータベースとして作成する。その成果とリサンプリング数に関するデータベースを組み込んだ評価機能を開発し、PHITSに導入すると共に中性子の遮へい計算における有効性を確認する。