hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
強磁場とエネルギーフロンティアでの精密測定を通した真空の研究

陽子・陽子衝突型大型加速器LHCでのATLAS実験のデータを用いたグルイーノと呼ばれる超対称性粒子の探索を行った。今年度は昨年まで研究してきた機械学習とクオーク/グルーオン分離という技術を用いた新しい解析手法での探索を、昨年度までに取得した36.2fb-1のデータを用いて行った。本解析のターゲットとなるグルイーノの崩壊過程ではジェットとして生じるのはグルーオン由来のジェットではなくクオーク由来のジェットである。この点は従来まで使われてこなかった情報であるが、クオーク由来のジェットを積極的に選択することで、感度向上が見込めることが昨年度までの研究で分かった。そこで、今年度はまず、このクオーク/グルーオン分離に用いるための変数の選定とMonte Carloシミュレーション(MC)におけるその変数の評価を行った。クオーク・グルーオンを分離することのできる変数としては検出器のレスポンス依存性の少ないジェットの幅を実際の解析に用いることに決めた。MCにおいてこの変数がどのくらい再現できているかを確認するために、データからクオーク/グルーオンのジェットの幅の分布を抽出し、その形をMCでのそれと比較して、MCにおけるジェットの幅という変数の補正と系統誤差を求めた。ジェットは4本存在するので、その4つのジェットの幅という変数を機械学習で学習させる入力変数として新たに追加して、ジェットの幅も含めたより良い事象選択を機械学習によって導出し、実際にデータを用いて探索を行った。残念ながら感度改善した新しい解析手法でグルイーノらしき兆候を発見することには至らなかったが、質量が2TeV付近の重いグルイーノにおいて、崩壊過程で生じるニュートラリーノの質量方向に対して200--400GeV程度感度を伸ばして探索することができた。29年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、春に陽子-陽子衝突加速器であるLarge Hadron Collider (LHC)の重心系エネルギーが元の8TeV(Run1)から13TeV(Run2)に上がってのRun再開となりATLAS実験の物理解析において重要な年となった。私自身はLHCのルミノシティが低い段階でも重心系エネルギーの上昇によって感度の上がる超対称性粒子の解析を行った。超対称性理論は標準模型を超える理論として有力な候補であり、存在した場合に真空の構造や大統一理論といった標準模型の枠を超えた大きな理論の整備につながる素粒子理論的にも重要な理論である。私が特に注目したのは超対称性理論の中でもグルーオンの超対称性粒子であるグルーオンの探索である。この解析で本研究員はRun2での新しい環境での非衝突現象由来のジェットからなる背景事象の除去の評価、除去後のこの背景事象の見積もりを行った。この背景事象はATLAS実験で用いられるモンテカルロシミュレーションの中では再現されておらず、除去しなかった場合に非常に問題になる背景事象である。見積もりの結果、Run2初期の繰り返しレートの低いRun1の環境に近いテストランと比べて本番の高衝突レート下では大きくこの背景事象が増大することを確認した。カロリメータ検出器(ジェットのエネルギーを測定する)の位置情報や検出器中央の軌跡検出器の情報を用いてこの非衝突事象を従来よりきつく除去し、その後グルイーノ探索に用いる事象のうちの非衝突現象由来の背景事象の割合を時間情報を利用して見積もり、解析に影響がない程度まで除去できたことを確認した。また、Run2のデータを用いて従来の解析手法を利用して探索を行った。発見には至らなかったものの、グルイーノ質量棄却領域をさらに重い領域まで広げた。さらに、来年度の解析を見据えて機械学習を用いた新し解析手法の開発にも取り組み始めた。LHCのATLAS実験における複雑な解析に慣れ、基本的な背景事象の見積もりや除去に取り組めたという点と、さらに機械学習という今までにグルイーノ探索では使われてこなかった新しい手法に挑戦している点で、予定より順調に進んでいるといえる。ただし、LHC全体としては本年度中に取得したデータ量が予定の3割程度であり、このような外的要因を考えると完璧に順調とは言えない。今年度も昨年度に引き続き、陽子・陽子衝突型大型加速器LHCでのATLAS実験のデータを用いたグルイーノと呼ばれる超対称性粒子の探索を行った。今年度は昨年度取得した3.2fb-1のデータに比べて飛躍的に多いデータ量を取得することが期待されるために、引き続きこの解析に注目する必要があった。今年度の私のこの研究の実施内容としては主に3つあった。1つ目は、従来の解析手法を用いて行う迅速なデータの解析である。今年度はデータの取得スピードが速かったので、データ処理も蓄積されるのに合わせて素早く行う必要があった。それを行うとともに逐次的なデータ解析を行い新粒子の探索を行った。残念ながら新粒子の兆候は見られなかったが、昨年と比べてさらにグルイーノの質量に対して500GeVの棄却領域を更新することができた。2つ目は、新しい機械学習を用いた解析手法の確立である。昨年度は感度改善の見積もりを行ったが、それをさらに背景事象の見積もりも考慮した手法の確立を行った。背景事象の見積もりは従来の解析と同様に行った。機械学習を用いた場合、系統誤差のある程度の増大が見られたが、それを差し引いても特定の質量領域で従来の解析より感度向上が見られることも確認ができた。3つ目は、新しい変数を用いた感度改善の見積もりを行ったことである。

本解析のターゲットとなるグルイーノの崩壊過程ではハドロンジェットとして生じるのはグルーオン由来のジェットではなくクオーク由来のジェットである。特に、クオークとグルーオンの分離にはジェット内のトラックの特徴において違いが生じる。このトラック情報は今までの解析では用いられていない新しい情報である。実際にトラック情報を用いることと、2つ目で述べた機械学習を用いた事象選択を組み合わせることで、グルイーノ探索においてさらなる感度向上が見込まれることを確認できた。今年はLHCが順調にデータを取得したこともあり、昨年よりも広い質量領域で新粒子(グルイーノ)を探索することができた。従来の方法と並行して昨年から取り組んでいる機械学習による感度改善についても背景事象の見積もりも含めて手法を確立させることができた。さらに、それらに加えてクオーク由来のジェットとグルーオン由来のジェットのトラックにおける違いから感度を改善することを見込めることが確認できたことが、予定していなかった大きな進歩といえる。この新しいアプローチでの感度向上は現実的に取り入れるべきであり、大いに期待できる手法だと考えているので、そういう新しいアプローチを発見できた点でも順調といえる。陽子・陽子衝突型大型加速器LHCでのATLAS実験のデータを用いたグルイーノと呼ばれる超対称性粒子の探索を行った。今年度は昨年まで研究してきた機械学習とクオーク/グルーオン分離という技術を用いた新しい解析手法での探索を、昨年度までに取得した36.2fb-1のデータを用いて行った。本解析のターゲットとなるグルイーノの崩壊過程ではジェットとして生じるのはグルーオン由来のジェットではなくクオーク由来のジェットである。この点は従来まで使われてこなかった情報であるが、クオーク由来のジェットを積極的に選択することで、感度向上が見込めることが昨年度までの研究で分かった。そこで、今年度はまず、このクオーク/グルーオン分離に用いるための変数の選定とMonte Carloシミュレーション(MC)におけるその変数の評価を行った。クオーク・グルーオンを分離することのできる変数としては検出器のレスポンス依存性の少ないジェットの幅を実際の解析に用いることに決めた。MCにおいてこの変数がどのくらい再現できているかを確認するために、データからクオーク/グルーオンのジェットの幅の分布を抽出し、その形をMCでのそれと比較して、MCにおけるジェットの幅という変数の補正と系統誤差を求めた。ジェットは4本存在するので、その4つのジェットの幅という変数を機械学習で学習させる入力変数として新たに追加して、ジェットの幅も含めたより良い事象選択を機械学習によって導出し、実際にデータを用いて探索を行った。残念ながら感度改善した新しい解析手法でグルイーノらしき兆候を発見することには至らなかったが、質量が2TeV付近の重いグルイーノにおいて、崩壊過程で生じるニュートラリーノの質量方向に対して200--400GeV程度感度を伸ばして探索することができた。本年度は予定よりも取得データが大幅に少なかったために、予定していたような解析結果を得るに至らなかったが、来年度はLHC側に大きな変更がないので順調にデータを取得していくと考えられる。
大容量デ-タストシ-ジを用いた教材作成支援システムの開発

本研究の開発活動としての柱は、1.大容量で教材作成に効率的な補助記憶装置の開発,2.素材情報を重視した教材作成環境の構築であった。1.に間しては、ティアック社の全面的な協力により、テ-プ一巻あたり800MBの補助記憶装置として利用できる試作機を完成させることができた。この試作機はDATの判御機構とRAMディスク部とからなる。4MBのRAMを内蔵することにより、パソコン本体からみれば1.25MBのRAMディスク3ドライブの装置と見なせるような構造になっている。この装置の特徴は、DATのテ-プメディアのランダムアクセスの能率の悪さを補いつつ、フロッピ-ディスク700枚を、フロッピ-ディスクドライブよりも格段に高速に続み書きできる装置として利用できることである。これにより,膨大な素材情報を安価に記憶させ,利用できる見通しがついたとともに、画像情報,コ-スウェアなど素材を利用して作成した完成品を再度部品として再利用できるシステムの構築が可能になった。2.に関しては、著作権を持っている文渓堂の許諾を得て、中学校3年間の5教科の素材情報を入力した。これを教材開発に利用することに関して2つの試みを行った。1つは、平成2年8月、コンピュ-タの教育利用について研究している北海道の研究会と東京の研究会が合同で素材情報を利用した学習ソフト開発合宿を行い、素材情報がもたらす開発効率の向上と問題点の明確化に関する知見を得た。さらに北海道から沖縄まで11の教育センタ-に提供して、短期間で行われる研修講座等で教材開発の実習に利用した。それらの活動を通して教材を作成する環境としては素材情報の提供が大変重要であるという知見を得た。研究の最終年度であり、1.および2.の詳細に関して研究成果報告書にまとめた。(1)大容量デ-タストレ-ジに関する開発記憶単価が1.3円/MBと安価な大容量デ-タストレ-ジとしては、TEACが開発したDSー2(64MB×16台のエミュレ-ション)を採用した。一方、素材情報を自由に取り出して加工するための手段としてはランダムアクセスが可能な光磁気ディスク(40円/MB)が有効である。そこでこれらの大容量ファイル間でファイルを転送するデバイスドライバを開発した。さらに任意のアプリケ-ション実行中に、イメ-ジや文字情報を自由に取り込むことのできる環境を構築した。この環境で取り込んだデ-タは国立教育研究所で開発したFCAIシステムやシミュレ-ションツ-ルでそのまま利用できる。(2)共通素材のライブラリの作成従来コンピュ-タ利用が難しいとされていた中学校社会科全領象、中学校国語全領域を中心として、素材となる解説文章、問題、地図などの図、カットをデ-タ化し、素材情報ライブラリを作成中である。これを全国11の教育センタ-でコ-スウェアやプリント教材の作成の研修等で利用してみる計画である。来年度は教育センタ-での利用を見ながら、著作権をもっている学研および文渓堂に、主要5教科に範囲を広げて素材情報ライブラリの拡充を図る。文字情報、線画(ベクトル)の図、イメ-ジ情報、プログラム部品をいろいろなツ-ルで利用しやすいように、検索・変換システムを設計中である。本研究の開発活動としての柱は、(1)大容量で教材作成に効率的な補助記憶装置の開発、(2)素材情報を重視した教材作成環境の構築であった。(1)に関しては、ティアック社の全面的な協力により、テ-プ1巻あたり800MBの補助記憶装置として利用できる試作機を完成させることができた。この試作機はDATの制御機構とRAMディスク部からなる。

この装置の特徴は、DATのテ-プメディアのランダムアクセスの能率の悪さを補いつつ、フロッピ-ディスク700枚をフロッピ-ディスクドライブよりも格段に高速に読み書きできる装置として利用できることである。これにより、膨大な素材情報を安価に記憶させ、利用できる見通しがついたとともに、画像情報、コ-スウェアなど素材を利用して作成した完成品を再度部品として再利用できるシステムの構築が可能になった。(2)に関しては、著作権を持っている文渓堂の許諾を得て、中学行3年間の5教科の素材情報を入力した。これを教材開発に利用することに関して2つの試みを行った。1つは、平成2年8月、コンピュ-タの教育利用について研究している東京の研究会と北海道の研究会が合同で素材情報を利用した学習ソフト開発合宿を行い、素材情報がもたらす開発効率の向上と問題点の明確化に関する知見を得た。さらに北海道から沖縄まで11の教育センタ-に提供して、短期間で行われる研修講座等で教材開発の実習に利用した。これらの活動を通して教材を作成する環境としては素材情報の提供が大変重要であるという知見を得た。研究の最終年度であり、(1)および(2)の詳細に関して研究成果報告書にまとめた。
高磁場・高温超伝導マグネットの高度電磁場解析技術に関する研究

本年度は主に,1Bi2223線材を想定したマルチフィラメント薄膜モデルの開発,2幅広い温度・磁場に対する超伝導特性の数理モデルとしてパーコレーションモデルを適用した解析コードの開発,3電磁力解析コードの開発,4簡易解析法の開発を行った。1Bi2223線材は,多芯線であるため,遮蔽電流磁場はREBCO線材ほど大きくはないが,フィラメント間がブリッジしている箇所があり,結合電流が流れることが知られており,Bi2223線材をマルチフィラメントの薄板近似を用いて考えた。2高温超伝導コイルでは,励磁後の磁場のドリフトの際,超伝導線内の電磁現象が電流ー電圧特性に沿って,低電界側にシフトしていくことになる。したがって,磁場の時間安定性を議論するには、超伝導線の幅広い電界領域の電流ー電圧特性が必要となる。パーコレーションモデルを適用することにより,従来のべき乗則(n値モデル)とは異なる振る舞いをすることを示した。3空間的,時間的に磁場均一性や磁場分布が求められるMRIや医療用加速器などの医療機器への適用に際しては,この遮蔽電流が問題となる。さらに,誘導された遮蔽電流により,テープ線材の幅広面に不均一な電磁力がかかり,テープ線材とコイルの劣化に繋がることが考えられる。そこで,REBCOコイルを対象に巻線内の電磁力解析を行った。4既に開発してきた解析技術を“フルスペック"の解析と位置付け、必要精度を満たしつつ、計算の簡素化を図るためのモデル・手法の開発に着手した。計画に記載通りに進んでいる。当初の予定通り、マルチフィラメント構造の高温超伝導線材で巻線されたコイルの磁場解析,超伝導の輸送電融特性にパーコレーションモデルを適用した解析、および電磁力解析を実施した。また、高温超伝導コイルの遮蔽電流および電磁力簡易解析法の開発を開始した。2018年度の国際会議等で、高磁場高温超伝導コイルの電磁力による劣化がいくつか報告された。そこで、本研究で開発した高温超伝導コイルの遮蔽電流および電磁力の解析コードを利用して、この課題の解明を実施する。また、高温超伝導コイルの遮蔽電流および電磁力簡易解析法の開発も併せて進める。高磁場応用において、高温超伝導マグネットを利用することを目的とした研究開発が国内外で進んでいる中、超伝導マグネットを対象にした電磁場数値解析の重要性の認識が高まってきている。現在多くの研究者によって数値解析を利用した超伝導機器の研究開発が進められるようになってきた。しかし、これまでに開発されてきた超伝導の電磁場解析手法は、超伝導特有の数理モデルや解析パラメータの設定が複雑である上、計算容量・計算時間は膨大であり、数値解析を利用する者には大変な負担となっており、利用者が増えているとは言えない状況である。特に、超伝導特有の導体構造や電磁現象に由来する課題、具体的には、1)三次元マルチフィラメント/積層導体の新しい計算モデル・手法、2)幅広い温度・磁場に対する超伝導特性の数理モデル、3)計算の高速化や簡素化などが依然として課題として残っている。本年度は、超伝導の電流ー電圧関係のモデルとしてn値モデルやパーコレーションモデルを取り上げ、それぞれの適用範囲を明らかにした。具体的には、高温超伝導マグネットの励磁時の交流損失、励磁完了後の磁場の時間安定性を評価対象とした。また、新たに多芯構造のBi2223高温超伝導線材を対象に周期的なミクロ構造(ユニットセル)を有する非均質体を、物質の平均的な挙動を記述するマクロスケールと、物質のミクロ構造内の挙動を記述するミクロスケールを導入して等価的な均質体に置き換える方法について定式化を始めた。本年度は,当初の計画通り、1.超伝導の電流ー電圧関係のモデルとしてn値モデルやパーコレーションモデルを取り上げ、それぞれの適用範囲を明らかにした。2.新たに多芯構造のBi2223高温超伝導線材を対象に定式化の検討を開始した。REBCO超伝導線材は,薄膜テープ形状であるため,特に遮蔽電流が顕著に生じるが,超伝導層を細線化することで遮蔽電流磁場が抑制されることが期待される。しかし,マルチフィラメント化REBCO線材は,機械的強度や熱的安定性を確保するため,銅メッキが施され,その結果,励磁の際に結合電流がフィラメント間を流れることになる。これまでに我々は解析によって,DC応用では,フィラメント間の抵抗率が適切であれば,励磁中はフィラメント間が結合していても,ホールド後は結合が徐々に切れて,マルチフィラメントの効果が現れることが明らかとなっている。一方,Bi2223超伝導線材は,多芯線であるため,遮蔽電流磁場はREBCO線材ほど大きくはないが,フィラメント間がブリッジしている箇所があり,結合電流が流れることが知られている。REBCO線材は,基板上に超伝導層を蒸着した積層構造した薄膜線材で,安定化のため銅メッキが施されるのが,一般的である。マルチフィラメントREBCO線材は,超伝導層を細線化した後,線材全体が銅メッキされる。したがって,フィラメント間は絶縁されることなく,結合電流が流れることになる。解析では,薄膜近似を用いるため,線材周囲を取り囲んでいる銅メッキは考慮できないが,フィラメント間の隙間部の抵抗は考慮できる。

そこで,フィラメント間の隙間部に銅メッキの抵抗や界面抵抗を含む実効抵抗を持つ等価的な導電性材料を与えて,薄板近似を適用することにした。また,Bi2223線材はマルチフィラメント線材であるが,薄板近似を用いて,ブリッジングを考えることにした。以上のモデルを用いて,本年度では,マルチフィラメント高温超伝導材で巻線した高温超伝導コイルを対象に,電磁場解析に基づいて,巻線内電流分布や遮蔽電流磁場について評価した。計画に記載通りに進んでいる。マルチフィラメント構造の高温超伝導線材で巻線されたコイルを対象に解析を実施し,電磁力や熱解析も開始した。本年度は主に,1Bi2223線材を想定したマルチフィラメント薄膜モデルの開発,2幅広い温度・磁場に対する超伝導特性の数理モデルとしてパーコレーションモデルを適用した解析コードの開発,3電磁力解析コードの開発,4簡易解析法の開発を行った。1Bi2223線材は,多芯線であるため,遮蔽電流磁場はREBCO線材ほど大きくはないが,フィラメント間がブリッジしている箇所があり,結合電流が流れることが知られており,Bi2223線材をマルチフィラメントの薄板近似を用いて考えた。2高温超伝導コイルでは,励磁後の磁場のドリフトの際,超伝導線内の電磁現象が電流ー電圧特性に沿って,低電界側にシフトしていくことになる。したがって,磁場の時間安定性を議論するには、超伝導線の幅広い電界領域の電流ー電圧特性が必要となる。パーコレーションモデルを適用することにより,従来のべき乗則(n値モデル)とは異なる振る舞いをすることを示した。3空間的,時間的に磁場均一性や磁場分布が求められるMRIや医療用加速器などの医療機器への適用に際しては,この遮蔽電流が問題となる。さらに,誘導された遮蔽電流により,テープ線材の幅広面に不均一な電磁力がかかり,テープ線材とコイルの劣化に繋がることが考えられる。そこで,REBCOコイルを対象に巻線内の電磁力解析を行った。4既に開発してきた解析技術を“フルスペック"の解析と位置付け、必要精度を満たしつつ、計算の簡素化を図るためのモデル・手法の開発に着手した。当初の予定通り、マルチフィラメント構造の高温超伝導線材で巻線されたコイルの磁場解析,超伝導の輸送電融特性にパーコレーションモデルを適用した解析、および電磁力解析を実施した。また、高温超伝導コイルの遮蔽電流および電磁力簡易解析法の開発を開始した。薄膜テープ形状のREBCO高温超電導線材を対象に研究を行ったきたが、新たに多芯構造のBi2223高温超伝導線材を対象に周期的なミクロ構造(ユニットセル)を有する非均質体を、物質の平均的な挙動を記述するマクロスケールと、物質のミクロ構造内の挙動を記述するミクロスケールを導入して等価的な均質体に置き換える方法を超伝導コイルへの適用を試みる。これまでに開発してきた解析技術は、解析パラメータの設定が複雑である上、計算容量計算時間は膨大であり、数値解析を利用する者には大変な負担となる。そこで、既に開発している上記解析技術を“フルスペック"の解析と位置付け、本研究のこれまでのモデル化等の成果を踏まえ、計算の簡素化を図る。2018年度の国際会議等で、高磁場高温超伝導コイルの電磁力による劣化がいくつか報告された。そこで、本研究で開発した高温超伝導コイルの遮蔽電流および電磁力の解析コードを利用して、この課題の解明を実施する。
頭部運動感応型聴覚ディスプレイの高性能化に関する研究

[頭部運動とVADシステムの遅延検知限の関連性の解明]:聴取者の頭部運動に追従可能な聴覚ディスプレイシステムにおいて、システム遅延の検知限における大きな個人差の原因を調べた。その結果、検知限は聴取者の頭部運動を行う時間と相関が高いことを明らかにした.[サブリミナルムービング音像提示法の検討]:提示位置で音像を意図的に微小に動かすことが,音像定位精度の向上に寄与するかについて実験により検討を行った.実験の結果,VADシステムを用いた単一音源提示条件下では,通常の音像提示法に対して有意に優れた定位結果を示さなかった.[頭部運動とVADシステムの遅延検知限の関連性の解明]:聴取者の頭部運動に追従可能な聴覚ディスプレイシステムにおいて、システム遅延の検知限における大きな個人差の原因を調べた。その結果、検知限は聴取者の頭部運動を行う時間と相関が高いことを明らかにした.[サブリミナルムービング音像提示法の検討]:提示位置で音像を意図的に微小に動かすことが,音像定位精度の向上に寄与するかについて実験により検討を行った.実験の結果,VADシステムを用いた単一音源提示条件下では,通常の音像提示法に対して有意に優れた定位結果を示さなかった.本研究の目的は,音源位置から耳元までの伝達特性(頭部伝達関数,Head-Related Transfer Function: HRTF)を信号処理的に再現し,任意の位置にある音を模擬するシステム,聴覚ディスプレイシステム(Virtual Auditory Display: VAD)の高性能化である.[頭部運動とVADシステムの遅延検知限の関連性の解明]:これまでの実験結果から,聴取者の頭部運動に追従可能なVADにおいて,必然的に発生するシステム遅延の平均的な検知限はおよそ60msであることがわかった.しかしながら,大きな個人差(標準偏差26ms)が存在した.この原因に実験中の頭部運動差が大きく関連していると推察し,頭部運動と聴取者ごとの検知限の関連性を解明するため,次の解析を行った.まず,システム遅延の検知限測定実験中の聴取者の頭部運動に対して,頭部運動量,速度,運動範囲,運動時間などを抽出した.そして,抽出した頭部運動パラメタと検知限との重相関解析を行った.この結果,システム遅延の検知限は聴取者の頭部運動を行う時間と相関が高いことがわかった.[サブリミナルムービング音像提示法の検討]:人が音を聴取する場合,音像の相対位置が動的変化することで定位精度が向上することが知られている.そこで,本研究では提示位置で音像を意図的に微小に動かすこと(サブリミナルムービング音像提示法)が,音像定位精度の向上に寄与するかについて実験により検討を行った.まず,音像提示中の聴取者の微小な頭部運動を位置センサで取り込み解析した.次に,この微小頭部運動をモデル化した動きを音像に与え,定位実験を行った.実験の結果,VADシステムを用いた単一音源提示条件下では,サブリミナルムービング音像提示法は通常の音像提示法に対して有意に優れた定位結果を示さなかった.[頭部運動とVADシステムの遅延検知限の関連性の解明]:これまでの実験結果から,聴取者の頭部運動に追従可能なVADにおいて,必然的に発生するシステム遅延の検知限は,およそ60msであり,大きな個人差が存在することがわかった.また,システム遅延の検知限は聴取者の頭部運動を行う時間と相関が高いことがわかった.本年度の研究では,聴取者の頭部運動に着目し,システム遅延が検知限よりもはるかに大きなときに見られる,音像定位タスク中の頭部運動を観測した.その結果,検知限を大きく越える500ms程度の遅延になると,オーバーシュートが観測されることがわかった.この現象について詳細な分析を行い, Acustica誌に投稿した.また,オーバーシュートが観測されたことは,頭部運動中には音像定位ができていない可能性を示唆するものであり,聴覚機構解明のための今後の実験につながる結果が得られた.[サブリミナルムービング音像提示法の検討] :本研究では,提示位置で音像を意図的に微小に動かすこと(サブリミナルムービング音像提示法)が,音像定位精度の向上に寄与するかについて実験により検討を行ってきたが,いまだ有意に優れた結果が見られていない.しかしながら,予備実験のなかでは微小運動の効果により音の広がりに違いを感じることがあり,どのような運動を与え,それをどのような指標で評価するかについてさらなる検討が必要であると考えられる.今年度は,マルチメディアコンテンツ視聴時の長時間の頭部運動を位置センサで取り込み,計測を行った.その結果,自然な聴取時に特徴的な周波数スペクトルが観測された.これらの解析結果は,電気関係学会東北支部連合大会で発表を行った.
前近代東アジア海域における交易システムの総合的研究

今回の研究による新たな知見の一部を以下に示す。1.中世,博多を中心とする海上交通路について「海東諸国紀」を分析した佐伯は,田中健夫の説に日本海ルート・琉球直接渡海ルートを付加できると指摘する。前者は大内氏により瀬戸内海西部が閉鎖される1460年以降盛んとなり,後者は薩摩藩と琉球との不和が薩摩藩経由を直接渡海へ変えたとし.1450年代以降活発化することを明らかにした。2.八百は,宝暦期以降,長崎の唐・蘭貿易において定高外の各種取引の対価に銅が利用されたこと,これは長崎奉行石谷清昌などによる改革で,私貿易であった脇荷取引が本方取引の中に組み込まれてた結果であることを指摘する。3.真栄平は東シナ海域の海賊に関する文献目録を作成した。さらに豊臣秀吉の「海賊禁止例」により日本人の海賊行為,また江戸幕府の要請によりオランダ船の海賊行為もなくなるが、中国による海賊行為は続き,進貢船の自衛のため琉球は武装して対応した事実を明らかにした。4.六反田はソウル大学所蔵『済州啓録』所収の18世紀半ばの済州島民の日本・琉球・中国への漂流・漂着事例50例の分析を行い,漂着の済州島民が出身地を詐称に関する池内敏の説を訂正し,済州島民の持つ朝鮮半島人と異なる意識は多彩な海上活動の展開と他国への接触の故であるとした。5.岩崎は幕府勘定所と大坂銅座の関連について具体的に検討し,今後の研究の基礎史料となる『古河家覚書写』を翻刻した。他の分担研究者も,それぞれのテーマごとに新たな知見を引き出し,それを発展させる土台を築いている。1.研究第一年目であり、研究環境と研究態勢を整えることを主としたために、全体としての成果はまだ現れていないが、分担研究者個々の総合研究へ繋がる業績は積み重ねられている。2.中村質編『鎖国と国際関係』(吉川弘文館)において、佐伯弘次は、戦国期の史料により宗氏の後期和冠への対応の実態を明らかにし、小宮木代良は、明遺臣による請援に対し派兵の風聞が広がる社会状況について触れ、八百啓介は、貨幣改鋳に伴うオランダ貿易への影響について商館の仕訳帳・東インド総督の訓令から明らかにし、岩崎義則は貿易代価として重きをなしている長崎廻銅の実態に迫っている。3.中村質編著『開国と近代化』(吉川弘文館)において、中村質はオランダ通詞楢林家の私商売の実態に迫り、真栄平房昭は、アヘン戦争の中国情報が長崎の唐人・オランダ人からの情報のほかに薩摩藩が琉球を経由して積極的に収集し、その情報を島津斉彬が一橋派大名・朝廷へ伝えており、彼が海外情報のキ-マンであったことを明らかにした。梶原良則は、アヘン戦争後のアジア情勢を背景として、長崎警備を担当する佐賀・福岡両藩の台場建設に関する建白書の分析を行い、これを契機に佐賀藩の軍事改革による雄藩化が実現し、藩主鍋島直正も有志大名として評価を得たとする。4.個々の研究の積み重ねと共に、関係文献・史料のデーターベース化も今後の目標である。分担研究者の研究テーマに即した史資料の収集と研究は順調に進んでおり,平成10年12月19日に開かれた研究報告会では次の報告がなされた。1岩崎義則「近世対外関係史料翻刻の準備について」, 2佐伯弘次「中世博多貿易商人の諸類型と交流モデル」,3真栄平房昭「琉球の進貢貿易論をめぐる一視点」。

1では,17後半世紀18世紀中頃の対馬藩の銅・朝鮮人参貿易に関する史料である「古川家覚書写」とオランダ通事による編纂と考えられる近世初期文化元年迄の日蘭貿易編年史料である「長崎実記年代録」の内容紹介と翻刻の準備状況について報告した。2では,博多を中心にして琉球および日本海・若狭等を結ぶ交易ルートの存在を明らかにして,田中健夫『中世海外交渉史の研究』に示される交易モデルを修正することが可能であると指摘した。3では,安良城盛昭・邊土名朝有両氏の研究を踏まえ,進貢貿易における貿易品の琉球おける需要と消費のあり方について白砂糖・茶・唐傘・鉄針の諸品について報告し,琉球進貢貿易に新たな視点が必要なことと中国側の史料収集の重要さを指摘した。さらに,六反田豊は朝鮮から琉球,琉球から朝鮮への漂流年表を作成し,日本海海域での朝鮮人漂流の研究で成果をあげている。八百啓介は,長崎県立図書館・大村市立図書館・三井文庫・東京大学史料編纂所などの長崎貿易関係史料を収集し,オランダ東インド会社・日本・中国との交易関係について研究を進めている。学位論文を『近世オランダ貿易と鎖国』として出版した。梶原・小宮も研究テーマに即した史料収集を進めている。平成11年12月25日の研究会では、坂上康俊「書禁・禁書と法典の将来」,八百啓介「18世紀長崎における私貿易の展開」の報告があった。前者は隋・唐・宋の禁書と書禁の検討により唐代中国では法典や礼典をその対象とすることは否定的であるとの結論を得た。後者では、長崎の公貿易体制の強化再編が行われる18世紀後半に増加する私貿易としての抜荷物に焦点を当て、それを担う「無宿」とよばれる長崎出身者や諸国からの商人団の動きを重視する必要を指摘。安藤は薩摩藩の維新期財政に重要な役割を果たす琉球通宝鋳造と弊制の混乱、その改革の試みについして安田の仕法を中心に検討し、今後の藩支出と貿易利益などの研究へ発展させる土台を築き、佐伯は、博多をめぐる海上交通路について、田中健夫の説に加え、日本海ルート・琉球直接渡海ルートを付加することにより中世の博多の位置を明確にしうるとした。真栄平は、東シナ海域における交易とそれを阻害する海賊の問題に取り組み、琉球も自衛のために武装を迫られたことを明らかにする。六反田は、19世紀後半における済州島民の日本・琉球・中国等への漂流題について検討し、済州島民の多彩な海上活動の展開と海難によって異国・異域へ漂流・漂着する際の特徴などを明らかにした。梶原は、佐賀藩の代品方における白蝋・茶などの国産品(代品)専売制に基づく特殊な武器輸入代価支払いの仕組み(代品年賦支払い方式)を、佐賀藩以外の諸藩と比較検討し、この方式による武器輸入が、幕末期諸藩の武器輸入方法として広がっていくとの見通しを得た。
末梢血中血管内皮前区細胞の腫瘍マーカーとしての意義

血管内皮前駆細胞(EPC)は腫瘍の血管新生において重要な役割を持つと考えられている。EPCは宿所骨髄から放出され、血行性に腫瘍に到達して新生血管を構築していると考えられ、腫瘍細胞がメディエーターを分泌することで、この作用を促進していることが予想される。本研究ではこの機序を明らかにすると同時に、EPCおよびそのメディエーターを検出することで、担癌患者の再発などを診断する腫瘍マーカーとしての意義を明らかにすることである。本研究では、血管新生阻害因子を導入した細胞株(HEC46-PEDFおよびTE8-PEDF)を構築してヌードマウスに移植し、野生型細胞株(HEC46およびTE8)を移植した対照群と比較して、末梢血の単核球成分(PBMC)、EPCについて検討した。野生型細胞株を移植したマウスではPBMCおよびEPC数がともに増加したが血管新生阻害因子発現細胞株を移植したマウスでは、この効果は認められなかった。したがって、腫瘍細胞がメディエーターを分泌してEPCを誘導すると同時に、血管新生阻害因子はこれを阻害し、骨髄からのEPC放出を抑制することで効果を発揮することが明らかになった。本メディエーターは未知のタンパクと考えられるため、血管内皮細胞のタンパクと結合する阻害因子を抽出してタンパクを精製し、質量分析機を用いて解析を行った。一方で、インフォームドコンセントを取得した担癌患者より末梢血を採取してPBMCを保存、FACSを用いて血管内皮細胞マーカーと骨髄マーカーともに陽性となるEPC分画について計数し、病期や腫瘍の大きさ、生存率を比較検討した。1.担癌患者末梢血からの血管内皮前駆細胞(EPC)の培養北海道大学病院第二外科の腫瘍切除術前の入院患者20人から文書による研究協力の同意を得た後に,末梢血を採取してEPCを培養した.末梢血は各例10ml以上採取し,ショ糖密度勾配遠心法で末梢血単核球(PBMC)をVEGF, bFGFを含む血管内皮細胞用培養液とfibronectinでコーティングした細胞培養器具で培養した.当初は,培養条件の最適化のために培地交換の間隔を1,2,3日の群に分けて,コロニー形成率を検討した.培地交換を2日毎に行った群でもっともコロニー形成が良好であった.また同時に培養の際の細胞密度についても検討を行い,24穴細胞培養皿に対して1x10^6以上の細胞数が必要である事が判明した.2007.1月以降は全例同条件で培養を行った.細胞が24穴あるいは12穴細胞培養皿でサブコンフルエントになった段階で1:3の比率で細胞継代培養を行った.継代培養後に細胞増殖が止まり大量の細胞を得ることが出来なかった.平行して行った健常人5人からのEPCは増殖を続けた.マウスの実験から得られた知見とは反対に担癌患者から培養したEPCの増殖は緩慢であった.2.EPCの純度,幹細胞マーカー,腫瘍血管内皮細胞マーカーの評価これらはすべてFACSにより行う予定であったが,十分な細胞数が得られなかったために,免疫染色とmRNAを採取してreal time PCRで行うこととした.現在,検体を蓄積中である.担癌患者末梢血からの血管内皮前駆細胞(EPC)の培養北海道大学病院第二外科の腫瘍切除術前の入院患者30人から文書による研究協力の同意を得た後に,末梢血を採取してEPCを培養した.末梢血は各例10ml以上採取し,ショ糖密度勾配遠心法で末梢血単核球(PBMC)をVEGF,bFGFを含む血管内皮細胞用培養液とfibronectinでコーティングした細胞培養器具で培養した.当初は,培養条件の最適化のために培地交換の間隔を1,2,3日の群に分けて,コロニー形成率を検討した.培地交換を2日毎に行った群でもっともコロニー形成が良好であった.

また同時に培養の際の細胞密度についても検討を行い,24穴細胞培養皿に対して1x10^6以上の細胞数が必要である事が判明した.2007.1月以降は全例同条件で培養を行った.細胞が24穴あるいは12穴細胞培養皿でサブコンフルエントになった段階で1:3の比率で細胞継代培養を行った.継代培養後に細胞増殖が止まり大量の細胞を得ることが出来なかった.平行しで行った健常人5人からのEPCは増殖を続けた.マウスの実験から得られた知見とは反対に担癌患者から培養したEPCの増殖は緩慢であった.
インドにおける気候変動対応スマート農業の導入・普及メカニズムと農村振興方向の解明

本研究の目的は「インドにおける気候変動対応スマート農業の導入・普及メカニズムと農村振興方向」にかかる小規模自作農を含む利害関係者の意思決定・行動条件の解明を主眼とする。並行して(1)農資源利活用と管理、(2)農家・農村における社会ネットワーク、(3)新たなバリューチェーンの構築、(4)「第2の緑の革命」普及促進と国際機関・学術研究へのフィードバック、をも視野に入れる。本研究は研究代表者が当該研究課題の探究を主軸にすると共に海外の研究者を幅広くネットワークし個々の研究テーマについて分担協力する国際連携研究の一環として位置付けられる。
既成立の海馬長期増強/長期抑圧に及ぼす吸入麻酔薬の効果

本研究の直接の目的は吸入麻酔薬による記憶の固定保持促進作用の電気生理学的開明である。すなわち、マウスの海馬スライスにおいて予めLTPを生じせしめ、しかる後に吸入麻酔薬エンフルランを作用させ、LTPの消長を観察した。本研究の結果,以下のようにいくつかこまれでの行動学的実験で観察された記憶促進現象を支持する所見が得られた.1.CA1領域におけるfield potentialに及ぼすエンフルランの影響2%及び5%のエンフルラン溶液を20分間還流すると集合電位の大きさおよびEPSP slopeはほぼ濃度依存的に抑制された.麻酔薬をwashoutしていくと時間とともに回復し,2-30分でほぼ元のレベルに戻った.paired pulse facilitationの変化が一定でなかったため,この抑制がpresynaptic作用かpostsynaptic作用かは特定できなかった.2.CA1領域における既成立の長期増強に及ぼすエンフルランの影響100Hz,1secのテタヌス刺激を,10秒間隔で3回Schaffer側枝に与えることによって,CA1錐体細胞領域および樹状突起部のfield potentialにおいてLTPを成立させることができ,エンフルラン溶液を20分間還流すると集合電位の大きさおよびEPSP slopeはほぼ濃度依存的に抑制された.washoutにより多く(9/16)のスライスで元のレベルまで回復した.しかし,7/16のスライスで元のレベル以上に増大するものが認められた.長時間観察すると,不意に数倍のレベルまで自発的に増大を繰り返す場合があるが,この現象も行動実験での記憶促進現象を支持すると考えられた.3.エンフルランが弱い高頻度刺激の後にも長期増強を生じさせる弱い高頻度刺激により,続く強い高頻度刺激による長期増強は抑制されるが,弱い高頻度刺激の期間にエンフルランを作用させると続く強い高頻度刺激により長期増強が生じた.4.エンフルランが後の長期増強を生じやすくする初めに長期増強を起こさない程度の弱い高頻度刺激を与える.その後,エンフルランを作用させ,washoutし,回復した時点で,再び弱い高頻度刺激を加えると,エンフルラン作用前には生じなかった長期増強が生じた.ただし,まだ例数が少ないため確実ではない.本研究の直接の目的は吸入麻酔薬による記憶の固定保持促進作用の電気生理学的開明である。本研究の結果,以下のようにいくつかこまれでの行動学的実験で観察された記憶促進現象を支持する所見が得られた.1.CA1領域におけるfield potentialに及ぼすエンフルランの影響2%及び5%のエンフルラン溶液を20分間還流すると集合電位の大きさおよびEPSP slopeはほぼ濃度依存的に抑制された.麻酔薬をwashoutしていくと時間とともに回復し,2-30分でほぼ元のレベルに戻った.paired pulse facilitationの変化が一定でなかったため,この抑制がpresynaptic作用かpostsynaptic作用かは特定できなかった.2.CA1領域における既成立の長期増強に及ぼすエンフルランの影響100Hz,1secのテタヌス刺激を,10秒間隔で3回Schaffer側枝に与えることによって,CA1錐体細胞領域および樹状突起部のfield potentialにおいてLTPを成立させることができ,エンフルラン溶液を20分間還流すると集合電位の大きさおよびEPSP slopeはほぼ濃度依存的に抑制された.washoutにより多く(9/16)のスライスで元のレベルまで回復した.しかし,7/16のスライスで元のレベル以上に増大するものが認められた.長時間観察すると,不意に数倍のレベルまで自発的に増大を繰り返す場合があるが,この現象も行動実験での記憶促進現象を支持すると考えられた.3.エンフルランが弱い高頻度刺激の後にも長期増強を生じさせる弱い高頻度刺激により,続く強い高頻度刺激による長期増強は抑制されるが,弱い高頻度刺激の期間にエンフルランを作用させると続く強い高頻度刺激により長期増強が生じた.4.エンフルランが後の長期増強を生じやすくする初めに長期増強を起こさない程度の弱い高頻度刺激を与える.その後,エンフルランを作用させ,washoutし,回復した時点で,再び弱い高頻度刺激を加えると,エンフルラン作用前には生じなかった長期増強が生じた.ただし,まだ例数が少ないため確実ではない.1。ラットの海馬スライス標本作成当初の計画ではマウスであったが、小さすぎて技術的に困難であったため、幼若ラットで行なった。ラットをエーテル麻酔下に断頭し、速やかに脳を摘出した。直ちに冷却し、厚さ350μmのスライスを作成した。一時間incubationした後、トリミングをし、電気生理実験に供した。記録電極と刺激電極はそれぞれガラス管とタングステンで自作した。2。長期増強(LTP)及び長期抑圧(LTD)の成立。さらに、1Hzのパルス刺激を900回与えることにより同領域にLTDを成立させた。しかしこれはLTP程長期間成立せず、これを安定して得るための刺激条件を探すことが必要である。現在、加温加湿可能型吸入麻酔薬流下式スライスチャンバーを設計製作中で、これが完成すれば上記LTP,LTDへの吸入麻酔薬の影響を観察することができる。マウス及びラット脳海馬スライスを作成し以下の実験を行なった.1. CA1領域におけるfield potentialに及ぼすエンフルランの影響2%及び5%のエンフルラン溶液を20分間還流すると集合電位の大きさおよびEPSP slopeはほぼ濃度依存的に抑制された.

麻酔薬をwashoutしていくと時間とともに回復し,2-30分でほぼ元のレベルに戻った.paired pulse facilitationの変化が一定でなかったため,この抑制がpresynaptic作用かpostsynaptic作用かは特定できなかった.2. CA1領域における既成立の長期増強に及ぼすエンフルランの影響0.3mA,100Hz,1secのテタヌス刺激を、10秒間隔で3回Schaffer側枝に与えることによって、CA1錐体細胞領域および樹状突起部のfield potentialにおいてLTPを成立させることができた。その後,2%及び5%のエンフルラン溶液を20分間還流すると集合電位の大きさおよびEPSP slopeはほぼ濃度依存的に抑制された.しかし,これにはかなり標本差が見られた.すなわち,2%のエンフルランにより,50%の抑制を来すものから,全く変化を受けないものまで観察された.5%では,30%程度から100%の抑制を受けるものまで観察された.washoutにより多くのスライスで元のレベルまで回復した.中に,元のレベル以上に増大するものが認められ(麻酔後増大と呼ぶ),マウスでの行動実験から得られた所見と一致した.長時間観察すると,不意に数倍のレベルまで自発的に増大を繰り返す場合があるが,この現象も行動実験での記憶促進現象を支持すると考えられた.1Hzのパルス刺激を900回与えることにより同領域にLTDを成立させた。しかしこれはLTP程長期間成立せず、これを安定して得るための刺激条件を探すことが必要である。3.エンフランが後の長期増強を生じさせることの証明弱い高頻度刺激により,続く強い高頻度刺激による長期増強は抑制されるが,弱い高頻度刺激の期間にエンフルランを作用させると続く強い高頻度刺激により長期増強が生じることを証明した.4.長期増強の麻酔後増大現象を支持するもう一つの発見初めに長期増強を起こさない程度の弱い高頻度刺激を上記実験と同様に与える.その後,エンフルランを作用させ,washoutし,回復した時点で,再び弱い高頻度刺激を加えると,エンフルラン作用前には生じなかった長期増強が生じた.このことも,記憶の行動学実験で得られた麻酔薬の記憶促進作用を支持するものである.
体色変化の光制御メカニズム解明に向けた光受容ニューロンの発生工学的解析

硬骨魚類の体色変化は網膜に存在する光センサーによる制御を受ける。本研究では体色変化の光センサーの同定を目指し、ゼブラフィッシュ幼生をモデル動物として体色変化の定量解析系を構築した。幼生の成長過程で体色変化パターンが幼生型から成魚型へと変化することを見出した。幼生網膜の視細胞を選択的に破壊しても正常な体色変化を示すことから、体色変化には視細胞以外の網膜ニューロンが寄与することが明らかになった。交付申請書に記載の研究実施計画に沿って研究を遂行し、下記の成果を得た。ゼブラフィッシュ幼生における体色変化測定系の構築:ゼブラフィッシュ幼生は麻酔下では体色変化を示さないため、生きたまま無麻酔で幼生を固定する至適条件を検討した。次に、実体顕微鏡と冷却CCDカメラを組み合わせた測定システムを構築し、固定した幼生の体表における黒色色素(メラノソーム)の形態をタイムラプスイメージとして記録することに成功した。さらに、幼生の体色変化における波長選択性を解析するため、刺激光の波長を制御できる光照射システムを設計・構築した。視細胞の選択的破壊実験:ゼブラフィッシュ由来のロドプシン遺伝子プロモータおよび錐体G蛋白質αサブユニットGt2α遺伝子プロモータを用いて、桿体もしくは錐体視細胞にそれぞれ特異的にNitroreductase(NTR)遺伝子を発現する組換えゼブラフィッシュ系統を樹立した。次に、これらの組換え個体に対してプロドラッグ(Mtz)を種々の条件で投与し、特異的かつ効率良く、桿体もしくは錐体の細胞変性を誘導する至適条件を検討した。この条件の下でMtzを投与した個体の視覚行動(OKR)を測定し、視細胞が機能的にも欠損していることを確認した。これらの桿体もしくは錐体を欠損した個体において光依存的な体色変化を定量的に測定したところ、Mtz未投与個体との間に有意な差は見られなかった。この結果より、桿体と錐体の各々は体色変化に必要でないことが示された。網膜に発現する非視覚型オプシンの検索:ゼブラフィッシュのゲノムデータベースにおいて非視覚型オプシン遺伝子群を検索した。これらの非視覚型オプシン遺伝子の組織特異性をRT-PCR法により調べた結果、一部のオプシン遺伝子がゼブラフィッシュ幼生の眼球に発現することを確認した。ゼブラフィッシュの光依存的な体色変化には眼球の光受容体が必要である。体色変化における視細胞の役割を明らかにするため、ゼブラフィッシュ視細胞の選択的破壊実験を行った。具体的には、桿体特異的プロモータ(ロドプシン遺伝子上流)と錐体特異的プロモータ(Gt2α遺伝子上流)の制御下で、桿体と錐体の両者にNTR遺伝子を発現する組換えゼブラフィッシュ系統を樹立した。この組換え個体にNTR蛋白質の基質であるプロドラッグ(Mtz)を投与したところ、桿体と錐体の両者に細胞変性が誘導された。Mtzを投与した組換え個体において視細胞が欠損していることは、個体レベルでの視覚機能解析によっても確認された。そこで、この視細胞欠損個体に白色光を照射して体色を経時測定したところ、正常個体と同様な体色変化パターンが観察された。この結果より、ゼブラフィッシュの体色変化には視細胞は必要でないことが明らかになり、さらに、視細胞以外の網膜ニューロンが何らかの役割を果たしていることが示唆された。これまでに視細胞以外の網膜ニューロンに発現することが判明した非視覚型オプシン遺伝子のうち、VAL-opsinB遺伝子(valopb)に注目して、プロモータ解析を進めた。valopbの全領域を含むBACクローンを鋳型にして、大腸菌を用いた相同組換えを行い、valopbのexon1領域をGFP遺伝子に置換した。このBACコンストラクトをゼブラフィッシュ受精卵に微量注入し、この受精卵より発生した個体の中から、組換え系統を樹立することに成功した。これまでの研究により、ゼブラフィッシュ幼生の体色変化には視細胞は必要にないことを明らかにし、このことから、視細胞以外の網膜ニューロンに発現する非視覚型オプシンに注目して研究を進めている。本年度は、体色変化に関与する光受容分子を推定するため、刺激光の波長依存性や強度依存性を測定するシステムを構築した。具体的には、(1)体色変化を引き起こす「刺激光」として任意の波長の可視光を幼生に照射し、(2)これとは別に赤外光を「測定光」として幼生に照射して体表のメラニン色素の凝集・拡散を測定した。このシステムを用いて野生型ゼブラフィッシュ幼生の体色変化を測定したところ、刺激光強度に依存して体色変化の度合いが変化することを確認した。また、刺激光の波長を変えて測定したところ、長波長の光に対する応答性がより小さいことを見出した。

この測定システムを、前年度までに樹立した視細胞欠損ゼブラフィッシュに適用することにより、体色変化を制御する光受容分子の同定に近づくことができると期待される。一方、これまでにゼブラフィッシュ眼球に発現する非視覚型オプシンの一つとしてOPN5が同定されており、ゼブラフィッシュの体色変化を制御する光受容分子の候補となっている。私共はマウスOpn5の組換えタンパク質を調製・精製することに成功し、Opn5がUV感受性であることを明らかにした。この結果より、ゼブラフィッシュの体色変化にもUV感受性が存在する可能性が浮かび上がった。
新規冷却MRIコイル付ホーン型とTMモード共振器型ESRによる腫瘍イメージング

生体内のフリーラジカルの分布領域を画像化することは、酸化ストレス由来の疾患の診断や創薬における酸化能評価において有用である。今年度は、新規冷却装置付き3次元MRIコイルとそれに対応したTMモード共振器を使って、人工試料のESR計測を行った。将来、生体の組織試料を使って2次元でのESRイメージングを行うために考案した、TMモード共振器ESRイメージング用の石英製組織固定用具に、人工試料を四方に分散して置きESR計測を行った。安定したESR波形が得られ、バックプロジェクション法を使い、2次元画像を作成した。石英製組織固定具を試作できる業者の選定およびその作成に時間を要した。また、計測できたESR波形の画像化を、当初研究組織内で行おうとしたが、結局困難でソフトウエア開発業者に依頼した。悪性脳腫瘍(U251 human glioglastoma cells)をマウスの脳または背部皮下に植え込み、1ヶ月後に既に開発済みの2種類のESR造影剤(腫瘍増殖時細胞膜形成およびエネルギー代謝関連物質のスピンラベル剤)を腹腔内投与し、3060分後に組織を取り出し、2mmスライスで組織の切片を作成。各々石英の固定器に入れ、冷却装置付きTMモード共振器でESR計測を行い、2次元でのESRイメージングを行う。虚血モデルにおける新規薬剤の抗ラジカル作用を調べるために、同様の手法を行う。我々はこれまで、世界で唯一稼働の電磁ホーン型ESR装置を使って生体試料のESRイメージングの研究を行ってきた。ESRイメージングの解像度の向上を求めて、本研究では、新規冷却装置付き3次元MRIコイルを電磁ホーン型ESR装置またはTMモード共振器に組み込み、生体のESRイメージングを行う予定であった。前年度までの研究で、冷却装置付き3次元MRIコイルを電磁ホーン型ESR装置に組み込み人工試料のESR計測は可能となったが、磁場勾配の不均一が生じたため、生体試料のESRイメージングまでは至らなかった。今回は、その問題点を考慮した上で電磁ホーン型ESR装置にマッチした新規の冷却装置付き3次元MRIコイルを考案したが、実際に限られた予算ではその設計が困難であったこと、生体のESRイメージングを行なう際、感度不足が器具されたことから断念し、TMモード共振器を使ったESRイメージングのみを行なうこととした。今年度は、新規冷却装置付き3次元MRIコイルの開発と、これに対応したTMモード共振器の試作に成功した。人工試料を使ったESR計測を行っているところだが、至適な計測条件を決まらず検討中である。また、まず生体の組織試料を使って2次元でのESRイメージングーを行うため、TMモード共振器ESRイメージング用の石英製組織固定器具を考案した。本研究の採択が通常の期限で決まらなかったことから研究の開始が遅れた。また、電磁ホーン型ESR装置にマッチした新規の冷却装置付き3次元MRIコイルを設計するにあたり、検討を重ねた上予算内での作製が不可能と判断するまでに時間を要した。残りの期間を主に新規冷却装置付き3次元MRIコイルとTMモード共振器の設計および試作に使ったため。当初は、新規冷却装置付き3次元MRIコイルを電磁ホーン型ESR装置に組み込み、生体のESRイメージングを行なう予定であった。しかしながら、この手法だと予算内でのMRIコイルの作製と生体のESRイメージングに十分耐えうる感度が獲られない可能性が高いことが設計の段階で判明し、新規冷却装置付き3次元MRIコイルをTMモード共振器に組み込むこんだESRイメージングのみ行うことへ変更した。現在、この装置を使って人工試料のESR計測を行い、計測条件の調節を行なっている。今後は、生体を使ったESRイメージングを行なう前に、予め動物の脳に植え込まれた腫瘍を、脳ごと取出し組織ブロックを作製し、ESRイメージング行なう予定である。冷却装置付き

3次元MRIコイルおよびTMモード共振器の作製に要した費用が、当初予定した金額より安価で済んだだめ初年度、新規冷却装置付き3次元MRIコイルを組み込む予定だったESR装置を、電磁ホーン型からTMモード共振器に変更したことで、繰り越された予算を前年度だけで使いきることは出来なかった。次年度は、感度アップを求めてTMモード共振器の改良と、生体モデルの作成や脳腫瘍モデルに加えて、虚血モデルにもESRイメージングを行うことで、余った予算を全額使用する。TMモード共振器を使った実験へ変更したため、組織固定用の石英製装置などに費用を流用する