hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
咽頭における薬剤耐性遺伝子プールの解明とその病原細菌耐性化との関連

このことは、2012年J S. Bennett et al.によって既に報告されており、種同定の混乱を解消することに時間を費やした。そのため、予定していた「A-3アジスロマイシン等の薬剤耐性遺伝子の同定」についてはやや遅れている。アジスロマイシンに対する感受性試験の結果は得ていることから、H25年度に順次実施する。二つ目の課題である「B.咽頭由来ナイセリア属菌の薬剤耐性遺伝子が淋菌において耐性化をもたらすかの検討」について淋菌においてPCR産物を用いた形質転換により耐性化をもたらすことが確認され、順調に進展している。また、感受性淋菌株および耐性株の混合培養においても耐性が伝播すること、それは耐性株からpenA遺伝子が感受性株に伝播することによることが示された。平成25年度は、「セフトリアキソン耐性非病原性ナイセリア属菌が淋菌治療においてポピュレーションを増大させるか」について検証を行なう予定である。セフトリアキソン投与前後のセフトリアキソン耐性遺伝子の有無、増減を確認する。平成24年度において見いだされた4つのアミノ酸変異のセフトリアキソン耐性に与える影響を淋菌および咽頭由来非病原性ナイセリア属菌において確認する。加えて詳細なpenA遺伝子塩基配列の比較から、咽頭由来ナイセリア属菌のなかでの耐性penA遺伝子の成立機構について検証する。該当なし
顎関節滑膜細胞における関節破壊に対するメカノトランスダクショ ン機構の解明

本研究では、顎関節症の発症および進行に関与していると考えられるメカニカルストレスをヒト顎関節由来培養滑膜細胞へ加え、滑膜細胞内シグナルへの変換、すなわちメカノトランスダクションについてそのメカニズムの解明を試みた。東日本大震災の影響で培養細胞が死滅したため、十分なシグナル伝達の解明にはいたらなかったものの、培養滑膜細胞の圧縮刺激による破骨細胞の形成促進とそのメカニズムを明らかにした。顎関節滑膜細胞の採取、単離とメカニカルストレスを加えた培養(1)滑膜細胞の採取と培養顎関節鏡視下手術、顎関節開放手術に際し得られた滑膜組織より滑膜細胞を単離、培養した。採取した顎関節滑膜組織を培養。Outgrouthしてきた細胞を5継代培養。培養滑膜細胞として実験に使用。(2)メカニカルストレスの負荷方法メカニカルストレス(機械的圧縮刺激)を培養滑膜細胞に加え、負荷方法を検討した。細胞への圧縮刺激は、当教室で作製した圧縮培養システムを用いて行う。このシステムは、培養皿上で培養した細胞にガラスシャーレを置いて圧縮刺激を加えるが、ガラスシャーレの重量により圧縮強度のコントロールが可能である。今回は、圧縮刺激を4g、8g、16gに設定し、刺激時間を24h、48h、72h、96hで検討した。(3)圧縮刺激を加えた培養滑膜細胞の破骨細胞誘導支持能と破骨細胞誘導メカニズムの解析健常人末梢血単球と培養滑膜細胞の共培養(rhM-CSF、1,25-(OH)2D3添加)の際、上記の圧縮刺激を加え、破骨細胞誘導を試み、形成されたTRAP陽性多核巨細胞数を評価した。また、培養滑膜細胞に圧縮刺激を加えた際のRANKLの発現についてRT-PCR法を用い、評価した。その結果、培養滑膜細胞と健常人末梢血単球との共培養による破骨細胞誘導系では、圧縮刺激を加えることによってTRAP陽性の多核巨細胞形成数が有意に増加し、また、RANKL遺伝子発現は増強した。これらの結果から培養滑膜細胞は、圧縮刺激によりRANKLの発現を増強させることにより破骨細胞の形成を促進させることが明らかとなった。尚、本実験結果は、第23回日本顎関節学会総会・学術大会、第55回日本口腔外科学会総会・学術大会(優秀ポスター賞受賞)にて成果を発表した。顎関節滑膜細胞の採取、単離とメカニカルストレスの及ぼす影響(1)滑膜細胞の採取と培養顎関節鏡視下手術、顎関節開放手術に際し得られた滑膜組織より滑膜細胞を単離、培養した。(3)圧縮刺激を加えた培養滑膜細胞の砿骨細胞騰導支持能と確骨細胞語導メカニズムの解析健常人末梢血単球と培養滑膜細胞の共培養(rhM-CSF、1,25-(OH)2D3添加)の際、上記の圧縮刺激を加え、破骨細胞誘導を試み、形成されたTRAP陽性多核巨細胞数を評価した。その結果、培養滑膜細胞と健常人末梢血単球との共培養による破骨細胞誘導系では、圧縮刺激を加えることによってTRAP陽性の多核巨細胞形成数が有意に増加し、また、RAML遺伝子発現は増強した。これらの結果から培養滑膜細胞は、圧縮刺激によりRABKLの発現を増強させることにより破骨細胞の形成を促進させることが明らかとなった。(4)PGE_2産生に対するメカニカルストレスの影響メカニカルストレスの変化で促進されるPGE_2産生のメカニズムを明らかにするために、PGE_2産生能評価した。顎関節培養滑膜細胞に上記メカニカルストレスを加え培養し、培養上清中のPGE2濃度をELISA法により測定した結果、メカニカルストレスを加えないcontrolに比べ、24,48,96hの16g圧縮刺激にてPGE2産生は増加した。1顎関節滑膜細胞の採取、単離とメカニカルストレスの及ぼす影響;顎関節滑膜組織より単離、培養した滑膜細胞および、顎関節症や外傷による顎関節関節突起骨折の顎関節滑液細胞中の細胞を実験に使用した。メカニカルストレスは、培養皿上で培養した細胞にガラスシャーレを置いて圧縮刺激を加え、圧縮刺激を4g、8g、16gに設定し、刺激時間を24h、48h、72h、96hで検討した。

2PGE2, sRANKL, OPG産生に対するメカニカルストレスの影響;メカニカルストレスの変化がPGE2, sRANKL, OPG2産生に及ぼす影響を明らかにするため、培養滑膜細胞に上記メカニカルストレスを加え培養し、培養上清中のPGE2, sRANKL, OPG2濃度をELISA法により測定した。その結果、PGE2, RANKLはメカニカルストレスを加えないcontrolに比べ、圧縮時間、圧縮刺激強度依存的にPGE2, RANKL産生は増加したが、OPGはcontrolに比べ、圧縮時間、圧縮刺激強度依存的にOPG産生は減少した。3外傷による下顎骨関節突起骨折の顎関節滑液中細胞の培養;受傷時に顎関節部に強いメカニカルストレスが加わる下顎骨関節突起骨折の顎関節滑液中細胞を培養(rhM-CSF、1,25-(OH)2D3を添加)すると、多数のTRAP陽性の多核巨細胞が形成され、RT-PCRにてRANKL遺伝子発現は増強した。また、滑液中のM-CSF,PGE2,RANKL,OPG濃度をELISA法により測定するとcontrolに比べ、骨折群で有意にM-CSF,PGE2,RANKL濃度は上昇し、OPG濃度は有意に低下した。これらの実験結果から、顎関節へのメカニカルストレスは、滑膜細胞におけるRANK/RANKL/OPGシステムを介して、破骨細胞誘導の亢進による関節破壊およびリモデリングに関与することが明らかとなった。2011.3.11の東日本大震災時の停電にて培養に用いていたインキュベーターが機能せず、培養中細胞はすべて使用できなくなった。また、凍結保存していた細胞も温度上昇により、変化が生じたと思われ、その後の培養にて増殖能が著しく低下し、実験に使用できなくなったため。24年度が最終年度であるため、記入しない。上記のごとく、樹立し、実験に用いていた培養滑膜細胞が震災の影響により使用できない状態にあり、今後の実験は困難を極めるが、他のストックしてある細胞で同様の実験可能かを見極める。また、新たな細胞株を樹立し、可能な限り、実験を進める予定である。さらに、滑膜細胞の試料採取のため、顎関節滑液細胞中の細胞や滑液も実験材料に加え、関節破壊に対するメカノトランスダクション機構の解明を遂行する。外傷による顎関節関節突起骨折でも顎関節部に強いメカニカルストレスが加わるため、その際の試料からも関節破壊、リモデリングとの関連を検討する。
断層における応力、摩擦構成則パラメータ分布図の作成-新しい構造探査法の開発-

(1)S波異方性を用いた活断層の応力蓄積モデルの構築跡津川断層を一例に、S波異方性を用いて断層に働く応力方位の空間分布を推定し、それを用いて活断層への応力蓄積モデルを構築する手法を開発した。跡津川断層の中央部では、断層近傍では断層と最大圧縮軸の成す角が45°程度である一方で、断層から2-5km程度はなれると断層近傍に比べて高角になった。有限要素法により応力蓄積モデルを検討した結果、断層深部延長における定常的な滑りと広域応力場の重ねあわせによる応力場が働いていることを示唆した。今後、新たに開発したこの手法により、日本や世界の数多くの断層における応力蓄積モデルが提案されると期待できる。また、これまでの日本における地殻のS波異方性の研究を包括的に集めたオンラインデータベースも作成した。(2)断層破砕帯構造と破砕帯が震源過程に与える影響野島断層の破砕帯構造モデルを提案し、さらに震源過程との関連を議論した。まず、2次元、3次元の波形の数値計算により野島断層の表層から深さ8kmまでの平均的な断層破砕帯構造の走向方向の変化について推定した。その結果、破砕帯の速度とQsはそれぞれ3.0km/s,60で一定なのに対し、幅が平林周辺で120m,富島で360mとなるモデルが観測波形をよく説明した。線形な滑り弱化の摩擦構成則を断層面に仮定した場合においても、破砕帯の影響で滑り時間関数が振動を起こすことが知られており、またこれは高周波地震動の励起源の一つと考えられている。野島断層においては平林周辺で5Hz,富島周辺で1.5Hz程度のすべり時間関数の振動を起こすことが本研究の結果から推定されるが、これは観測された高周波地震動の卓越周波数とおおむね調和的である。このことから、1995年の兵庫県南部地震において、高周波地震動の励起に破砕帯構造が関わっていた可能性がある。平成15年度は、当初の予定から一部実施時期を変更して実施した。平成16年度に実施する予定であったS波異方性構造の解明を目的とした跡津川断層周辺における稠密地震観測については、他機関が同様の観測を平成16年度に行う計画を発表したことを受け、早期に成果を出す必要があると判断し、平成15年度に前倒しして実施した。観測は順調に推移し、早速解析も行い、平成15年秋の日本地震学会、アメリカ地球物理学連合秋季大会で発表し、断層周辺の応力場の最大圧縮軸方向の空間分布を推定した。断層の東部と西部で最大圧縮軸の向きが異なり、東部では断層に対して成す角が40度から50度であるのに対し、西部では70度から80度であることが示唆された。このことは、跡津川断層の東部と西部で応力場が異なることを示唆する。さらに、断層を横断する測線では断層からの距離に従って最大圧縮軸と断層の成す角度が変化し、断層の近傍では40度程度であるが、離れるに従ってより高角になっていくことが観測された。このことは、活断層深部のクリープを示唆する。平成16年度はこれら解析結果をまとめ、到達目標を早期に達成する。なお、この観測の実施のため、平成15年度の海外発表を特別研究奨励費で行うことは出来ず、他の予算を用いて行った。断層トラップ波を用いた断層構造モデリングに関する研究については、当初計画の通り、自然地震による断層トラップ波に対するフォワードモデリングは実施した。断層トラップ波を利用した断層構造最適化問題に関しては、2次元問題については実施し、関連論文1編が出版、1編受理されたものの、到達目標であった3次元問題については観測の前倒しの影響もあり未達となった。平成16年度は3次元構造の最適化手法にめどをつけたい。本年度は跡津川断層とその周辺の最大圧縮軸のマッピングと野島断層の破砕帯構造を推定した。これらの成果は学会、シンポジウム等で発表し、現在、国際誌へ投稿の準備中である。跡津川断層周辺の最大圧縮軸のマッピングについては、以下のような興味深い結果が得られた。(1)跡津川断層の中央部では、断層近傍では断層と最大圧縮軸の成す角が45。程度であるのに、断層から2-5km程度離れると断層近傍に比べ高角になった。これは、下部地殻に相当する部分に跡津川断層の深部延長が存在し、そこで定常的な滑りが発生していることを示唆するデータである。深部延長における深部滑りによって、断層面に応力が集中し、そして大地震の発生に至ると言うシナリオが跡津川断層においては成り立つ。(2)跡津川断層の東部と中央部では最大圧縮軸の向きに違いがあり、東部では断層に対して20°から30°であるのに対し、中央部では45°程度である。これは、跡津川断層の東部と中央部では、外部応力場に大きな違いがある、もしくは、飛騨山脈に相当する部分に跡津川断層を東西方向へ押す圧力源が存在することを示唆する。次に野島断層の破砕帯構造の推定については本年度、産総研平林観測点のデータの整理、トラップ波抽出、そして平林観測点と京都大学富島観測点におけるトラップ波を用いた2次元ならびに3次元破砕帯構造モデリングを実施した。その結果、破砕帯の幅が平林周辺で60m,富島で220mとなる破砕帯構造のモデルが観測波形をよく説明した。

これは、断層の中央部に比べ、南部の方が、より度重なる地震によるダメージを受けていることを意味している。また、地震により震源過程がまちまちであれば、走向にそって破砕帯構造に変化がみられないと考えられるものの、野島断層の破砕帯構造には空間変化が見られた。このことから、野島断層における地震の震源過程は、地震によってまちまちではないことが示唆される。(1)S波異方性を用いた活断層の応力蓄積モデルの構築跡津川断層を一例に、S波異方性を用いて断層に働く応力方位の空間分布を推定し、それを用いて活断層への応力蓄積モデルを構築する手法を開発した。跡津川断層の中央部では、断層近傍では断層と最大圧縮軸の成す角が45°程度である一方で、断層から2-5km程度はなれると断層近傍に比べて高角になった。有限要素法により応力蓄積モデルを検討した結果、断層深部延長における定常的な滑りと広域応力場の重ねあわせによる応力場が働いていることを示唆した。今後、新たに開発したこの手法により、日本や世界の数多くの断層における応力蓄積モデルが提案されると期待できる。また、これまでの日本における地殻のS波異方性の研究を包括的に集めたオンラインデータベースも作成した。(2)断層破砕帯構造と破砕帯が震源過程に与える影響野島断層の破砕帯構造モデルを提案し、さらに震源過程との関連を議論した。まず、2次元、3次元の波形の数値計算により野島断層の表層から深さ8kmまでの平均的な断層破砕帯構造の走向方向の変化について推定した。その結果、破砕帯の速度とQsはそれぞれ3.0km/s,60で一定なのに対し、幅が平林周辺で120m,富島で360mとなるモデルが観測波形をよく説明した。線形な滑り弱化の摩擦構成則を断層面に仮定した場合においても、破砕帯の影響で滑り時間関数が振動を起こすことが知られており、またこれは高周波地震動の励起源の一つと考えられている。野島断層においては平林周辺で5Hz,富島周辺で1.5Hz程度のすべり時間関数の振動を起こすことが本研究の結果から推定されるが、これは観測された高周波地震動の卓越周波数とおおむね調和的である。このことから、1995年の兵庫県南部地震において、高周波地震動の励起に破砕帯構造が関わっていた可能性がある。
忘却機構を有する無歪データ圧縮法の研究-有限窓文脈木重み付け法-

無歪みデータ圧縮法の研究は、通信方式,記録,印刷,等実用上も,また情報理論的にも重要である.無歪データ圧縮において有力なのは,算術符号器への入力パラメータとして情報源の確率を推定する方法である.この方法のための標準的な情報源モデルは木情報源であるが,これに対して理想的な確率推定法として,文脈木重み付け法がある.この確率推定法は,有限窓に基づくよう修正すれば,木モデルおよびパラメータの非定常な変化に追従可能となるが,さらに,その確率推定量は劣確率性を満たし,算術符号に適用が可能である.このように修正した方法を有限窓文脈木重み付け法と呼んでいる.本研究ではこの方法に関し,特に,確率パラメータがゼロになる場合のように構造を有する木情報源に対しても,性能の良い方法を考察した.主要結果の一つは,既知マルコフモデルに対する予測推定量として,簡単なラプラス推定量を用いた場合に,一次冗長度の意味で有利なアルゴリズムが得られることを示したことであり,学術雑誌に発表した.第二は,さらに強く,ゼロ冗長度性を有する推定量を提案したものであり,研究会で報告した.さて,文脈木重み付け法はミニマックス冗長性の実現を目指した符号ということができるが,共同研究としてこれに関する研究も行った.さらにこれに関連しては,ミニマックス冗長度を達成する非逐次符号の実現のために重要なパラメータ空間の最適量子化があるが,その実現法として多次元二段階量子化法がある.これは,第一段階の量子化により,圧延器(圧伸器とも呼ばれる)を決定し,第二段階ではこの圧延器を用いて高速に量子化を行う方法である.本研究では,これに関する研究が大きく進展し,その結果を発表した.将来,この研究結果は,有限窓文脈木重み付け法に密接に結び付いて利用されると期待できる.無歪みデータ圧縮法の研究は、通信方式,記録,印刷,等実用上も,また情報理論的にも重要である.無歪データ圧縮において有力なのは,算術符号器への入力パラメータとして情報源の確率を推定する方法である.この方法のための標準的な情報源モデルは木情報源であるが,これに対して理想的な確率推定法として,文脈木重み付け法がある.この確率推定法は,有限窓に基づくよう修正すれば,木モデルおよびパラメータの非定常な変化に追従可能となるが,さらに,その確率推定量は劣確率性を満たし,算術符号に適用が可能である.このように修正した方法を有限窓文脈木重み付け法と呼んでいる.本研究ではこの方法に関し,特に,確率パラメータがゼロになる場合のように構造を有する木情報源に対しても,性能の良い方法を考察した.主要結果の一つは,既知マルコフモデルに対する予測推定量として,簡単なラプラス推定量を用いた場合に,一次冗長度の意味で有利なアルゴリズムが得られることを示したことであり,学術雑誌に発表した.第二は,さらに強く,ゼロ冗長度性を有する推定量を提案したものであり,研究会で報告した.さて,文脈木重み付け法はミニマックス冗長性の実現を目指した符号ということができるが,共同研究としてこれに関する研究も行った.さらにこれに関連しては,ミニマックス冗長度を達成する非逐次符号の実現のために重要なパラメータ空間の最適量子化があるが,その実現法として多次元二段階量子化法がある.これは,第一段階の量子化により,圧延器(圧伸器とも呼ばれる)を決定し,第二段階ではこの圧延器を用いて高速に量子化を行う方法である.本研究では,これに関する研究が大きく進展し,その結果を発表した.将来,この研究結果は,有限窓文脈木重み付け法に密接に結び付いて利用されると期待できる.無歪ユニバーサルデータ圧縮における有力なアプローチは算術符号である.この方法は,まず情報源が確率モデルに従うという仮定のもとで,その確率を推定し次に推定した確率により符号化を構成することで,高圧縮性能を得る方法である.確率推定法のなかで,もっとも有名なのが文脈木重み付け法(CTW法)である.我々はCTW法と,忘却機構を組合せることで,非定常情報源にも適用できるさらに実用的なデータ圧縮基本算法,有限窓文脈木重み付け法(FWCTW法)が実現できることを示している.本年度は,研究計画に従い,FWCTW法について,制約のある確率的情報源に対する基本確率推定法の改善を目指した.確率予測方であるCTW法はその部品として,基本的確率予測法であるKrichevski-Trofimov推定量を用いている.この方法はベイズ確率パラメータ推定に用いるDirichlet事前分布のパラメータを1/2にとる確率推定法であり,無記憶情報源などに対して良い冗長度が得られることが既知である.しかしながら,本研究では,この基本推定量としてβを一般の値としたLaplace推定量を採用した.モデルが既知と仮定し,この推定量の性能をマルコフ情報源について調べた.その結果,符定のパターンの文字列が出現しないなどの構造的な情報源に対しては,β<1/2と設定した場合に一次の漸近的な冗長度が減少するという事実を理論的に見い出し,それに対する実験結果も得た.また,実際のFWCTW法組み込んで,実験も行いその効果を確かめた.

これらを論文として報告した.算術符号を用いた無歪みユニバーサルデータ圧縮では,情報源の確率推定が重要であるが,多くの確率推定法の中でもっとも圧縮性能が高く,かつ実用的に洗練されているのが文脈木重み付け法(CTW法)である.本研究では,文脈木重み付け法およびそれを用いた算術符号を非定常情報源に適用することを目的とし,忘却機構のもとでそれを実現するアルゴリズム(FWCTW法)を様々提案し設計解析を行っている.昨年度は推定量にラプラス推定量を用いたアルゴリズムを提案し,シンボル確率がゼロになるという意味で構造を有する情報源に対して,有効であることを解析した.要点を述べると,基本的な評価モデルである定常マルコフ情報源に関して,冗長度は窓長(あるいは窓長無限モデルではデータ長)の対数に比例する.この定数は有効パラメータ数の半分であることが理想的であるが,既知の推定量では確率が存在しないシンボルもパラメータ数に含めてしまう.一方,本方法は,Krichevski-Trofimov推定量を持ちいる既知の方法からの簡単な修正でありながら,定数の増分を好きなだけ小さくでき,上記の欠点を実用上消し去ることができる.しかも,この事実はより基本的な定常情報源にも有効である点は重要である.さて,今年度の研究の方向も,構造を有する情報源について有効なFWCTWアルゴリズムに関するものである.上記の比例定数をさらに漸近的に無視できるときアルゴリズムはZero-冗長性を有するという.本年度は,Zero-冗長性を生む機構をFWCTWアルゴリズムに適用できることを提案し,その解析も行った.本結果は,アルファベットコストが大きく,実用性については問題があるが,昨年度の結果の理論的欠点を補う長所がある.この結果は,国際情報理論シンポジウムにおいても発表予定である.また,研究の総合年度として,CTW法の体系のなかで,有限窓CTW法を位置付け「情報源符号化ワークショップ」で発表した.
ブタの免疫能選抜がもたらした遺伝的特性の変化の解明

我々は、白血球貪食能、補体代替経路活性、豚丹毒ワクチン接種後の抗体応答を指標として選抜を行った高免疫豚を作出している。本研究では、高免疫豚と一般豚のマクロファージを用いてマイクロアレイ解析を行い、豚群間でリガンド刺激後の発現変化に3倍以上の差がある44個の免疫系遺伝子を同定した。これらの遺伝子のプロモーター領域5kbについて、豚群間で分布に偏りのある多型の検索と、多型により構成されるハプロタイプの推定を行い、RNASEL、SAMHD1、STAT3、TRIM21、TMEM150Cの各遺伝子において、免疫能選抜により頻度が有意に高くなったと考えられる特定のプロモーター型を明らかにした。近年、口蹄疫や豚流行性下痢が大きな社会問題となっているように、養豚業において感染症対策は喫緊の課題であり、抗病性に優れた豚の作出が期待されている。一般に家畜の遺伝的改良は、優れた形質を持つ雌雄の交配を数世代に渡り繰り返すことによって行われるが、感染症に関連する形質に関してはその重篤度の評価が非常に困難であることから、ブタの抗病性の遺伝的改良はほとんど進んでいない。我々は、血液サンプルを用いて比較的容易に評価可能な免疫形質が、抗病性改良のための指標となり得るかを検討するために、「白血球貪食能」・「補体代替経路活性」・「豚丹毒ワクチン接種後の抗体価」の3種類の形質値が同時に高くなるように、6世代に渡る選抜を重ねた「高免疫能ブタ集団」を作出している。しかしながら、その病原体に対する免疫応答性に関する実験データはなく、免疫能選抜の生物学的効果は不明である。本年度は、「高免疫能ブタ集団」と対照となる「無選抜集団」のそれぞれ4頭ずつのブタ血液からマクロファージを単離し、lipid Aおよびpoly I:C刺激後の遺伝子発現の変化をマイクロアレイを用いて調べた。その結果、集団間で刺激後の発現変化に3倍以上の差があり、かつ免疫応答との関連が明らかな遺伝子が、lipid A刺激で31個、poly I:C刺激で21個検出された。これらの多くの遺伝子において、免疫能選抜によりリガンド刺激後の発現変化が増幅していることが確認された。特に、細胞遊走にかかわるケモカインおよびケモカイン受容体をコードする遺伝子が多数検出され、これらの遺伝子の発現量がブタの抗病性能力や感染症罹患の程度を診断するための指標となる可能性が示された。我々は、血液サンプルから比較的容易に測定可能な免疫形質がブタの抗病性改良の指標となり得るかを検討するために、「白血球貪食能」、「補体代替経路活性」、「豚丹毒ワクチン接種後の抗体価」について、同時に6世代に渡る選抜を重ねた「高免疫豚」を作出している。昨年度、高免疫豚及び一般豚のそれぞれ4頭ずつの血液からマクロファージの培養増殖を行い、lipid A及びpoly I:C刺激後の遺伝子発現の変化をマイクロアレイを用いて調べたところ、豚群間で発現変化に3倍以上の差がある免疫系遺伝子として42個が検出された。本年度はこれらの遺伝子について、各群10頭ずつのゲノムDNAと次世代シークエンサーを用いてプロモータ領域5kbの多型検索を行ったところ、豚群間で分布に偏りのある多型(一塩基多型及び挿入/欠失)として、RNASEL、SAMHD1、STAT3、TMEM150C、TRIM21の各遺伝子において、それぞれ9、6、30、20、50個が検出された。これらの多型で構成されるハプロタイプの推定を行い、免疫能選抜により集団における頻度が有意に高くなったハプロタイプを同定した。これらの結果は、免疫能選抜により特定の遺伝子のプロモータ配列及びmRNA発現量が変化したことを示しており、統計遺伝学的手法である免疫能選抜の効果を生物学的に証明したという意味で非常に大きな成果である。今後、当該ハプロタイプが免疫能に及ぼす効果を、他の品種/集団においても明らかにすることにより、豚の抗病性改良のために広く利用できる指標となり得るかを検討する予定である。本年度は豚流行性下痢が全国的に流行し、実験豚確保およびサンプル移送の大きな障害となったが、おおむね予定通りに進捗したと考えている。特に、免疫能選抜がリガンド刺激後の免疫系遺伝子の発現上昇および発現減少といった変化を増幅させることを示したことは、統計遺伝学的手法による選抜の効果を分子レベルで証明することが出来たという意味で大きな成果と考えている。

分子免疫学本年度明らかとなった免疫能選抜によりリガンド刺激後の発現変化が増幅した遺伝子(lipid A刺激で31個、poly I:C刺激で21個)について、「高免疫能ブタ集団」および「無選抜集団」間でプロモータ多型の検索を行い、「増幅」の原因となった可能性のある多型の発見を目指す。両集団に属するブタから血液マクロファージを単離し、リガンド刺激後のNF-kBリン酸化、NO産生、サイトカイン産生等の機能差について解析を行う。将来的には、ブタ個体に対する病原体感染試験により、免疫能選抜の生物学的効果を生体レベルで明らかにしたい。本年度は豚流行性下痢の発生により、実験豚の確保およびサンプル移送が困難であり、計画していたが実施できなかった実験があるため。本年度計画していた、「高免疫能ブタ集団」および「無選抜集団」間のマクロファージの機能差の解析を次年度使用額を用いて行う。免疫能選抜によりリガンド刺激後の発現変化が増幅した遺伝子のプロモータ解析を、当初の予定通り翌年度分として請求した助成金を用いて行う。
沿面電界による有機分子薄膜の分子配向制御

直鎖有機分子よりなるステアリン酸カルシウムの分子(または結晶)配向を、真空蒸着中の基板沿面に印加した電界により制御する可能性を検討するのが本研究の目的である。初年度は、ステアリン酸カルシウム蒸気の一部をイオン化し、NaC1基板へ蒸着した時の結晶配向を調べた。蒸気のイオン化は、エピ成長をわずかに促進したが、結視配向は主に基板温度により支配され、次の結果を得た。1.基板温度約50°C以下では。ステアリン酸カルシウム(110),[001]//NaC1(001),〈110〉の二方向平行配向であった。2.基板温度が70°C以上では、ステアリン酸カルシウム(001),[110]//NaCl(001),[110]の垂直配向であった。3.基板温度が5565°Cのとき、ステアリン酸カルシウムの平行配向C軸は、NaC1の[110]または[110]のいずれかに、一方向配向することを見い出した。これは、一たん垂直配向した薄いステアリン酸カルシウム上に、平行配向し直した時におこる現象であることを確かめた。次年度は、基板沿面の電界が、ステアリン酸カルシウムの方位配向に与える効果を調べた。1.室温NaC1基板の[110]方向に100200v/cmの電界を印加しながら、一部イオン化したステアリン酸カルシウムを蒸着すると、その結晶形と配向が、特に負電極近傍で乱されることが分った。電界が無い時は、針状であった結晶は曲げられたようになり、円状となるものも見られた。2.ガラス基板に30v/cmの電界を印加して、イオン化蒸気による蒸着を行ったところ、ステアリン酸カルシウムのC軸が電界と平行に方位配向する例を見い出した。しかし、この現象は再現性が得られず、現在実験を続行中である。本研究の目的は、直鎖有機分子よりなるステアリン酸カルシウムを真空蒸着する際、蒸発分子の一部をイオン化し、しかも基板面に沿って電界を印加することにより分子配向を制御することが可能かどうかを明らかにすることにある。そのため、まず蒸気を一部イオン化することによる結晶配向に対する効果を調べた。加速した熱電子を蒸発分子に照射することにより、0.1%程度のイオン化を行った。基板はNaClである。1.基板温度を50°C以下とすると、ステアリン酸カルシウムは単斜晶の(110)面を表面とし、C軸がNaClの〔110〕、〔110〕の二方向に平行配向をすること、イオン化により、わずかにエピ成長が促進されることが分かった。2.基板温度を60°C以上にすると、ステアリン酸カルシウムはC軸が基板に垂直に配向すること、NaClの(110)面と、ステアリン酸カルシウムの(110)面が一致するようなエピ成長であることがわかった。この場合、イオン化の影響は明らかで無かった。3.基板温度が5060°Cの狭い範囲で、ステアリン酸カルシウムは、C軸が一方向に平行配向するという奇妙な現象を見い出した。4.この原因を調べたところ、一たん垂直配向したステアリン酸カルシウム膜上へ、平行配向し直したためであることが明らかになった。方位関係を明らかにすべく実験中である。

5.NaClの〔110〕方向に200v/cmの電界を印加しつつ、イオン化蒸気と中性蒸気による蒸着を試みた。イオン化した場合、ステアリン酸カルシウムの配向は著しく乱され、中性分子の場合は電界による影響は見られないことがわかった。6.今後は沿面電界の効果を、電界方向や電界強度を変えて詳しく調べたい。本研究の目的は、真空蒸着法により形成される直鎖有機分子薄膜の分子配向を、蒸着中基板沿面に印可した電界により制御する可能性を明らかにすることである。本年度は、NaCl基板およびガラス基板に、面方向に10500v/cmの電界を印加してステアリン酸カルシウムの真空蒸着を試みた。その際ステアリン酸カルシウム蒸気に、熱電子を加速照射し、0.1%程度のイオン化を行った場合と、中性蒸気による蒸気による蒸着の場合について比較検討した。(1)NaCl基板の[110]方向に、100200v/cmの電界を電界を印加しつつ、中性ステアリン酸蒸気による蒸着を行った場合は、ステアリン酸蒸着膜の結晶配向は、無電界の場合と全く変わらず、基板温度が50°C以下では、ステアリン酸カルシウム(110),[110]/NaCl(001),〈110〉のエピ成長であった。(2)蒸気を一部イオン化して蒸着した場合は、電界によりステアリン酸カルシウムの針状結晶は、弓状あるいは円弧状に曲げられることが分かった。(3)この傾向は、基板面の負電極の側で著しく、正にイオン化したステアリン酸カルシウムによる効果であることを示唆している。(4)ガラス基板を用いて同様の実験を試みた。30v/cmの電界を基板面に平行に印加して、一部イオン化したステアリン酸カルシウムを蒸着したところ、数mm^2の広さで針状結晶が電界と垂直に配向している例を見い出した。すなわち、ステアリン酸カルシウム分子の長鎖が電界と平行に配向していることを意味する。しかし、実験をくり返しているが、この結果の再現性が得られていない。電界強度を500v/cmまで変えて実験を行っても、前述の例のような顕著な効果が現れていない。(5)一部イオン化した蒸気と沿面電界の組合せは、有機分子の配向に影響があることは確かと思われ、今後実験条件を再検討しながら、研究を継続したい。
海馬におけるストレス応答機構に関する分子生物学的研究

マウスに新規環境ストレスを120分間負荷すると、海馬において、その発現量が急速かつ一過性に増加する遺伝子群があることがわかった。こういった変化を示す遺伝子は、不安惹起物質投与よって発現量が増加する遺伝子群の一部であることや、こういいった変化は、ストレスによって増加する副腎皮質ホルモンの影響を受けないことがわかった。また、DNAマイクロアレイを用いて、新規環境ストレスに反応する新しい遺伝子群を同定した。両側副腎摘出マウスを用いて、Novelty stressを15,30,60および120分負荷して、海馬における不安関連遺伝子の発現量、血清中コルチコステロンおよび行動量に関する変化を調べ、偽手術マウスと比較した。この不安関連遺伝子は、先行研究において、不安惹起物質や拘束ストレス負荷によって、マウス大脳新皮質において、その発現量が増加することを確認している、Fos,Btg2,Cyr61,Nr4a1およびgemの5種類の遺伝子について調べた。血清コルチコステロンは、両側副腎摘出マウスでは、Novelty stress負荷によって、全く影響を受けず、basal levelと同様な12-26ng/mlの値を示したが、偽手術マウスでは、15分間のストレス負荷によって、basal level(113ng/ml)の約3倍に増加し、30分および60分間ストレスによっても、その増加が継続し、120分後にはbasal levelに戻る先行研究とほぼ同じ変化のパターンがみられた。一方、不安関連遺伝子は、両側副腎摘出マウスの海馬においても、偽手術マウスと、量的にも、時間的にもほぼ同様なパターンの遺伝子発現亢進がみられたが、統計学的解析では、Btg2とNr4a1の遺伝子発現量が、それぞれ、30分と60分間のストレス負荷時において、偽手術マウスと比較して、有意に低下していた。行動量は、両群ともに、120分間に徐々に低下する同様なパターンを示したが、両側副腎摘出マウスでは、その低下が目立たず、75-120分間の行動量は、偽手術マウスよりも、統計学的に有意に多かった。従って、ストレス負荷によって、血中コルチコステロンが増加するが、海馬の遺伝子発現量の増加には、この増加は、特定の遺伝子において、部分的にのみ関与していること、行動量の影響では、新規環境への順化を促進する可能性が示唆された。副腎摘出マウスを用いて、Novelty stress負荷実験を行い、その海馬の遺伝子発現量の測定、行動測定および血中コルチコステロンの測定を行い、偽手術マウスの測定結果と比較検討した。この結果にもとづいて、ストレス負荷によって上昇する血中コルチコステロンが、海馬の遺伝子発現量や行動に、如何なる影響を受けるかについての検討を行った。特に、本年度の研究においては、DNAマイクロアレイ法(Aginent Expression Array)を用いて、コルチコステロンによって遺伝子発現量が変化する遺伝子とコルチコステロンとは無関係に遺伝子発現量が変化する遺伝子について,先行研究でその情報を得ている以外遺伝子についてもスクリーニングを行い、これら候補遺伝子については、さらに、多数個体のサンプルを用いて、RT-PCR法を用いた定量実験を行い、統計学的解析を行った。ストレスによるコルチコが少なくとも、6種類(IGF2, Zic1, Msx1, Msx2, Clic6, Otx2)あることが、DNAアレイによる研究結果からわかった。これを、定量的RT-PCR法によって、確認したところ、Msx1は副腎摘出マウスでは、偽手術マウスで見られた海馬における遺伝子発現量の増加が起きないことがわかった。また、Egr2は、副腎摘出術の影響を受けることなく、その発現量がストレスによって、増加することが新たにわかった。このMsx1とEgr2の結果は、統計学的解析によって支持された。新環境ストレスをマウスに負荷すると、コルチコステロンの影響とは無関係に、海馬において、その発現量が増加する遺伝子が、これまでの先行研究でわかっていたもの以外に、新たに6種類あることを明らかにした。すなわち、JunB,Sik1,Dusp1,Arc,Egr2とZiclである。これらの遺伝子の海馬における発現量は、新環境ストレスを30分、あるいは60分負荷すると、統計学的有意に増加することを、real-timePCR法によって確かめた。従って、不安およびストレスによって、海馬でその発現量が増加する遺伝子群は、精神病症状を惹起する薬物投与によって発現量が増加する遺伝子群と共通なものが含まれていることがわかった。今後は、こういった遺伝子の薬物反応性の生後発達の影響、解剖学的な詳細な情報、及び各遺伝子の相互関係などの解析によって、不安や精神病症状の分子生物学的機構の解明につながると考えられた。
連続成膜法による次世代CIGS系薄膜太陽電池の高効率化に関する研究

次世代CIGS系薄膜太陽電池を作製するために、三元化合物からの連続成膜法を用いて作製条件を検討した。2段目のGa2Se3添加量を調整して、高いGa含有量を持つCIGS薄膜太陽電池を作製した結果、開放電圧Voc=550mV,短絡電流Isc=23.8mA/cm2,曲線因子FF=0.55,変換効率η=7.25%の成果が得られ、前回データを更新した。また、Na2SeやIn2S3を添加することで、開放電圧を改善できた。本研究では、従来のシリコン系太陽電池だけでは賄いきれない需要に対処するため、次世代のCu(In,Ga)Se_2(CIGS)系薄膜太陽電の開発を目指す。我々が開発した三元化合物からの連続成膜法を用いて、1.02.4eVのバンドギャップ領域の次世代CIGS系薄膜太陽電池の高効率化を目的として実施する。単接合型や多接合型太陽電池への応用を実現するためには、色々なバンドギャップを有する薄膜材料が必要である。一方、バンドギャップの調整のみで高効率な太陽電池が作製できるわけではない。太陽電池グレードのCIGS系薄膜を作製することが重要である。低い開放電圧や曲線因子は重要な改善点の一つである。そのため、適度なバンドギャップを有するCIGS系薄膜ごとに成膜条件を検討するとともに、太陽電池を作製し、その性能との関係を明確にする。3年計画の初年度は以下の知見を得た。蒸着材料となるCuGaSe_2化合物およびCuInSe_2化合物を作製した。これらを用いて、Mo/ソーダライムガラス基板上に、Ga量の異なるCu(In,Ga)Se_2薄膜及び太陽電池を作製した。その結果、Ga/(In+Ga)比の増加につれて、バンドギャップの増加を確認した。Ga/(In+Ga)比が約0.8の太陽電池で、変換効率7.25%の従来より高い値が得られた。(2)流化処理によるCu(In,Ga)(S,Se)_2薄膜と太陽電池の作製Cu(In,Ga)Se_2薄膜を硫化処理することによりCu(In,Ga)(S,Se)_2薄膜及び太陽電池を作製した。その結果、薄膜の表面にSが取り込まれていることを確認した。S量の増加につれて太陽電池の開放電圧が増加したが、効率改善のためには最適なS量があることが明らかになった。3年計画の2年目は以下の知見を得た。(1)連続成膜法によるCu(In,Ga)Se_2系薄膜へのNa添加効果と太陽電池の作製(2)Cu(In,Ga)Se_2系薄膜の大粒径化と太陽電池の作製本研究では、従来のシリコン系太陽電池だけでは賄いきれない需要に対処するため、次世代のCu(In,Ga)Se2(CIGS)系薄膜太陽電の開発を目指す。3年計画の最終年度は以下の成果を得た。(1)連続成膜法によるCIGS薄膜へのCu, Na同時添加効果と太陽電池の作製Mo/ソーダライムガラス基板上に、CuGaSe2、CuInSe2とCuを同時蒸着した。

この薄膜をプリカーサとして、基板温度を490oCに上昇させた後、In2Se3+Ga2Se3とNa2Seを同時蒸着し、続いてIn2S3とSeを連続蒸着させてCIGS薄膜を作製した。その結果、太陽電池の開放電圧が向上した。分光感度測定から、キャリヤ濃度の増加が寄与していると推測された。(2)CIGS薄膜太陽電池作製プロセスの最適化連続成膜法におけるプリカーサ形成時の基板温度と結晶化時の基板温度を変化させてCIGS薄膜を作製した。その結果、基板温度が伝導帯の2重傾斜構造に影響し、結晶化温度が高いほど開放電圧が増加した。CdSバッファ層成膜時のCd原料を供給する温度は太陽電池特性に影響を与えなかった。太陽電池の変換効率は研究開始当初より向上しているので一定の成果は得られているが、より一層の効率向上を図りたいと考えている。24年度が最終年度であるため、記入しない。高効率なCu(In,Ga)Se_2系薄膜太陽電池(Ga混晶比0.3)は深さ方向にバンドギャップの値が変化するダブルグレイデッド構造を有しているが、Ga混晶比が大きくなると結晶粒が小さくなる課題だけでなく、本研究の結果、ダブルグレイデッド構造が深くなりすぎることも問題点であることが明らかになった。結晶粒の増大について対応策が見い出せてきているので、NaやCu添加の相乗効果を検討していくことが推進方策の一つである。さらに、ダブルグレイデッド構造が深すぎる問題点については、Gaの拡散に影響する成膜時の基板温度の適正化を検討することが必要であると考えられる。
直鎖状ユビキチン化による脂質代謝制御転写因子PPARガンマー活性化制御機構の解明

脂肪細胞分化は転写因子群によって厳密に制御されている。分化誘導刺激を行うと、まず早期転写因子群が誘導され、標的遺伝子上で早期エンハンシオソームが形成される。これは後に後期転写因子群に引き継がれ、脂肪細胞の成熟に必須な遺伝子の発現が誘導されることで分化が進行する。PPARガンマーは脂肪細胞分化のマスター遺伝子であり、後期転写因子の1つである。本研究では、新規ユビキチンリガーゼTRIM23がPPARガンマータンパク質の非定型ユビキチン化を促進し、安定化させることで脂肪細胞分化を円滑に進行させる機能を持っていることを見出した。1PTRIMはPPARガンマーを細胞内においても直鎖状ポリユビキチン化することを解明。申請者は試験管内でPTRIMは直接直鎖状ポリユビキチン化を促進することを解明していたが、直鎖状ポリユビキチン化認識抗体を用いて細胞内ユビキチン化アッセイを行ったところ、細胞内においてもPPARガンマーを直鎖状ポリユビキチン化することを明らかにした。2脱ユビキチン化酵素による分解を受けないよう改変した直鎖状ユビキチン鎖が融合したPPARガンマーは転写活性化能を失うことを見出した。3PTRIMはPPARガンマープロモーター上へのRNAポリメラーゼIIリクルートを介し、PPARガンマー発現誘導及び脂肪細胞分化を促進することを解明。申請者はPTRIMノックダウン脂肪前駆細胞において、分化誘導時にPPARガンマーの発現量の上昇が抑制されていることを見出していたが、今回ChIPアッセイを行ったところPPARガンマーを誘導する転写因子のリクルートに変化はないもののRNAポリメラーゼIIのリクルート量が減少していることを明らかとした。したがって、PTRIMは転写因子によるポリメラーゼのリクルートの橋渡し機構に作用しているものと思われた。1TRIM23は脂肪細胞分化プログラムの早期過程には必須ではないが、後期過程において必須であることを明らかにした。2当初TRIM23はルシフェラーゼアッセイによってPPARガンマーの転写活性を正に制御する遺伝子として同定した。しかし、TRIM23導入時のルシフェラーゼ活性、ルシフェラーゼタンパク質量、ルシフェラーゼmRNAを詳細に検討した結果、ルシフェラーゼ活性とタンパク質量は増加していたが、ルシフェラーゼmRNA量は増加していなかった。また、TRIM23はルシフェラーゼタンパク質の安定性に対して影響を与えなかったことから、ルシフェラーゼアッセイによるTRIM23によるPPARガンマーの転写活性の促進は、ルシフェラーゼの翻訳を促進する活性を持つための人為的な結果であることが明らかとなった。一方、TRIM23は脂肪細胞分化に対しては必須の役割を持っていたことから、他のメカニズムの可能性を検討したところ下記の結果を得た。3TRIM23は脂肪細胞分化プログラム後期過程でマスター遺伝子として働くPPARガンマータンパク質を安定化することを明らかにした。4TRIM23はPPARガンマーをユビキチン化し、特に直鎖状ポリユビキチン化とK27ポリユビキチン化を促進することを明らかにした。5TRIM23によって修飾を受けたPPARガンマーは、プロテアソームによる認識を回避し分解を受けにくくなることを明らかにした。6以上より、TRIM23はPPARガンマータンパク質を直鎖状およびK27ポリユビキチン化修飾し、安定化を促すことで、脂肪細胞分化プログラム後期を円滑に進行させる役割を担っているものと思われた。医化学一般今年度に計画していた実験が概ね遂行できており、来年度もさらに研究を進展させる段階にあるため。概ね計画通りに遂行されているため、現在のところ、変更や課題等はない。
工業高専におけるシステムLSI設計技術教育システムの開発

東京工業高等専門学校では、プログラマブル・ロジック・デバイスであるFPGA(Field Programmable Gate Array)を用いたHDL論理回路設計の教育に取り組んでいる。FPGAを用いると、HDL設計した論理回路を実装して、その場で論理動作を検証・確認することができる。本報告では、東京高専電子工学科4年生の電子工学実験で行ったHDL設計の導入の実習実験、専攻科1年生に対する電気電子工学特別演習、卒業研究において組み込みプロセッサを使ったシステムLSIの試作開発の取り組みについて報告する。このようなHDL設計環境の下で、電子工学科4年生の電子工学実験IIIにおいてHDL論理回路設計の実習実験を行った。実験時間は、電子工学科の4年生(40名)に対して学生を6班に分けて4時間×2回で半年間行った。実験内容は、ハードウエア記述言語Verilog-HDLの文法を説明し、続いて学生がそれぞれ基本的な組み合わせ回路をHDL設計する。現有のFPGAボードが2枚で、学生は交代でそれぞれ作成したHDL設計ファイルをFPGAボードに実装し、実験した学生全員が4ビット加減算器を正しく動作させることができた。実験の修了後、学生アンケートを行った。アンケート結果は、FPGAを使ったHDL論理設計に興味がある、事前説明が少なくてVerilog-HDL言語が十分に理解できなかった、組み合わせ回路だけでなくさらに順序回路について設計したい、などというものであった。今回は試行的な位置づけで、FPGAによるHDL論理設計に対して学生の高い関心が得られたが、時間・設備ともに不十分であった。来年度は今回の試行結果をベースにして、さらに本格的なLSI設計教育へと発展させる。今年度は、FPGA評価ボードを使ってハードウエア設計記述言語(HDL)による論理回路設計教育を本格的に立ち上げた。実際に工業高専の教育の各段階において、つぎのようにHDL論理回路設計の実習実験を実施した。(1)本科電子工学実験III:電子工学科4年生48名を3班に分け、導入したFPGA評価ボード16台を使って4時間/週×2週で半期に渡って実施した。実習内容は、基本的な組み合わせ論理回路に対してVerilog-HDL記述、モジュール階層記述、テストベンチ記述を行なうもので、最終的に全員が所期の論理動作を得た。(2)電気電子特別実験:専攻科1年の選択者2名に対して、5時間/週×6週の時間で「ハードウエア記述言語による論理回路設計」の実習実験を行なった。専攻科生に対しては、実際的な順序回路設計に向けて分周回路、10秒カウンタ、デコーダからなる100秒カウンタを作成した。(3)本科卒業研究:先進的な設計技術としてFPGA内のエンベデッドプロセッサを使った信号処理への利用に取り組み、卒業論文「サウンド処理システムとハードウエア実現方法」として纏めることが出来た。またHDL論理回路設計の信号処理への本格的な適用のために信号処理アルゴリズムの評価検証が重要であることが分かり、次年度に向けて科学技術計算言語MATLABおよびDSP評価ボードを購入した。FPGA評価ボードを使ってHDL言語による論理回路設計、DSP評価ボードを使ってC++言語によるディジタル信号処理、そして科学技術計算言語MATLABによるシミュレーションなどシステムLSI設計の環境を整備し、実際に工業高専の教育の各段階においてつぎのような実習実験を実施した。(1)本科電子工学実験III:電子工学科4年生47名を3班に分け、導入したFPGA評価ボード16台を使って4時間/週×2週で半期に渡って実施した。実習内容は、基本的な組み合わせ論理回路に対してVerilog-HDL記述、モジュール階層記述、テストベンチ記述を行い、これらをPCからダウンロードして、最終的に学生全員が所定の論理動作を正しく実現した。(2)電気電子特別実験:専攻科1年の選択者3名に対して、5時間/週×6週の時間で「ハードウェア記述言語による論理回路設計」の実習実験を行なった。専攻科生に対しては、実際的な順序回路設計に向けて分周回路、カウンタ、デコーダからなるカウントダウンタイマを作成した。(3)専攻科生特別研究および本科卒業研究:専攻科生1名と本科生4名の特別研究と卒業研究において、音声やサウンドに関する本格的な処理システムを開発した。すなわちMATLABでアルゴリズムをシミュレーションして、これをFPGAボードやDSPボードのシステムに実装した。これにより、音声合成、ノイズ除去、能動ノイズキャンセラなどのシステムを実現し、その成果をそれぞれ論文に纏めた。
ヤクスギ年輪の酸素同位体比による過去2000年間の夏季モンスーン変動の高精度復元

ヤクスギの現生木や土埋木から採取した21個体の試料を用いて、過去1772年にわたる年輪セルロースの酸素同位体比の標準曲線を構築した。その変動パターンは、個体間で良く同調しており、測候所のデータとの比較から夏季の相対湿度や降水量を反映していることが分かった。時系列の長周期変動に着目すると、いわゆる中世温暖期は乾燥し、小氷期は湿潤であったほか、20世紀に入ってから乾燥化が顕著に進行していることが明らかとなった。本研究は、樹木年輪のセルロースに含まれる酸素の同位体比が、過去の相対湿度や降水量の変動を正確に記録しているという知見に基づき、老齢のヤクスギを利用することで、西南日本における夏季モンスーンの変動を過去2000年間にわたって復元することを目的としている。本年度は、研究協力者から提供された多数のヤクスギ試料(現生木5個体、土埋木16個体)を用いて、年輪セルロースの酸素同位体比を測定し、西暦238年まで遡る1772年間のクロノロジーを構築した。西暦500年以降については、いずれの年代でも最低5個体以上のデータが重複するように酸素同位体比を測定した結果、再現性の非常に高い年輪クロノロジーを作成することができた。近隣の気象データとの比較から、期待していた通り、ヤクスギの年輪酸素同位体比は夏季の相対湿度や降水量によって規定されていることが明らかとなった。さらに、日本産のヒノキを用いた先行研究では、樹木の加齢に伴って酸素同位体比が長期的に減少していくという『樹齢効果』を認めていたが、本研究で使用したヤクスギには、そのような明瞭な樹齢効果が検出されず、したがって長周期の気候変動の情報をも復元できる可能性が示唆された。過去1500年間の酸素同位体比クロノロジーの長周期変動に着目すると、いわゆる中世温暖期は乾燥していた一方で、小氷期は湿っていたほか、20世紀に入ってからは乾燥化が顕著に進行していることが明らかとなった。本研究は、屋久島産のスギを材料として、年輪に含まれるセルロースの酸素同位体比を測定することで、過去2000年間にわたる夏季の降水量を1年単位で復元することを目的としている。長期のクロノロジーを構築するため、現生木や、時代の異なる複数の土埋木から取得したサンプルを本研究で利用した。酸素同位体比の変動は、個体間で良く同調しており、周辺の測候所データとの対比から、夏季の相対湿度を反映していることが明らかとなった。また、中部日本のヒノキを用いた先行研究では、加齢に伴う酸素同位体比の長期減少トレンドが観察されており、長周期の変動成分を取得することが困難であったが、本研究で使用したスギにはそういったトレンドが認められなかった。酸素同位体比時系列の長周期変動を大局的にみると、中世は乾燥し、小氷期は湿潤であったほか、地球温暖化に対応するように20世紀に入ってからは顕著に乾燥化が進んでいることが分かった。多数のヤクスギ個体を材料として、総計1万年輪以上を測定して、当初の目標とした過去2000年間にせまる、1768年間の年輪酸素同位体比クロノロジーを作成することが出来た。前年度までに西暦238年まで遡る年輪酸素同位体比クロノロジーを構築できたので、遡及期間をより過去に延長させるため、本年度は、屋久島にて土埋木から年輪サンプルを新たに採取した。また、研究協力者から新たにサンプルの提供を受けた。それらを分析した結果、紀元1世紀まで遡るクロノロジーを構築することができた。以下、本研究で得られた成果の概要を説明する。1)ヤクスギの酸素同位体比の変動パターンは、個体間で良く同調しており、周辺の測候所のデータとの比較から、夏季の相対湿度を反映していることが分かった。2)中部日本産のヒノキを用いた先行研究では、加齢による酸素同位体比の減少傾向が確認されており、数百年スケールの長周期変動を復元することが困難であった。他方、本研究で用いたスギには、そういった樹齢効果が確認されず、長周期の変動成分を抽出することができた。3)過去2000年間にわたる酸素同位体比時系列の長周期変動に着目すると、いわゆる中世温暖期は乾燥し、小氷期は湿潤であったほか、20世紀に入ってから乾燥化が顕著に進行していることが明らかとなった。4)東アジア各地の気候復元データと比較したところ、西南日本における長周期の乾湿変動は、中国・南東部の乾湿変動と同じ位相を示す一方で、中国・北東部の乾湿変動と逆位相を示すことが明らかとなった。さらに、海洋のプロキシデータとの比較から、アジアにおける乾湿変動の空間分布は、熱帯太平洋の海水温変動によって規定されていることが示唆された。