hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超臨界流体含浸法によるパラジウム－高分子電解質複合膜の製作とその評価

直接メタノール燃料電池のメタノールクロスオーバーを減少させるため、超臨界流体含浸法によりパラジュウム-ナフィオン複合膜を作製した。全てのPd-ナフィオン複合膜においてメタノール浸透率はナフィオンより小さくなった。Pd粒子が大きい場合にはプロトンの移動は阻害されるが、小さなPd粒子が分散している場合はプロトンの伝導性を高めることが分かった。Pd-ナフィオン複合膜の選択率はナフィオンより大きくなり、膜表面のPd濃度が約3 wt%の時に最大となった。Pd-ナフィオン複合膜の電池特性はナフィオンより向上した。選択率の上昇に伴い、電池の最大出力も上がった。超臨界流体含浸法を用いたPd/Nafion複合膜の作製において、Pd錯体の種類および導入量の変化による影響を検討した。Pd錯体にはパラジウムアセチルアセトナト(Pd(acac)2)、パラジウムヘキサフルオロアセチルアセトナト(Pd(hfa)2)、およびパラジウムテトラメチルヘプタンジオナート(Pd(thd)2)の3種類を使用し、セルへの錯体の導入量を0.010-0.050gと変化させた。Pd(acac)2/Nafion複合膜においては、他の複合膜よりも高いメタノールブロック効果が確認できた。しかし、プロトン伝導率もそれに伴い大幅に減少した。Pd(hfa)2/NafionおよびPd(thd)2/Nafion複合膜においては、メタノール浸透率は減少したが、プロトン伝導率はあまり変化しなかった。Pd粒子径が小さい場合、プロトン伝導率にはほとんど影響なく、Nafion膜内のPd微粒子により、メタノール透過は低減できる可能性が示唆された。直接メタノール燃料電池単セルの電池特性は、ほとんどの複合膜でNafion膜よりも優れた性能となった。特に、錯体導入量0.030gのPd(thd)2/Nafion複合膜が最も優れた性能を示した。超臨界含浸法を用いたパラジウム/ナフィオン複合膜の作製における基礎的知見を得るため、パラジウム錯体としてパラジウムアセチルアセトナト(Pd(acac)2)を取り上げ、紫外可視分光法により超臨界二酸化炭素に対するパラジウムアセチルアセトナトの溶解度、および超臨界二酸化炭素雰囲気下におけるナフィオン膜中のパラジウムアセチルアセトナトの拡散係数を測定した。測定は40および50°C、10-20MPaで行った。吸光度から濃度を算出するために、検量線を作成した。ベンゼンおよびエタノールを使用し、それぞれの溶媒において、いくつか異なるパラジウム錯体の濃度の溶液を用意した。溶液を可視窓付高圧セルに入れて、溶液の吸光度を可視窓と接続されたファイバーを介して分光光度計を用い測定した。吸光度はパラジウム錯体の濃度に比例し、溶媒の種類によらず一本の直線で表された。溶解度の測定のため、攪拌子と溶け残りが出るほどの量のパラジウム錯体を可視窓付高圧セルに入れた。空気恒温槽によってセルが目的の温度に達した後、超臨界二酸化炭素を導入し、超臨界二酸化炭素に溶解したパラジウム錯体の濃度を分光光度計を用いて測定した。溶解度は、圧力が高くなるほど高くなったが、温度依存性については15 MPa付近にクロスオーバーが見られた。拡散係数の測定のため、ナフィオン膜、パラジウム錯体、および攪拌子を可視窓付高圧セルに入れた。空気恒温槽によってセルが目的の温度に達した後、超臨界二酸化炭素を導入し、ナフィオン膜中にパラジウム錯体を含侵させた。含侵中、分光光度計を使い吸光度の経時変化を測定した。得られたデータより、Fickの第二法則を用いてパラジウム錯体の拡散係数を算出した。拡散係数は温度が高いほど大きく、圧力が高いほど小さくなった。Pd-Nafion複合膜を電池の電解質膜として長時間使用すると劣化することが懸念されたため、長時間使用後の劣化の有無の検討を行った。パラジウム錯体としてパラジウムテトラメチルヘプタンジオナート(Pd(thd)2)を用い、超臨界流体含浸法により内容積80cm3の高圧セルに対する錯体導入量0.05g、超臨界流体処理温度60°C、圧力20MPaの条件でPd(thd)2-Nafion複合膜を作製した。その複合膜を用い、膜-電極接合体(MEA)を作製した。MEAをパッシブ型DMFC単セルに組み込み、DMFC単セルの電池特性の測定を40°Cで行った。その後、DMFC単セルをマブチモーター(株)製ソーラーモーター(RF-500TB)に接続し、室温下で電池として作動させた。モーター電圧はおよそ500mVであった。燃料として3wt%メタノール水溶液を用い、8時間おきに燃料を入れ替え、合計50時間作動させた。次に、50時間作動させたDMFC単セル電池特性の測定を40°Cで実施した。DMFC単セルは、50時間使用後でも最大出力と起電力ともに使用前からの変化は見られなかった。それにより、50時間の使用ではPd(thd)2-Nafion複合膜は劣化しないことが分かった。使用前と50時間の使用後のPd(thd)2-Nafion複合膜の断面のTEM画像を比較した所、使用前後で大きな違いは見られなかった。

しかし、使用前には存在していた粒子径数nmのPd粒子が使用後では確認できなかったため、クラスターサイズより小さいPd粒子は電池として使用中に膜中を移動し、凝集したと考えられる。直接メタノール燃料電池のメタノールクロスオーバーを減少させるため、超臨界流体含浸法によりパラジュウム-ナフィオン複合膜を作製した。全てのPd-ナフィオン複合膜においてメタノール浸透率はナフィオンより小さくなった。Pd粒子が大きい場合にはプロトンの移動は阻害されるが、小さなPd粒子が分散している場合はプロトンの伝導性を高めることが分かった。Pd-ナフィオン複合膜の選択率はナフィオンより大きくなり、膜表面のPd濃度が約3 wt%の時に最大となった。Pd-ナフィオン複合膜の電池特性はナフィオンより向上した。選択率の上昇に伴い、電池の最大出力も上がった。前年度は3種類のパラジウム錯体を用いてパラジウム/ナフィオン複合膜を作製し、その複合膜の評価も行った。今年度は基礎的知見として不可欠となる超臨界二酸化炭素に対するパラジウム錯体の溶解度、および超臨界二酸化炭素雰囲気下におけるナフィオン膜中のパラジウム錯体の拡散係数を測定する手法を確立するとともに、有用なデータを得ることが出来た。超臨界流体物性パラジウム錯体としてパラジウムヘキサフルオロアセチルアセトナト(Pd(hfa)2)、およびパラジウムテトラメチルヘプタンジオナト(Pd(thd)2)を用いて、超臨界二酸化炭素に対するパラジウム錯体の溶解度、および超臨界二酸化炭素雰囲気下におけるナフィオン膜中のパラジウム錯体の拡散係数を測定する予定である。また、小さなパラジウム粒子をナフィオン膜に良好に分散させると複合膜の性能が向上するので、そのような膜ができるように超臨界浸透法の最適な操作条件を探索する計画である。当初の予定では、Pd錯体としてパラジウムアセチルアセトナト(Pd(acac)2)のみを用いてPd/Nafion複合膜を作製する計画であったが、(Pd(acac)2)に加えて、パラジウムヘキサフルオロアセチルアセトナト(Pd(hfa)2)、およびパラジウムテトラメチルヘプタンジオナート(Pd(thd)2)を用いてPd/Nafion複合膜を作製した。その結果、錯体導入量0.030gのPd(thd)2/Nafion複合膜が最も優れた電池特性を示すことが明らかになった。また、メタノール浸透率およびプロトン伝導率に及ぼすNafion中のPd粒子の粒径と凝集状態の影響を明らかにすることができた。このことより、電池特性の良いPd/Nafion複合膜の作製指針が得られたものと考えている。これまでの研究により、Nafion中のPd粒子の粒径と凝集状態が、メタノール浸透率およびプロトン伝導率に大きく影響を及ぼすことが分かった。つまり、Pd粒子径が小さい場合にはプロトン伝導率は変わらないが、メタノール透過は低減され、その結果、優れた電池特性を示すことが分かった。そのため、小さなPd粒子をNafion中に良好に分散させる条件を探索することが必要となった。超臨界流体含浸法の操作条件を変えることにより、Nafion中のPd錯体の浸透状況を変えることが可能である。そこで、超臨界流体含浸法の最適な操作条件を探索する計画である。
新しい3次元CTの構成方式に関する研究

高速に高分解能の3次元画像が生成可能な新しい3次元CTの構成方式として、コーンビーム方式を取り上げ以下の研究行った。1.コーンビーム方式による投影データから3次元画像を生成するための画像再構成の数学的理論を検討した。まず、文献調査を行いこの問題に関する最近の進歩を調査した。次に、筆者ら独自の3次元ランド変換と呼ばれる積分変換とコーンビーム方式による投影データの関係を利用した画像再構成法を導出した。更に、数学的に正しい再構成が可能なX線源の軌道の条件として、従来の研究で報告されているものと比較して格段に優れた結果を得た。この新しい軌道の条件を用いることにより、従来のX線源の軌道と比較して簡単に厳密な3次元画像を生成することが可能となることが示された。2.新しく開発した画像再構成法とX線源軌道の条件の有効性を示すため、計算機シミュレーションを行った。計算機上で人体を模擬した3次元ファントムを作成し、この再構成を行い数値誤差・空間分解能・濃度解析能・ア-ティファクトの4点から画像再構成法を評価した。その結果、同じ目的に対する従来の方法と比較して提案する画像再構成法が優れていることが明らかになった。また、新しいX線源軌道の条件を用いることにより、従来と比較して簡単に数学的に厳密な3次元画像の生成が可能となった。3.X線データを用いた基礎実験を行った。人工的なファントムとX線源の走査を模擬する簡単な装置を作成し、高エネルギー物理学研究所のX線装置を用いてデータ収集を行った。このデータを再構成処理した結果、ファントムのおおまかな構造は再構成できたが微細部分まで正確に再構成するには至らなかった。
高密度サンプリング磁気測定による中央構造線の屈曲形成の探究

本州中部における地質帯状構造のハの字型屈曲形成を理解するために,本研究は屈曲の頂部(cusp)付近に焦点を当てて17-16 Maの古地磁気方位を決定することを目標にしている。本年度も昨年度に引き続き,研究計画に沿って長野県中部における地質調査を実施し,屈曲周辺の地質と古地磁気の調査も合わせて実施した。長野県中部の高遠地域の古地磁気方位を明らかにするために,昨年度に引き続き地質踏査と古地磁気サンプリングを行った。地質調査によって火成岩岩脈(主にドレライト)の分布が判明した。本地域で確認した20枚以上のドレライト平行岩脈群について「新しい岩脈法」(Yamaji and Sato, 2011)を適用した結果,NW方向でほぼ水平な最小圧縮主応力軸を持つ正断層型の古応力場が復元された。岩石磁気実験の結果,ドレライトの残留磁化を担う強磁性鉱物は主に磁鉄鉱と磁硫鉄鉱であることが判明した。交流消磁と熱消磁によって分離された特徴的な残留磁化の方位はすべて逆極性で,SSE偏角を持つ。アジア大陸の前期中期中新世古地磁気方位と比較すると,ドレライト形成後に本地域ではアジア大陸に対して30°程度の反時計回り地殻回転運動が起こった可能性が出てきた。高遠地域の北方に分布する中期中新世守屋火山岩類の古地磁気測定にも着手した。予察的なサンプリングと測定の結果,残留磁化は主に磁鉄鉱によって担われており,その方位は比較的大きな分散を示すようである。残留磁化には正極性と逆極性の両方があるようである。研究成果の一部を日本地球惑星科学連合大会,日本地質学会学術大会,米国地球物理学連合秋季大会(AGU)などで発表した。また,いくつかの査読付き論文も発表した。実施計画書に記載した長野県高遠地域および守屋地域の地質調査と古地磁気測定を予定通り実施できた(ただし守屋火山岩類は予察的調査)。平行岩脈群の古応力解析も予定通り実施した。2019年度は守屋火山岩類の古地磁気方位を明らかにし,高遠地域のデータと比較することによって約17 Ma以降の回転運動を定量的に求めることができる見込みである。高知大学海洋コア総合研究センターの研究設備は予定どおり利用できた。実験室のPCおよびPCと測定装置を接続するパーツを更新した。いくつかの成果を日本地球惑星科学連合大会,日本地質学会学術大会,米国地球物理学連合秋季大会などで発表した。また,本課題に関連するテーマのリビュー論文を2編,原著論文を1編発表した(いずれも査読論文)。これらの達成度を総合すると,現時点ではおおむね順調に進展していると判断できる。研究はおおむね順調に進展していると判断できるため,2019年度も研究計画に沿って地質調査と古地磁気測定を進め,データの取りまとめと公表作業も進める予定である。2019年度は守屋地域の磁気測定を本格的に進め,中期中新世溶岩類の古地磁気方位を明らかにする予定である。結果次第では放射年代測定も必要になるかもしれない。岩石磁気実験も実施し,古地磁気を記録する強磁性鉱物の種類や磁気的性質も明らかにする予定である。また,研究計画に沿って,2019年度には長野県中部の横河川地域の地質と古地磁気の調査も行う。先行研究の著者から得た情報によると岩石の変質が激しく,また露出もあまり良くないようなので,地質調査の結果次第では古地磁気調査を守屋地域に集中させる可能性も考慮している。研究成果の公表作業(学会発表と論文発表)も引き続き積極的に進める。本州中部における地質帯状構造のハの字型屈曲形成を理解するために,本研究は屈曲の頂部(cusp)付近に焦点を当てて17-16 Maの古地磁気方位を決定することを計画している.本年度は研究計画に沿って長野県中部における地質調査を実施し,屈曲周辺の地質と古地磁気の調査も合わせて実施した.長野県中部の高遠地域の古地磁気方位を明らかにするための前段階として,文献調査および予備的な地質踏査と古地磁気サンプリングを行った.地質調査によって火成岩岩脈(主にドレライト)の分布がほぼ判明した.本地域でドレライト岩脈は20枚以上確認され,それらは平行岩脈群を形成している.岩脈群の卓越走向はNNWNWである.なお,形成年代は筆者が以前行った放射年代測定によって17 Ma頃であることがわかっている(Hoshi et al., 2015).予察的に採取した岩石試料に対して段階消磁実験を行ったところ,ドレライトの残留磁化を担う強磁性鉱物は主にマグネタイトであり,交流消磁,熱消磁のいずれの手法でも特徴的な残留磁化成分を分離できそうであることが見えてきた.この地域のドレライト岩脈群から17 Ma頃の古地磁気方位を明らかにできる可能性が高くなった.屈曲周辺のいくつかの地域(愛知県知多半島の前期中新世堆積岩類,愛知県設楽地域の前期中新世堆積岩類と中期中新世火山岩類,岐阜県東濃地方の前期中新世堆積岩類)でも,地質と古地磁気の調査を行った.研究成果の一部を日本地球惑星科学連合大会,日本地質学会学術大会,米国地球物理学連合秋季大会(AGU)などで発表した.また,いくつかの論文も発表した.

実施計画書に記載した長野県高遠地域の地質調査と古地磁気測定を予定どおり実施でき(ただし古地磁気は予察調査),今後行う本格測定とデータ解析によって回転運動を定量的に求めることができる見込みである.高知大学海洋コア総合研究センターの研究設備は予定どおり利用できた.実験室のPCを更新する予定だったが,業者側の都合により今年度は更新できなかった(PCと測定装置を接続する部分の在庫がないため).2018年度以降に更新する予定である.いくつかの成果を学会で発表した(日本地球惑星科学連合大会,日本地質学会学術大会,米国地球物理学連合秋季大会など).また,本課題に関連するテーマとして実施した愛知県知多半島での研究を論文として発表した.これらの達成度を総合すると,現時点ではおおむね順調に進展していると判断できる.本州中部における地質帯状構造のハの字型屈曲形成を理解するために,本研究は屈曲の頂部(cusp)付近に焦点を当てて17-16 Maの古地磁気方位を決定することを目標にしている。本年度も昨年度に引き続き,研究計画に沿って長野県中部における地質調査を実施し,屈曲周辺の地質と古地磁気の調査も合わせて実施した。長野県中部の高遠地域の古地磁気方位を明らかにするために,昨年度に引き続き地質踏査と古地磁気サンプリングを行った。地質調査によって火成岩岩脈(主にドレライト)の分布が判明した。本地域で確認した20枚以上のドレライト平行岩脈群について「新しい岩脈法」(Yamaji and Sato, 2011)を適用した結果,NW方向でほぼ水平な最小圧縮主応力軸を持つ正断層型の古応力場が復元された。岩石磁気実験の結果,ドレライトの残留磁化を担う強磁性鉱物は主に磁鉄鉱と磁硫鉄鉱であることが判明した。交流消磁と熱消磁によって分離された特徴的な残留磁化の方位はすべて逆極性で,SSE偏角を持つ。アジア大陸の前期中期中新世古地磁気方位と比較すると,ドレライト形成後に本地域ではアジア大陸に対して30°程度の反時計回り地殻回転運動が起こった可能性が出てきた。高遠地域の北方に分布する中期中新世守屋火山岩類の古地磁気測定にも着手した。予察的なサンプリングと測定の結果,残留磁化は主に磁鉄鉱によって担われており,その方位は比較的大きな分散を示すようである。残留磁化には正極性と逆極性の両方があるようである。研究成果の一部を日本地球惑星科学連合大会,日本地質学会学術大会,米国地球物理学連合秋季大会(AGU)などで発表した。また,いくつかの査読付き論文も発表した。実施計画書に記載した長野県高遠地域および守屋地域の地質調査と古地磁気測定を予定通り実施できた(ただし守屋火山岩類は予察的調査)。平行岩脈群の古応力解析も予定通り実施した。2019年度は守屋火山岩類の古地磁気方位を明らかにし,高遠地域のデータと比較することによって約17 Ma以降の回転運動を定量的に求めることができる見込みである。高知大学海洋コア総合研究センターの研究設備は予定どおり利用できた。実験室のPCおよびPCと測定装置を接続するパーツを更新した。いくつかの成果を日本地球惑星科学連合大会,日本地質学会学術大会,米国地球物理学連合秋季大会などで発表した。また,本課題に関連するテーマのリビュー論文を2編,原著論文を1編発表した(いずれも査読論文)。これらの達成度を総合すると,現時点ではおおむね順調に進展していると判断できる。研究はおおむね順調に進展していると判断できるため,2018年度も研究計画に沿って地質調査と古地磁気測定を進める予定である。
高周波計測と機械学習による瞳孔径変化からの内部状態推定

本研究では,1)瞳孔径の周波数領域での変化を解析することで人の状態推定,特に眠気の推定が可能であるかを検出するアルゴリズムを開発した.また,このために必要な2)可視画像からの瞳孔径検出アルゴリズムの開発も行った.基礎実験では,瞳孔径は赤外光下で計測し,暗瞳孔法によって瞳孔径輪郭検出を行った.ここから周波数成分に分離し,同時に眠気を誘発する実験を行ったところ,0.1-0.8Hzのパワー平均をとると眠気と有意な相関(p<0.01)が見られることが確認できた.一方で,より高周波な成分では良い相関が見られなかった.この研究に基づき,赤外光ではなく可視光画像から瞳孔径を検出するアルゴリズムを開発した.まず,赤外光画像と同時に可視光画像を撮影するシステムを開発した.ここから得られた瞳孔径領域と同時に撮影された可視光画像の関係を深層学習により学習して,可視光画像のみから瞳孔径を検出しようとするものである.深層学習によるセグメンテーションネットワークであるU-NETを用い,両者の関係を学習したところ,高精度で瞳孔の検出が可能になることが確認された.この技術を用いて,可視光画像から瞳孔径の周波数解析を組み合わせて,可視光内部状態を推定することが可能になった.また,内部状態検出の一部として,本技術を用いて視線検出アルゴリズムを開発した.ここでは,スクリーン上にマーカーを提示し,被験者の瞳孔の位置とマーカーの位置関係を学習することで,視線の検出を行った.その結果,市販の製品と同様(精度=1度以下)のアイトラッキングが可能になることが確認できた.人の瞳孔の拡縮は環境輝度のみならず,興味や記憶,認知的負荷といった人の内部状態にも影響を受けることが知られている.アイカメラで取得した瞳孔画像から内部状態を計測することができれば,従来の電極取り付けによる皮膚電位計測や心拍計測に比べ,ユーザビリティが向上し,ユーザーインターフェースとしてより日常的な利用が期待できる.本年度は、瞳孔計測カメラとして、Pupil Lab社のアイカメラセットを用い、瞳孔を120Hzの速度でシーン画像と同時計測するシステムを構築した。これにより、イライラ棒タスクやドライビングタスク中の瞳孔径を計測、刺激提示システムと同期して計測、画像処理により瞳孔を測るシステムを構築した。まず予備実験として,イライラ棒タスク遂行中の瞳孔径変化の特性を把握するため,少数の被験者に対して複数の条件下でイライラ棒タスクにおける瞳孔計測を行った.その結果,経路長一定の条件下でのイライラ棒タスクについて,難易度は経路幅の狭さで定義され,その難易度が高くなるほど瞳孔径の変化量が大きくなるという仮説が立てられた.その結果、タスクの難易度と瞳孔径の直流成分に関係があることが明らかになった。また周波数成分を解析したところ、瞳孔系の高周波成分(0.10.8Hz)成分にゆらぎが見られ、この成分と認知機能との関連が見られることが示唆された。また、外光も同様に計測し、注視点の明るさと瞳孔径との関連についても調査を行った。実験を行うシステムとしては完成し、タスクを行ったところ、従来見られた直流成分に加え、周波数変動成分、特に0.10.8Hz部分において、集中度と関連があることが分かった。これを指標とし、この成分の特徴を使うことで、集中度との相関が取れることを確認した。近年,人の内部状態,特に集中度を推定するシステムへの需要が高まっている.一般に,人の内部状態の推定には,皮膚電位や心拍といった生理指標が用いられるが,瞳孔径変化も,認知的負荷,記憶想起,ストレスや興味等の人間の内部状態に起因することが知られている.この性質を用い,瞳孔径変化から生理指標を抽出することが出来れば,人の情動の非接触な計測が可能になり,装着の煩わしさやセンサの接触不良等のノイズの解消が期待出来る.以上の事から我々は,非接触デバイスであるアイカメラで撮影した瞳孔画像を用いた集中度推定システムの実現を目指した.この実現のためには,実車を使った瞳孔計測実験の難しさや外光変化が瞳孔に与える影響の大きさといった課題がある.以上の事から,我々は実験条件を細かく設定出来,かつ実環境を再現可能なゲームタスクおよび運転シミュレーターを用いて瞳孔計測実験を行い,瞳孔径変化と集中度の関係を明らかにすることとした.また,本研究では集中度の中でも特に,眠気に起因する集中度の低下を推定の対象とする.実験タスクは,前方車両追従タスクを用いた.前方車両追従タスクとは,前方車両と一定間隔を空けながら直線道路を走行するというタスクである.このデータを用いて,眠気が瞳孔径の大きさ・低周波成分・分散およびPUIに影響を与えることがわかった.現在までに,1.ゲームタスク環境の構築,および短時間で眠気誘発可能な実験タスクの考案,2.実用化に向けた,高精度かつ装着ストレスの少ない瞳孔計測システムの構築,3.ゲームタスクを遂行中の被験者の瞳孔径を計測し,眠気を感じている区間に見られる瞳孔径変化の特徴を明らかにする,の1,2部分までが完了し,ゲームタスク,運転シミュレータおよび車載環境で実験を行い,データの処理方法の確立(瞳孔検出処理・ノイズ処理・データの正規化処理)を行ったうえでデータの取得を行い,集中度と瞳孔径に関連が深いことが確認できた.また,集中度に関連がある瞳孔径変化の周波数帯などもほぼ特定できたと考えている.

本研究では,1)瞳孔径の周波数領域での変化を解析することで人の状態推定,特に眠気の推定が可能であるかを検出するアルゴリズムを開発した.また,このために必要な2)可視画像からの瞳孔径検出アルゴリズムの開発も行った.基礎実験では,瞳孔径は赤外光下で計測し,暗瞳孔法によって瞳孔径輪郭検出を行った.ここから周波数成分に分離し,同時に眠気を誘発する実験を行ったところ,0.1-0.8Hzのパワー平均をとると眠気と有意な相関(p<0.01)が見られることが確認できた.一方で,より高周波な成分では良い相関が見られなかった.この研究に基づき,赤外光ではなく可視光画像から瞳孔径を検出するアルゴリズムを開発した.まず,赤外光画像と同時に可視光画像を撮影するシステムを開発した.ここから得られた瞳孔径領域と同時に撮影された可視光画像の関係を深層学習により学習して,可視光画像のみから瞳孔径を検出しようとするものである.深層学習によるセグメンテーションネットワークであるU-NETを用い,両者の関係を学習したところ,高精度で瞳孔の検出が可能になることが確認された.この技術を用いて,可視光画像から瞳孔径の周波数解析を組み合わせて,可視光内部状態を推定することが可能になった.また,内部状態検出の一部として,本技術を用いて視線検出アルゴリズムを開発した.ここでは,スクリーン上にマーカーを提示し,被験者の瞳孔の位置とマーカーの位置関係を学習することで,視線の検出を行った.その結果,市販の製品と同様(精度=1度以下)のアイトラッキングが可能になることが確認できた.現在の有効性が確認された0.10.8Hz部分に対し、集中度や眠気の推定を行う機械学習ソフトウェアを作成する。具体的には、この部分に対して、スペクトルバンドごと、時間ごとに特徴ベクトル化を行う。同時に、人の集中度についても、生理指標、ビデオ観察などでGround Truth Annotationをつけ、特徴ベクトル合わせて機械学習を行うことで、精度良く集中度・眠気推定が行えるものと考えている。この方針で研究を進め、有効な周波数バンド成分、量子化成分、時間幅などを見極め、手法として完成させる。現在までに,操作ゲーム中の集中度と瞳孔径に関連があることがわかった.これはデータに対して分散およびPUI (Pupillary Unrest Index)を計算し,値を求めるものである.また,低周波のパワーを平均することも有効であることがわかった.今後は,実験で得られたこれらの複数の瞳孔特徴量と眠気が瞳孔径の大きさ・低周波成分・分散およびPUIに影響を与える事が統計的に示すことを目標とする.また,提案した各指標において,それぞれの眠気レベルに対応する値が個人間で大きく異なる事を示す.また,従来の瞬目を用いた特徴量であるPERCLOSを用いた推定を行い,比較を行い,提案法の有効性を示すことが目的となる.導入予定であったシミュレータ環境などは,研究室に既存の施設などを使用できたため,ほぼ無料で実験できた.このため,比較的安価に研究を進められたことが挙げられる.
高度好塩古細菌は海洋に普遍的に存在する

古細菌とは、真正細菌、真核生物と並んで生物界の三つのドメインのうちの一つを占める大きな一群である。海洋細菌群集の少なくとも数十%を占めるにもかかわらず、実質的に培養株が皆無で、その機能や生態的役割も殆ど分かっていない。申請者は、海洋の古細菌群集の中に従来の極限性古細菌である高度好塩古細菌の存在を見いだし、その培養に初めて成功した。これらの株は、極限環境に生息する株に比べて低塩分を好む中度好塩性の傾向にあり、海洋に適応しつつある一群であることが示唆された。本年度は、この分離株の中から新属新種を選び、そのゲノム情報を解読・解析した。その結果、海洋環境から分離された高度好塩古細菌は、従来の極限性株が持たない浸透圧調節機構として、海洋細菌と共通する遺伝子セットを保有していることが判明した。本研究の分離株がいかにして海洋環境に適応したのかを明確に示す情報であり、高度好塩古細菌の適応、放散という生物学の極めて基礎的な事象に対する実証的知見を得たと言える。ゲノム解析の技術・処理速度は数年前と比べて格段に向上している。今後は今年度に解析した新種以外の既知種も解析し、極限環境に生息する同種株のゲノムと比較することで、高度好塩古細菌の海洋へ適応が進化の歴史上どのタイミングで起こったのかを明らかにすることができる。また、高度好塩古細菌の機能だけでなく、海洋古細菌Marine GroupIVと分岐した進化的知見を与えるものと期待できる。一般的に古細菌は極限環境微生物と認識されている。本研究は"極限性"である高度好塩古細菌が"非極限環境"に適応するメカニズムを明らかにした。"極限"と"非極限"の間に交流があることを示した点で、本研究は順調に進展したと言える。本研究のアプローチ方法を"非極限性"側の古細菌から検証できれば、古細菌の進化をより明確に紐解くことができる。方法としては、培養法の模索とメタゲノムからゲノム再構築の2つが考えられる。本研究では、海洋の古細菌群集の中に従来の極限性古細菌である高度好塩古細菌の存在を見いだし、その培養に初めて成功した。本年度は、新たに定量PCRの手法を確立し、培養を介すことなく存在量を調べることができるようになった。この手法を用いて太平洋で得られた試料を調べたところ、高度好塩古細菌は深層により多く存在していることが分かった。太平洋の深層には大西洋北部、南極海で形成された高塩分海水が流入するため、大西洋などの試料を解析することで、海洋における高度好塩古細菌の起源が解明できると考えられる。この手法は全世界中の海域サンプルに適応可能であり、高度好塩古細菌の適応、放散という生物学の極めて基礎的な事象に対して実証的知見を得ることが期待できる。また、海洋分離株のゲノム解析も同時に進行している。本研究で新属新種として登録した分離株は、水平伝達によって得られたと考えられるプラスミドを7つ保有していた。この株は、海洋固有の古細菌Marine Group IVと近縁である事が判明しており、今後、高度好塩古細菌の機能だけでなく、海洋古細菌Marine Group IVと分岐した進化的知見を与えるものと期待できる。
小脳プルキニエ細胞樹状突起・棘突起内細胞骨格の生後発達

今年度は、成熟した神経細胞細胞骨格の分子構築を明らかにすることを目的として、特に微小管(MT)を主体とする細胞骨格に焦点を当て、プルキン工細胞樹状突起について実験を行った。1.急速凍結・ディープエッチ法による神経樹状突起細胞骨格の三次元構造樹状突起内には多数のMTが長軸方向に並び、比較的間隔の広いMTの間には複雑に分枝・吻合するクロスブリッジの網目構造が発達していた。2.樹状突起細胞骨格におけるMT関連蛋白(MAP)1Aの局在とinvitroにおけるMAP1Aの分子形態ラット胸のMAP1Aに対する単クローン抗体を作成し、免疫電子顕微境法を行った結果、MAP1Aは樹状突起内のMTに沿って認められる線維状の細い構造物に特異的に局在し、その多くはMTとMTを架橋していた。アフィニティ精製されたMAP1Aの単分子形態を低角度回転蒸着法で観察した結果、MAP1Aは約100nmの長く柔軟性に富む線維状の分子であることが明らかとなった。精製されたチュブリンとMAP1Aから再構成されたMTを急速凍結・ディープエッチ法で観察した結果、MT間を架橋する多数のクロスブリッジが確認された。3.樹状突起細胞骨格におけるMAP2の局在とMAP1Aとの関係MAP2は、樹状突起のMT間にある線維状の構造物に局在していた。またMAP1AとMAP2は同じMT上に局在しており、各々を特異的に結合するMTは観察されなかった。以上の結果から、樹状突起の細胞骨格構造を特長づけるMT間の複雑なクロスブリッジの網目構造は、MAP1とMAP2が相互関係をもって共存することによると考察された。現在はMAPsの形態形成における機能を知るため、小脳皮質の生後発達とMAPsの出現、局在について研究を進行中である。
基板表面への生体関連物質の効率的固定化法の開発とその応用

1.高い反応性を有するアミノ化試薬の開発リンカーを介してアミノ基近傍に芳香族基を連結した新規なアミノ化試薬を合成した。リンカーの長さ、芳香族基の違いによって5種類の試薬を合成し、それぞれをオリゴヌクレオチドの末端に導入した。この新規なアミノ化試薬を導入したオリゴヌクレオチドは、蛍光色素、ビオチン等との水溶液中にける標識反応において、従来のアミノ基よりも高い反応性を示すことを見い出した。特に、アミノ基と芳香族基が隣接したアミノ化試薬は、最も高い反応性を示した。さらに、これら新規なアミノ化試薬が導入されたオリゴヌクレオチドを用い、一方の末端にリボースを導入して過ヨウ素酸酸化させたDNAに対する、DNA2本鎖間の連結反応を行った。その結果、新規なアミノ化試薬が導入されたオリゴヌクレオチドは、従来よりも高い効率でDNA同士の連結反応が進行することを明らかにした。また、DNAチップを作製した後、この連結反応を基板上で行ったところ、溶液中と同様に効率良くDNA同士の連結反応が起こることを確認した。2.簡易精製法の確立新規アミノ化試薬が導入されたオリゴヌクレオチドを逆相の簡易精製カラムによって、合成中に生成した不純物と簡便に分離することが可能であるかどうかを検証した。その結果、芳香族基を有するアミノ化オリゴヌクレオチドは、不完全長オリゴヌクレオチドと容易に分離精製可能であることを確認し、さらにその簡易精製プロトコルを作成することができた。3.DNAチッププローブとしての評価新規なアミノ化試薬を用いてオリゴ合成を行い、それらを基板上に固定化したDNAチップを作製し、相補的なオリゴヌクレオチドとのハイブリダイゼーションによってDNAチップとしての性能を評価した。このDNAチップが、従来の試薬を用いた場合と同様かそれ以上のシグナル強度を示すことを明らかにした。1.新規アミノ化修飾オリゴヌクレオチドの合成と、反応性の解析反応性を向上させたアミノ基を開発するために、アミノ基近傍に芳香族基を導入した新規アミノ修飾試薬を5種類化学合成し、それらをオリゴヌクレオチドに導入した。合成したオリゴヌクレオチドと、種々のレポーター基(FITC、Cy3活性エステル、ビオチン活性エステル)それぞれとを混合し、水溶液中での化学反応を行った。反応の結果、全てのアミノ化オリゴヌクレオチドも、現在広く用いられているアミノ基よりも高い反応性を示すことを明らかにした。この反応性の向上は、アミノ基近傍の芳香族基とレポーター基との水溶液中での疎水性相互作用によって会合が促進された結果によるものと考えられた。2.簡易精製法の確立アミノ基と連結した芳香族基は、オリゴヌクレオチド分子全体の疎水的性質を高めると考えられ、逆相カラムクロマトグラフィーによって、アミノ基の未導入のオリゴと容易に分離精製可能であることが予想された。そこで、合成した新規アミノ化修飾オリゴヌクレオチドを逆相の簡易精製カラムによって、合成中に生成した不純物と容易に分離可能であるかどうかを検証した。その結果、芳香族基を有するアミノ化オリゴヌクレオチドは、アミノ基が結合することができずに生じた未完成オリゴヌクレオチドと容易に分離精製することができることを確認し、さらにその簡易精製プロトコルを作成することができた。3.DNAチップ作製への応用合成した新規アミノ化

オリゴヌクレオチド(25塩基、50塩基)を、活性エステル基をコーティングしたガラス基板表面上にスポットし、基板表面上へのオリゴヌクレオチドの固定化効率を評価した。その結果、新規アミノ化オリゴヌクレオチドは、現行の芳香族基を持たないオリゴヌクレオチドに比較し、高い固定化効率を示すことを明らかにした。1.高い反応性の解明昨年度までに芳香族基とアミノ基が隣接したタイプのアミノ化試薬は、特に高い反応性を示すことを見い出していた。この試薬は、主鎖にアミノエチルカルバメート結合を有していた。そこで、ナフチルメトキシ基を、メトキシ基、メチル基、水素原子に置換した誘導体を合成し、各アミノ基を末端に導入したオリゴを合成した。このアミノ化オリゴを用いて、水溶液中における活性エステル基との結合反応を解析したところ、置換基が嵩高いほど高い反応性を示すことが明らかとなった。従来のアミノ化試薬よりも反応性が高かったことから、これらの試薬がアミノ化試薬として有用であることを示した。また、アミノプロピルカルバメート結合のアミノ化試薬も合成し、同様に性質を調べたところ、アミノエチルカルバメート結合を有する試薬よりも反応性が低下したことから、アミノエチルカルバメート結合が高い反応性の原因であることが明らかとなった。2.保護基の検討昨年度までアミノ基の保護基として用いていたトリフルオロアセチル基は、オリゴ合成後のアンモニア処理により脱保護されてしまうため、簡易精製時には役に立たない。そこで、モノメトキシトリチル(MMT)基を保護基に用いて各アミノ化試薬を合成した。アミノエチルカルバメート結合のアミノ基に結合したMMT基は、オリゴ合成後の酸処理において1%酢酸という弱い酸性条件下でも、すばやく脱保護されることを明らかにした。この性質を利用することでアミノ化オリゴの簡易精製が、より迅速に行えることになった。3.DNAチッププローブとしての評価新規なアミノ化試薬を用いてオリゴ合成を行い、それらを基板上に固定化したDNAチップを作製し、DNAチップとしての性能を評価した。このDNAチップが、従来の試薬を用いた場合と同様かそれ以上のシグナル強度を示すことを明らかにした。
最適化と法則発見を用いた集団合意形成ルールの自動設計

本研究の目的は,自動メカニズム設計と発見科学における法則発見の技術を組み合わせることにより,小規模な(部分)問題に対する自動メカニズム設計と,得られた結果からの法則発見を繰り返し実行し,大規模な問題に適用可能なルールを自動設計する方法を開発することである.本研究では,この目的を達成するための重要な要素技術である,自動メカニズム設計の結果から,望ましい性質を満たすメカニズムのルールを自動的に抽出するアルゴリズムを開発した.本研究の成果に関して情報科学技術フォーラムで発表を行い,最優秀論文賞である船井ベストペーパー賞を受賞している.さらに,従来の自動メカニズム設計では,最適化手法として混合整数計画法を用いており,入力である参加者のタイプを離散値で表現することが必要であったが,非線形で連続な変数を扱うことができる限量記号消去法と呼ばれる最適化手法を用いることにより,メカニズムのルールを直接求める方法を開発した.本研究では自動メカニズム設計と発見科学における法則発見の技術を組み合わせることにより,小規模な(部分)問題に対する自動メカニズム設計と,得られた結果からの法則発見を繰り返し実行し,大規模な問題に適用可能なルールを自動設計する方法を開発することを目的とする.ある環境に存在する人間の集団に対して,集団としての意思決定のルール/メカニズムを導入すると,何らかの社会的な結果が得られる.望ましい結果を得るためのメカニズムの設計方法に関する研究はメカニズム/制度設計と呼ばれ,ゲーム理論/ミクロ経済学の一分野として活発な研究が行われている.従来のメカニズム設計は人手によって行われてきたが,近年,メカニズム設計を最適化問題として定式化し,整数計画法を用いてメカニズムを自動設計するアイデアが提案されている.しかし,整数計画法を用いた自動メカニズム設計では表の項目数/変数の数は参加者数に関して指数的に増加し,ごく小規模な問題にしか対応できない.また,得られた結果を人手で解析し一般的なルールを得ることは非常に困難となる.そこで本研究では,自動メカニズム設計の結果から,望ましい性質を満たすメカニズムのルールを自動的に抽出するアルゴリズムを開発した.この結果,代表的な架空名義操作の影響を受けないメカニズムである適応的留保価格メカニズムの抽出に成功し,情報科学技術フォーラムに発表し,その最優秀論文賞である船井ベストペーパー賞を受賞した.さらに,連続的な関数で,自動メカニズム設計の出力表を表し,メカニズムのルールを直接求める手法を提案した.ここでは候補となるメカニズムの集合は多項式の集合,つまり各メカニズムが多項式集合のパラメータによって表現される.この結果,様々な制約条件を満たすメカニズムの集合が,多項式族のパラメータの実行可能領域とでき,メカニズムのルール抽出をより容易になることを明らかにした.本研究の目的は,自動メカニズム設計と発見科学における法則発見の技術を組み合わせることにより,小規模な(部分)問題に対する自動メカニズム設計と,得られた結果からの法則発見を繰り返し実行し,大規模な問題に適用可能なルールを自動設計する方法を開発することである.本研究では,この目的を達成するための重要な要素技術である,自動メカニズム設計の結果から,望ましい性質を満たすメカニズムのルールを自動的に抽出するアルゴリズムを開発した.本研究の成果に関して情報科学技術フォーラムで発表を行い,最優秀論文賞である船井ベストペーパー賞を受賞している.さらに,従来の自動メカニズム設計では,最適化手法として混合整数計画法を用いており,入力である参加者のタイプを離散値で表現することが必要であったが,非線形で連続な変数を扱うことができる限量記号消去法と呼ばれる最適化手法を用いることにより,メカニズムのルールを直接求める方法を開発した.本研究では自動メカニズム設計と発見科学における法則発見の技術を組み合わせることにより,小規模な(部分)問題に対する自動メカニズム設計と,得られた結果からの法則発見を繰り返し実行し,大規模な問題に適用可能なルールを自動設計する方法を開発することを目的とする.ある環境に存在する人間の集団に対して,集団としての意思決定のルール/メカニズムを導入すると,何らかの社会的な結果が得られる.望ましい結果を得るためのメカニズムの設計方法に関する研究はメカニズム/制度設計と呼ばれ,ゲーム理論/ミクロ経済学の一分野として活発な研究が行われている.従来のメカニズム設計は人手によって行われてきたが,近年,メカニズム設計を最適化問題として定式化し,整数計画法を用いてメカニズムを自動設計するアイデアが提案されている.しかしながら,この手法では表の項目数/変数の数は参加者数に関して指数的に増加し,ごく小規模な問題にしか対応できない.また,得られた結果を人手により解析し一般的なルールを得ることは非常に困難となる.本年度は,架空名義入札と呼ばれる不正行為に対して頑健性を持つオークションメカニズムの設計を例題として,人手が介在する複雑な処理の繰り返しを,発見科学における法則発見の技術を用いて自動化することを試みた.まず,架空名義入札が存在しない場合に最も代表的なVickrey-Clarke-Grovesメカニズムのルールを自動的に抽出するアルゴリズムを開発した.次に,架空名義入札が存在する場合,最初に開発したアルゴリズムが正しく動作しない原因を明らかにし,新しいアルゴリズムを開発した.この結果,代表的な架空名義入札に頑健なメカニズムである適応的留保価格メカニズムの抽出にも成功した.本研究の成果を情報科学技術フォーラム(FIT-2011)に発表し,その最優秀論文賞である船井ベストペーパー賞を受賞した.当初の計画に挙げた「既存の架空名義入札に頑健なオークションメカニズムの結果をテストデータとして用いて,これらのメカニズムで用いられているルールを再発見すること」は完全に達成できた.さらに,架空名義入札に頑健なオークションの設計以外の問題,*オークションの結果を見て他人を羨むことがない無羨望性を満たすオークションや,*勝者の支払額を直接受け取るオークション主催者が存在しない場合の再配分オークションの設計に使えるアルゴリズムの検討をすでに始めている.

一方で,ルール抽出自体にかかる計算量を吟味し,効率的なアルゴリズムの開発を進めている.さらに,自動メカニズムデザインとルール抽出を1つのシステムとしてシームレスにつなげる方策について検討を開始している.また,本研究に関連する成果として雑誌論文10件,難関国際会議11件,国内会議3件の論文を発表している.先に述べた船井ベストペーパー賞を含め3件の受賞があるなど国内外で高く評価される研究成果をあげており,十分な進展が達成できたと考えている.すでに部分的には検討を始めているが,基本的には一年目に開発したルールの自動抽出方法を,実際の自動メカニズム設計の結果に適用し,全く新しいオークションメカニズムのルールの獲得を行う.また,抽出されたルールの検証,新しいテストデータの生成方法の検討を行う.一方で,これまで検討してきたルールの自動抽出方法と異なるアプローチとして,自動メカニズムデザインの出力表を何らかの連続的な関数表現に置き換え連続的数理計画の手法を巧く適用できる可能性を発見した.これはもともとメカニズムは参加者の入札などの入力に対して,勝者などを出力する関数である.例えば,候補となるメカニズムの集合を多項式の集合(多項式族)として表現できれば,各メカニズムは,多項式族のパラメータ(係数など)によって表現され,様々な制約条件を満たすメカニズムの集合を多項式族のパラメータの実行可能領域として求めることができる.これにより,これまで検討してきた方法とは異なる形で,一般的なメカニズムの系統的な抽出が容易になると予想している.さらに,メカニズム実行者がパラメータを変更するだけで売り手の収入や取引量といった性能を調整できるようになることが期待できる.これを実現するために,本提案ではまずパラメトリック最適化技術を自動メカニズムデザインに導入する.そこで,このようなメカニズムの関数表現やパラメトリックな手法の適用,そして,どれだけの規模の問題を解くことができるかの検証を進める.以上を通じて,架空名義入札に頑健なオークションメカニズムのみではなく,実時間で意思決定を行うオンラインのオークションメカニズム,さらには,マッチングや施設配置等の,金銭の交換が不可能な場合のメカニズム設計に関して,提案手法の適用可能性の検討する.とくに当初計画と変える予定はないが,想定していた以上に成果が出ているため,国際会議投稿および発表にかかる経費は若干増加すると考えている.
再発乳がんにおいて非コードRNAが形成する活性染色体ドメインの解明

乳がんのおよそ70%はエストロゲン受容体(ER)を発現するER陽性型で、その増殖は女性ホルモンであるエストロゲンに依存する。よって抗エストロゲン剤を用いた治療が効果的である。しかし長期治療中に、高い頻度で再発することが大きな問題である。適切な遺伝子の発現は重要で、その異常はがんを含む様々な疾患に関わる。近年、タンパク質をコードしない非コードRNAが、遺伝子の発現、エピジェネティック制御に重要な役割を持つことが示されている。また、がんで検出されるDNA変異はタンパク質コードより非コード領域でより多く検出されている。従って非コードRNAの作用機序や高次生命現象における役割を理解することが重要である。乳がんがエストロゲンに非依存的に増殖する能力を獲得し、治療抵抗性となって再発する過程を模したLTED細胞では、ERが過剰発現する。この際に、ESR1遺伝子座を含む広範なゲノム領域から、非コードRNA群エレノアが転写され、ESR1遺伝子座を取り囲むようにしながら核内にRNAクラウドを形成する。エレノアは、ERをコードするESR1遺伝子座のクロマチンに相互作用し、転写を活性化し、がん細胞の増殖を促進する。本研究では、この非コードRNAエレノアを介した転写活性化のメカニズムを深く追求することを目的とする。特にエレノアが転写されるクロマチン領域がドメイン構造を形成することや、そのドメインの活性化にいか関わるかについて詳細に明らかにする。本研究は、非コードRNAが介する、新しい遺伝子の制御機序を提唱する画期的なもので、かつ、再発乳がんの診断や治療への道筋をつける、波及効果の高いものである。よって、核内非コードRNAの作動メカニズムを明らかにすることは、重要である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。よって治療薬として、抗エストロゲン剤が効果的である。しかし治療が長期にわたると、高い頻度で難治性再発乳がんとなることが大きな問題である。遺伝子の発現は、様々な階層で制御される。近年、タンパク質をコードしない非コードRNAが遺伝子の発現、エピジェネティック制御に重要な役割を持つことが示されてきており、その作用機序や高次生命現象における役割の理解が期待されている。乳がんがエストロゲンに非依存的に増殖する能力を獲得する過程においては、ERが過剰発現する。この際に、ESR1遺伝子座を含む広範なゲノム領域から、非コードRNA群エレノアが転写され、ESR1遺伝子座を取り囲むようにしながら核内に塊(RNAクラウド)を形成する。エレノアは、ER遺伝子(ESR1)座の染色体に相互作用し、ESR1 mRNAの転写を活性化し、がん細胞の増殖を促進する。本研究では、この非コードRNAを介した新しいタイプの転写活性化のメカニズムを深く追求することを目的とする。具体的には、1エレノアRNAクラウド形成を促進、阻害する薬剤を探索し、それら薬剤の活性機序を明らかにするとともにエレノアの作用機序を明らかにする。2ESR1染色体ドメイン内で最も発現が高い非コードRNAについて、ドメイン全体の形成と維持に関わるスーパーエンハンサーとしての活性を持つ可能性を検証する。3生細胞内でエレノアRNAと、ESR1遺伝子座を生細胞で可視化することなどを目標とする。乳がんが治療抵抗性を獲得する際のクロマチンドメイン形成に関して、主にエレノアが転写されるゲノム領域についてエピゲノム動態解析に着手した。また、細胞核内に形成され、転写の活性ドメインに関わると考えられるエレノアRNAクラウド形成を促進、阻害するものを探索した。ヒトER陽性乳がんのモデルであるMCF7細胞において、エレノアクラウドの形成を有意に促進するもの、ESR1 mRNAやERタンパク質の合成を阻害するものなど数種をみいだした。MCF7細胞においてESR1 mRNAの転写がERにより自己阻害されていることが示唆された。また、天然化合物で、エレノアクラウドの形成、ESR1 mRNAの転写、LTED (long term estrogen deprivation)細胞の増殖阻害をするものを同定した。また、生細胞内でエレノアRNAと、ESR1遺伝子座を可視化することを目的として、エレノアゲノム領域、エレノアRNAをそれぞれ異なる波長を持つ蛍光タンパク質により標識する技術に取り組んだ。LTED細胞ではかなわなかったものの、MCF7細胞のエレノア発現部位を可視化する細胞株を樹立した。

エレノアは、ERをコードするESR1遺伝子座のクロマチンに相互作用し、転写を活性化し、がん細胞の増殖を促進する。本研究では、この非コードRNAエレノアを介した転写活性化のメカニズムを深く追求することを目的とする。特にエレノアが転写されるクロマチン領域がドメイン構造を形成することや、そのドメインの活性化にいか関わるかについて詳細に明らかにする。本研究は、非コードRNAが介する、新しい遺伝子の制御機序を提唱する画期的なもので、かつ、再発乳がんの診断や治療への道筋をつける、波及効果の高いものである。よって、核内非コードRNAの作動メカニズムを明らかにすることは、重要である。乳がんのおよそ70%はエストロゲン受容体(ER)を発現するER陽性型で、その増殖は女性ホルモンであるエストロゲンに依存する。よって治療として、抗エストロゲン剤を用いた治療が効果的である。しかし治療が長期にわたると、高い頻度で難治性再発乳がんとなることが大きな問題である。近年、タンパク質をコードしない非コードRNAが遺伝子の発現、エピジェネティック制御に重要な役割を持つことが示されてきており、その作用機序や高次生命現象における役割の理解が期待されている。乳がんがエストロゲンに非依存的に増殖する能力を獲得する過程においては、ERが過剰発現する。この際に、ESR1遺伝子座を含む広範なゲノム領域から、非コードRNA群エレノアが転写され、ESR1遺伝子座を取り囲むようにしながら核内に塊(RNAクラウド)を形成する。エレノアは、ER遺伝子(ESR1)座の染色体に相互作用し、ESR1 mRNAの転写を活性化し、がん細胞の増殖を促進する。本研究では、この非コードRNAを介した新しいタイプの転写活性化のメカニズムを深く追求することを目的とする。そのために、1エレノアRNAクラウド形成を促進、阻害する薬剤を探索し、それら薬剤の活性機序を明らかにするとともにエレノアの作用機序を明らかにする。2ESR1染色体ドメイン内で最も発現が高い非コードRNAについて、ドメイン全体の形成と維持に関わる活性を持つ可能性を検証する。3生細胞内でエレノアRNAと、ESR1遺伝子座を生細胞で可視化することなどを目標とする。ヒトER陽性乳がん(原発がん)のモデルであるMCF7細胞、および内分泌療法抵抗性を獲得した乳がん(再発がん)のモデル細胞であるLTED (long term estrogen deprivation)細胞において、それぞれ、エレノアクラウドの形成、ESR1 mRNAやERタンパク質の合成を阻害、あるいは促進するものを検索し、それぞれの作用様式の解析に着手した。また、生細胞内でエレノアRNAと、ESR1遺伝子座を可視化することを目的として、エレノアをコードするゲノム領域、エレノアRNAをそれぞれ異なる波長を持つ蛍光タンパク質により標識する技術に取り組み、MCF7細胞のエレノア発現部位を可視化する細胞株を樹立した。
青年期以降の危機的状況において生じる「自己への関心」に関する研究

自己に注意を向け理解することを求める「自己への関心」は、青年期の特徴として捉えられる傾向が強かった。その一方で近年自己への関心が社会的に高まっているとの指摘もある。本研究では青年期以降の自己の関心の現状を明らかにすることを目的とし、従来のライフスタイル研究において、“危機的状況"にあるとされている、40代・60代の男女を対象とした質問紙調査を実施した。本研究の下位目的は、以下の3点である。1.中高年の男女において、自己への関心が全体としてどの程度保持されているかを明らかにする。2.中高年における自己への関心の背景には、どのような心理的・社会的背景が存在するのかを明らかにする。これらの目的に従い、以下の内容について質問紙票を作成した。性年齢/未既婚/家族構成/職業/仕事に対する意識/危機的状況(ストレス)/定年に対する意識/自己への関心の程度/自己認識欲求調査実施時期は、1995年2月。調査対象者は、東京都三鷹市内に在住の40代・60代の男女である。まず三鷹全市から20地点を抽出した後、住民基本台帳をもとに対象者として1200人を抽出した。これらを対象として配布・留置法による調査を行い、最終的に400名から質問紙票を回収した。分析に当たっては、自己への関心の程度が測定されるとともに、40代と60代の意識の差および社会的背景との関連が検討された。