hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
移動体通信技術を用いた体内埋込型人工心臓の遠隔的早期異常診断システムの開発研究

本研究では,体内埋込型人工心臓を装着し自宅で生活する患者を対象に人工心臓異常早期診断技術の確立を目標に,移動体通信技術と人工心臓発生音信号を測定する電子聴診システムの開発に関する研究を行った.体表上で人工心臓発生音信号を測定する電子聴診システム開発し,波動型人工心臓埋込み山羊を用い評価したところ,人工心臓発生音を周波数解析することで人工心臓を構成する各機械部品要素ごとにその劣化の状態を把握することができることが分かった.その一方,体表上で人工心臓発生音を取得する際に聴診部に外来雑音が混入し異常診断の自動化の妨げとなることが分かった.そこで体表上で測定する人工心臓発生音信号から外来雑音を除去する方法ととして1)生体の音伝搬特性を元にした最適ローパスフィルタによる周囲雑音除去法,2)Adaptive noise cancellerによる周囲雑音除去法を考案した.生体の音伝搬特性を元にした外来雑音抑制法は高い周波数成分の外来雑音を効率的に除去でき,またadaptive noise cancellerによる方法は特に人工心臓発生音と周波数帯域が重なる領域で効率的に外来周囲雑音を除去することができた.この外来雑音抑制フィルタを内蔵した改良型電子聴診システムを波動型人工心臓埋込山羊を用いて評価したところ,外来雑音が効率的に除去されメンブレンの破損による人工心臓発生音の変化を測定することができ,人工心臓早期異常診断の自動化に有効な手段であることが分かった.さらにPHSを用いた人工心臓発生音信号の遠隔伝送を試みたところ人工心臓発生音信号のサンプリング速度22kHzとすることで,人工心臓発生音信号測定時間の2倍以内に情報を送ることができることが分かった.以上の結果より,本研究で開発した電子聴診システムとadaptive noise cancellerによる外来雑音抑制,およびPHSによる人工心臓発生音遠隔伝送技術は,人工心臓早期異常診断システム開発の基礎技術開発を達成したものと考えられる.本研究では,体内埋込型人工心臓を装着し自宅で生活する患者を対象に人工心臓異常早期診断技術の確立を目標に,移動体通信技術と人工心臓発生音信号を測定する電子聴診システムの開発に関する研究を行った.体表上で人工心臓発生音信号を測定する電子聴診システム開発し,波動型人工心臓埋込み山羊を用い評価したところ,人工心臓発生音を周波数解析することで人工心臓を構成する各機械部品要素ごとにその劣化の状態を把握することができることが分かった.その一方,体表上で人工心臓発生音を取得する際に聴診部に外来雑音が混入し異常診断の自動化の妨げとなることが分かった.そこで体表上で測定する人工心臓発生音信号から外来雑音を除去する方法ととして1)生体の音伝搬特性を元にした最適ローパスフィルタによる周囲雑音除去法,2)Adaptive noise cancellerによる周囲雑音除去法を考案した.生体の音伝搬特性を元にした外来雑音抑制法は高い周波数成分の外来雑音を効率的に除去でき,またadaptive noise cancellerによる方法は特に人工心臓発生音と周波数帯域が重なる領域で効率的に外来周囲雑音を除去することができた.この外来雑音抑制フィルタを内蔵した改良型電子聴診システムを波動型人工心臓埋込山羊を用いて評価したところ,外来雑音が効率的に除去されメンブレンの破損による人工心臓発生音の変化を測定することができ,人工心臓早期異常診断の自動化に有効な手段であることが分かった.さらにPHSを用いた人工心臓発生音信号の遠隔伝送を試みたところ人工心臓発生音信号のサンプリング速度22kHzとすることで,人工心臓発生音信号測定時間の2倍以内に情報を送ることができることが分かった.以上の結果より,本研究で開発した電子聴診システムとadaptive noise cancellerによる外来雑音抑制,およびPHSによる人工心臓発生音遠隔伝送技術は,人工心臓早期異常診断システム開発の基礎技術開発を達成したものと考えられる.病院を退院した体内埋込型人工心臓装着患者の安全を確保するには,人工心臓の早期異常診断システムが不可欠である.人工心臓の異常発生時には前兆としてその発生音や発生振動に変化が現れるため,人工心臓の異常診断には遠隔的に人工心臓発生音をモニタリングする技術が必要となる.そこで本研究では,体表上で体内の人工心臓発生音を測定しPHSにより病院内ホストコンピュータに伝送するシステムの開発を行い,東京大学で開発を進めている波動型人工心臓(UPTAH)による動物実験により評価・検討を行った.体表上で人工心臓発生音を測定する電子聴診システムは,市販の電子聴診器集音部に広帯域のコンデンサーマイクロフォンを組み込んだ人工心臓集音部,広帯域増幅部,およびパーソナルコンピュータより構成し,パーソナルコンピュータのサウンドカードより人工心臓発生音を取り込み後にPHSを利用して病院内ホストコンピュータに伝送する.電子聴診システムに必要な周波数特性とサウンドカードのサンプリング周波数とデータ長,異常診断に必要な測定時間とデータ長について検討するため山羊によるUPTAH長期埋込み実験を行った.

その結果,体表上にて人工心臓発生音信号の帯域は,10Hz以下の低周波数成分より5000KHz程度まで広がっていること,信号のサンプリング周波数とデータ長ではFFT解析による異常診断には16ビットデータ長・20kHzサンプリングで十分であるが,専門家による聴音診断には16ビットデータ長・44kHzサンプリングが必要なことが分かった.また,人工心臓発生音の周波数解析結果より,低周波数領域はモータ回転速度に依存しておりこの領域の信号振幅を経時的に測定することでモータ異常,モータ回転軸の偏心,ポンプーモータ間の機械的リンク機構の異常を推定できること,また500Hz5kHzの発生音は人工心臓アクチュエータ内で使用されているボールベアリング由来の音であり,この周波数領域の信号振幅の経時的増加の程度よりボールベアリングの劣化の進行状況と寿命予測が可能であることが分かった.現在,上記の電子聴診システムの動物実験による結果をふまえ,体内に埋め込む人工心臓に直接装着可能な人工心臓用体内埋込型マイクロフォンシステムの開発を試みている.体内埋込み可能でかつ人工心臓発生音の増幅が可能な超小型アンプシステムを電子回路シミュレータを用いて最小化設計し,マイクロフォン集音部および電子回路開発をCAD/CAM技術を用いて行った,マイクロフォン集音部は直径5mm,厚み2mmの携帯電話用超小型マイクロフォンをシリコーンゴムでモールドした.その結果体内埋込み型マイクロフォン部の大きさは直径8mm,厚み8mmと人工心臓inflowカニューラに装着可能な形状にした.今後,in vitro実験により長期安定性について検討後,動物実験による評価・検討を行う予定である.我々は体内埋込型人工心臓の早期異常診断の確立を目的に,人工心臓発生音の変化より人工心臓アクチュエータの劣化を把握する体内埋込型人工心臓用電子聴診システムの開発を行ってきた.東京大学の波動型完全人工心臓(UPTAH)を用いた山羊による動物実験を行ったところ実験室内の音が雑音として人工心臓発生音に混入してしまい異常診断の自動化に大きな支障となることが分かった.生体組織の音伝搬特性はローパスフィルタの特性を示すであろうことは容易に推測されることであり,このことを利用することで雑音信号のうち高周波分を効率的に除去できる可能性がある.そこで本研究では,ローパスフィルタの特性を示す生体組織音伝達特性をデジタルフィルタで模擬し,体外で混入した高周波領域の雑音成分を効率的に除去する方法を考案した.胸腔内に埋め込む人工心臓を対象に,人工心臓-体表上集音部間の生体組織音伝達特性を佐相らのモデル解析法を用い,山羊(45kg)胸腔内へのUPTAHを埋め込みを対象に計算を行った.その結果生体組織の音伝搬特性は,遮断周波数850Hzの2次型ローパスフィルタの特性を有していることが分かり,人工心臓発生音信号のうち,850Hz以上の周波数成分は強制的に除去しても人工心臓の異常診断には何の支障もないと結論付けた.この理論計算を元に,この生体組織音伝搬特性を模擬した遮断周波数850Hzの2次型ローパスデジタルフィルタをMatlab上に製作し人工心臓発生音から高周波成分の除去を試みた.その結果,高周波成分除去後に人工心臓発生音を聞いたところ,周囲の話し声や計測装置から発する音が効率的に除去されており,医師や技術者の聴診による人工心臓異常診断を大いに改善できるものと考えられた.ただし,人工心臓発生音と周波数帯域が重なる雑音は除去されておらず,次年度の研究課題として残された.人工心臓発生音からコンピュータによる自動異常診断の実現には,人工心臓装着患者の周囲雑音が障害となる.患者の周囲雑音のうち一部は直接人工心臓発生音用マイクロフォンに入るが,殆どは肺など体内を経由し人工心臓発生音用マイクロフォンに混入する.
褐色脂肪組織におけるO-GlcNAc修飾の生理学的役割の解明と新規治療標的の探索

・マウス単離初代培養褐色脂肪細胞およびマウス由来褐色脂肪細胞株であるHIB1B細胞を用いて、O-GlcNAc修飾の低下が褐色脂肪細胞機能を低下させる分子機構を検討する。HIB1B細胞において、si-RNAでOgt遺伝子ノックダウンを行っているが、Ogtはノックダウンできているものの、O-GlcNAc修飾を表すRL2のノックダウン効率が十分とはいえず、さらに良い条件の検討を進めている。・OGT欠損マウスにおける慢性的な寒冷暴露や高脂肪食が与える影響を検討する。Ogtーfloxマウスを対照群とし、褐色脂肪細胞特異的Ogt遺伝子欠損マウスの表現型の評価を進めている。通常食投与下と同様、高脂肪食負荷投与下においても褐色脂肪細胞特異的Ogt遺伝子欠損マウスでは寒冷負荷不耐性を認めていることが明らかとなった。しかし、体重、随時・空腹時血糖値ならびに随時・空腹時の血中インスリン値に一部差は認められているものの、現時点では有意な差を認めていない。また、絶食試験における血糖値ならびに血中インスリン値にも同様に、現時点では有意な差は認められない。OGA-floxマウスと褐色脂肪細胞特異的Cre発現マウスとの交配により褐色脂肪細胞特異的OGA欠損マウスを作製するため、NIHにOGA-floxマウスの譲渡申請の手続きを現在行っている。研究者本人が2018年8月より11月末の出産までの期間、切迫早産のため緊急入院及び自宅での絶対安静となってしまい、実験に一切従事できず、さらに継続して2019年5月末まで育休にて休職中であるため、現時点では当初の研究計画より大幅な遅れを認めている。2019年6月より復帰予定であり、復帰後の速やかな研究着手のため、休職中の現在は実験に使用するマウスを順次準備している状況である。上記理由により、予定していた研究を計画通りに遂行できていないため、復帰後より、高脂肪食投与下の褐色脂肪細胞特異的Ogt遺伝子欠損マウスの表現型はじめ評価を継続する。また、通常食・高脂肪食投与下それぞれにおいて、慢性的な寒冷環境下での表現型の評価を行う。併せて、マウス単離初代培養褐色脂肪細胞もしくはHIBIB細胞を用いて、細胞外フラックスアナライザーにて、OGT活性の変化に加えて、グルコースや脂肪酸、β3アゴニストなどの刺激によるミトコンドリア機能やエネルギー代謝状態への影響を検討する。また、メタボローム解析を行い、褐色脂肪細胞特異的Ogt遺伝子欠損マウスと対照マウスの褐色脂肪細胞における代謝産物を網羅的に解析する。
多機能性アルブミンを低分子抗体の担体に活用した革新的抗体医薬の開発

本研究では、独自に構築した異型アルブミンライブラリーとアルブミン融合技術を低分子抗体医薬の担体開発に活用し、1血中滞溜性や臓器標的化といった体内動態の制御、2低コストかつ品質安定性の向上、を可能とする“機能性アルブミン-低分子抗体融合体"の創製を目的として企図された。すなわち、本研究では、費用対効果及び汎用性に優れた次世代型抗体の創製を最終目的として、異型アルブミンライブラリーより抽出した機能性HSAを担体とする低分子抗体デリバリーシステムの開発を試みる。具体的には、平成30年度、31年度、32年度の3年間に1低分子抗体の担体候補としての機能性HSAのスクリーニング、2機能性HSA-低分子抗体融合体の設計と作製、3融合体の構造特性と変異原性の評価、4融合体とFcRnや抗原との相互作用解析(in vitro)、5融合体の殺細胞効果の評価(in vitro)、6融合体の体内動態の解析、7融合体の抗腫瘍効果の検証(in vivo)、の7項目を実施する。本革新的な抗体医薬は、既存の抗体製剤よりも、治療効果の向上、投与量や投与回数の低減化を実現するうえ、他の低分子抗体にも容易に応用できることから、費用対効果及び汎用性に優れた新たな抗体療法の道を拓くことが大いに期待される。特に、近年注目を集めている“抗体製剤と低分子薬物を組み合わせた抗体医薬複合体(antibody-drug conjugate:ADC)"あるいは“放射性医薬標識抗体"への展開が大いに期待される。本年度は、1機能性HSA-低分子抗体融合体の設計と作製に着手した。具体的には、我々が独自に構築した異型HSAライブラリーから、低分子抗体の担体候補として、1FcRn結合制御型(異型HSA (K541E、K574D、K541DK574D))、2ドメインIII繰り返し型(ドメイン(III)3)、3多量体型(2量体、3量体)の計6種類を選択し、これらの担体候補のcDNAに対して、癌胎児性抗原(CEA)抗体の一本鎖抗体(ScFv)、一本鎖diabodies(ScDb)、tandem型一本鎖抗体(TaFv)のcDNAを、HSAのC末端側に接合した。同時に、HSAのN末とC末側に同じ低分子抗体をホモ接合した融合体も設計した。次に、得られたcDNAをPichia酵母に導入して、キメラタンパク質を発現させた。その際、野生型HSAの発現量を指標としてスクリーニングを行なったところ、最終的に8種類のキメラ抗体が選別された。次年度は、選別されたキメラ抗体の安定性、体内動態やin vitroでの活性解析を行い、それらの結果を包括的に評価して、さらなる絞り込みを行う予定である。以上のことから、本研究課題は概ね順調に進展していると思われる。残り2年間で、平成30年度に実施できなかった以下の項目について実施する。1機能性HSA-低分子抗体融合体の構造特性及び変異原性の評価、2機能性HSA-低分子抗体融合体とFcRn及び抗原との結合性評価(in vitro)、3異型HSA-抗体融合体の殺細胞効果解析(in vitro)、4機能性HSA-低分子抗体融合体の体内動態評価(血中滞留性、腫瘍組織移行性)(in vivo)、5機能性HSA-低分子抗体融合体の担癌動物に対する抗腫瘍効果評価(in vivo)。なお、上記の項目は盛り沢山であるが、分担者と研究協力者と密に連絡して効率よく実施することにより所期の目的は達成できると考える。

具体的には、我々が独自に構築した異型HSAライブラリーから、低分子抗体の担体候補として、1FcRn結合制御型(異型HSA (K541E、K574D、K541DK574D))、2ドメインIII繰り返し型(ドメイン(III)3)、3多量体型(2量体、3量体)の計6種類を選択し、これらの担体候補のcDNAに対して、癌胎児性抗原(CEA)抗体の一本鎖抗体(ScFv)、一本鎖diabodies(ScDb)、tandem型一本鎖抗体(TaFv)のcDNAを、HSAのC末端側に接合した。同時に、HSAのN末とC末側に同じ低分子抗体をホモ接合した融合体も設計した。次に、得られたcDNAをPichia酵母に導入して、キメラタンパク質を発現させた。その際、野生型HSAの発現量を指標としてスクリーニングを行なったところ、最終的に8種類のキメラ抗体が選別された。次年度は、選別されたキメラ抗体の安定性、体内動態やin vitroでの活性解析を行い、それらの結果を包括的に評価して、さらなる絞り込みを行う予定である。以上のことから、本研究課題は概ね順調に進展していると思われる。残り2年間で、平成30年度に実施できなかった以下の項目について実施する。1機能性HSA-低分子抗体融合体の構造特性及び変異原性の評価、2機能性HSA-低分子抗体融合体とFcRn及び抗原との結合性評価(in vitro)、3異型HSA-抗体融合体の殺細胞効果解析(in vitro)、4機能性HSA-低分子抗体融合体の体内動態評価(血中滞留性、腫瘍組織移行性)(in vivo)、5機能性HSA-低分子抗体融合体の担癌動物に対する抗腫瘍効果評価(in vivo)。なお、上記の項目は盛り沢山であるが、分担者と研究協力者と密に連絡して効率よく実施することにより所期の目的は達成できると考える。(理由)予定していた学会に参加しなかったため(使用計画)本年度実施する項目に計画的に使用する
噴石衝突に対する山小屋のシェルター化に関する研究

噴火によって放出される噴石に対する山小屋等の木造建築物の補強策を検討するための実験および補強素材としての鋼板の活用の検討を実施した。また、噴石の挙動を解明するために、草津白根山2018年噴火の噴石の分布調査を実施した。木造屋根構造の安価かつ簡易的な強化策を検討することを目的に杉板2層を重ね合わせた構造体への衝突実験を、防衛大学校所有の高速投射型衝撃破壊試験装置で実施した。実験は質量2.66kgの飛翔体を速度2077m/sで試験体に衝突させた。実験の結果、板厚に関わらず、1枚目と2枚目を直交させるように重ね合わせるクロス構造は平行に重ね合わせるスタッガード構造に比べて高い衝突エネルギーにおいて貫通の境界が現れた。杉板を2枚重ねて木造建築物屋根を作製する場合、クロス構造の方が噴石衝突に対する木造建築物の安全性が高いといえる。低コストでアラミド繊維織物と同様の耐噴石強度が期待できる素材をとしてステンレス鋼板(SUS304)について検討した。既往研究などの実験結果から既製品の厚さ1.5mmのSUS304の貫通境界エネルギーEpは11kJと見積され、アラミド繊維織物補強の場合のEp =13kJに劣るものの、速度約83m/sで直径15cmの噴石が衝突した場合の衝突エネルギー9kJよりも上回ることが明らかとなった。材料費はアラミド繊維織物に比べてSUS304は相対的に安価であり、輸送費や建築上の強度の問題はあるが、SUS304での補強も有効であると考えられる。草津白根山2018年噴火の噴石の分布調査の結果、長径約20cmの岩塊の最大水平飛距離は400650m,長径50cmの岩塊は400m,長径100cmの岩塊は350m,長径200cmの岩塊は150mであることが明らかとなった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。山小屋の屋根構造の落石や噴石などの岩石の衝突に対する強度を明らかにするために、富士山における山小屋の構造調査、富士山の山小屋で使用されている杉の野地板を用いた屋根構造に噴石を模した飛翔体を衝突させる実験を実施した。また、山小屋構成材料の強度特性評価のため構造用木材としてよく使われるスギ材とヒノキ材について,準静的及び衝撃速度における圧縮試験やせん断試験を実施し、スギ材に比べヒノキ材が強度特性に優れているこが示された。さらに、縦型空気圧式衝突試験装置の開発を実施した。なお,当初無隔膜ガス圧式装置の開発予定であったが,設置方法等の観点からから空気圧式に変更した。衝突実験は、防衛大学校所有の圧縮空気によって飛翔体を噴射させる高速投射型衝撃破壊試験装置を使用した。実験では、飛翔体に火山岩の標準的な密度に近い値を持つビトリファイド砥石(2421 kg/m3 )を用い、直径90mm、質量2.66kgのものを使用した。飛翔体の速度は10m/s100m/sの範囲で行った。屋根構造に関しては、富士山における山小屋の構造調査を実施し、その調査に基づいて富士山の山小屋で標準的な仕様とされているものを参考に作成した。杉板の厚さ15mm、幅150mmのものを45mm×90mmの垂木で固定し、600mm四方とした。屋根構造と同様にするため、表面には防水シート(厚さ約1mm)、ガルバリウム鋼板(厚さ約0.4mm)を釘で固定した。衝突実験における飛翔体の速度と貫通の有無を調査した結果、30m/sでは貫通することなく、34.2m/sでは貫通した飛翔体は試験体のすぐ後ろに落下していた。このことは衝突エネルギー12001500J付近が貫通と不貫通の境界となることを示している。この結果から、厚さ15mmの杉板を使用した屋根の場合、こぶし大ぐらいの岩石が時速100kmで衝突しても貫通しない結果が得られた。今年度、山小屋の屋根構造の落石や噴石などの岩石の衝突に対する強度を明らかにするために、富士山における山小屋の構造調査、富士山の山小屋で使用されている杉の野地板を用いた屋根構造に噴石を模した飛翔体を衝突させる実験を実施した。衝突実験では厚さ15mmの杉板を使用した屋根の場合、こぶし大ぐらいの岩石が時速100kmで衝突しても貫通しない結果が得られている。一方、有限要素解析による衝突実験の簡易的な再現を実施する予定であったが、手法の検討にとどまっている。総合するとおおむね順調に進んでいると考えている。山小屋の屋根構造の落石や噴石などの岩石の衝突に対する強度を明らかにするために、富士山の山小屋で使用されている杉の野地板を用いた屋根構造に噴石を模した飛翔体を衝突させる実験をH28年度に引き続き実施した。

屋根構造の簡易的な強化策を検討することを目的に、杉板2層を重ね合わせた構造を検討することとした。衝突実験は、H28年度と同様に防衛大学校所有の圧縮空気によって飛翔体を噴射させる高速投射型衝撃破壊試験装置を使用した。飛翔体は昨年度と同様にビトリファイド砥石(2421 kg/m2)、直径90mm、質量2.66kgを使用した。本実験では、飛翔体の質量を固定したため、速度を変化させることで運動エネルギーを変化させた。飛翔体速度は20m/s50m/s(衝突エネルギーは約1000J3600J)の範囲で行った。基本構造は、杉板2層を重ね合わせた表面に、防水シート(厚さ約1mm)とガルバリウム鋼板(厚さ約0.4mm)を取り付けたものに垂木を組み合わせた。杉板の重ね合わせ方は、1枚目と2枚目を直交させるように重ね合わせるクロス型と平行に重ね合わせるスタッカード型の2種類を作成した。実験結果より杉板の貫通限界エネルギーは、板厚15mmのクロス構造において21002700J、板厚15mmのスタッガード構造において12001900J、板厚18mmのクロス構造において25003000J、板厚18mmのスタッガード構造に13002400J付近と求めることができた。すなわち、板厚に関わらず、クロス構造はスタッガード構造に比べて高い衝突エネルギーにおいて貫通の境界が現れた。そのため、杉板を2枚重ねて木造建築物屋根を作製する場合、クロス構造の方が噴石衝突に対する木造建築物の安全性が高いといえる。今年度、山小屋の屋根構造の落石や噴石などの岩石の衝突に対する強度と簡易的な強化方法を検討するために、富士山における山小屋の構造調査、富士山の山小屋で使用されている杉の野地板を用いた屋根構造に噴石を模した飛翔体を衝突させる実験を実施した。衝突実験では厚さ15mmの杉板を使用した屋根の場合、こぶし大ぐらいの岩石が時速100kmで衝突しても貫通しない結果が得られている。また、杉板を2重に重ねた実験を実施した結果、重ね方を平行にするか直角にするかで強度が違うことが得られ、杉板の厚さが15mmの場合と18mmの場合について貫通境界のエネルギーを求めた。さらに、草津白根山の2018年1月23日の噴火では、建物やゴンドラへの噴石による被害が出たため、その被害調査を実施し、噴石の挙動を解析中である。一方、昨年度、縦型空気圧式衝突試験装置の開発し完成したが、設置場所の安全管理の問題から設置許可が下りず、実験が不実施となった。今年度は設置許可を取得し、実施計画を立案している。総合するとやや遅れていると考えている。噴火によって放出される噴石に対する山小屋等の木造建築物の補強策を検討するための実験および補強素材としての鋼板の活用の検討を実施した。また、噴石の挙動を解明するために、草津白根山2018年噴火の噴石の分布調査を実施した。木造屋根構造の安価かつ簡易的な強化策を検討することを目的に杉板2層を重ね合わせた構造体への衝突実験を、防衛大学校所有の高速投射型衝撃破壊試験装置で実施した。実験は質量2.66kgの飛翔体を速度2077m/sで試験体に衝突させた。実験の結果、板厚に関わらず、1枚目と2枚目を直交させるように重ね合わせるクロス構造は平行に重ね合わせるスタッガード構造に比べて高い衝突エネルギーにおいて貫通の境界が現れた。杉板を2枚重ねて木造建築物屋根を作製する場合、クロス構造の方が噴石衝突に対する木造建築物の安全性が高いといえる。低コストでアラミド繊維織物と同様の耐噴石強度が期待できる素材をとしてステンレス鋼板(SUS304)について検討した。
F1-ATPaseの高効率なエネルギー変換を実現するメカニズムの解明

生体分子モーターF1-ATPaseを、生理的な条件下での基質であるアデノシン三リン酸(ATP)ではなく、その類似体をエネルギー源として回転させたときのエネルギー効率を調べるための、よりロバストな方法を発見した。前年度の研究では、統計推定の枠組みに基づいて、ATPの類似体の加水分解前後の自由エネルギー差を求める方法を開発したが、一分子実験で得られる時系列データの質によっては、自由エネルギー差の値がロバストに求められないことが、今年度の研究で明らかになった。新しい方法では、エネルギー変換効率が100%である場合、F1-ATPaseがする仕事の大きさが基質およびその加水分解生成物の濃度に対してどのように依存するかは既知であることを利用して、そこからの逸脱を検出することでエネルギー変換効率を議論することができる。この手法は、基質をATPの類似体に置換する場合だけでなく、さまざまな実験条件の違いによってATP加水分解前後の自由エネルギー差が不明な場合にも適用できる、という点で有用と考えられる。また、F1-ATPaseも含めて、広く非平衡条件下で方向性を持って運動する物体がしたがう運動方程式として、新しい種類の形があることを理論的に明らかにした。この結果は、実験で得られる時系列を詳しく解析し直すことで、その背後にある運動方程式としてこれまでに知られていない形が得られる可能性を示唆するものである。前年度に得られた、Feynmanラチェットの熱機関としての効率がカルノー効率に到達しないという結果、および線形非平衡熱力学と粗視化で隠れるエントロピー生成の関係を明らかにした結果は、論文として出版することができた。生体分子モーターF1-ATPaseは、ほぼ100%の効率でATP加水分解反応の自由エネルギーと力学的な仕事を相互に変換する。この高いエネルギー変換効率を実現しているメカニズムに迫るには、変換効率を高く保つために必要な条件を明らかにすることが欠かせない。本年度は、基質であるATPの類似物質への置き換えがエネルギー変換効率におよぼす影響を調べることを目指して、まずは一分子実験で得られる回転軸の角度の時系列から、統計推定の枠組みに基づいて基質の加水分解反応の自由エネルギー差を求める方法を開発した。この方法の有効性を調べるために、ATPを用いて実験・解析を行ったところ、既知の自由エネルギー差が正しく再現されることがわかった。また解析の過程で、回転軸の運動を記述する自由エネルギー地形や、その地形が基質の結合・解離などにともなってスイッチする速度といった、F1-ATPaseの非平衡状態における運動を特徴付けるパラメータの値も得られた。同時に、他の方法で基質の自由エネルギー差を求められないかについても調べた。特に、基質濃度が高い条件で実験を行い、自由エネルギー地形が回転軸の角度のみの関数になっていることを仮定して解析を行なった。仮定の妥当性を確認した上で実験を行なったにもかかわらず、得られた自由エネルギー差の値は、既知の値より有意に小さかった。この結果は、自由エネルギー地形に細かなデコボコがあると考えれば説明できる。そこで、測定装置の解像度を上げた実験を行なったところ、自由エネルギー地形に存在する細かなデコボコの兆候を検出することに成功した。その他に、F1-ATPaseと同じく熱ゆらぎが顕著なスケールでエネルギー変換を行うモデルである、Feynmanラチェットの熱-仕事変換効率についても理論的に調べた。そして、どのような極限的な状況を考えても、カルノー効率が達成されないことを示した。統計推定の手法による自由エネルギー差の解析で、実験で得られた時系列から妥当な値が得られたことは大きな進展である。本手法は、数値計算で生成した回転軸の角度の時系列に対しては有効性が確立されていたが、測定装置に由来する誤差が存在しているときに適切な結果を与えるかどうかはわからなかったためである。実際、測定装置の時間解像度によっては、時系列から自由エネルギー差の妥当な値が得られないような場合もあることが、現在までに明らかになっている。したがって、自由エネルギー差の解析が行える実験条件の決定に成功したことは、非自明な進展と言える。基質濃度が高い条件での実験は、自由エネルギー差を求める新たな手法の開発には結びつかなかったものの、ゆらぎの大きさが熱ゆらぎよりも大きくなる、という有効温度の概念と理論的に関係付けることに成功した。有効温度はさまざまな系で定式化されているが、分子モーターの文脈での実測はおそらく初めてであり、大きな成果である。さらに、前述の統計推定の方法以外では自由エネルギー差を求めることが難しいことが判明したことも、当初の計画にはなかった有用な知見である。つまり、自由エネルギー地形のデコボコに影響されずに自由エネルギー差を解析できる統計推定の手法を確立することは、より重要性を増したと言える。

この手法は、基質をATPの類似体に置換する場合だけでなく、さまざまな実験条件の違いによってATP加水分解前後の自由エネルギー差が不明な場合にも適用できる、という点で有用と考えられる。また、F1-ATPaseも含めて、広く非平衡条件下で方向性を持って運動する物体がしたがう運動方程式として、新しい種類の形があることを理論的に明らかにした。この結果は、実験で得られる時系列を詳しく解析し直すことで、その背後にある運動方程式としてこれまでに知られていない形が得られる可能性を示唆するものである。前年度に得られた、Feynmanラチェットの熱機関としての効率がカルノー効率に到達しないという結果、および線形非平衡熱力学と粗視化で隠れるエントロピー生成の関係を明らかにした結果は、論文として出版することができた。本研究の目的である、F1-ATPaseがATPの類似物質を加水分解して力学的仕事をする際のエネルギー変換効率の測定に向けて研究を進める。そのために、まずATPの類似物質の加水分解反応の自由エネルギー差を、本年度開発した方法によって求める。続いて、ATPの類似物質を基質としたときのF1-ATPaseのする力学的仕事の測定も行い、エネルギー変換効率を明らかにする。あわせて、基質をATPの類似物質に置き換えることで、自由エネルギー地形の関数形や、地形形状がスイッチする速度がどのように変化するかについても調べる。また、自由エネルギー差を求める方法自体の信頼性を高めるために、自由エネルギー差の値が異なる条件でも実験・解析を行って、結果の有効性を引き続き調べる。ATPの類似物質を基質とするときのF1-ATPaseのエネルギー変換効率が十分に明らかになった後は、さらにF1-ATPaseの変異体を用いることで、系統的にどのような因子がエネルギー変換効率に影響を与えているか調べる。実験で使用する消耗品の費用を物品費に計上していたが、所属研究室ですでに購入済みであった消耗品を優先的に消費する必要があったため、当該年度は消耗品の購入量が抑えられた。翌年度分として請求した助成金と合わせて、今後必要となった時点で消耗品を購入する計画である。また、人件費・謝金およびその他の費目については、論文投稿時に英文校閲を利用しなかったこと、および掲載費用のかからない論文誌に投稿したことにより支出が抑えられた。次年度は論文の投稿数が増えることが見込まれているので、そのための英文校閲・論文掲載費用として使用する予定である。
高温急熱勾配負荷をうける亀裂体の破壊に関する研究

急激な温度勾配を持つ熱負荷を受ける構造体の材料特性が温度に依存する、いわゆる"熱非均質性"が破壊評価に及ぼす効果が本研究の中心的テ-マであるが、熱非均質破壊問題に対して亀裂先端領域の破壊損傷度を正しく評価するパラメタ-候補としていくつかの積分を吟味した。その中で本題に適する唯一のパラメタ-としてT^*を選定したが、非均質破壊問題に対して経路独立性が成り立たない二つのパラメタ-、J^^<^>およびJ_θ、積分式に理論的に修正を施してJ^^<^>'およびJ_θ'とし、非均質問題に対しても使用できるようにした。これらの亀裂先端パラメタ-を、開発した有限要素ポストプロセス解析システムに組み込み、さらに、導入したワ-クステ-ション・レ-ザ-プリンタ・XーYプロッタ-の計算機システムに常駐させて使用した。収集した熱破壊材料デ-タを、構築したシステムによって解析し、本年度に計画した研究の成果を得た。即ち、(1)熱非均質破壊問題を初めて提起し、実在系の熱破壊問題に於いてその重要性を定量的に明示した。(2)熱非均質破壊問題にたいして、本研究で提案した理論的に曖昧さがない計算力学的解析手法を開発した。それによれば、従来の非線形破壊や熱破壊問題に提案されている解析法では、破壊強度評価上、大幅に過小評価されている事になり危険である事が認められた。(3)熱非均質材料の場合、材料定数、線膨張係数、熱伝導率などが温度の関数となり、これらの感度解析を行った。その結果、熱非均質破壊では線膨半計数が最も支配的なファクタ-となる事が判明し、スペ-スシャトルや熱機器の計設上考慮すべき事として供する事が出来る。(4)熱非均質破壊と関連の深い材料非均質破壊問題についても研究し、溶接部の亀裂解析を行って亀裂近傍量による亀裂安定性の支配の事実を実証した。均質破壊問題に対する簡易評価法の開発を行い、その結果を既存の評価法と比較して、より有効な方式である事が確認できた。これらをある程度の非均質破壊問題に適用する方法も提案した。亀裂先端パラメタ-、T^*、の簡便評価式はその積分の持つ非均質項が複雑であるため取扱いが困難で、開発を続けている。本研究は宇宙機などの厳しい熱荷重を受ける部材の破壊強度の評価に最も適しており、今材料開発の途上にある傾斜機能材料の材料設計や破壊強度評価に不可欠であると思われる。これらを今後に応用研究課題としたい。現在の工学的諸分野では実際上の問題として熱破壊が起きているにも拘らず、破壊の強度を正しく評価する方法が確立されていない。本研究では、本題に適した破壊パラメタ-の文献調査を行い、熱勾配が存在する場合にも成立する経路独立積分形のパラメタ-、T^*、J^^<^>、J_θおよびJ^*を選定した。これらのパラメタ-は、亀裂先端部の応力、歪分布のマグニチュ-ドを表す物理的意味を持っており、熱破壊の強度評価に適していると判断できる。本研究課題では広い温度域を想定しているので材料定数が温度に依存する効果即ち、熱非均質性を考えなければならない。その時、J^^<^>とJ_θは理論的に成り立たないことが判明した。しかし、これらのパラメタ-に検討を加えた結果、各々の積分式に修正を加えることによって熱非均質被壊問題にも適用できる目度がついた。モアレ法、スペックル・パタ-ン、コ-スティック法、画像処理などの実験的解析法についても調査した結果、積分パラメタ-の実験的評価の可能性があり、2、3の直接評価の努力がなされている事が分った。今後の研究課題としてレ-ザ・スペックル・パタ-ンによる直接評価法の開拓も考えて行きたい。上記の積分パラメタ-の評価は、現時点では厳密な数値計算法に依らねばならないが、簡易評価法について調査した所によれば、記管や単純な試験片に関する数種のJ評価式が存在するだけで、それらを熱被壊問題に適用することはできない。熱歪による非線形要素が加わった簡易評価式は困難な問題であり今、開発を進めている。既存の2次元非線形有限要素解析プログラムで、熱被壊問題を取り扱えるよう改良し、上記の熱破壊積分パラメタ-の評価を行うポストプロセッサ-を新たに開発した。導入したワ-クステ-ション・システムをこの目的のために頻繁に利用し、基礎的な熱破壊問題に応用して破壊力学パラメタ-の定性的評価を行った。

収集した熱破壊材料デ-タを、構築したシステムによって解析し、本年度に計画した研究の成果を得た。即ち、(1)熱非均質破壊問題を初めて提起し、実在系の熱破壊問題に於いてその重要性を定量的に明示した。(2)熱非均質破壊問題にたいして、本研究で提案した理論的に曖昧さがない計算力学的解析手法を開発した。それによれば、従来の非線形破壊や熱破壊問題に提案されている解析法では、破壊強度評価上、大幅に過小評価されている事になり危険である事が認められた。(3)熱非均質材料の場合、材料定数、線膨張係数、熱伝導率などが温度の関数となり、これらの感度解析を行った。その結果、熱非均質破壊では線膨半計数が最も支配的なファクタ-となる事が判明し、スペ-スシャトルや熱機器の計設上考慮すべき事として供する事が出来る。(4)熱非均質破壊と関連の深い材料非均質破壊問題についても研究し、溶接部の亀裂解析を行って亀裂近傍量による亀裂安定性の支配の事実を実証した。均質破壊問題に対する簡易評価法の開発を行い、その結果を既存の評価法と比較して、より有効な方式である事が確認できた。これらをある程度の非均質破壊問題に適用する方法も提案した。亀裂先端パラメタ-、T^*、の簡便評価式はその積分の持つ非均質項が複雑であるため取扱いが困難で、開発を続けている。本研究は宇宙機などの厳しい熱荷重を受ける部材の破壊強度の評価に最も適しており、今材料開発の途上にある傾斜機能材料の材料設計や破壊強度評価に不可欠であると思われる。これらを今後に応用研究課題としたい。
尋常性乾癬におけるゲノムワイドな遺伝的相関解析

【目的】複数存在すると考えられている尋常性乾癬の疾患感受性遺伝子すべてを同定する【対象】多施設から集めた尋常性乾癬患者群375例および健康対照群375例の血液由来のDNA【方法】マイクロサテライトマーカーを用いてゲノムワイドに遺伝的相関解析を行う【結果】平成16年までに多施設からサンプリングした尋常性乾癬患者437例のうち375例と性別・発症年齢をマッチングさせた健康対照群をそれぞれ3群(各125例)に分けて,3回のスクリーニングを行った。全染色体にわたって,東海大学医学部分子生命科学が設定した26,061個のマイクロサテライトマーカーについて1次スクリーニングを行い,2,065個のマーカーに有意な相関が認められた。これら2,065個のマーカーについて2次スクリーニングを行い,495個に有意な相関が認められた。さらに,これら495個のマーカーについて3次スクリーニングを行い,158個に有意な相関が認められた。この158個の中には多くの偽陽性が含まれているため,13次の各集団を対象として,再度,遺伝的相関解析を行い,最終的に有意な相関が認められたマーカーを40個に絞り込んだ。【まとめ】乾癬の疾患感受性遺伝子は複数個存在すると考えられているが、多くとも40個以内であると言える。現在,これらのマーカーが位置する領域について,SNPsをマーカーとして更なる絞り込みを行っている。今後は発現遺伝子解析を行い,疾患感受性遺伝子と同定していく予定である。【研究方法】1)サンプリング:(1)申請者の施設での乾癬外来通院あるいは入院している尋常性乾癬患者および健康正常人で,本研究主旨に同意を得られた患者からの末梢リンパ球採取,DNAを抽出する。(2)対象患者の臨床データを集積,整理する。2)多型性解析:確立されたマイクロサテライトマーカーを用いて,遺伝的多型性を解析する。その際,サンプルは互いに独立した3つの群に分け,各125例ずつで13次スクリーニングを行う。3)検討結果と尋常性乾癬における臨床的意義の検討:2)3)の解析結果を比較し,尋常性乾癬における疾患感受性遺伝子の存在の可能性と,その遺伝子の遺伝的多型性,HLA抗原との関連の有無,臨床的意義について検討する。【研究実績】1)(1)平成16年2月までに,385例の尋常性乾癬患者血液を採取,DNAを抽出した。(2)同時に,対象患者の臨床データの集積,整理を進めている。2)すべての常染色体の1次スクリーニングをほぼ終了した。そのうち,第6,17,19染色体では,過去に連鎖解析にて相関が指摘されている領域において相関が認められた。現在,1次スクリーニングで相関が認められた領域について,2次スクリーニングを進めており,今後さらに3次スクリーニングを行う予定である。3)すべてのスクリーニングが終了した後,検討を行う。

この158個の中には多くの偽陽性が含まれているため,13次の各集団を対象として,再度,遺伝的相関解析を行い,最終的に有意な相関が認められたマーカーを40個に絞り込んだ【まとめ】乾癬の疾患感受性遺伝子は複数個存在すると考えられているが,多くとも40個以内であると言える。現在,これらのマーカーが位置する領域について,SNPsをマーカーとして更なる絞り込みを行っている。今後は発現遺伝子解析を行い,疾患感受性遺伝子を同定していく予定である。
すべての皮膚自己抗原の生化学的検出による自己免疫性水疱症診断システムの確立

デスモコリン(Dsc)1-3のcDNAを単離し、そのcDNAから、バキュロウイルス発現系を用いてDsc1-3のバキュロ蛋白を作成した。これらのバキュロ蛋白をプレートに固定して、ELISA法を確立した。エンボプラキン、ペリプラキンのそれぞれについて、分子を3部位に分けて、全長をカバーするcDNAを、ケラチノサイトcDNAライブラリーをテンプレートとしたPCR法で単離、大腸菌発現ベクターpGEXにクローニングし、リコンビナント蛋白を作成した。それを用いた免疫ブロット法を確立し、腫瘍随伴性天疱瘡の自己抗体を検出した。BP230についても、分子を3部位に分けて、全長をカバーするcDNAを、ケラチノサイトcDNAライブラリーをテンプレートとしたPCR法で単離、大腸菌発現ベクターpGEXにクローニングし、リコンビナント蛋白を作成し、それを用いた免疫ブロット法を確立した。抗BP180瘢痕性類天疱瘡の抗原の検討のために、BP180の各種のリコンビナント蛋白を作成して免疫ブロット法で検索した。培養ケラチノサイトの培養から精製した免疫ラミニン5を抗原とした免疫ブロット法を確立した。培養ケラチノサイトの培養上清を濃縮したサンプルを抗原とした免疫ブロット法を確立し、多くのLAD血清が120kDa LAD1に反応することを示した。VII型コラーゲンのNC1部位とNC2部位のリコンビナント蛋白を用いた免疫ブロット法で、多くの後天性表皮水疱症患者血清がNC1部位と反応し、少ないながら、一部の後天性表皮水疱症患者血清はNC2部位と反応することを示した。新しい自己免疫性水疱症である抗p200類天疱瘡血清がVII型コラーゲンを欠損した栄養障害性先天性表皮水疱症の皮膚切片の基底膜に反応したことから、抗p200類天疱瘡抗原はVII型コラーゲンとは異なることが示された。デスモコリン1-3(Dsc1-3)の有核細胞発現クローンを用いて、PCR法で細胞外部位のcDNAを増幅してバキュロウイルスに組込み、昆虫細胞にトランスフェクトしてバキュロ蛋白を作成する。His-tagを利用してニッケルカラムによりバキュロ蛋白精製し、高次構造エピトープを壊さないリコンビナント蛋白の作成に成功した。この蛋白を用いて、Dsc1-3IgG/IgA抗体を検出するELISA法を確立した。また、BP230、エンボプラキン、ペリプラキンのそれぞれについて、分子を3部位に分けて、全長をカバーするのcDNAを、ケラチノサイトcDNAライブラリーをテンプレートとしたPCR法で単離、大腸菌発現ベクターpGEXにクローニングし、リコンビナント蛋白を作成した。それを用いた免疫ブロット法を確立し、水泡性天疱瘡、腫瘍随伴性天疱瘡の自己抗体を検出するとともに、その他の疾患におけるこれらの抗原に対する抗体を検出した。さらに、培養ケラチノサイトの上清を大量に回収し、硫安塩析で濃縮し、さらに各種カラム精製法を用いて、ラミニン5、120kD/97kD LAD1(透明層型線状IgA水庖性皮膚症抗原)を単離した。一方、これらの精製抗原を用いた免疫ブロット法で、透明層型線状IgA水庖性皮膚症と抗エピリグリン瘢痕性類天庖瘡抗原のラジオアイソトープを用いない診断法を確立した。また、腫蕩随伴性天庖瘡の診断のためにラジオアイソトープ標識細胞を用いた免疫沈降法が必須であるが、ラジオアイソトープを使用しない免疫沈降法・免疫ブロット法コンビネーション法を検討中である。

現在、全く未知であるIEN型のIgA天庖瘡抗原およびVII型コラーゲンに反応しない基底板下部型線状IgA水庖性皮膚症の抗原を同定するための基礎的実験をはじめた。まず、pET大腸菌発現系を用いて詳細なBP180のリコンビナント蛋白を作成し、その蛋白を用いた免疫ブロット法を確立し、瘢痕性類天疱瘡がBP180の最もC末端の100アミノ酸に反応することを証明した。また、in vitrotraslation発現系を用いてBP230のリコンビナント蛋白を作成し、その蛋白を用いた免疫ブロット法で多くの水疱性類天疱瘡血清がBP230のC末端部に反応することを示した。また、線維芽細胞発現系を用いてデスモコリン1-3 (Dsc1-3)のトランスフェクション法を改良、IgA天疱瘡診断の診断手段として利用であることを示した。さらに、BP230、エンボプラキン、ペリプラキンのそれぞれについて、分子をおよそ3倍位に分けて、全長をカバーするのcDNAを、ケラチノサイトcDNAライブラリーをテンプレートとしたPCR法で単離、大腸菌発現ベクターpGEXにクローニングし、リコンビナント蛋白を作成した。それを用いた免疫ブロット法を確立し、水疱性類天疱瘡、腫瘍随伴性天疱瘡の自己抗体を検出するとともに、その他の疾患におけるこれらの抗原に対する抗体を検出した。現在まで、抗ラミニン5瘢痕性類天疱瘡の診断のためにラジオアイソトープ標識細胞を用いた免疫沈降法が必須であったが、私共にラジオアイソトープを使用しない方法として、精製免疫ラミニン5を抗原とした免疫ブロット法を確立し、抗ラミニン5瘢痕性類天疱瘡の診断に有用であることを示した。また、現在、線状IgA水疱性皮膚症(LAD)の抗原として、表皮から抽出される79kDa LAD1抗原が知られているが、この抗原の抽出には多量の皮膚を要する。私共は、より簡便な方法として、培養ケラチノサイトの培養上清を濃縮したサンプルを抗原とした免疫ブロット法を確立し、多くのLAD血清が120kDa LAD1に反応することを示し、LADの診断に有用であることを示した。VII型コラーゲンのNC1部位とNC2部位のリコンビナント蛋白を用いた免疫ブロット法で、多くの後天性表皮水疱症患者血清がNC1部位と反応し、少ないながら、一部の後天性表皮水疱症患者血清はNC2部位と反応することを示した。さらに免疫電顕により、NC1部位は基底番に存在するのに対して、NC2部位は基底番から約300nm下方に存在することを示した。バキュロウイルス発現系を用いてデスモコリン(Dsc)1-3のバキュロ蛋白を作成し、それを用いたELISA法を確立した。この検索で、一部の特殊な天疱瘡血清はDsc1-3の各蛋白と反応することを証明した。新しい自己免疫性水疱症である抗p200類天疱瘡の抗原は未同定であるが、VII型コラーゲンを欠損した栄養障害性先天性表皮水疱症患者の皮膚切片を用いた蛍光抗体法で、抗p200類天疱瘡血清が、基底膜に反応したことから、抗p200類天疱瘡抗原はVII型コラーゲンとは異なることが示唆された。抗BP180瘢痕性類天疱瘡の抗原の詳細な検討のために、BP180の各種のリコンビナント蛋白を作成して免疫ブロット法で検索した。その結果、BP180の最もC末端の100アミノ酸部位に主要なエピトープが存在することを示した。抗ラミニン5瘢痕性類天疱瘡の診断に培養ケラチノサイトの培養から精製したラミニン5を用いた免疫ブロット法を確立した。
外国語ニュース・講演の音声同時通訳方式に関する研究

同時通訳基本方式研究として、フレーズベース統計翻訳における右確率を用いた同時通訳方法により、翻訳単位を短くする方法、翻訳単位の長さを調整する手法を提案した。さらに、形態素情報を使って文を分割する方法、Tree-to-string翻訳での部分構文構造を考慮して分割する方法を提案して高精度化を実現。さらなる精度改善のため、訳文に単語順序の入れ替えが発生するかを予測するモデルを構築すると共に、ニューラル翻訳の実装、統計翻訳のリランキング、注意型ニューラル翻訳の研究を進めた。また、同時通訳コーパスとして日英合計約80時間、講義データの書き起こし約50時間、うち約22時間分の日英翻訳を完了した。本研究では、英語を対象に、中級程度の通訳者と同等の同時通訳性能の実現を目標とし、コーパス構築、同時通訳方式の確立、システム構築、実証実験を進める。【同時通訳基本方式の研究】本年度は,同時通訳を実現するため,音声翻訳システムの遅延の原因として考えられる機械翻訳モジュールを,同時処理化する手法の基礎検討を行った.具体的にはフレーズベース機械翻訳のフレーズテーブルを用いて,翻訳単位を短くする方法を提案した.まず,原言語のフレーズパターンを利用することで,翻訳単位を決定する.さらに,翻訳単位が短くなりすぎて翻訳精度が劣化することを防ぐために,両言語の語順が同等である確率(right確率)を利用して、翻訳単位の長さの調整を行う新しい手法を提案した.提案法における翻訳の精度と同時性への影響を調査するために,旅行対話のデータを利用し翻訳単位の長さと翻訳精度の関係を検証し,フレーズテーブルとright確率を用いた翻訳単位の決定方法により,翻訳開始および翻訳処理の時間を減少できることを確認した.1同時通訳基本方式研究:平成25年度は、五月雨に翻訳結果を出力する新たな方法として、フレーズベース統計翻訳における右確率を用いた同時通訳方法を提案した。右確率は原言語と対象言語で語順の入れ替えが起こりやすいかどうかを判別する確率であり、日本語と英語のように語順の異なる言語には極めて効果的である。この手法を、英語講演TEDに対して適用し評価を行ったところ、同時通訳経験1年のプロの通訳とほぼ同等の性能が得られることが明らかになった。2コミュニケーション評価:音声同時通訳システムの評価法として、発話チャンクを検出し訳出を行う時間と、翻訳性能のカーブから性能評価を行う手法を提案した。3同時通訳コーパス構築、プロトタイプ構築:平成25年度は、英語のTED講演のうち、34ないし46講演に対し、経験年数15年、4年、1年のプロの同時通訳者に通訳をしてもらい、同時通訳コーパス20時間の収録を終了した。これらのコーパスの書き起こし、時間的なアライメントを行った。1同時通訳基本方式研究:平成26年度は、五月雨に翻訳結果を出力する方法をさらに改良した。方法として、フレーズベース統計翻訳における文分割を、形態素情報を使って分割する方法、さらに、Tree-to-string翻訳での部分構文構造を考慮して分割する方法を提案し、さらに高精度化を実現した。この手法を、英語講演TEDに対して適用し評価を行ない、右確率を利用した方法に比べて大幅な改善を確認した。2コミュニケーション評価:音声同時通訳システムの評価法として、発話チャンクを検出し訳出を行う時間と翻訳性能から、同時通訳の優劣を人手による評価をもとに評価する評価手法を提案し、TED講演に対し有効性を確認した。3同時通訳コーパス構築、プロトタイプ構築:平成26年度は、約15分の講演・ニュースを英日24本、日英60本、合計21時間の同時通訳、収録を行った。通訳は、経験年数15年、4年、1年のプロの同時通訳者よる通訳である。そのうち、英日の日本語24本の6時間分の書き起こしを行った。また、講義アーカイブ90分×35本(計3,150分=52.5時間)の日本語書き起こしを行った。1同時通訳基本方式研究:平成27年度は、品詞情報をもとに、訳文に単語順序の入れ替えが発生するかを予測するモデルを構築し、同時通訳精度の改善を試みた。また、ニューラル翻訳を実装し、統計翻訳のリランキングに用いることで性能改善できることを示した。2コミュニケーション評価:音声認識における置換、挿入、脱落誤りに対する発話者の反応測定を行った。誤り単語の品詞や、役割によって認知負荷が異なることが明らかとなった。3同時通訳コーパス構築、プロトタイプ構築:同時通訳(日→英)9時間分(Aクラス18データ、Bクラス24データ)、同時通訳(英→日)7時間分(30データ)の書き起こし、講義10コマ分の日英翻訳を行った。同一の英語講演に対し、レベルの異なる同時通訳者による同時通訳を行い、それらの差の分析を進めた。また、この同時通訳コーパスを用いて、同時通訳アルゴリズムの高精度化を進めた。方法として、フレーズベース統計翻訳における文分割を、形態素情報を使って分割する方法を提案し、さらなる高精度化を実現した。現在研究中の同時通訳システムが、経験年数1年のプロの通訳者に勝る性能を達成したことは特筆できる。この同時通訳用機械翻訳モジュールを、多言語音声認識と音声合成と統合し、音声同時通訳プロトタイプを構築した。1同時通訳基本方式研究:平成28年度は、音声認識にボトムアップパーザを適用し、次に来る構文要素を機械学習により予測し、それにより訳出を行うかどうかを判定する方式の改良を行った。また、注意型ニューラル翻訳の研究を進めた。2コミュニケーション評価:音声認識における置換、挿入、脱落誤りに対する発話者の反応測定を行ない、認知負荷の測定、改良を行った。