hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
衛星画像を用いた3次元地形図の作成と地物の判読に関する研究

近年の技術進歩により、人工衛星の画像を用いた3次元計測が、航空写真に代わる手法として注目されている。しかし、現在は、いくつかの問題や課題があるため、実務レベルには達していない。そこで、本研究では、人工衛星を利用した3次元地形図の作成と、地物の判読手法の構築を目的とし、実験を行った。その結果、光学衛星を利用することで、3次元地形図を作成できることがわかった。また、レーダ衛星を利用することで、地物の判読が可能であることがわかった。人工衛星は,航空機に比べ膨大な地域を一度に撮影できるため,既存の航空機に代わる次世代の地形図作成手法として非常に期待されている.しかし,光学衛星は,「CCDラインセンサを搭載して面的な撮影を行っている」などの理由で既存の航空写真測量の手法は適用できない.そこで,本研究では,1)調査結果を基に衛星を数種類に分類する.2)既存の手法などをベースに衛星画像用の3次元計測手法を構築する.の2つをH21年度の目標とした.1)衛星画像の分類各衛星の公開されている情報を調査・収集した.従来の航空写真測量で必要な焦点距離やCCDの画素サイズについては,調査した全ての衛星で公開されていた.また,3次元計測に一番有用とされているRPCパラメータについては,ここ数年で打ち上げられた衛星については全て対応していた.2)3次元計測手法の構築まず,航空写真で利用されていた中心投影モデル,DLTモデル,バンドルモデルの3つの手法について検討を行った.これらの手法は,衛星画像がライン画像となっているため,既存の一般的な手法を用いた結果,精度は得られなかった.中心投影モデルについては,著者らが既研究で開発したGAを用いた手法を適用した結果,緯度と経度については一般的な手法より遥かに精度が向上したが実用レベルまでの精度は得られなかった.DLTモデルは,ライン画像に対応するためにモデル式に補正量を追加し,基準点の選定にGAを用いた手法を適用することでまずまずの精度を得ることができた.バンドル法については,基準点の数が膨大に必要となるため,実用的ではなかった.次に,衛星画像から3次元計測をする目的で配布されているパラメータを用いるRPCモデルについて検討した.基準点を必要としない一般的なモデルでは,実用的な精度は得られなかった.しかし,基準点を用いたシフト・ドリフト補正を行った手法では,まずまずの精度を得ることができた.現在,最新の衛星(地上分解能0.5m以下)を利用すれば,1/2500以下の地形図が作成可能と言われている.さらに,人工衛星は,航空機に比べ膨大な地域を一度に撮影できるため,費用や時間,効率面などに優れており,既存の航空機に代わる次世代の地形図作成手法として非常に期待されている.しかし,現在は,いくつかの問題や課題があるため,国内,国外を見渡しても事例,実験レベルの研究・調査しか行われておらず,実務レベルには達していない.そこで,本研究では,衛星からの3次元計測を目的としている.特に,衛星の一番の弱点と言われている回帰周期や天候の問題を解決する手法の構築を目標とする.その理由は,回帰日数や天候の影響で平均半年に1回程度しか撮影が出来ない場合もあり,利用したい衛星画像が必要な時に撮影できないためである.この問題を解決しない限り,定期的なモニタリングや地形図の更新が困難であり,限られた分野にしか利用できない.1)同一衛星画像を用いた3次元計測本研究では,GeoEye-1でステレオ撮影した画像,GeoEye-1の単画像を2枚,Worldview-1の単画像を2枚において,様々な手法を適用した.その結果,地上分解能約0.5mの衛星については,RPCモデル(基準点なし)で緯度・経度が約2.5m・高さ約3mの誤差,RPCモデル(基準点1点)で緯度・経度が約0.5m・高さ約1.5mの誤差,DLTモデルで緯度・経度が約1.5m・高さ約3mの誤差で計測できた.特に,撮影角度などが理想的なステレオ撮影した画像では,地上分解能以下の精度で3次元計測できることが分かり,衛星からの3次元計測の有用性が証明された.2)異なる衛星画像を用いた3次元計測本研究では,GeoEye-1の単画像とWorldview-1の単画像で3次元計測を行った.その結果,1)と同様の精度で計測できることが分かった.これにより,従来に比べ撮影の機会が数倍にも増加し,定期的なモニタリングや地形図作成など様々な分野での衛星画像の利用可能性が広がったと言える.現在,諸外国では,レーダ衛星や光学衛星から植生や湿原の情報を取得して調査・分析を行ない環境管理に利用している.しかし,日本では,諸外国に比べ大規模な湿原や森林が少ないことから,諸外国の事例はあまり適用できない.

そのため,本年度は,諸外国の事例にない日本固有な地形,地物(道路,河川,建物)などの判読可能性について検証を行った.今年度の検証内容としては,代表的なレーダ衛星のRADARSAT-2で撮影した画像を様々な組み合わせ(異なる解像度や時期など)で重ね合わせることで,レーダ衛星を用いて何ができて何ができないのかを明確にした。<河川について>9月に発生した台風15号の影響で9月に撮影した画像では江戸川が氾濫していた.その画像を5月や1月の画像と重ね合わせることで氾濫箇所やその領域などを把握できた.その他,溜池や海などの水に関係する地物については,非常によく違いを把握できることがわかった.<道路について>道路は基本的に平面であるため,重ね合わせた場合黒くなるのである程度の抽出は可能であることがわかった.また,新しいバイパスなどの大きな道路が作成された箇所なども抽出することができた.しかし,交通量が多い道路などは,車がゴミデータとなっているため,上手く抽出できない場合も多かった.<建物について>建物に大きな変化(ビルが建設されたなど)があった場合は,かなりの確実で抽出できることがわかった.しかし,植栽や移動物体などの変化で差分が抽出されるため,地図更新という面においてはゴミデータをどのように取り除くかが非常に重要であることがわかった.<光学衛星との重ね合わせについて>光学衛星とレーダ衛星をオルソ化することで,まずまずの精度で重ね合わせることが可能であることがわかった.このことから,レーダ衛星で差分が出た個所を光学衛星で3次元計測(前年度の成果)することで地図の更新などに利用できることがわかった.
染色体構造とゲノム配列の統合にもとづく新規エピゲノム解析法の開発

染色体構造とゲノム配列の統合を目指した研究から、ヒト染色体の構造的クロマチン境界と考えられる“染色体バンド境界"を塩基配列レベルで特定し、その境界領域には、がん関連遺伝子群や脳神経疾患遺伝子群が集中して局在するという結果を得た。本研究においては、これまでの我々の研究グループによる研究成果をもとに開発したヒト染色体“バンド境界"の網羅的なヒトゲノムマッピングにもとづく新規エピゲノム解析法の有効性を実証できた。最終的に、ヒトゲノムの“染色体バンド境界地図"を細胞間で比較解析することは、エピジェネティックな変化を起こしたゲノム部位を網羅的に特定する有効な手段になることを実証することができた。光学顕微鏡で観察される染色体バンド構造とゲノム配列の統合的解析ならびにその臨床応用をめざして、特にDNA複製タイミングを指標に、ヒト染色体の構造的クロマチン境界と考えられるR/G-バンド境界領域に着目した疾患エピゲノム解析を行った。DNA複製タイミングの測定方法については、対数増殖期のヒト培養細胞を60分間BrdUで標識した後、セルソーターを用いてDNA含量に基づいて、S期内を4分割する。次に、免疫沈降法によりBrdUで標識した新生鎖DNAの精製をおこなった後、測定する部位のプライマーセットを用いて、定量的PCRをおこない、ゲル電気泳動後に各S期分画のバンドを定量する。また、近年公開されたDNA複製タイミングデータベースを活用した。DNA複製タイミングの実験ならびにデータベースを用いた解析を組み合わせた解析結果から、ヒト染色体のR-バンドとG-バンドの境界(R/G-バンド境界)に対応するゲノム領域を、DNA複製タイミングのS期前半から後半への転換部位として塩基配列レベルでゲノム網羅的に特定できた。特定したR/G-バンド境界領域の詳細なゲノム解析を行った結果、がん関連遺伝子群や特徴的な脳神経疾患遺伝子群が集中して局在しており、200 kb以上のサイズの大きな遺伝子群が多いことが判明した。R/G-バンド境界領域内に特定したサイズの大きな遺伝子群について、種々の細胞系列間で詳細なDNA複製タイミングの比較解析を行った結果、細胞間で複製タイミングの転換パターンに違いがあることがわかった。また、転写と複製タイミングの方向性における相関解析を行った結果、細胞ごとにその関係が異なっていることが判明した。DNA複製タイミングを指標にして、染色体構造とゲノム配列の統合にもとづくエピゲノム解析を行った。その結果、塩基配列レベルでゲノム網羅的に特定されたヒト染色体のR/G-バンド境界領域には、グルタミン酸レセプター遺伝子群などの神経シナプス関連遺伝子やアルツハイマー病の発症と関連したAPPを含む脳神経疾患遺伝子群が集中して局在するという予想外の興味深い研究結果が得られた。神経シナプス機能や脳神経疾患の発症と関連した遺伝子群は、ゲノム上にランダムに局在しているのではなく、ある特定のゲノム領域に局在しているとことが示唆された。また神経系由来細胞を含む種々の細胞系列間での詳細なDNA複製タイミングの比較解析を行った。その結果、R/G-バンド境界のゲノム上の位置が、これらの細胞系列間で変動していることが判明した。染色体バンド境界は、神経分化の過程や外的環境の変化などにより、ゲノム上での位置がエピジェネティックに変動することが示唆された。さらに、S期前期から後期への複製タイミングの転換部位として特定された染色体バンド(R/G)境界領域は、DNA増幅領域(amplicon)に対応する染色体異常をおこしやすいゲノム不安定化部位であることが示された。染色体構造とゲノム配列の統合を目指した研究から、ヒト染色体の構造的クロマチン境界と考えられる“染色体バンド境界領域"の特殊な構造環境は、脳神経疾患発症の分子機構と密接に関連することを明らかにした。また、バンド境界領域の特殊な機能構造は、神経シナプス機能と関連した神経可塑性の分子基盤にも関与することが示唆された。これまでの申請者らのグループによる解析結果から、神経シナプス機能や脳神経疾患と関連した遺伝子群は、ゲノム上にランダムに局在しているのではなく、ある特定のゲノム領域に局在していると推測される。具体的には、バンド境界に対応する複製タイミングの転換領域には、グルタミン酸レセプター遺伝子群をはじめとする神経シナプス機能と関連した遺伝子群や脳神経疾患遺伝子群が集中して存在するとの興味深い知見を得た。例えば、バンド境界領域内に、神経シナプス伝達において重要な役割を果たしているAMPAレセプター遺伝子群、てんかん症と関係したグルタミン酸レセプター遺伝子GRIK1、ならびに家族性アルツハイマー病の代表的な原因遺伝子であるAPPなどを見出した。染色体構造とゲノム配列の統合を目指して、DNA複製タイミングを指標した染色体バンド境界を軸とするヒト染色体バンド構造についての一連の医学的な研究成果から、ヒト染色体の“バンド境界領域"の特殊な構造と機能を詳細に解析し、バンド境界領域は、神経シナプス機能や神経可塑性の遺伝学的な分子基盤と密接に関連していることを実証することができた。また、“バンド境界領域"は、脳神経疾患遺伝子群でしばしば検出されるトリプレットリピート伸長などのゲノム不安定性部位に対応し、“ハイリスク・ハイリターン"ともいうべき特徴を備えている重要な染色体機能領域であることを実証できた。以上のように、本研究課題で提示した仮説に関連した新規の知見を明らかにできたことが理由である。cDNAマイクロアレイを用いた遺伝子発現解析を行い、ヒトゲノム“染色体バンド境界地図"との相関解析を行う。特に、細胞間でバンド境界の位置が異なるゲノム部位について、局在する遺伝子群の発現との対応関係を明らかした。

また、DNAマイクロアレイを用いたDNAメチル化解析を行い、ヒトゲノム“染色体バンド境界地図"との相関解析を行う。特に、細胞間でバンド境界の位置が異なるゲノム領域について、DNAメチル化状態との対応関係を明らかにした。さらに、特定したバンド境界領域に共通する塩基配列を抽出し、境界を特徴づけるシグナル群が存在するかを明らかにする。また、局在する遺伝子群を網羅的に特定し、その特徴を明らかにした。染色体構造とゲノム配列の統合を目指した研究から、ヒト染色体の構造的クロマチン境界と考えられる“染色体バンド境界"を塩基配列レベルで特定し、その境界領域には、がん関連遺伝子群や脳神経疾患遺伝子群が集中して局在するという結果を得た。本研究においては、これまでの我々の研究グループによる研究成果をもとに開発したヒト染色体“バンド境界"の網羅的なヒトゲノムマッピングにもとづく新規エピゲノム解析法の有効性を実証できた。最終的に、ヒトゲノムの“染色体バンド境界地図"を細胞間で比較解析することは、エピジェネティックな変化を起こしたゲノム部位を網羅的に特定する有効な手段になることを実証することができた。DNA複製タイミング測定法を用いて、ヒト染色体のR/G-バンド境界のゲノム網羅的特定にもとづく新規ゲノム・エピゲノム解析法を開発し、各種細胞系列間での比較解析に応用することができた。これまでの研究結果から、構造的クロマチン境界に対応する染色体のバンド境界の特殊な構造環境は、神経可塑性の分子基盤や脳神経疾患の発症メカニズムと密接に関連した“ハイリスク・ハイリターン"ともいうべき特徴を備えているという当初の仮説を検証することができた。神経シナプス関連遺伝子群や脳神経疾患遺伝子群に着目した細胞系列間での“染色体バンド境界地図"の比較解析を体系的に行っていく予定である。また、ゲノム網羅的に特定したバンド境界部位のエピゲノム解析を進めて、その一般的な構造や機能の特徴などを明らかにしていく予定である。さらに、染色体バンド境界領域におけるゲノム不安定部位としての特性とトリプレットリピート病との関連解析を進めていく予定である。分子遺伝学本研究において開発したDNA複製タイミングを指標にした新規ゲノム・エピゲノム解析法を用いて、染色体バンド境界のゲノム位置の変動が、さまざまな疾患の予後・病態診断の指標になりうるかを検証していく予定である。特にグルタミン酸レセプター遺伝子群やアルツハイマー病の原因遺伝子APPに着目した脳神経疾患ならびに細胞周期関連遺伝子群に着目したがんについてのエピジェネティクス解析を進めていく予定である。これまでのDNA複製タイミングの実験解析とデータベースを用いた解析を組み合わせたゲノム網羅的な研究を行った結果、染色体バンド境界領域に局在するがん関連遺伝子群や脳神経疾患遺伝子群の一般的な構造的特徴を明らかにすることができた。また、種々の細胞系列間で詳細にバンド境界領域に局在する遺伝子群のDNA複製タイミングを比較解析した結果、細胞間での違いを詳細に明らかにすることができた。
第二帝政期ドイツ自由主義の政治構想とその現代的意義-ギールケからプロイスへ-

従来必ずしも本格的な研究対象とはされてこなかった、第二帝政期ドイツの穏健的自由主義思想を、積極的な政治秩序構想の1つとして評価できることを示した。具体的には、ドイツ団体思想の大家オットー・ギールケ(1841-1921)と、その弟子でありヴァイマル共和国憲法の起草者であったフーゴ・プロイス(1860-1925)の国家論を、同時代の支配学説との対比において理解し、「不徹底」と評価され続けてきたギールケ国家論は、まさに「不徹底」であるがゆえの絶妙のバランスを保っていたのであり、この点をむしろ政治構想としての強みとして積極的に評価しうることを明らかにした。第二帝政創立期ドイツの政治構想について、オットー・フォン・ギールケの国家論を中心として、詳細な分析を行った。具体的には、同時代の支配学説を唱えた国法学者パウル・ラーバントとギールケとの間で繰り広げられた連邦国家論争を同時代の文脈において詳しく跡づけるとともに、ワイマール期からナチ期にかけて活躍した政治学者カール・シュミットの連邦論と比較することにより、従来の第二帝政期評価を根本的に修正することに成功した。すなわち、「不決断の所産」という「中途半端さ」を消極的に強調するシュミットの第二帝政理解に対して、積極的に「中途半端」に踏みとどまることを選択して複数の主権の担い手が存在するというドイツの現状に適合的な国家モデルを作り上げたギールケの議論を対置し、シュミットとは異なる仕方で第二帝政期の政治体制を理解することが可能であることを示した。本研究の試みは、マックス・ヴェーバーにより定式化され、カール・シュミットにも引き継がれた第二帝政に対する支配的な診断、すなわち第二帝政の政治体制には制度的な欠陥があり、ビスマルクという巨人の個人的技量に依拠しない限り巨大な官僚制を制御できなかったとする見解に対して、部分団体による決定とそれへの人民の参加を求めるギールケの多元的な意思決定モデルの有用性を対置し、ヴェーバーやシュミットが説いた「強力な指導者による統治」がはらむ問題点を浮かび上がらせようとするものである。以上の研究成果は、ギールケからフーゴ・プロイスに至るドイツ自由主義の評価を根本的に修正しようとする本研究課題全体の出発点を確保するとともに、今後の研究の方向性を定めるものである。本年度はオットー・ギールケとパウル・ラーバントの連邦国家論に関する昨年度までの研究を総括し、法制史学会第60回総会で研究報告を行うとともに、昨年度にスペイン・セヴィリアで行った学会発表を基に独語論文を取り纏めJahrbuch junge Rechtsgeschichte誌に投稿した(すでに印刷中であるが、出版社の都合で出版が来年度にずれ込む可能性もある)。さらに、以上の研究成果を踏まえ、ギールケの弟子でワイマール共和国憲法を起草したフーゴ・プロイスの主著『領域団体としての自治体・国家・帝国』を分析し、プロイスの国家論をギールケ国家論と比較する研究を進めた。ここでプロイスの主権概念批判の内容を詳細に検討した結果、従来、不徹底なギールケ国家論を克服するものとして高く評価されてきたプロイスの主権概念批判は、むしろギールケ国家論がもつ絶妙なバランスを壊してしまうという点で、却ってギールケ国家論の利点を損なわせる機能を果たしたことを明らかにした。そして併せて、政治における責任主体の拡散というギールケ国家論が抱えていた問題点は、プロイス国家論においてもさらに先鋭化された形で突きつけられることとなったのであり、この観点からプロイス国家論の評価をもう一度再検討する必要があることを指摘した。以上の研究成果は、政治思想学会第15回研究会で報告したが、本報告の内容については来年度中に国内学術雑誌に投稿し、公表する予定である。これら今年度の研究成果は、ギールケからプロイスに至るドイツ自由主義の評価を根本的に修正しようとする本研究計画全体の骨格をなすものであり、次年度に予定している研究成果取り纏めのための土台をなすものである。本研究の最終年度にあたる本年度は、オットー・ギールケとその弟子フーゴ・プロイスの連邦国家論に関する昨年度までの研究を総括し、『法の流通』上に論文を発表した。また、社会思想史学会で開催された拙蓍『オットー・フォン・ギールケの政治思想』の合評会の討論者を務めるとともに、昨年度に取り纏めた独語論文を手直しし、『法と政治の現代的諸相』上に邦語で発表した。尚、昨年度中に刊行予定であったJahrbuch junge Rechtsgeschichte誌上の独語論文については、編集上の都合で刊行が今年度にずれ込んだため、本年度の成果として再掲している。本年度までの研究の結果明らかになった点としては、次の3点を挙げることができる。

すなわち、(1)ギールケの連邦国家論は、帝国と領邦国家が主権を共有するという独自の帝国モデルを提示することにより、統一国家でも国家連合でもないというドイツ帝国の複雑な国制の解釈として、ラーバントら支配的な実証主義国法学の解釈よりも高い説明能力をもっていた点(2)しかし、ギールケの連邦国家論は、領邦国家と自治体の原理的区別という理論的な課題に完全には応え切れておらす、プロイスはこの点の克服を目指していた点、(3)にもかかわらす、この克服を目指して行われたプロイスの主権概念批判は「主権概念の再導入により、政治における責任主体の拡散傾向に歯止めをかける」というギールケ国家論の利点を却って毀損するという逆説的な機能を果たした点である。すなわち、「不徹底」と評価され続けてきたギールケ国家論は、まさに「不徹底」であるがゆえの絶妙のバランスを保っていたのであり、この点をむしろ政治構想としての強みとして積極的に評価する余地が見えてきたのである。ただし、このような評価をより精緻化するためには、三月前期以来のドイツ自由主義の系譜の中にギールケ国家論の淵源を辿り、ギールケ国家論を成り立たせた条件を探る作業が必要であり、本研究を遂行する中で、新たに取り組むべき課題を見出すことができた。
SEMなみの解像度を持つ広視野レーザースキャナーの基礎研究

本研究の当初は,これまで行っていたfθ走査用レンズ系を改良した.これまでは,走査幅30mmにわたりレーザのスポット径6μmを保証するレンズ系を研究対象としていた.しかし,レーザイメージャー用にスポット径を3μmとし,走査幅を10mmとした新しい走査レンズ系を設計した.試作した3Dレーザスキャナーの構成は,コリメータ付きの半導体レーザとレーザ走査用の走査ミラーとfθレンズ,およびレーザ反射光強度を測定するための受光素子からなる.本装置は共焦点光学系となっている.広い領域を観察するために,レーザはテレビの走査線の様に観察対象物の表面上を移動することになる.10mm幅の広大な領域を観察することに成功した.テストチャートを観察した結果,対物レンズ換算で約20倍の倍率であった.試作の装置は完成したが,観察画像が揺れるのが課題として残った.これまでは,レーザを走査する回転ミラーの支持軸受は,ボールベアリングを用いていた.ボールベアリングでは,ボールが軌道輪を接触しながら転動しているが,急激に摩擦係数が大きくなるところがあり,そのときにジッタが悪化すると考えられた.そこで,空気動圧軸受を使用することにした.平面ミラーを当該の空気動圧軸受支持のモータに接着し,動バランスをとった.最終的には,空気動圧軸受のジッタが目標値以内となったので,画像の揺らぎを抑えることができた.さらに,画像の揺らぎを抑えるために,計測ソフトウェアにも工夫を凝らした.レーザ走査ラインの原点を決めるための原点位置検出部分を改良し,再現のよい原点の位置決めが可能となった.反射光強度をデジタルデータに変換するA/D変換ボードは100MHz動作の高速なものを使用した.これにより,10mm幅の走査領域を0.5μm間隔で観察することができるようになった.試作した装置は除振台の上に設置し,外部の振動の影響を最小限にするようにした.本研究の当初は,これまで行っていたfθ走査用レンズ系を改良した.これまでは,走査幅30mmにわたりレーザのスポット径6μmを保証するレンズ系を研究対象としていた.しかし,レーザイメージャー用にスポット径を3μmとし,走査幅を10mmとした新しい走査レンズ系を設計した.試作した3Dレーザスキャナーの構成は,コリメータ付きの半導体レーザとレーザ走査用の走査ミラーとfθレンズ,およびレーザ反射光強度を測定するための受光素子からなる.本装置は共焦点光学系となっている.広い領域を観察するために,レーザはテレビの走査線の様に観察対象物の表面上を移動することになる.10mm幅の広大な領域を観察することに成功した.テストチャートを観察した結果,対物レンズ換算で約20倍の倍率であった.試作の装置は完成したが,観察画像が揺れるのが課題として残った.これまでは,レーザを走査する回転ミラーの支持軸受は,ボールベアリングを用いていた.ボールベアリングでは,ボールが軌道輪を接触しながら転動しているが,急激に摩擦係数が大きくなるところがあり,そのときにジッタが悪化すると考えられた.そこで,空気動圧軸受を使用することにした.平面ミラーを当該の空気動圧軸受支持のモータに接着し,動バランスをとった.最終的には,空気動圧軸受のジッタが目標値以内となったので,画像の揺らぎを抑えることができた.さらに,画像の揺らぎを抑えるために,計測ソフトウェアにも工夫を凝らした.レーザ走査ラインの原点を決めるための原点位置検出部分を改良し,再現のよい原点の位置決めが可能となった.反射光強度をデジタルデータに変換するA/D変換ボードは100MHz動作の高速なものを使用した.これにより,10mm幅の走査領域を0.5μm間隔で観察することができるようになった.試作した装置は除振台の上に設置し,外部の振動の影響を最小限にするようにした.本研究で開発するレーザースキャナーの原理は,既存のレーザー顕微鏡とほとんど同じである.すなわち,走査レンズで微細に絞ったレーザー光(レーザースポット径)を観察対象物に当て,各点の反射光の強度を測定し,光の強弱を基に画像を構成することで対象物を観察するものである.視野を広げるためには走査幅を広げればよいが,現状では走査幅の両端でレーザーのスポット径が大きくなるために解像度が悪くなる.本研究では走査レンズ(fθレンズ)とレーザー走査装置(ポリゴンミラー)を,これまで申請者が研究してきたシュリンクフィッタという新しい機械要素を用いて構成することにより,広視野化と高解像度化を同時に達成するものである.本年度は,レーザースキャナーを組み立てた.レーザーの走査装置としては,ポリゴンミラーではなく,平面鏡を回転させることとした.光学設計では,結像面上3μmのスポット径を結び,それが10mmの走査域にわたり保証できるようにした.この設計計算には,光学設計ソフトCODE Vを用いた.また,レンズの歪みについては構造解析ソフトMARCを用いた.fθレンズは,シュリンクフィッタを用いて鏡筒に組み込んだ.走査域にわたりスポット系を測定したところ,設計値の3μmに対して,4μと少し大きな値となった.本レーザースキャナーは,共焦点方式であり,観察対象物を高さ方向に移動させて,焦点のあったところのデータを読み込んでいく.試みに,10円硬貨の表面を観察した.

10mmの走査幅にわたり,8000点のデータを読み込むことができる.読み込んだデータを画像として表示した結果,良好な像が得られた.高さデータ接触式粗さ計のデータと比較した結果,5%程度の誤差があるものの良好な測定結果をなった.今後,装置の改良を行う予定である.レーザースキャナーの原理は,以下のとおりである.走査レンズで微細に絞ったレーザー光(レーザースポット径)を観察対象物に当て,各点の反射光の強度を測定し,光の強弱を基に画像を構成する.視野を広げるためには走査幅を広げればよいが,現状では走査幅の両端でレーザーのスポット径が大きくなるために解像度が悪くなる.本研究では走査レンズ(fθレンズ)とレーザー走査装置(ポリゴンミラー)を,これまで申請者が研究してきたシュリンクフィッタという新しい機械要素を用いて構成することにより,広視野化と高解像度化を同時に達成するものである.本年度は,昨年度組み立てたレーザースキャナーの性能を調べ、改良を加えた.レーザーの波長は650nmで,出力は3mWである.平面鏡を約2,000rpmで回転させることで3μmまで絞ったレーザー光を10mm幅で走査することができる.ジッタと面倒れ特性を測定し共に満足のいく値を得ることができた.シュリンクフィッタの特徴は温度変化に強いことであるので,冷凍温度から70°Cまでの各種温度に一定期間走査レンズを保存してから実験を行ったが,レーザースキャナーの性能には目立った劣化は見られなかった.観察試料のステージには,市販の電動ステージを用いているが,レーザースキャナーの解像度が高いために,電動ステージの振動が問題となった.根本的な解決には除振台を設置して,より高精度なステージを用いる必要がある.解像度については,走査幅の両端と中央でMTF試験を実施した.その結果,光学顕微鏡の対物レンズ換算で510倍の解像度があることが確認された.さらに,本年度は信号処理用として高速なA/D変換装置を用いたために,走査方向のデータ取り込みがより高速に行えるようになった.視野が広くかつ高精度に観察することが可能な新しいレーザ顕微鏡を開発することを目的に研究を行った.昨年度までに試作機を作り,観察が可能であることを確認した.装置構成の概要は,コリメータ付きの半導体レーザとレーザ走査用の走査ミラーとfθレンズ,およびレーザ反射光強度を測定するための受光素子からなる.本装置は共焦点光学系となっている.広い領域を観察するために,レーザはテレビの走査線の様に観察対象物の表面上を移動することになる.試作の装置は完成したが,観察画像が揺れるのが課題として残った.そこで,本年度はこれを解決することを目指した.これまでは,レーザを走査する回転ミラーの支持軸受は,ボールベアリングを用いていた.ジッタを測定したところ目標値に達していなかったので,空気動圧軸受を使用することにした.平面ミラーを当該の空気動圧軸受支持のモータに接着し,動バランスをとった.最終的には,空気動圧軸受のジッタが目標値以内となったので,画像の揺らぎを昨年度よりも押さえることができた.さらに,画像の揺らぎを抑えるために,計測ソフトウェアにも工夫を凝らした.レーザ走査ラインの原点を決めるための原点位置検出部分を改良し,再現のよい原点の位置決めが可能となった.反射光強度をデジタルデータに変換するA/D変換ボードは100MHz動作の高速なものを使用した.これにより,10mm幅の走査領域を0.5μm間隔で観察することができるようになった.
近接場光を用いたナノスケール光・電子融合素子要素技術の研究

光学顕微鏡で波長以下の像(回折限界以下の像)を観察できないように、伝播光を光の回折限界以下の微小な領域へ適用することはできない。しかし、近接場光(入射光の周波数で振動する空気中へ染み出した電気力線)を用いると当該回折限界を打破できる可能性ある。本研究では、今後の高度情報化社会を支えるシステムのキーデバイスとなる高密度に集積可能な光・電子集積デバイスの実現に向け、(1)伝播光を近接場光へ変換する素子構造の開発を行うとともに、(2)当該素子により発生させた近接場光を介した光周波数信号の伝達を実現した。本研究は,新規構造の近接場光発生器と検出器の創出とそれら構造の最適化並びに近接場光を介した光の強度及び周波数変調信号の伝達技術の開発を目的としている。そのために,伝播光を近接場光へ変換する装置として,直径が0.4から1.0μmの微小石英球と銀ナノペーストの混合膜を提案した。平成19年度は本混合膜を半導体レーザの光出射面へ塗布、焼結し(焼結されて微小誘電体が銀に埋め込まれた構造になる),混合膜厚及び石英微小球と銀ナノペーストの混合比と膜の出射側に発生する近接場光の発生強度及び発生頻度,さらに膜の出射面上での近接場光発生領域の広がりの程度の相関を明らかにした。本結果より,近接場光発生器に最適な膜厚及び銀ペーストと石英球の混合条件を求めることができた。近接場光検出器についてはシリコン基板上に混合膜を作製し,混合膜とシリコン界面に形成されるショットキー接合により本界面に発生する近接場光を検出する構造を提案した。本素子に外部からレーザ光を照射し,検出された光電流が最大になる石英微小球と銀ナノペーストの混合比及び焼結条件を求めた。これらの最適構造の混合膜が作製された近接場光発生器の半導体レーザ部分に変調電流を印加し,混合膜へ光強度変調されたレーザ光を入射することにより,近接場光も同様に強度変調されることを実験的に求め,近接場光を介して光強度変調信号が伝達されることを明らかにした。さらに,半導体レーザに変調信号を印加することにより周波数変調されたレーザ光を混合膜へ入射し,膜の出射側に発生する近接場光に対して光ヘテロダイン検波を行い,変調電流振幅に対する発振波長の変位(FM変調効率)を求めることができた。本研究は新規構造の近接場光発生器及び検出器の創出と近接場光を介した光の強度及び周波数変調信号の伝達技術の開発を目的としている。そのために、伝播光を近接場光へ変換する装置として、直径が0.4から1.0μmの微小石英球と銀ナノペーストからなる金属-誘電体混合膜を提案した。平成19年度に金属-誘電体混合膜の作製方法と構造を最適化し、半導体レーザの光出射面へ作製することにより、近接場光発生及び強度変調された光信号の伝達を実現している。平成20年度は金属-誘電体混合膜を介した光の周波数信号伝達への展開及び近接場光検出器の開発を行った。光の周波数信号伝達技術の開発には、金属-誘電体混合膜を半導体レーザの光出射面上に作りつけた構造の素子を用いた。本素子の半導体レーザ部に交流電流信号を重畳することによりレーザ光の周波数変調を行い、周波数変調されたレーザ光を混合膜へ入射し、膜の出射側表面に発生する近接場光が周波数変調されていることを確認した。その際、近接場光の波長(振動数)と発振波長(周波数)が極めて近いもう一つの半導体レーザ(局発レーザ)を用い、当該レーザから出射されたレザ光と近接場光のビート信号をとるという光ヘテロダイン検波を行った。これにより、近接場光を介して光周波数信号の伝達が可能であることを示すことができた。近接場光検出器の構造については、従来のフォトダイオードと同様な接合容量及び電気抵抗の低減の観点から最適化を行い、3dB帯域が数百MHz以上の素子を作製できた。さらに、光周波数信号の検出を試み、外部から2つの波長のレーザ光を本検出器へ照射し、そのレーザ光の差周波数の電気信号出力を確認できた。以上の結果より、当初の計画は達成されたと言える。また、これらの成果は積極的に論文及び学会
Hippo経路関連分子YAP1の制御破綻に基づく動脈硬化の病態機序の解明

我々は、血管平滑筋細胞の増殖にHippo経路(MST1/2-LATS1/2)に制御される転写共役因子YAP1が関与することを見出していたが、その機序は不明であった。コントロールとしてGFP、野生型YAP1および恒常的活性化型YAP1(YAP1-5SA)のアデノウイルスを用いて血管平滑筋細胞に過剰発現させると、YAP1-5SAの過剰発現細胞は、GFPや野生型YAP1の過剰発現細胞に比べ、細胞増殖・生存シグナルとして重要なAktの発現を有意に増加させた。さらに、これらのウイルスを感染させた細胞の培養上清を正常な血管平滑筋細胞に移すというトランスファー実験を行ったところ、YAP1-5SAを過剰発現させた細胞培養上清のトランスファーは、GFPや野生型YAP1のそれと比べAktのリン酸化を有意に増加させた。これらの結果から、YAP1の活性化を介した血管平滑筋細胞の増殖には、Aktの遺伝子レベルでの発現増加および細胞外分泌タンパク質を介した間接的な増殖シグナルの亢進が関与することが示唆される。今後はこれらシグナルのクロストーク機構の詳細な機序を明らかにし、Hippo経路およびその関連分子YAP1を標的とした動脈硬化の新たな治療薬の探索を試みる。また、血管障害モデルマウスや脂質異常症モデルマウスを用いた動脈硬化の発症、進展における血管平滑筋細胞におけるYAP1の生理的役割を明らかにする目的でMyh11-cre/ERT2とYAP1のfloxマウスを交配させて、平滑筋細胞特異的ノックアウトマウスを作製している段階である。タモキシフェン誘導型CreERシステムを用いて、当該年度中に血管平滑筋細胞特異的YAP1ノックアウトマウスの作製まで予定していたが、現在作製途中にあり、今年度中に必要匹数を確保できる見込みである。血管平滑筋特異的YAP1ノックアウトマウスを用いて、血管傷害による内膜肥厚および脂質異常による動脈硬化形成における血管平滑筋細胞のYAP1の生理的役割を明らかにする。当初の計画では、血管平滑筋特異的YAP1ノックアウトマウスに、ApoE欠損マウスをクロスバックし、脂質異常症モデルを作製する予定であったが、動物作製が遅れており、研究期間が限られていることから、アデノ随伴ウイルスベクターを用いて、proprotein convertase subtilisin/kexin type 9(PCSK9)D377Y mutationを導入することにより、脂質異常症モデルマウスを作製する予定である。血管平滑筋特異的YAP1ノックアウトマウスの作製の遅れにより、購入予定だった免疫染色関連試薬分を使用しなかったため、次年度使用額が発生した。今年度、予定した動物実験を遂行するので、次年度使用額は免疫染色関連試薬の消耗品に当てる予定である。
圧流量関係に基づく冠動脈バイパス術グラフト波形解析機器の開発

本研究は我々がこれまでに開発してきた、冠動脈バイパス術におけるグラフトと自己冠動脈の血流量および血圧の関係を解析するアプリケーションの正当性を動物実験を用いて評価するものである。冠動脈バイパス手術におけるバイパスグラフトの血流量の測定にはTransit time flow meter :TTFが用いられてきた。TTFにてグラフト流量を測定することは可能だが、心周期によるグラフト流量の変化、内圧の変化などの位相差に関しては評価が不可能である。実臨床においてはグラフトの長さや吻合部位によって、グラフト血流と自己冠動脈血流には位相差が発生しており、位相差の補正はグラフト血流評価において不可欠なものと思われる。我々の開発したアプリケーションではグラフト血流および冠動脈内圧を位相差を考慮したうえで解析することが可能であり、過去のデータから実臨床に合致する結果が得られている。今回の実験はこれを実証するためにミニブタを用いた冠動脈バイパスモデルを作成し、血管内診断カテーテルを用いて血流量や圧変化、位相差について評価し、我々の開発したアプリケーションによる解析結果との整合性を評価することが目的である。今年度中にミニブタを用いた冠動脈バイパスモデルを作成し、実際の圧流量関係と開発したアプリケーションとの間の整合性について評価する予定であった。ミニブタを用いた実験が可能な施設が限定されており、当初予定し、実験を計画していた施設での血管内診断用カテーテルの使用許可が下りず、他の施設への変更を余儀なくされた。現在新たな施設での実験計画を作成中である。次年度の4月に新たな実験施設での実験について協議する。次年度中にはミニブタを用いた実験が可能と考えている本研究は我々がこれまでに開発してきた、冠動脈バイパス術におけるグラフトと自己冠動脈の血流量および血圧の関係を解析するアプリケーションの正当性を動物実験を用いて評価するものである。次年度中にはミニブタを用いた実験が可能と考えている費用の大きなミニブタを用いた実験が施行できなかったため次年度使用額が生じた。次年度はミニブタを用いた実験が可能と考えており、使用可能と思われる。1日あたり2頭のミニブタを用いた実験で、施設利用費を含め120万円程度を予想している。
動脈硬化と栄養素の関連解明を目指した島嶼地区モデルの開拓

小離島(島人口500人未満)は、交通・物流が未発達であり本土とは違うライフスタイルが予想されるが、未だ詳細な調査報告はほとんど無い。そこで我々は食習慣と動脈硬化の関連に注目し調査を行った。長崎県五島市の小離島である嵯峨島(人口238人)、椛島(人口278人)、黄島(人口58人)より149名の血中ホモシステイン(Hcy)測定とその代謝に関連するメチレンテトラヒドロ還元酵素(MTHFR)遺伝子多型を解析した。動脈硬化の指標として頸動脈内中膜複合体厚(IMT)と心臓足首血管指数(CAVI)を測定した。また五島市の福江島(人口43,331人)と本土の雲仙市(人口52,230人)のデータと比較した。小離島の食習慣の調査としては、椛島で11月と2月に2回、延べ52人に、栄養士・医師が各家庭を訪問もしくは調査票に自己秤量・記入方式にて行った。Hcyに影響を及ぼす因子で調整したHcyは、小離島12.1±0.3μmol/l(平均±標準誤差)、福江島8.5±0.1μmol/l、雲仙市7.4±0.3μmol/lと有意に(p<0.001)差を認めた。MTHFR遺伝子多型の頻度、IMT、CAVIは3つの地域で差は無かった。小離島では、平成16年国民栄養調査と比し、魚介類が2倍近く摂取され、食塩の摂取も多かった。Hcyに影響を与える栄養素では、葉酸408μg、ビタミンB_61.6mg、ビタミンB_127.1μgと十分量摂取されていた。事前の簡易調査から魚介類を除いた生鮮食品の摂取が少ないと予想したが、各家庭に大型冷凍庫を備え、家庭菜園を活用し十分な食材を摂取していた。今回の調査は例数が少なく、13日間の短期調査であるため、十分に小離島の食習慣を表していない可能性があるが、初めての小離島における栄養学的データが得られた。Hcyがへき地ほど高くなる原因は、今後も調査が必要であると考えられた。動脈硬化の新たな危険因子と報告されている血中ホモシステイン濃度(Hcy)、及びHcy代謝の律速酵素であるメチレンテトラヒドロ葉酸還元酵素(MTHFR)遺伝子のC677T遺伝子多型を、人口1000人未満の小離島149人、比較的人口規模のある大離島1030人、そして本土地方都市291人調査した。地域間のMTHFR遺伝子多型頻度には差を認めなかったが、年齢・性別等の調整後Hcyは小離島が最小2乗平均11.1(標準誤差±0.3)μmol/lと最も高く、次いで大離島8.8(±0.1)μmol/l、本土6.0(±0.3)μmol/lであり、有意差を認めた。また、MTHFR遺伝子多型別におけるHcyは、小離島ではCC+CT群10.0(±0.4)μmol/l、TT群18.7(±0.9)μmol/1と大きな差を有意に認め、大離島ではCC+CT群8.7(±0.1)μmol/l、TT群10.0(±0.4)μmol/lでは比較的小さな差を有意に認めた。本土ではCC+CT群6.7(±0.3)μmol/l、TT群6.6(0.7)μmol/lで差を認めなかった。上記の小離島において高いHcyを認めること、MTHFR遺伝子多型間に大きなHcy差を認めるのは、小離島では葉酸が不足する等の特徴的な食生活を持つためではないかと仮説を立てたが、これまで小離島で栄養調査が行われたことが無かった。そこで我々は、島人口278人の小離島の協力者42名に、秤量調査法を主に用いて栄養調査を行った。葉酸においては小離島平均440.9μg/日、国民栄養調査310μg/日であり、ビタミンB12では小離島8.1μg/日、国民栄養調査、国民栄養調査7.5μg/日であった。その他小離島では総カロリーおよび塩分摂取量が多く、蛋白源として魚介類が多いという結果等を認めた。次年度は調査の季節を変え、サンプル数を増やし分析を進めたい。

Hcyに影響を及ぼす因子で調整したHcyは、小離島12.1±0.3μmol/l(平均±標準誤差)、福江島8.5±0.1μmol/l、雲仙市7.4±0.3μmol/lと有意に(p<0.001)差を認めた。MTHFR遺伝子多型の頻度、IMT、CAVIは3つの地域で差は無かった。小離島では、平成16年国民栄養調査と比し、魚介類が2倍近く摂取され、食塩の摂取も多かった。Hcyに影響を与える栄養素では、葉酸408μg、ビタミンB_61.6mg、ビタミンB_127.1μgと十分量摂取されていた。事前の簡易調査から魚介類を除いた生鮮食品の摂取が少ないと予想したが、各家庭に大型冷凍庫を備え、家庭菜園を活用し十分な食材を摂取していた。今回の調査は例数が少なく、13日間の短期調査であるため、十分に小離島の食習慣を表していない可能性があるが、初めての小離島における栄養学的データが得られた。Hcyがへき地ほど高くなる原因は、今後も調査が必要であると考えられた。
急性骨髄性白血病幹細胞特異的なスプライシングの包括的解析と診断・治療の基盤整備

急性骨髄性白血病(AML)の幹細胞、前駆細胞、AML様細胞株の全mRNA及びエクソンレベルでの発現解析をマイクロアレイで行った。AML幹細胞と造血幹細胞を比較したところ全mRNAレベルで481個、エクソンレベルで117遺伝子に発現変化が見られた。またAML前駆細胞やAML様細胞においても特徴的なスプライシングパターンや発現パターンを示すものがあった。これら分子の強制発現・ノックダウン細胞を作製したところ、腫瘍化に関わる変化は認められなかったが炎症応答に影響を与えるものは見出された。急性骨髄性白血病(AML)は成人で最も有病率の高い白血病であり、抗がん剤による寛解導入療法に失敗すると、死の転機を辿るケースが多い。抗がん剤投与がAMLの根本治癒に繋がりにくいのは、AML、幹細胞が抗がん剤に高い抵抗性を示すことが原因と考えられる。従って、AMLを克服するには、AML幹細胞固有の細胞現象を捉え、それら現象の基礎となる分子を同定し、全く新しい治療の標的を見出す必要がある。本研究はAML幹細胞特異的なスプライシングパターンを全ゲノムスケールで休系化し、AML発症における役割や分子メカニズムを明らかにすることを目的としている。本年度はまず、CD34^+CD38^-画分(幹細胞)およびCD34^+CD38^+画分(分化した細胞)からRNAを抽出し、微量サンプル増幅系でcDNAを調製し、Affymetrix社のエクソンアレイで発現データを得た。これらをPartek社のプログラムと研究者の構築した手法で解析した。その結果、AML CD34^+CD38^-細胞がおよびCD34^+CD38^+に分化する際にエクソン発現パターンが変化する遺伝子を47同定した。中でも30については健常検体の分化反応には有意に変動しておらず白血病化への役割が考えられた。さらにこれら30遺伝子についてqRT-PCR解析を実施し、発現を確認した。候補遺伝子についてGene Ontologyターム解析を行ったところ複数の受容体や転写因子が含まれており白血病の発症との関わりが考えられた。In situハイブリダイゼーションによる組織分布の確認と、発現ベクターを遺伝子導入したモデル化細胞を用いた機能餌析は準備段階に留まった。抗がん剤投与が肌の根本治癒に繋がりにくいのは、AML幹細胞が抗がん剤に高い抵抗性を示すことが原因と考えられる。本研究はAML幹細胞特異的なスプライシングパターンを全ゲノムスケールで体系化し、AML発症における役割や分子メカニズムを明らかにすることを目的としている。前年度Affymetrix社のエクソンアレイで同定したAML幹細胞分化時のみに変動のみられた30遺伝子のエクソン発現パターンをqRT-PCR法で確認解析を重ねたところ、偽陽性率が想定以上に高かった。また調べたAML6検体の中でも検体間のばらつきが大きく、共通にスプライシング異常のみられる遺伝子は無かった。しかし複数の検体で差のみられる機能分子が複数見出せたのでそれらのレンチウイルス発現ベクターを構築した。また併行し、AML幹細胞と正常幹細胞の間でエクソン発現パターンに差のみられる遺伝子をエクソンアレイで調べ、161程度の差のある遺伝子を見出し、この中でも有望なものについて発現ベクターの作製に入った。本年は所属機関の移動に伴うセットアップのため、計画が大幅に遅れた。本研究課題では急性骨髄性白血病(AML)幹細胞やAML細胞におけるスプライシング異常を検出し、その機能的な役割や分子メカニズムを強制発現細胞系や動物モデルを用いて検討することを目的とする。またこれらAMLに見られるタンパク質バリアントに対する抗体を作製し、AML克服のための診断・治療の基盤づくりを進めることが目的である。本年はこれまでのAML幹細胞・AML細胞、またはこれらに似た白血病細胞株を用いた検討により見出されたエクソン・遺伝子発現異常のみられる分子について機能解析を進めた。まず、変動バリアントを発現する発現ウイルスベクターを構築し、導入した培養細胞株への影響を評価したが、細胞周期、抗ガン剤への感受性、フォーカス形成能などに影響を与える遺伝子・バリアントは見出せなかった。しかし一部の遺伝子については導入細胞の網羅的な発現解析をしたところ、TNFなどの炎症性サイトカインの産生を制御するものが含まれていた。これらの分子のミエロイド系細胞特異的なトランスジェニックマウスを作製したところ、20週齢以上たっても骨髄性白血病病変は見られなかったが、マクロファージ介在性の炎症応答に変化が見られるものがあった。また2分子についてはポリクローナル抗体を作り終えた。

このように急性骨髄性白血病発症に直接関わる幹細胞発現分子の検出には成功しなかったが、炎症性サイトカインの産生変化により、骨髄ニッチの環境を変えうる制御候補分子を見出した。
層モデルを用いた構成的逆数学の研究

本研究は、1.構成的逆数学における未解決問題の解決と新たな公理の発見、2.層モデルを用いた公理や定理の体系的な分離手法の構築、3.分離手法などメタ理論の構成的数学の枠組みでの展開を目的とする。これにより、論理的公理・関数の存在公理および新たに発見された公理のなす束構造の解明と解析が大きく進展する。また、本研究では様々な公理を層モデルの性質により特徴づけ解析することにより、研究をより高次な視点から深化させる。メタ理論を構成的数学の枠組みで展開し実証することにより、研究に数学的・技術的な貢献以上の意味・意義を与える。平成30年度は、研究の進展が遅れていた2.に焦点をあて研究をおこなった。クリプキ層モデルを用いて公理や定理の体系的な分離手法の構築を目指した。クリプキ層モデルはフレームと呼ばれる順序構造の上に構築されるが、公理や定理を体系的に分離するためには単に順序構造のみでは不十分であることが分かった。そのため、2つの順序構造とその間の単調写像により構成される、拡張フレームの概念を提案した。拡張フレームを用いることにより、命題論理における様々な公理を体系的に分離できることを、排中律(PEM)、2重否定除去(DNE)、弱い排中律(WPEM)、ド・モルガンの法則(DML)、弱いド・モルガンの法則(WDML)、制限された排中律(RPEM)などを例に示した。また、拡張フレーム上のクリプキ層モデルを用いて、述語論理における様々な公理を分離する手法を開発した。これにより、上記命題論理の公理を含め、命題論理式に存在命題を代入して得られる公理が体系的に分離できることを示した。さらに、その手法を1階算術体系に適用し算術体系においてなどの様々な公理を分離するための体系的な手法を開発した。3.に関連して、上記分離手法のうち述語論理までの部分は1点を除き、構成的集合論の枠組みで展開できることを確認した。これにより、論理的公理・関数の存在公理のなす束構造の解明と解析が進展し、様々な公理を層モデルの性質により特徴づけ解析し研究をより高次な視点から深化させ、メタ理論を構成的数学の枠組みで展開し研究に数学的・技術的な貢献以上の意味・意義を与える。平成28年度は、上記13それぞれに関して、今までの研究結果の調査を行い、いくつかの問題に対してケーススタディを行った。具体的には、1.2進展開定理と中間値の定理は無限2分木に関する弱いKoenigの補題と深い関係がある。2進展開定理と中間値の定理と論理的にそれぞれ同値となる無限2分木に対する条件を解明した。2進展開定理は各レベルで高々2つのノードを持つ無限2分木に対する弱いKoenigの補題と論理的に同値であること、中間値の定理は各レベルのノードが凸集合をなす弱いKoenigの補題と論理的に同値であることを明らかにした。また、弱いKoenigの補題は制限されたド・モルガンの法則・可算選言選択公理と同値である。制限されたド・モルガンの法則を仮定すれば、2進展開定理はそれぞれのパスに沿って高々1回の選択が生じる可算選言選択公理と論理的に同値であること、中間値の定理は一度選択が生じるとその後は(選択が生じても)いずれを選択するかが決まる可算選言選択公理と論理的に同値であることを明らかにした。2.位相空間上および完備ハイティング代数上の層を用いたモデルを基本的な文献に基づき調査した。3.層モデルの理論を、Martin-Loefの型理論で自然に解釈できる、構成的(かつ可術的)集合論CZFで展開するための調査を基本的な文献に基づき行った。研究目的の1.構成的逆数学における未解決問題の解決と新たな公理の発見、では2進展開定理おおび中間値の定理と論理的に同値となる条件の解明、それぞれに対応する可算選言選択公理の解明等、研究に大きな進展が得られた。一方2.層モデルを用いた公理や定理の体系的な分離手法の構築、3.分離手法などメタ理論の構成的数学の枠組みでの展開、では基本的な文献に基づく調査にとどまった。これにより、論理的公理・関数の存在公理および新たに発見された公理のなす束構造の解明と解析が大きく進展し、様々な公理を層モデルの性質により特徴づけ解析することにより、研究をより高次な視点から深化させ、メタ理論を構成的数学の枠組みで展開し実証することにより、研究に数学的・技術的な貢献以上の意味・意義を与える。平成29年度は、前年度のケーススタディで得られた成果を深化させるため、特に1.に焦点を当て研究を行った。前年度に2進展開定理と中間値の定理と同値になる2分木に関する弱いケーニッヒの補題に対する条件(各レベル高々2つのノード、凸性)を解明した。