hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
匿名性を担保した交通行動データの流通促進のための理論

匿名性の担保とデータの価値の維持という2つの相反する目的を満たしつつ,公衆から交通行動データを収集し集計するシステムを開発するために必要な理論的基礎を構築した.「交通行動データの収集」と「交通行動データの活用」の2つを記述する抽象化されたモデルを提案し,これらを組み合わせて,取得されるデータの匿名性と有用性のトレードオフを評価した.あわせて情報科学分野での既存技術を調査しそれを応用した.交通運用への活用においては,集計による匿名化を行ってもデータの価値は大きく下がらないこと,前駆行動に関するデータがむしろ重要であることを示し,あわせて,交通計画における匿名性を担保した活用方法を提案した.匿名性の担保とデータの価値の維持という2つの相反する目的を満たしつつ,公衆から交通行動データを収集し集計するシステムを開発するために必要な理論的基礎を構築した.「交通行動データの収集」と「交通行動データの活用」の2つを記述する抽象化されたモデルを提案し,これらを組み合わせて,取得されるデータの匿名性と有用性のトレードオフを評価した.あわせて情報科学分野での既存技術を調査しそれを応用した.交通運用への活用においては,集計による匿名化を行ってもデータの価値は大きく下がらないこと,前駆行動に関するデータがむしろ重要であることを示し,あわせて,交通計画における匿名性を担保した活用方法を提案した.平成25年度は,(1)一般的な交通システムを記述する数理モデル「交通システムモデル」の定式化,(2)交通行動データの収集行為を記述する数理モデル「データ収集モデル」の定式化,(3)交通行動データの量および質と交通システムのパフォーマンス向上の関係の分析の着手,を行った.(1)の交通システムモデルの定式化では,本研究の分析対象とする交通システムのモデルを数理的に定式化した.本研究では交通システムのモデルを不必要に精緻化することは避け,交通システムの特徴として重要な「容量制約」に着目したモデルを作成した.このモデルでは利用者数を(交通工学で一般的な連続量近似ではなく)離散的な数としてとらえ,その結果利用者数が統計学的なゆらぎに支配されることを明示している.(2)のデータ収集モデルの定式化では,まず,「最も精緻なレベルでの交通行動データ」を「Extreme Life Logger」という言葉を用いて概念的に定式化した.「Extreme Life Logger」では,まず人間の交通行動のメカニズムを「情報や条件の呈示(Input)」「情報処理(Process)」「交通行動(Output)」の3段階に分割し,このうち「Input」「Output」のみが第3者からデータとして観測可能であると考えた.そしてこれら2個に関するすべての履歴を完璧に取得するモデルを「Extreme Life Logger」とした.さらに取得できるデータを,過去の行動履歴を示すデータと,「前駆行動」と呼ばれる将来の行動への意思を示すデータに分類した.(3)交通行動データの量および質と交通システムのパフォーマンス向上の関係の分析では,(2)を前提として(1)の交通システムのパフォーマンス向上の手法を検討した.これについては平成25年度は(2)による利用者数予測の統計学的モデルの構築から着手を始めたところである.匿名性を担保し,有用性を損ねることなく,公衆から交通行動データを収集し集計する際に必要な理論的基礎の構築を目的とし,「交通行動データの有用性の定量化理論」「匿名性を保ちつつ有用性を最大化するデータ収集集計の理論」の2つを研究した.交通行動データの有用性を定量化するために,交通システムモデルと交通行動データの収集をモデルで記述した.前者では,交通行動データを交通制御に活用することを想定し,共同利用型交通機関など少量輸送交通システムにおいては,交通需要のゆらぎに対する容量制御が重要になることを示した.後者については,交通行動データは一般に「過去の交通行動」しか含まないという事実に着目した.個々人の交通行動を追跡する「追跡型交通データ」は,一見豊富な情報を含んでいそうだが,これらはあくまでも「過去」の行動のデータにすぎない.容量制御のためには「将来」のデータが必要である.しかし既存研究の結果より,過去の追跡データでは習慣的な行動を超えて予測するのは困難であることがわかった.一方,交通機関の利用者の利用頻度はZipf則に従い,かなりの「ライトユーザ」が存在しうることもわかった.以上のことを数理的に解析し,個々人の追跡データと集計的な利用者数データの間には,交通制御という観点ではその有用性に大差があるとはいえないことを定量的に示した.データの集計化は匿名化の有効な手段であり既存研究も多い.追跡型データにこだわらずに,集計データを先に流通させることの重要性が示せたといえよう.上記に併せて,追跡型の交通行動データを交通計画に活かす際に,データの個票に関する情報を漏洩させるリスクを減じた上で必要な集計情報を分析者に提供する方法についても研究した.これは,分析者は個票ではなくそれを分析した結果(モデルパラメータ等)しか本来は必要としないことに着目したものであり,一種の集計技法であるといえる.交通工学平成25年度に予定していた(1)一般的な交通システムを記述する数理モデル「交通システムモデル」の定式化,(2)交通行動データの収集行為を記述する数理モデル「データ収集モデル」の定式化,(3)交通行動データの量および質と交通システムのパフォーマンス向上の関係の分析の着手のすべてについて順調に進行しており,これらの成果を活用して予定通り平成26年度の研究に着手できる状況にある.平成25年度の(3)について継続して行うほか,(4)公衆が求める匿名性に関する調査と匿名性の概念の定式化,

(5)匿名化に関する情報分野での既存技術の調査,(6)交通行動データの匿名性を確保しつつ有用性を高めるデータ収集と集計の方法の提案を行う予定である.これらについては平成26年度の研究実施計画通りに実施する予定である.(4)(5)については予備的な調査により,情報科学の分野でかなり詳細な知見があり,なおかつ昨今の「ビッグデータ」の概念の流行に伴い,法制度の整備に関する議論も進んでいることがわかってきている.これらについては残り1年の研究期間内であっても大きく進展することが予想されるため,特に注意して調査および定式化を行う予定である.平成25年度研究を実施中におきた,昨今のビッグデータ技術の急速な発展の状況を鑑み,平成26年度に計画している調査(匿名化技術等に関する調査),およびこれに関連して交通データ活用事例に関する調査に対して経費を重点的に配分したほうが最終的な研究成果の質を向上することに資すると思われる状況であると研究実施中に判断し,そうなるように使用額の調整を行った.使用目的は当初研究計画と変わらず,主に,匿名化技術や交通ビッグデータの活用事例に関する調査にかかわる経費(旅費,文献整理に関する人件費など),研究分担者間の打ち合わせ旅費,そのほか調査結果や研究成果の整理やモデルの数値計算に使用するコンピュータ関連の消耗品,成果発表の際の英文校閲費,などである.このうち,理由欄に記したように,調査に関わる経費については当初計画よりも多く使用することを計画している.
R遺伝子の高頻度変異誘発機構の解明

植物はRタンパク質による病原菌が生産するエフェクターを認識し、植物に免疫応答反応を引き起こす。Rタンパク質は核酸結合配列とロイシンに富む配列の繰り返し(NB-LRR)を持っている。各Rタンパク質は特異的なエファクターを認識するので、Rタンパク質は進化の過程で多くの変異を獲得したと考えられており、事実、R遺伝子は同一アリルでも変異が多い。しかし、変異がどのように引き起こされたかその機構を調べる手段は存在しなかった。我々はシロイヌナズナの新規の優勢変異株uni-1Dが、R遺伝子の一つであるUNIが常に活性型のタンパク質を産生することで免疫反応の一部が恒常的に活性化していこと、並びに、ヘテロ遺伝子を持つ個体(uni-1D/+)でも、花茎の先端の茎頂分裂組織が退縮し、数個の花が着いただけの短い花茎が生じる事を明らかにした。さらに、uni-1D/+は約0. 5%の個体で花茎が野生型並に伸長する復帰変異が生じ、それではuni-1D変異に加えて新たな変異が生じて活性型のUNIタンパク質の機能が失われていた。そこで、uni-1D/+をEMS処理した所、復帰変異の率を約30%まで高める事ができた。さらに、DNA2重切断を行うゼオシンや核酸プールの枯渇によりDNAダメージの修復を止めるハイドロキシウレアを与えた所、やはり復帰変異率の上昇が見られた。これらのデータは、我々がR遺伝子の変異を直接形態の変化でモニターできる実験系を構築できた事を示している。現在、この系を用いて、変異率上昇の分子メカニズムの解明に進んでおり、DNA修復系の関与や、免疫系におけるサルチル酸が関係する信号伝達系が関わる事が示されつつある。シロイヌナズナの半優性変異体uni-1Dは、π遺伝子であるUNI遺伝子に機能獲得型変異(uni-1D変異)を持ち、抵抗性関連遺伝子の発現の顕著な上昇など感染応答反応を示す。これまでに、uni-1DをDNAにダメージを与えるEMSで処理すると、元々のuni-1D変異に加えて別の変異が異常に高頻度にUNI遺伝子上に導入されることを見いだしてきた。そこで、この現象に関する更なる知見を得るために、今年度はまず、EMSと同様にUNI遺伝子に高頻度の変異を誘発する能力を持つ他の薬剤を探索した。その結果、DNA二重鎖を切断するZeocinと、DNA複製ストレス作用をもつヒドロキシウレアが、それぞれUNI遺伝子の配列に変化を促した。EMSとZeocinはともにDNAに直接作用する物質なので、UNI遺伝子座は化合物がアタックしやすい環境にあると想定され、そのクロマチン構造の状況など今後解析を進めていく。また、ヒドロキシウレアはDNA修復系の活性を低下させるので、UNI遺伝子はDNA修復系の活性低下に敏感な状態にある可能性が提起される。クロマチン状況やDNA修復系に対する感受性というものが、UNI遺伝子を含むR遺伝子群の多様性構築という事象の基盤である(あった)かどうか、分子機構の観点からも進化的な観点からも興味深い。また、uni-1D変異体では、感染応答反応としてサリチル酸経路が活性化しているが、本研究の視点であるUNI遺伝子で観察される高頻度の変異誘発現象においてサリチル酸経路が関わるのか、を検証した。サリチル酸経路を活性化できない変異体背景のuni-1D変異体では変異誘発頻度が低下した。しかし、頻度は低下するとはいえ依然として変異は誘発されたことから、サリチル酸経路が変異誘発システムの必須構成要素ではないものの、その活性を調節する仕組みには組み込まれていることが想定される。シロイヌナズナの半優性変異体uni-1Dは、R遺伝子であるUN1遺伝子に機能獲得型変異(uni-1D変異)を持ち、抵抗性関連遺伝子の発現の顕著な上昇など感染応答反応を示す。

これまでに、uni-1DをDNAにダメージを与えるEMSで処理すると、元々のuni-1D変異に加えて別の変異が異常に高頻度にUN1遺伝子上に導入されることを見いだしてきた。そこで、この現象に関する更なる知見を得るために、今年度は、EMSで生じるサプレッサー変異の頻度を定量的に解析した。その結果、薬品処理をしない条件で約300株に1株サプレッサー変異が生じるが、EMS0.3%EMSで15時間処理した種子から生じた植物の約1/3からサプレッサーが生じる事が明らかになった。なお、この濃度のEMS処理では種子の発芽にほとんど影響は見られない。また、uni-1D変異体では、感染応答反応としてサリチル酸経路が活性化しているが、サルチル酸生合成酵素のSID2を欠損させたuni1Dsid2をEMS処理を行ったところ、野生型の茎が生じる頻度が約10%まで低下した。なお、変異率の変化にはDNAの修復系の関与が考えられるので、ATM,ATRの欠損変異株におけるサプレッサーの出現頻度も定量的に測定したところ、0.1%EMSで種子を15時間処理したところ、uni-1Dだけだと出現頻度が約2%であったが、uni1Datr約10%となり、ATRがこの変異に関与する可能性が示唆された。なお、uni-1Datmは約1.8%であり、ATMは関与しない可能性が高い。
環境に適応する高性能なJava仮想機械の構築

前年までの成果を元に、環境に適応する高性能なJava仮想機械を実現する方式の中心となるOpenJIT2の設計および実装を行った。OpenJIT2は開放型コンパイラの技術を用いて設計されたJava仮想機械向けのJust-In-Timeコンパイラであり、Javaプログラムの実行時に実行環境において行われるJavaバイトコードから実行環境の機械語へのコンパイルを行うコンパイラである。OpenJIT2は、開放型コンパイラ技術により、実行環境やプログラムの性質に特化したコンパイラモジュールを動的に組み込むことが可能であるため、従来のコンパイラでは実現できない種類のコンパイラによる最適化技術を適用するJust-In-Timeコンパイラを構成することができる。また、OpenJIT2はユーザによるコンパイラモジュールの実装を支援するために、オブジェクト指向によるアプリケーションフレームワークとして設計および実装がなされている。この特長はOpenJIT2自体の様々なJava仮想機械への移植性も同時に実現する。設計当初の動作環境であるClassic VMと呼ばれるJava仮想機械に加え、現在、西フロリダ大学ペンサコーラ校のグループが開発中のAroma VMと呼ばれるClassic VMとは完全に異なるJava仮想機械への移植作業が進んでおり、今後評価を行った上で成果を論文として発表する予定である。本研究の3年間の成果として、プログラムの実行環境やプログラムの性質に特化した最適化を実現するJust-In-TimeコンパイラであるOpenJIT2の機能とOpenJIT2自体のJava仮想機械間の移植性の実現により、環境に適応する高性能なJava仮想機械が実現できたといえる。前年度に引き続き、本研究の基礎となるJava仮想機械向けのJITコンパイラであるOpenJIT2の実装を行った。OpenJIT2は自己反映計算の理論に基づいた開放型コンパイラをJava仮想機械向けJITコンパイラとして実現するものであり、先進的なコンパイラの最適化手法を動的に取り入れる機構と省資源の両立を目指すために本研究者が設計・開発を行っている。前年までの研究により、JITコンパイラにおける最適化機能が実行性能に与える負の影響、すなわち、実行時間に占めるコンパイル時間の増大が深刻である事が明らかになっているため、本年度は実装上の工夫によるコンパイル時間の短縮とメソッドを選択的にコンパイルするためのフレームワークを設計した。現時点の実装を用いて前年と同様の評価を行うと、実際にコンパイル時間の短縮は実現されたが、依然としてコンパイル時間が実行時間に占める割合が大きいことも明らかになった。このことからJITコンパイラを用いたJavaプログラムの実行を高速化するためには、JITコンパイラによる最適化の度合いによるコンパイル時間の短縮だけでは不十分であり、性能に影響を与えるメソッドのみを選択的にコンパイルする機構が必要であることが明らかになった。
炎症性歯周組織におけるＴｈ１７細胞に対するＩＬ－３５の影響

歯肉組織にIL-17・IL-35関連遺伝子発現およびGCF中にIL-17・IL-35タンパクが認められ、それは健常群に比べ慢性歯周炎群で高かった。IL-17とIL-35には有意ではないが負の相関が認められた。さらに、Th17細胞に対するIL-35の直接的な影響を調べたところ、rIL-35添加はTh17細胞関連遺伝子を抑制し、IL-17タンパク産生も抑制していた。これよりIL-35はTh17細胞に対し直接作用し、IL-17産生を抑制することが示唆された。本課題研究の結果より、歯周病病態においてIL-35は歯肉の過剰な炎症を抑えるためにTh17細胞のIL-17産生を抑制している可能性が考えられた。歯周病病態でのTh17関連免疫応答におけるIL-35の役割を明らかにすることを目的として、歯周病患者および健常者サンプルを用いて検討している.平成25年度は、平成24年度に引き続き、患者および健常者の末梢血を採取し,そこからCD4+T細胞をソーティングし、Th17細胞誘導条件下で培養してきた。その培養上清中のIL-17Aタンパク質産生を調べているが、今後もサンプル数を増やすべく、26年度も継続する必要がある。また、誘導したTh17細胞に対するリコンビナントIL-35(rIL-35)の影響を調べ、以下のような結果を得ている。1誘導したTh17細胞にrIL-35を添加すると、48時間後の培養上清中においてIL-17産生量は添加していないコントロールに比べて有意に減少していた。2Th17誘導条件下にrIL-35を添加した場合でも同様にIL-17産生量は添加していないコントロールに比べて有意に減少していた。3上記1および2の条件でRORa, RORC, T-bet, GATA3のmRNA発現を比較したところ、IL-35添加によりRORaの有意な発現抑制を認めた。また、T-betやGATA3にはあまり影響しないという結果を得ている。歯周病病態でのTh17関連免疫応答におけるIL-35の役割を明らかにすることを目的として、歯周病患者および健常者サンプルを用いて検討している.平成24年度は、以下の検討を行い、興味深い結果を得ている.1患者および健常者から歯肉溝浸出液を回収し、その中のIL-17の存在をELISAにて確認したところ,歯周病患者では健常者に比べIL-17Aタンパク質が有意に多く検出された.2歯周外科等の際に採取した歯肉組織より凍結切片を作成し,免疫染色にて、歯肉組織中のIL-35の局在同定を試みたところ、歯肉上皮組織にIL-35関連タンパク質(EBI3およびIL-12p35)の発現を多く認め、これは歯周病患者の方が多く発現しているようであった.3歯周外科等の際に採取した歯肉組織より、total RNAを抽出し、real-time PCR解析により、歯肉組織中のIL17AmRNAおよびIL-35関連(EBI3, IL12A)mRNA発現を解析したところ、いずれの遺伝子発現も歯周病患者群において健常者群に比べ優位に上昇していた.4患者および健常者の末梢血を採取し,そこからCD4+T細胞をソーティングし、Th17細胞誘導条件下で4日間培養した.その培養上清中のIL-17Aタンパク質産生を調べたところ、歯周病患者および健常者の間に産生量の有意な差は認めなかった(これに関しては,サンプル数がまだ少なく追加検討する予定である).歯周病病態でのTh17関連免疫応答におけるIL-35の役割を明らかにすることを目的として、歯周炎患者および健常者サンプルを用いて検討を行った。平成26年度は、平成24、25年度に引き続き、歯周炎患者および健常者の末梢血を採取し、そこからCD4+T細胞をソーティングし、Th17細胞誘導条件下で検討を行った。歯周炎患者あるいは健常ボランティアのCD4+T細胞より誘導したTh17細胞にrIL-35を添加し、RORa、RORc、IL-17AのmRNA発現を比較したところ、rIL-35添加によりRORa、IL-17AのmRNA発現の抑制傾向がみられた。この検討では市販のrIL-35に加え、我々の研究室で精製したrIL-35においても検討を行ったが、同様に抑制傾向を示す結果を得ている。

また、同じ実験系において、IL-35の受容体であると考えられているgp130 (CD130)およびIL-12Rβ2のmRNA発現を検討したところ、Th17細胞への誘導およびrIL-35の添加による発現の変化は認めなかった。。また、歯周炎患者および健常者の末梢血においてTh細胞ポピュレーションの比較検討を目的とし、末梢血からCD4+T細胞をソーティングし細胞内サイトカインFACSにより検討を行った。その結果、歯周炎患者では健常者に比較し、IL-17AおよびIFN-γ産生細胞が多く、Foxp3陽性細胞は少ないという傾向を得ている。しかしながら、まだサンプル数が少なく、今後サンプル数を増やした上で、解析を行う必要が有る。医歯薬学購入したrIL-35の生物活性がほとんど無いという結果が得られたため、生物活性を有するrIL-35商品を検索する必要性が出た。このことに実際かなりの時間を有した。この点は想定外であったが、弱いながらも活性を認めたリコンビナント蛋白製品を見つける事が出来たため、今後も研究を継続する事は可能であると考える。歯肉溝浸出液中のIL-17の確認をする事で,研究の意義を明確にさせた上で,歯肉組織中のmRNA発現解析を行えた。さらに、歯肉中のIL-35関連タンパクとしてのEBI3やIL-12p35の免疫染色が行えた.また、末梢血由来細胞よりTh17細胞誘導を行い,IL-17検出を行い始めており,おおむね順調に進行していると考える.しかしながら、サンプルが患者および健常者からの採取になるため,時間を要すると考えられ,今後、場合によっては進捗が遅れる可能性も考えられる..引き続き平成26年度では、1患者末梢血由来Th17細胞におけるIL-17発現量および産生能の解析(MACSによるTh17細胞分離後,IL-17 secretion assayおよびreal-time PCR解析を行う)(継続)、2患者および健常者の末梢血由来CD4+T細胞から誘導できたTh17細胞のIL-17産生能の解析(MACSによるCD4+T細胞分離後,Th17誘導環境下で4日間培養後、Th17細胞として回収.その後,IL-17 secretion assayを行う)(継続)、3患者末梢血由来Th17細胞に対するrIL-35の影響の解析(MACSによるTh17細胞分離後またはTh17細胞誘導時,rIL-35を添加して培養しcytokine FACSおよびIL-17ELISAを行う)、4歯周病原性細菌によるIL-17産生T細胞ポピュレーションに及ぼすIL-35の役割の検討(MACSによるCD4+T細胞分離後,Th17誘導環境下で4日間培養後、Th17細胞として回収.その後,抗原提示細胞とPorphyromonas gingivalisあるいはAggregatibacter actinomycetemcomitansと共に培養する.rIL-35を添加し,細胞増殖活性やreal-time PCR解析(IL-17、IL-10、IL-5、IFNγ、RORγt、Foxp3、T-bet、GATA3等)、cytokine FACSを行う)、を出来るだけ急いで行い、その結果を解析し、総合的に評価・考察する計画である.引き続き平成25年度では、5患者末梢血由来Th17細胞におけるIL-17発現量および産生能の解析(MACSによるTh17細胞分離後,IL-17 secretion assayおよびreal-time PCR解析を行う)、6患者および健常者の末梢血由来CD4+T細胞から誘導できたTh17細胞のIL-17産生能の解析(MACSによるCD4+T細胞分離後,Th17誘導環境下で4日間培養後、Th17細胞として回収.
睡眠時無呼吸における遺伝子多型と細胞の低酸素反応

重症閉塞型睡眠時無呼吸(obstructive sleep apnea:OSA)患者は、脳心血管障害が有意に多く予後が悪化するとされるが、血管障害は全ての患者に均等に出現しないので、その差異には酸化ストレス・炎症発生におけるサイトカインや酵素発現に関わる各種(NF-κB, AP-1:activator-1, HO-1:hemo oxygenase-1などの)遺伝子多型が関与すると考え、京大病院通院中の睡眠時無呼吸患者より血液検体を回収・蓄積している。2013年3月31日現在において、306人の患者より血液検体を採取し遺伝子の抽出を完了している。また、2012年度より、一般住民群より睡眠時無呼吸を有さないコントロール群からの遺伝子抽出を行い、睡眠時無呼吸を有する群との遺伝子多型の比較を検討している。本研究で探索予定の遺伝子多型候補の一つであるHO-1はHeme代謝経路を活性化し一酸化炭素(CO)を産生するので、計測したところOSAがあり且つ血管内皮障害がある群で高値を示した。また、重症OSAのスクリーニングマーカとして尿中Lipocalin-type prostaglandin D synthase (L-PGDS)が有用である可能性を示唆した。また、新しい低酸素暴露装置でOSA類似の間欠的低酸素、持続的低酸素が酸化ストレスとなり炎症系サイトカインを誘導することを細胞実験により確定した。睡眠時無呼吸における遺伝子多型について、TNF-α,GPIIIa,PEAR-Iを候補遺伝子と考え計画を進めてきた。最近、低酸素曝露によって生成される酸化ストレスを制御する蛋白質としてheme oxygenase-1(HO-1)蛋白およびそれをコードする遺伝子HMOX-1が注目されている。そこで、従来の計画に加えHMOX-1遺伝子も候補遺伝子として追加することとした。HO-1は低酸素等で誘導される酵素蛋白であり、Heme代謝経路を活性化し、抗炎症作用、血管拡張作用のある一酸化炭素、抗酸化作用のあるビリルビンを産生することで、酸化ストレスに対する防御機構を担う。酸化ストレスは動脈硬化病変の主要な惹起・促進因子と考えられており、HO-1蛋白誘導は心血管障害や脳血管障害の発症に対し防御的に働くと考えられている。平成22年6月11日に本研究関連書類を提出し、8月18日に倫理委員会より承諾を得、京大病院通院中の睡眠時無呼吸患者より血液検体を回収・蓄積している。一方、細胞への低酸素暴露実験は独自に開発した低酸素曝露装置を用いて、無呼吸低呼吸指数6相当の間歇的低酸素を実現し、HeLa細胞を間歇的、持続的低酸素、通常濃度酸素下で4時間培養した。hypoxya responsive element(HRE)を介した転写活性をluciferase assayにより測定すると共に、炎症応答に関してTNF-αのmRNA発現をreal-time PCR法で検討した。HREを介した低酸素応答は間歇的低酸素で亢進するが、持続的低酸素ではより亢進を認めた。TNF-αの発現は、持続的に比し、間歇的低酸素でより増強された。間歇的低酸素に特異的な細胞応答を認め、実験系の妥当性が証明された。この結果は第50回日本呼吸器学会学術講演会シンポジウム(2010年4月、京都)において報告した。

酸化ストレスは動脈硬化病変の主要な惹起・促進因子と考えられており、HO-1蛋白誘導は心血管障害や脳血管障害の発症に対し防御的に働くと考えられている。平成22年6月11日に本研究関連書類を提出し、8月18日に倫理委員会より承諾を得、京大病院通院中の睡眠時無呼吸患者より血液検体を回収・蓄積している。2012年4月12日現在において、237人の患者より血液検体を採取し遺伝子の抽出を完了している。今後も症例数を増やすとともに、上記の遺伝子多型の解析およびその遺伝子多型と臨床情報との関連を検討していく予定である。閉塞型睡眠時無呼吸(obstructive sleep apnea:OSA)における遺伝子多型について、低酸素曝露によって生成される酸化ストレスを制御する蛋白質としてheme oxygenase-1(HO-1)蛋白およびそれをコードする遺伝子HMOX-1が注目されている。そこで、従来の計画に加えHMOX-1遺伝子も候補遺伝子として追加することとした。HO-1は低酸素等で誘導される酵素蛋白であり、Heme代謝経路を活性化し、抗炎症作用、血管拡張作用のある一酸化炭素、抗酸化作用のあるビリルビンを産生することで、酸化ストレスに対する防御機構を担う。2013年3月31日現在において、306人の患者より血液検体を採取し遺伝子の抽出を完了した。2012年度より、一般住民群より睡眠時無呼吸を有さないコントロール群からの遺伝子抽出を行い、睡眠時無呼吸を有する群との遺伝子多型の比較を検討している。CO濃度測定装置により呼気CO濃度を測定したところ、Peripheral Arterial Tonometryにて測定した血管内機能障害がみられるOSA患者の呼気CO濃度は有意に高く、HO-1に関する我々の仮説が正しいことが示唆された。また、基礎的研究である細胞の低酸素曝露機はようやく安定に稼働し、持続的低酸素、間欠的低酸素作成が可能となった。倫理委員会通過まで約4か月の期日が要し、200名以上の患者数の確保に時間を要した。低酸素曝露装置も安定した一定濃度の低酸素を維持する技術に相当数の日数が要したため、進展がやや遅れている。24年度が最終年度であるため、記入しない。今少し、症例数を増加させた後に、遺伝子多型解析牽行う予定である。低酸素曝露装置については、種々のバイオマーカを分泌する細胞を培養しつつあり、順次、睡眠時無呼吸にみられる、持続的低酸素、間欠的低酸素の生理学的意義を解明する予定である。
ウガンダ農村社会で生活するてんかん患者とその家族のための包括的ケアのモデル構築

当該年度の8月、2月、3月に現地調査を実施し、てんかんの社会文化的文脈および限られた医療資源のもとで患者の生活の質を確保する方法について基礎的な情報を得た。うなづき症候群患者は重度のてんかん発作や知的障害を伴うため、患者を抱えた家族にとって日常的なケアや治療費支出は重荷である。また患者の治療アドヒアランスにはばらつきがあり、家族が抗てんかん薬治療の継続に積極的ではない事例もあった。他方で患者の中には、家計労働に貢献したり社会参加を果たそうとする行動が見られた。調査によって明らかになった新たな課題として、成人期をむかえた患者の結婚や出産のサポートを挙げることができる。当該年度の11月には日本熱帯医学会において、1月にはインドネシアのアイルランガ大学で開催されたグローバル・ウェルフェアに関する国際会合において本研究課題に関する発表をおこなった。また2月にはウガンダから研究者1名およびNGOスタッフ1名を招へいし、うなづき症候群(NS)に関する神経学的・疫学的な知見を共有するとともに、NS患者をターゲットとした介入の方法について検討した。その結果、北部ウガンダにおけるNSの流行は、複数の環境要因と社会要因が作用した結果であることを確認するとともに、NSに関する調査および介入は、患者を抱えた世帯のみをターゲットとするのではなく、NS患者を抱えていない世帯を含む地域社会を対象とすべきであるとの理解が得られた。マケレレ大学およびウガンダ国立科学技術評議会の調査許可を取得し、現地調査を開始することができた。国内学会および国際学術会合において本研究課題の学術的意義について発信することができた。またウガンダの研究者らの招へいを通して、研究の国際ネットワークづくりが進展した。以上から、本研究課題はおおむね順調に進展していると判断できる。当初の研究計画に沿って研究を推進する。具体的には、てんかん患者を抱えて農村で生活する世帯の問題について把握するための世帯調査の調査票の開発と検証、アフリカてんかん学会などの国際学会での研究報告、学術論文の執筆、研究の国際ネットワークづくりの進展を推進する。うなづき症候群対策ネットワークが2014年に開設したウエブページを引き継いだもの。
脂肪細胞分化におけるDNAメチル化酵素2の役割

脂肪細胞における機能的遺伝子群を明らかにするため、遺伝子トラップ型レトロウイルスを用いて脂肪細胞分化に必須の遺伝子の探索を行った。その結果、DNAメチル化酵素2(DNA methyl transferase2;DNMT2)が脂肪細胞の分化に関与していることが判明した。我々の研究が脂肪細胞特異的DNAメチル化を標的とした、治療法の開発につながると考えられる。まず、メチル化状態が異なるDNAの部位を検出するためにMethylation-sensitive-representationaldifferenceanalysis(MS-RDA)法を用いた。脂肪細胞が分化することにより、転写因子のpref1はその発現が低下することが知られている。我々は脂肪細胞の分化過程において、pref1の発現制御領域がメチル化を受けるかどうかについて検討した。分化後の3T3-L1細胞のgenomic DNAをbisulfite modificationし、pref1 promoterを解析した。すると、メチル化を受けると考えられるcytosineがuracilに置き換えられていることが判明した。現在このメチルがDNMT2によるものかどうかをDNMT2 knockdown細胞およびコントロール細胞において検討中である。つぎに、DNMT2複合体の解析も開始した。タグ付きDNMT2蛋白を3T3-L1細胞に発現させ、分化前後の脂肪細胞から核蛋白を抽出した。抗タグ抗体を用いて、DNMT2複合体のアフィニティー精製を行っており、今後マススペクトメトリーと蛋白データベースから、DNMT2複合体を構成する蛋白を網羅的に解析する予定である。さらに脂肪細胞特異的DNMT2の役割を明らかにするために、DNMT2の第一エクソンをLoxPで挟んだDNAの作製を開始した。
三次元積層ＶＬＳＩにおける配線システムのインテグリティに関する研究

三次元積層VLSIシステムにおける、積層方向に延伸した配線システムのインテグリティ(完全性)を指向する設計手法に向けて、シリコンチップを貫通する配線構造であるTSV(シリコン貫通ビア)とシリコン基板との電気的結合に関する実験的および解析的な理解を追及した。とりわけ、三次元積層VLSIの電源供給配線システムにおける電源ノイズや基板ノイズの伝播特性に着目し、ノイズ結合がTSVの物理配置や回路の動作周波数に強く依存することを、1ノイズエミュレータおよびノイズモニタを搭載した三次元積層チップによるノイズ波形のその場評価、および2三次元配線システムとシリコン基板の等価回路の理論解析、により明らかにした。本研究課題は、VLSIジヌテムの三次元積層化に関して、積層方向に延伸する配線システムのインテグリティ(完全性)を追及する設計技法の導出を目的としている。また、IMEC(ベルギー)を研究協力機関とすることで、IMECが保有する三次元積層型VLSIの構築技術と、提案者が保有するオンチップVLSI診断技術を持ち寄り、国際的な連携体制のもとで三次元積層化VLSIプロトタイプチップの実験評価を実現するものである。平成23年度は、三次元積層型VLSIチップにおける信号伝達および電源供給の特性をオンチップで測定評価する手段の確立に向けて、チップ内部の信号波形を観測するオンチップモニタ、および三次元結合デジタル集積回路を搭載したプロトタイプチップを設計・開発した。加えて、第一次プロトタイプチップの実測評価も実施した。研究実施計画の通り、シリコン貫通ビア(TSV)による信号の遅延やクロストーク、シリコン基板への信号の漏れ込み、を評価するためのテストチップを設計開発した。また、オンチップモニタを構成するアナログモジュールのひとつとして、低電力・省面積A/D変換器を逐次比較A/D変換アーキテクチャに基づいて設計するとともに、シミュレーションによる性能評価を行ったさらに、三次元積層型VLSIのプロトタイプとしてシリコンLSIチップ二層を積層し、TSV接続による三次元積層配線システムを構築した第一次の実製造品を入手した。三次元積層チップにおけるデジタル回路のノイズ波形をオンチップモニタにより初めて取得することに成功した。三次元積層配線システムによる電源供給の特性解析において、上層-下層間のノイズ結合を説明するためにシリコン貫通ビアのインピーダンスを含むシリコン基板結合ネットワークを考慮する必要があることを実験的に示した。本研究課題は、VLSIシステムの三次元積層化に関して、積層方向に延伸する配線システムのインテグリティ(完全性)を追及する設計技法の導出を目的としている。また、IMEC(ベルギー)を研究協力機関とすることで、IMECが保有する三次元積層型VLSIの構築技術と、提案者が保有するオンチップVLSI診断技術を持ち寄り、国際的な連携体制のもとで三次元積層VLSIプロトタイプチップの実験評価を実現するものである。平成25年度は、昨年度までに構築した三次元積層チップを用いた三次元積層配線システム、とりわけ電源供給系のインテグリティに関する実験評価およびその電気的な応答特性を説明する等価回路モデルの構築とシミュレーション評価について研究を展開した。具体的には、1マイクロプロセッサやメモリシステムを模擬するデジタル回路と、チップ内部の電圧変動(ノイズ)をその場観測するオンチップモニタを搭載した三次元積層チップにおいて、電源配供給系およびシリコン基板おける動的なノイズの発生・伝播および三次元方向の結合について実験データを取得した。この結果、シリコン貫通ビア(TSV)の芯となる垂直方向の金属配線と、側壁絶縁膜を介したシリコン基板との水平方向の容量結合により、TSVを介した電源供給系のノイズがシリコン基板ノイズとして結合する物理構造を確認した。アナログ・デジタルを混載する高性能ミックストシグナルVLSIにおいて、三次元積層構造を活用することで縦方向のチップ間ノイズ結合の低減が期待されるが、高い周波数のノイズ対策レイアウトとしてTSVによる容量結合を考慮する必要があることが示された。また、2三次元積層VLSIシステムにおいて、TSVを含む三次元配線システムとシリコン基板からなる等価回路モデルを構築することで周波数応答特性について実験結果と整合するシミュレーションが可能であることを明らかにした。平成24年度は、昨年度に設計開発したプロトタイプチップのデバイス構築に関して、IMECとの協議により、三次元積層前の単体チップ、続いて三次元積層後のチップの順に機能および電気特性を確認しながら、難易度の高い三次元積層プロセスを着実に進めることとした。このため当初計画を延長し(本補助事業の繰越をお認め頂いて)、また現地に博士課程学生が滞在し、実験評価と設計改良を実施した。加えて、三次元積層システムに適したオンチップモニタのための要素回路の開発を行った。

本年度の具体的な成果は、1三次元積層チップに搭載するオンチップモニタの波形取得性能の決定要因の抽出とモデリング法の確立、2三次元積層チップに搭載したオンチップモニタによるスタック内部回路の信号や電源の電圧波形取得手法の確立と実証である。前者について、オンチップモニタに与える参照電圧およびサンプルタイミングのばらつきが波形歪を引き起こすことが主因であること、また後者について波形取得スループットを大幅に改善する回路構成法を見出した。このほか、三次元積層化VLSIプロトタイプチップの初期評価を行い、三次元積層化したデジタルシステムの動作による電源ノイズを模擬的に発生する回路、三次元積層チップ内部の電源ノイズを観測する回路、の基本動作を検証するとともに、ノイズの発生と伝播に係る基本特性の実験評価が可能であることを確認した。三次元積層VLSIのプロトタイプチップについて、当初計画よりも早い段階で第一次の実製造品を入手し、三次元積層状態におけるデジタル回路のノイズ波形の取得実験に初めて成功した。この結果、三次元積層配線システムによる電源供給の特性解析において、シリコン貫通ビアのインピーダンスを含むシリコン基板結合ネットワークを考慮する必要があることを示し、本研究が目的とする配線システムの評価・解析を加速する成果を得た。25年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度の当初計画では、三次元積層型VLSIプロトタイプチップを用いた電源配線・信号配線の電圧応答評価システムを構築し、デジタル回路の動作時に三次元積層配線に発生するダイナミックな電圧変動をオンチップモニタによりその場観測するシステムとして実験評価する予定であった。しかしながら、当該年度において、プロトタイプの開発を二段階に分け、単体チップ評価と積層チップ評価を着実に積み上げるよう計画を変更したため、システム全体の構築に時間を要した。この結果、三次元積層型VLSIプロトタイプチップの構築に成功するとともに、デバイスプロセスの期間に先行してプロトタイプチップの評価システムを完成した。平成24年度の取組みとして三次元積層型VLSIプロトタイプチップについて初期の動作確認を完了したことにより、平成25年度に詳細評価が可能となった。このように、平成24年度は、本研究課題を堅実に推進するための下地作りの期間であったと考えている。その一方で、三次元積層チップに搭載するオンチップモニタの基本特性の理解が進み、波形取得性能の改善方針が得られた点は想定と異なる成果である。平成23年度に、シリコン貫通ビア(TSV)を含む三次元積層配線の大信号応答特性を評価するためのプロトタイプチップの設計開発を計画通り完了した。平成24年度は、本プロトタイプチップの実製造品を入手し、詳細な実験評価を行う。
抗精神病薬の効果を最大化する投与タイミング：時間薬理学の導入

統合失調症の維持期の治療において、抗精神病薬が脳内のドパミンD2受容体を持続的に遮断するために、薬の濃度を出来るだけ一定に保つ処方の設計や薬剤の開発が行われてきた。しかし統合失調症患者の幻聴症状の出現と消褪は1日単位で見た場合、必ずしも抗精神病薬による脳内のドパミンD2受容体の遮断の程度とは関連はなく、むしろ概日リズムの存在が示唆され、夜間により多くの幻聴症状を認めた。つまり、統合失調症の急性期治療の後に精神病症状が残存している場合、急性期同様のドパミン受容体の持続的な遮断が必要ではなく、概日リズムに注目した治療が有効である可能性を明らかにした。統合失調症の維持期治療において、抗精神病薬の血中減期に基づいて脳内ドパミンD2受容体を持続的に遮断する処方設計・薬剤開発が現在行われている。しかし我々は維持期において持続的なドパミンD2受容体の遮断は不要であり、間欠的な投与(例:1日1回)で再発予防可能であることを示してきた。しかし、効果を最大化する投与のタイミングは、これまで検討されていない。本研究では、生体機能や疾患症状の日周リズムをふまえて投薬タイミングを検討する「時間薬理学」の観点から、統合失調症患者において、幻聴体験の日内変動を精査し、さらに抗精神病薬による脳内ドパミンD2受容体遮断の程度との関連を調査する。そして、この知見に基づき投与薬剤の生物学的半減期によらない処方設計手法を確立する。本横断研究では、統合失調症患者を対象に、3日間にわたり幻聴体験の時刻、頻度、持続時間、内容、各時間帯(3時間毎)の重症度を調査し、症状の変動と抗精神病薬による脳内ドパミンD2受容体遮断の程度との関連を明らかにし、この知見に基づき「時間薬理学」の観点から、投与薬剤の生物学的半減期によらない処方設計手法を確立する。実施場所は慶應義塾大学病院、大泉病院、南飯能病院、下総医療センター、井之頭病院で、目標症例数は80名である。抗精神病薬による脳内ドパミンD2受容体占拠率は、任意の2時点で採取した血中濃度を用いて、申請者が開発した母集団血液動態法モデルおよび脳内ドパミンD2受容体占拠率予測モデルにより予測する。平成28年3月末日現在21名が参加している。抗精神病薬の血中濃度の解析も終えた解析対象者11名の特徴は次のとおりである。年齢61.5±9.2歳;性別男性7名(63.6%);治療環境入院11名(100.0%);罹病期間36.4±11.3年;陽性症状陰性症状評価尺度総点70.2±20.8。この11名における幻聴の持続時間、頻度を、抗精神病薬血中濃度の推定ピーク値またはトラフ値を含む時間帯(3時間)の間で、t検定を用いて比較したところ、いずれも、ドパミンD2受容体遮断ピーク時間帯とトラフ時間帯で統計学的に有意な差はなかった(持続時間、ピーク21.8±30.3分vs.トラフ27.3±31.3分;頻度、ピーク0.36±0.50回vs.トラフ0.45±0.52回)。また、各時間帯に幻聴を経験した患者の割合をカイ2乗検定で比較したところ、18-21時の時間帯で有意に好発していた(63.3%、P=0.03)。統合失調症の維持期治療において、抗精神病薬が脳内ドパミンD2受容体を持続的に占拠するために、生物学的半減期に基づく処方設計・薬剤開発が現在行われている。抗精神病悪による脳内ドパミンD2受容体占拠率は、任意の2時点で採血した血中濃度を用いて、申請者が開発した母集団血液動態法モデルおよび脳内ドパミンD2受容体占拠率予測モデルにより予測する。平成29年3月末日現在39名が参加している。年齢61.5±9.2歳;性別男性7名(63.6%);治療環境入院11名(100.0%);罹病機関36.4±11.3年;陽性症状陰性症状評価尺度総点

70.2±20.8.この11名における幻聴の持続時間、頻度を、抗精神病薬血中濃度の推定ピーク値またはトラフ値を含む時間帯(3時間)の間で、t検定を用いて比較したところ、いずれも、ドパミンD2受容体遮断ピーク時間帯とトラフ時間帯で統計学的に有意な差はなかった(持続時間、ピーク21.8±30.3分vs.トラフ27.3±31.3分;頻度、ピーク0.36±0.50回vs.トラフ0.45±0.52回)。また、各時間帯に幻聴を経験した患者の割合をカイ2乗検定で比較したところ、18-21時の時間帯で有意に好発していた(63.3%, P=0.03)。平成30年3月末日、本試験には現在49名が参加した。参加者の特徴は次のとおりである:年齢50.5±14.8歳;性別男性37名(74.0%);罹病期間23.7±15.7年;陽性症状陰性症状評価尺度総点85.4±20.4(陽性症状21.8±5.4、陰性症状22.4±7.0、総合精神病理41.2±11.4);服用薬剤リスペリドン12名(4.7±3.2mg/日)、オランザピン34名(14.9±5.7mg/日)、パリペリドン3名(9.0±3.0mg/日)。1名は研究参加中に幻聴を経験しなかった。幻聴の持続時間、頻度を、抗精神病薬血中濃度の推定ピーク値またはトラフ値を含む時間帯(3時間)の間で、t検定を用いて比較したところ、いずれも、ドパミンD2受容体遮断ピーク時間帯とトラフ時間帯で統計学的に有意な差はなかった(持続時間、ピーク21.8±30.3分vs.トラフ27.3±31.3分;頻度、ピーク0.36±0.50回vs.トラフ0.45±0.52回)。また、各時間帯に幻聴を経験した患者の割合をカイ2乗検定で比較したところ、18-21時の時間帯で有意に好発していた(75.5%, P<0.05)。解析の結果は、仮説を支持するものであり、統合失調症において、幻聴の出現と消褪は1日単位で見た場合は、必ずしも抗精神病薬による脳内ドパミンD2受容体遮断と関連はなく、むしろ概日リズムの存在が示唆された。つまり内因性ドパミンの日内変動も考慮する必要があるものの、統合失調症の急性期治療の後に精神病症状が残存している場合、急性期同様の持続的なD2受容体遮断が必要ではなく、概日リズムに注目した治療が有効である可能性を明らかにした。(投稿中)統合失調症の維持期の治療において、抗精神病薬が脳内のドパミンD2受容体を持続的に遮断するために、薬の濃度を出来るだけ一定に保つ処方の設計や薬剤の開発が行われてきた。しかし統合失調症患者の幻聴症状の出現と消褪は1日単位で見た場合、必ずしも抗精神病薬による脳内のドパミンD2受容体の遮断の程度とは関連はなく、むしろ概日リズムの存在が示唆され、夜間により多くの幻聴症状を認めた。つまり、統合失調症の急性期治療の後に精神病症状が残存している場合、急性期同様のドパミン受容体の持続的な遮断が必要ではなく、概日リズムに注目した治療が有効である可能性を明らかにした。予備解析の結果は、仮説を支持するものであった。つまり、統合失調症において、幻聴の出現と消褪は1日単位で見た場合は、必ずしも抗精神病薬による脳内ドパミンD2受容体遮断と関連は無く、むしろ概日リズムの存在が示唆された。つまり内因性ドパミンの日内変動も考慮する必要があるものの、統合失調症の急性期治療の後に精神病症状が残存している場合、急性期同様の持続的なD2受容体遮断が必要ではない可能性があり、概日リズムに注目した治療が有効かもしれない。今後、研究計画通りに更なるデータを収集する予定である。つまり、統合失調症において、幻聴の出現と消褪は1日単位で見た場合は、必ずしも抗精神病薬による脳内ドパミンD2受容体遮断と関連はなく、むしろ概日リズムの存在が示唆された。
地球電離圏から磁気圏へ供給されるイオンの加熱・加速・輸送過程,流出量の定量的研究

本研究は平成1012年度の3年間を研究期間として実施され、15編以上の論文が国内外の様々な専門誌、並びにScience誌等の読者層の広い雑誌にも掲載されており、目的とした研究課題の完成度は極めて高いと言える。特に最終年では、本研究で主眼をおいた「多種・多様な観測手法・データから電離圏起源イオンの様々な振る舞いに迫る」という基本方針をそれぞれの研究分担者が常に意識しつつ、更に各々が得意とする観測手法・解析手段を機軸に幅広く展開した結果、これまでは画一的だったデータの取り扱いや解釈に新しい息吹を吹き込む事が出来た。その反面、本研究を提案する時点では大いに期待していた衛星データが、衛星や観測機器の問題等で十二分には利用出来なかった側面もあり、衛星計画固有のやむを得ない事態とは言え、それを補う十分な方策を考案出来なかったという問題が残った。しかし、レーダーや衛星による観測は今後益々その重要性を増し、全世界的規模で計画が提案され設備整備が進んでいる。この為、今後利用出来るデータ量もこれまで以上の割合で増加しつつあり、電離圏起源イオンに関する研究は大きく発展すると思われる。これまでは現象一つ一つについて丹念に調査しその特徴を抽出する研究が主であったが、本研究では、電離圈起源イオンに関わる現象を統括的・定量的・統計的に取り扱い、この研究課題に関連する研究の将来の方向性を示して来たと言えよう。詳しい研究成果に関しては研究成果報告書にまとめるが、これらは全て査読付きの雑誌に掲載されたものであり、特に重要であるという論文を抜粋した。今年度は本研究の初年度ではあるが、科学雑誌に成果を掲載する準備が整いつつあり、一部は既に、投稿・受理されている。以下に今年度の成果の概要を報告する。まず、地球極域磁気圏探査衛星「あけぼの」搭載のアナログ広帯域受信機を用いて、イオン加熱・加速現象に関与すると考えられる極域低周波ノイズの波形解析を行なった。その結果、このノイズは定在する低周波部のランダムノイズと、時折突発的に発生するスパイク状のノイズが重畳したものである事が明らかになった。絶対強度や出現頻度、アンテナ角依存性について現在詳しく解析中である。また、この様な波動により生成されるイオンコニックスの出現頻度を、あけぼのデータを用いて統計解析し、高度とピッチ角の関数として得た。この出現頻度を単純なモデルを使って検討した。その結果、イオンの断熱運動からのずれ、ExBドリフトの影響、他の電離圏流出イオン現象への移行を考慮する必要が指摘出来た。更に、極域に存在するイオン流の中で低エネルギーの電離圏流出イオン現象であるポーラーウインドに注目し研究を遂行した。この結果として次の2点が新たに見出された。イオン加速に対する光電子の寄与率が、従来の理論で予想されていた以上に大きい事、それに、光電子による寄与は低高度において顕著で、より高高度ではプラズマの温度がイオン速度の決定に支配的である事である。また、あけぼのと他観測データとの比較を以下の2課題に着目して行った。あけぼの衛星とEISCATレーダーとの同時観測データを詳細に解析した結果、沿磁力線電流が存在する領域でELF帯の静電波が発生し電離圏イオンが加熱されている事が明らかとなった。2基のEISCATレーダーによるイオン温度観測は温度の非等方性がイオン流の発生領域に存在していることを明らかにした。これらの結果は米国地球物理学会で発表されている。また、磁気圏尾部探査衛星「Geotail」による観測データとの比較より、あけぼの衛星で観測される電離圏流出イオンの電離圏への再降り込み現象と同じイオン分布が磁気圏尾部のプラズマシ一ト中でも認められ、これらが、電離圏から磁力線沿いに加速され、閉じた磁力線上をバウンス運動する電離圏起源イオンによるものである事が指摘された。この成果も国際学会で発表され、論文投稿中である。

2年目となる本年度は主に極域電離圏におけるイオン加速・加熱過程についての議論を深めるべく、極軌道衛星のあけぼの、及びPolarによる観測結果に重点を置いて研究を行った。まず、Polar衛星によりイオン加熱を引き起こしていると思われるプラズマ波動の空間分布を統計的に調査した。それと平行して、イオン加熱・加速現象に関わる静電的な低周波ノイズ現象について、あけぼの衛星による長期観測データを元に波動の強度分布の太陽および地磁気活動度との相関,ローカルタイム依存性などを統計的に調べ、このノイズ現象がカスプではあけぼのの飛翔高度全域および朝側オーロラオーバルの3000km以上の高度で特に卓越すること、また太陽活動の静穏期の方が強度が増大することなどを明らかにした。更に、あけぼの衛星により取得されたイオンの速度データと、プラズマの温度密度からモーメント方程式を用いて推定された値との比較を行った。その結果、両者はほぼ妥当な範囲で一致し、熱的イオンの加速に支配的なメカニズムを同定することが出来た。また、このあけぼの衛星は、極域電離圏上部で磁力線に垂直な方向のイオン加熱とイオン流出を約10年間観測している。この膨大なデータは極域電離圏(特にカスプ領域)からイオンが大量に流出していることを示していた。しかし、イオン流出が開始する1000km付近での衛星データは十分に得られていないために、イオン加熱・流出の物理過程は十分に理解されていなかった。そこで、EISCATレーダーとあけぼの衛星による共同観測を実施した。その結果は、高度1000km以下からイオン加熱・流出が開始していること、イオン加熱領域は水平方向に数数10kmであること、磁力線に沿って加熱領域が存在すること、プラズマ波動が加熱と関係があること、イオン温度には異方性があること、などが明らかとなった。最終年度の本年度は、電離圏イオン流出現象が始まる低高度領域から、イオンが地球重力圏より脱出する速度を獲得する上層電離圏までの領域を系統的・統計的に調べた。更に、地球磁気圏全域へ輸送されるイオンフラックスの見積と、そこから惑星間空間への流出量を比べ、地球電離圏・磁気圏と惑星間空間にわたるイオン加熱・加速・輸送過程を定量的に探り、統計的・機構的側面で新しい知見を得た。まず、加速イオン加熱・流出とオーロラの関係、イオン加熱・流出が開始する高度1000km以下の電離圏プラズマ・波動について研究を行なった。低高度でのイオン加熱・流出は必ずしもオーロラ粒子の降り込み領域で発生しているわけではなく、むしろオーロラに伴う下向き電流領域でプラズマ波動の発生とイオン加熱・流出が出現していた。この低高度でのイオン加熱・流出は電子加熱とイオンの温度異方性も伴っている。これらの結果は、イオン流出が開始する数100km高度でプラズマ波動によるイオン加熱が起きている事を示している。また、低高度電離圏で観測されるイオン上昇流と流出イオンの関係について解析を行なった。この研究を通して、1)ISレーダー等で観測される低高度(<1000km)でのイオン上昇流は全てが電離圏から流出するものではない事、2)イオン上昇流が継続的に加速され磁気圏へ到達するか、下降に転ずるかはF領域電離圏のプラズマの密度・温度構造により決定される事、3)極域電離圏を模擬して得られた数値的検討結果はこのシナリオを指示する事、という結果が得られた。更に、イオンの垂直方向