hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アフリカツメガエル幼生細胞のアポトーシスに関与する免疫システムの制御機構の解析

ゼノパス(カエル)形態形成(変態)に、免疫系によるトリミングが関与することを初めて明らかにした。我々は既に、同系カエルの幼生皮膚が成体免疫系によって拒絶されることを報告している。本プロジェクトでは、アフリカツメガエルの幼生の尾部が消失する過程で、単核球が浸潤すること、生体のT細胞が幼生抗原を認識し、増殖反応を生じ、その後キラー細胞となること、その結果尾部の上皮細胞がアポトーシスになることをin vitroの系で明らかにした。成体T細胞の幼生抗原認識は、直接幼生上皮の抗原を認識する系路、いったん成体抗原提示細胞内で幼生抗原が処理され、それが抗原提示細胞膜のMHCクラスII分子上に提示される系路の二種があることを明らかにした。幼生皮膚を成体に複数回移植し、抗幼生抗原特異的抗血清を得た。この抗血清を用い、分子量53、59kDaの蛋白を同定した。尾部の幼生抗原は変態期直前をピークに、尾消失まで発現するが、成体上皮細胞では変態期以降消失することを明らかにした。さらに、幼生特異蛋白のアミノ酸配列をもとに、幼生抗原の遺伝子断片を同定し、それに基づいて作製したペプチド分子に対して成体T細胞が反応することを確認した。現在、幼生抗原全分子、全遺伝子の同定を行いつつある。本研究は、純系アフリカツメガエルをモデル実験動物として用い、幼生から成体への発生過程で起こる尾部幼生細胞のアポトーシスに、免疫系が関与している、という作業仮説を基に行われた。これまでに、近交系ツメガエルの成体脾臓細胞は、同系の幼生表皮細胞を認識し、アポトーシスを誘導する事が明らかとなっている(Izutsu,et al.,'96)。幼生表皮には、上層細胞と、スケイン細胞の2種類があり、成体Tリンパ球は、両方の幼生細胞に対してin vitroで増殖反応を示す。この際、MHC class II上に提示された幼生抗原を、認識していることが示唆されている。そこで、成体リンパ球から非自己として認識される幼生抗原分子の検索を試みた。近交系ツメガエルJ strainの成体に、同系統の幼生皮膚を複数回移植して免疫し、幼生細胞に対する抗体を得ることに成功した(日本発生生物学会第31回大会98年5月発表)。得られた抗血清を用いて、幼生抗原分子の性状及び機能を解析した。免疫組織染色の結果、全ての幼生表皮細胞が染まるが、成体表皮細胞は全く認識されなかった。ウエスタンブロットにより、分子量約53、59kDaの幼生膜タンパクが特異的に認識されることが判明した。幼生抗原分子は、発生初期には全身の皮膚で発現しているが、変態末期の尾部が退縮する時期になると、尾部皮膚以外では見られなくなった。抗血清を用いて、幼生抗原分子を精製し、アミノ酸部分シークエンスを行ったところ、新規タンパクであることが示唆された(日本免疫学会第28回総会98年12月発表)。また、幼生細胞と成体脾臓細胞との混合培養系に加えることにより、抗血清は、成体リンパ球による幼生細胞の抗体依存的killing(ADCC)を起こす事もわかった。今後は、この抗原分子の全長を明らかとし、その発現調節とeffector細胞との作用機構を解析する予定である。
ベンザインの高次利用に基づく医薬品開発志向型複素環骨格構築法の開発

1.トリフリルオキシ(TfO)ベンザインと非対称イミダゾリジノンとの反応によるベンゾジアゼピン合成法の開発研究を実施した。とくに、本反応では4つの位置異性体が生成する可能性があるが、1つの異性体だけを選択的に合成する手法の開発を目指した。研究の結果、TfOベンザインと電子求引基が置換したイミダゾリジノンとの反応から、単一の位置異性体としてベンゾジアゼピンを合成することが出来た。電子求引基としてはトシル(Ts)基を用いた場合に最も高い収率を得ることができた。また、単環性、二環性のものを含む多様なイミダゾリジノンを本反応に適用することが出来た。一方、ベンザイン上の置換基としては、TfO基を有するベンザインは良好な収率でベンゾジアゼピンを生成するものの、無置換及びMeO基置換ベンザインはベンゾジアゼピンを全く生成しないことが分かった。これらの結果から、ベンザイン上のTfO基は配向制御だけでなく、三重結合の求電子性を高める効果も有していることが明らかになった。また、得られたベンゾジアゼピン上のTfO基は金属触媒反応によって容易に炭素官能基へと変換可能であった。さらに、本反応の反応機構を計算科学的に解析した結果、2つの結合形成が段階的に進行している可能性が高いことが明らかになった。本研究の成果をまとめSynlettへ投稿し、掲載が受理された。2.[13N]NH3を用いたシリルベンザインのオルト位選択的アミノ化反応を計画していたが、上記のベンゾジアゼピン合成の研究に重点を置いたため、本研究はほとんど行なうことができなかった。29年度が最終年度であるため、記入しない。ベンゾジアゼピンは多くの生物活性物質を構成する主要な骨格であり、その短工程合成法の開発は、今なお重要な研究課題である。しかし、従来法の多くは合成可能な置換、縮環形式に限りがあり、7員環構築に数工程を要すものも多々ある。一方、以前ベンザインと単純で対称な環状ウレアとの反応により、ベンゾジアゼピン骨格を1工程で構築する手法が報告されたが、合成可能な置換、縮環形式は大幅に限定された。今回申請者は、非対称環状ウレアと非対称ベンザイン両成分のそれぞれ2ヶ所ずつ存在する反応位置を同時に制御し、生成しうる4つの位置異性体のうち、1つの多置換ベンゾジアゼピンを高選択的且つ1工程で合成する手法を開発した。本法は、同一のTfOベンザイン前駆体を原料とし、多様な非対称環状ウレアを反応させることで、2環性、3環性の様々なベンゾジアゼピンを作り分けることが出来るため、創薬化学において強力な合成ツールとなる。また、生成物上に残されたTfO基は、その後の金属触媒反応により容易に変換可能であるため、事実上全ての官能基を導入可能である。本法はベンザインの中でも特にTfOベンザインとのみ特異的に進行するため、この活性種の新たな可能性を示唆することができた。さらに、本手法のようにベンザインの反応位置と、その反応対象化合物の反応位置両方を制御した世界初の例であるため、ベンザイン化学の新しい研究領域を構築することが出来た。この1年間で以下の成果を得た。1、本法によって同一のTfOベンザイン前駆体を原料とし、多様な非対称環状ウレアを反応させることで、2環性、3環性の様々なベンゾジアゼピンを作り分けることが出来た。2、生成物上に残されたTfO基は、その後の金属触媒反応により容易に変換可能であったため、事実上どんな官能基でも導入可能である。3、本手法はフッ素アニオンを作用させるという、極めて穏和な反応条件で進行するため、アセチル基、アセタールのような官能基を有する環状ウレアも適用可能であった。4、同一のウレアを原料とし、反応させるベンザインを変えることで、芳香環上の相補的な位置に酸素原子を有する2種のベンゾジアゼピンを作り分けることにも成功した。申請者は米国テキサス大学Larionov研究室へ3ヶ月間留学をし、ベンザイン反応に関する共同研究を行なった。本研究は既に一度の国内学会で発表している。そして現在論文投稿準備中である。

これらの結果から、ベンザイン上のTfO基は配向制御だけでなく、三重結合の求電子性を高める効果も有していることが明らかになった。また、得られたベンゾジアゼピン上のTfO基は金属触媒反応によって容易に炭素官能基へと変換可能であった。さらに、本反応の反応機構を計算科学的に解析した結果、2つの結合形成が段階的に進行している可能性が高いことが明らかになった。本研究の成果をまとめSynlettへ投稿し、掲載が受理された。2.[13N]NH3を用いたシリルベンザインのオルト位選択的アミノ化反応を計画していたが、上記のベンゾジアゼピン合成の研究に重点を置いたため、本研究はほとんど行なうことができなかった。さらに多様な環状ウレアを適用させることで、本法の拡大を目指したい。今のところ、硫黄原子と窒素原子を有する環状ウレアを適用させることでベンゾチアゼピンを合成することを計画している。また、今回は5員環ウレアのみを適用したが、4員環、6員環ウレアも適用することを計画している。さらに、ベンザインだけでなくアザベンザインも適用させることでピリドジアゼピンの合成も行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。
エピゲノム制御分子を介した白血病の分子病態の解明

本研究では、白血病発症と密接に関連するエピゲノム異常に着目し、その制御分子の一つについて、条件的遺伝子欠損マウスを作製し、白血病発症マウスモデルと組み合わせた異常造血の解析や正常造血系の解析を行った。その結果、標的分子の条件的欠損を誘導したところ、白血病発症に関する決定的影響は見出されていないものの、造血幹細胞の自己複製や分化に関する興味深い知見が見出され、現在、詳細な分子生物学的解析を進めている平成25年度は、異常造血において重要な役割を担っているという応募者独自の先行的知見や他の研究グループから最近報告された治験も踏まえ、昨年度に作製しておいたエピゲノム制御遺伝子のflox/floxマウスを用いた実験を進めた。このマウスから造血幹細胞や前駆細胞をセルソーターにて純化、採取し、まずMLL融合遺伝子などによる白血病関連遺伝子を導入して、コロニーリプレーティングアッセイを用いて、不死化した後に、レトロウイルスでCreの遺伝子導入を行ってみた。ある程度予想されたものの、レトロウイルスによって高発現しているCreの細胞毒性が今回の実験系においても、少なからず問題となり、適切なコントロールをとるのに、いくらか試行錯誤を要した。様々なCreおよびそのベクター自体の改変などの工夫を試みたところ、我々の先行的知見には合致するものの、他のグループの報告した知見には含まれない興味深い表現型の変化が得られた。そこで、さらに、骨髄移植実験モデルを構築し、二次移植における表現型の変化について、検討する準備を進めている。一方、個体レベルにおける、異常造血およびその対照としての正常造血の解析を見据えて、誘導型Cre発現マウスとの交配を進めた。当初、予定していたCreERT2マウスに関しては、その入手において、海外の実験動物業者との複雑な交渉等が必要となり、予想外の時間を要したが、現在までに完了し、今後、CreERT2マウスを実際に導入して、交配を進めていく予定である。その代替として、Mx1-Creマウスとの交配を行い、現在Cre活性を誘導した状況における種々の解析を進めている。さらに、幹細胞特異的白血病モデルマウスとの交配も行い、多角的に白血病発症におけるエピゲノム制御遺伝子の役割を明らかにしていく予定である。その結果、標的分子の条件的欠損を誘導したところ、白血病発症に関する決定的影響は見出されていないものの、造血幹細胞の自己複製や分化に関する興味深い知見が見出され、現在、詳細な分子生物学的解析を進めている本研究は、ゲノムDNAの脱メチル化関連酵素活性を有すると同時に、ポリコーム複合体のリクルートも行う分子Lが、異常造血において重要な役割を担っているという応募者独自の先行的知見や、白血病幹細胞はLの発現が特異的に高いES細胞に類似した遺伝子発現制御機構を用いうるという報告を踏まえ、Lのコンディショナルノックアウトマウスを新規に樹立して、白血病発症マウスモデル実験系におけるLの関与する分子病態を詳細に解析することを目的とする。平成24年度は、まず、本格的にLのコンディショナルノックアウトマウスの作製に着手した。すでに樹立しておいたtargeting vectorを導入したC57/BL6系統のマウスES細胞の複数クローンを用いて、blastocyst injection法にてキメラマウスを作製し、戻し交配により、二系統のC57/B6純系のF1マウスの樹立に成功した。さらに、Flp deleterマウスとの交配により、neoカセットを除去したflox/+マウスを作製し、それら同士の交配によりflox/floxマウスの作製も完了した。こうして得られたflox/floxマウスの骨髄細胞を用いて、先行実験として、MLL融合遺伝子などによる白血病発症モデル実験において、レトロウイルスによるCreの遺伝子導入によるL除去の影響の解析を現在進めている。一方、個体レベルにおける、異常造血およびその対照としての正常造血の解析については、誘導型Cre発現マウスとの交配を進め、先行実験の結果を踏まえた上で、解析を行う予定である。平成26年度は、まず、昨年度までにMx1-Creマウスとの交配で作製したコンディショナルノックアウトマウスモデルにより、先行的に解析を進めつつ、一部、Rosa26- CreERT2マウスとの交配で作製したコンディショナルノックアウトマウスモデルでも解析した。ノックアウトを誘導して、経時的に末梢血や骨髄の造血幹・前駆細胞、脾臓及び胸腺における影響を解析した。明確な差異をもたらすような所見は得られなかったが、最近、エピゲノム関連の表現型異常は、非常に長期の観察期間を経て出現するという報告もあったことから、引き続き、経時的観察を行っていく予定である。また、一部、移植モデルを組み合わせた実験系では、幹細胞の機能に影響を及ぼしうることを示唆する知見も得られており、こちらも同様に詳細な機能解析をしていく予定である。一方、昨年度flox/floxマウスを用いて、白血病関連遺伝子を導入して、コロニーリプレーティングアッセイを用いて、不死化した後に、レトロウイルスでCreの遺伝子導入を行いた結果に関して、コンディショナルモデルマウス由来の骨髄の造血幹・前駆細胞を用いた解析を行った。あらかじめノックアウトを誘導しておいた細胞においてコロニーリプレーティングアッセイを行ってみると、対照群と比較して、特にコロニー形成能などにおける顕著な影響は認められず、対照群と混合した競合的条件でも、差異ははっきりしなかった。

さらに、幹細胞特異的白血病モデルマウスと交配したコンディショナルノックアウトマウスで、白血病発症を誘導しつつ、ノックアウトの影響も検討してみたところ、予想と異なり、ある条件下では白血病発症を妨げない可能性が示唆される結果が得られた。こちらも、潜伏期間が長期にわたるため、引き続き、解析を進めていく予定である。血液内科学平成25年度は、コンディショナルノックアウトマウスの最終的な交配に関して、CreERT2マウスの代替としてMx1-Creマウスに関して、ほぼ順調に完了させ、予定された解析にもすでに着手できている。一方、白血病発症に関する細胞レベルの解析に関しては、Cre発現による表現型の解析からは、一定の成果が得られた。以上の状況から、研究実施計画に照らし合わせ、おおむね順調に進展していると考えられる。平成24年度に、Lのコンディショナルノックアウトマウス(flox/flox)の作製を順調に完了させ、白血病発症モデル実験系における解析にもすでに着手している。一方、個体レベルの解析に関しては、誘導型Cre発現マウスとの交配は行いつつあるものの、完了までは至らなかった。引き続き、樹立したコンディショナルノックアウトマウス(Mx1-Cre)を用いて、個体レベルにおける正常、および異常造血に対するエピゲノム制御分子の果たす役割の解析を詳細に進めていく。一方で、細胞レベルの解析で得られた知見を生体レベルでも確認できるかも含めた解析を行う上でも欠かせないCreERT2マウスと交配したコンディショナルノックアウトマウスも作製し、別の角度からも精度の高い解析を進めていきたいと考えている。引き続き、樹立したLのコンディショナルノックアウトマウス(flox/flox)の骨髄細胞を用いた、MLL融合遺伝子などによる白血病発症モデル実験におけるL除去の影響の解析を、誘導型Cre発現マウスとの交配で得られていく個体レベルでの検討や骨髄移植実験なども含め、多角的に進めていく。興味深い表現型に関して、L除去と関連する遺伝子発現の変化などを探索して、白血病発症におけるLの機能的役割を解析する。CreERT2マウスの海外からの導入に際して、予想外の時間を要し、その導入に関わる費用の一部と、この交配をして得られる予定のマウスの実験に関する諸費用の合計が、差分として生じた。当初予定通り、CreERT2マウスを導入し、交配を進め、得られたマウスを用いて、種々の解析に用いるを進めていく予定である。Lのコンディショナルノックアウトマウスの作成自体は、おおむね順調で先行的な白血病も出る実験系における解析には予定通り着手できたが、誘導型Cre発現マウスとの交配が完了しなかったことから、一部関連実験の遂行に至らず、実際にその実験を行える次年度に使用する予定とした。
超ハイスループットシークエンスデータ解析を目指した高速配列解析環境の構築

本課題では、膨大な配列データの効率的な処理を目的とし、GPUを科学技術計算に用いるGeneral Purpose computation on Graphic Processing Unit(GPGPU)を使ったソフトウェア開発を行った。解析の計算量およびデータサイズから最適だと思われる実装を施すことで高いパフォーマンスを得ることが出来た。いくつかの配列解析アルゴリズムを実装した結果、SSEやマルチコアCPUを使った実装と比較して2桁以上の高速化を達成した。本研究はGPGPU(General Purpose computation on Graphic Processing Unit)を利用することで高速・低コストな配列解析環境の構築を目指している。本年度は、多くの配列解析アルゴリズムの中からいくつかターゲットを選んで、GPGPUによる並列化方法の検討と実装を行なった。また、実装と評価を通してGPGPUにおいて高い性能を得るための知識の蓄積も進めた。その一つとして、2配列比較の代表的なアルゴリズムであるSmith-Watermanアルゴリズム(SWA)のGPGPUに適した並列アルゴリズムの開発と実装も行った。SWAではダイナミックプログラミング(DP)法によりスコア行列を計算するが、比較対象となる配列が長くなると計算時間が膨大となる。スコア行列内のある要素を埋めるには隣接した3つの要素のスコアが必要なため、全要素のスコアを同時に計算することは出来ない。しかし、スコア行列の対角線方向については並列化が可能であることに着目し、細粒度並列化アルゴリズムを作成した。さらに、複数の問い合わせ配列を繋げて同時に処理を行う、細粒度並列化と粗粒度並列化を組み合わせたアルゴリズムを考案した。考案した並列化アルゴリズムを統合開発環境CUDA上で実装し、長さ50025kbpの塩基配列を用いて、C++で実装した逐次実行版との処理速度比較を行った。細粒度並列化のみ実装した場合には、問い合わせ配列長が短い場合には性能向上が十分でなかったが、細粒度並列化と粗粒度並列化を組み合わせることにより、あらゆる長さの問い合わせ配列に対して安定した速度向上を実現した。GPGPUを配列解析に適用することで、ゲノム解析分野において広く用いられているPCクラスターと比較して低コストで省スペース性に優れた計算基盤を構築できることが示された。本研究は、コンピュータにおいて描画処理を担うプロセッサであるGPUを一般物理計算に用いる技術であるGPGPU (General Purpose computation on GPU)を配列解析に導入することにより、低コストで高速な塩基配列解析環境を実現することを目的としている。今年度は、昨年度開発した細粒度並列化と粗粒度並列化を組み合わせたペアワイズ比較(Smith-Waterman algorithm : SWA)プログラムの更なる高速化を目指した。主に、GPUのもつ演算ユニットをより効率よく利用出来るようにアルゴリズムを修正した。その結果、昨年度の実装と比較して、配列長が500bp程度と短い場合には約7倍、配列長が5,000bp程度と比較的長い場合には約4倍の高速化を達成した。配列長が短い方が高い性能向上となるのは、演算ユニットの利用率がより高まることに起因する。一方、カイコとコクヌストモドキ間の遺伝子総当たり比較では、GPUとしてNVIDIA社Tesla C1060、及び、GeForce GTX 480を使用した場合では逐次実行型SW(実行環境:INTEL XEON(E5502)1.87GHz)と比較して、それぞれ211.6倍、354.6倍高速であった。このように、GPGPU版SWは逐次実行型SWと比べて大幅な性能向上を達成していることが確認された。NVIDIA Tesla C1060とGeForce GTX480による処理速度の差は主にコア数の違いであると考えられるが、GeForce GTX480の市場価格は3万円台であるため、価格に対する性能向上は非常に高く、GPGPUにより低コストで高速な配列解析環境が実現可能であることが示された。作成したプログラムの配布に向け、各種のパラメータを変更可能とする等、プログラムの改良を進めた。今年度は計算量が0(n)から0(n^3)までの6種類の配列解析アルゴリズムについてGPGPUを用いた高速化を行った。データサイズが大きい場合、すべての解析についてCPUを用いた逐次処理と比べて高速化を達成した。特に計算量が0(n)を超える解析では、SSEやマルチコアCPUを用いた実装と比べて最大で2桁以上の高速化に成功した。一例として、SSE(Streaming SIMD Extension)やLazy-F valueなどを用いて最適化された既存の配列解析ソフトウェアであるSSEARCHと、本研究でGPGPUにより実装したSmith-Waterman algorithmの処理時間の比較結果を以下に述べる。SSEARCHはギャップペナルティの合計値によって処理時間に影響があるが本研究ではその影響はなく、ギャップペナルティが4/3のとき平均で7.0倍、最大で11.2倍の高速化を達成した。また、複数のGPUを用いた実装を行った場合、GPUの台数に応じた処理時間の短縮を確認することができた。これにより、大量のデータに対して配列解析を行う際に複数のGPUを用いることは非常に有用であることが確認された。一方で、計算量が0(n)の配列解析における高速化度合は低かった。

これは並列化による計算の効率化に対し、GPU-CPU間のデータ転送などGPGPU特有の処理によるオーバーヘッドの割合が高かったためであると考えられる。現在、上記成果内容について論文を執筆中である。実装したソフトウェアライブラリは論文採択後に公開を行う予定である。
ICTを活用した知的障がい児健康づくり支援と教育‐健康づくり支援システム開発‐

知的障害を有する子どもたちの身体活動量を確保しながら健康づくり支援を支援者と保護者が連携しながら遠隔で行えるシステムを開発した。このシステムは、スマートフォンで歩数や歩行距離を測定し、遠隔のPCからそのデータを確認評価し、フィードバックメールをスマートフォンに送信するというサイクルを継続することで、子供やその家族の健康づくりに対するモチベーションを維持し、運動習慣を形成することを目的に開発した。知的障害を有する小児1名と成人女性1名を対象に実装評価を行い、それぞれシステム利用による健康行動に対する行動変容を確認することができた。平成27年度はこれまでに開発してきた身体活動量を測定するスマートフォン支援アプリ「Location Collector」とデータサーバのブラッシュアップに加え、スマートフォンアプリに新しい機能を追加することを重点的に行った。そして、スマートフォンからのデータの収集とwebブラウザー上でのデータ表示および評価に関する一連の動作確認した。その後、国立病院機構東長野病院リハビリテーション科と長野県長野養護学校からの協力を得ながら、9歳のダウン症男児とその家族を対象に本システムを用いた臨床実験を夏季休暇中に実施した。本来の目的は、知的障がい児が通う特別支援学校教員と保護者との連携による健康づくり支援を想定して開発を進めているが、今回の臨床実験は対象者と研究実施者がシステムを介して繋がり、毎日の結果のフィードバックおよびコミュニケーションを遠隔地にて実施し、データ収集を行った。加えて、長野市で行われたHappy Spot Club主催の体験型福祉イベント「ハピスポひろば2015」や、全国KOSEN福祉情報教育ネットワーク主催で熊本県立黒石原支援学校にて開催された「e-ATセミナー」では、本システムのデモ展示を実施し、多方面の方々からの意見を頂戴した。その際に、本システムに関するパンフレットを作製し配布した。システム開発と臨床実験による成果については、タイのキングモンクット工科大学で行われた国際会議(International Conference on Engineering and Technology 2015)にて発表した。その他にも、国内学会にて2件発表を行った。さらに現在英文による論文を執筆中であり、平成28年度には投稿予定である。本研究は、複数の高専の教職員で組織された「全国KOSEN福祉情報教育ネットワーク」と連携しながら実施している。平成27年度の研究実施計画では、富山高専射水キャンパスに開発用のサーバを立ち上げることとしていたが、当該年度はシステムのブラッシュアップを最優先するために、これまで使用してきた熊本高専に設置されている「全国KOSEN福祉情報教育ネットワーク」の共有サーバを継続的に利用することにした。また、当該年度は、利用者である知的障がい児とその保護者が自らのデータを自己評価できるタブレット端末アプリ(電子版がんばり表)の開発を予定していたが、本システムの身体活動量のデータ収集(スマートフォンアプリ)とその評価(データサーバ,webブラウザー上での操作)までの機能のブラッシュアップを優先的に行った。スマートフォンアプリではGPSによる歩行距離の測定に加え、新たに加速度計を利用した歩数計の機能を加えた。データ送信時にネットワークが繋がっていない場合は、30秒間隔で再送信処理を行うようにしたことにより、ネットワーク環境に左右されることなくアプリを利用することが可能になった。それに伴い、webブラウザー上の表示方法も変更し、時系列に歩行距離と歩数が表示され、2つの指標で身体活動量の評価をすることができるようにした。さらにスマートフォンのバッテリー充電の残量もwebブラウザー上で確認することができるようにした。双方の機能の動作確認を行った後に、臨床実験を実施した。臨床実験は、東長野病院と長野県長野養護学校の協力のもと、9歳のダウン症男児とその家族を対象に夏季休暇中に実施した。男児にはスマートフォンが入ったウエストポーチを装着して日常生活を送ってもらい、得られたデータの評価と対象児へのフィードバックは研究実施者が行い、一連の遠隔地身体活動支援活動が可能であることを確認した。前年度までに開発してきたシステム(スマートフォンによる身体活動量測定アプリ,データサーバー)の操作マニュアルを作成した。Kosen-AT(全国KOSEN支援機器開発ネットワーク)のポータルサイト(http://kosen-at.kumamoto-nct.ac.jp)からそのアプリとマニュアルのダウンロードを可能にした。また、登録したアプリ利用者のデータを閲覧するための管理者画面を、このポータルサイトからジャンプできるようにした。当該年度は、さらに1つのアプリを追加した。前年度までに開発した身体活動測定スマートフォンアプリ「てくてくちゃん」で測定した身体活動量を、スマートフォン上で自己評価できるアプリ「はなまるシステム」を開発した。このアプリの特徴は、数的概念の難しい当事者に対し、自らの目標達成度がアニメーションの変化により知ることがでる。さらに、支援者(学校)からのフィードバックメールの通知機能を追加した。これにより、当事者の身体活動量の測定、支援者による他者評価およびフィードバック、当事者による自己評価という健康づくり支援のためのサイクルが本システムの利用により可能となった。アプリを追加しブラッシュアップしたシステムの長期実地試験(1年間)を、東長野病院リハビリテーション科の協力を得ながら10歳のダウン症候群男児1名とその保護者を対象に行った。長期実地試験の成果を、熊本市で開催された「日本福祉工学会九州支部発足記念大会」、富山市内で開催された「とやま産学官金交流会2016」にて発表した。富山県と石川県の特別支援学校の教員(参加者28名)を対象に富山高専射水キャンパスにて「e-ATセミナーinとやま」を主催し、そこでも本システムの紹介および成果報告を実施し、学校現場の教員からの意見やアイデアを得た。また、現在本研究に関する英語論文を国際学会に投稿中である。

当該年度も複数の高専の教職員で構成されている「全国KOSEN支援機器開発ネットワーク」との連携を図りながら、研究開発を遂行した。研究計画では、当事者の身体活動量をスマートフォンで測定し、自らの身体活動に関する自己評価はタブレット端末で行うことを想定していた。しかし、家庭内のネット環境によっては、タブレット端末が使用できないことが予想される。よって、ネット環境に左右されないスマートフォンを選択し、スマートフォン1台で1身体活動量の測定、2支援者からのフィードバックメールの受信、3当事者による自己評価の全ての機能が完結することとした。当事者が自己評価を行うためのスマートフォンアプリ「はなまるシステム」を追加開発した。数的概念が難しい当事者が目標達成度を自己評価できるように結果表示の方法を工夫した。支援者が設定をした目標歩行距離に実際の歩行距離が近づくにつれてアニメーション上のリンゴが増え、そのリンゴを持っている男の子の表情も笑顔に変化していく。このアプリを追加したことにより、当事者やその保護者の運動に対する関心やモチベーションを親子で高めることが期待できる。データ収集するサーバーでは、前年度までは1日ごとのデータのみwebブラウザー上(管理者画面)で表示可能であったが、新たに指定した期間中のデータの累積および変移をグラフ表示する機能を追加した。これにより、当事者の身体活動の状況の把握がより容易になる。実地試験は平成27年度と同一の対象者で行った。その背景として、平成27年度の実地試験では長期利用を依頼していたが、開始から1週間程度しか利用を継続することができなかった。そこで、当該年度はシステム利用前の健康指導と利用方法の説明を充実させた。結果、1年間にわたり実地試験を継続することができた。平成29年度は、平成28年度までに開発したプロトタイプの「健康づくり支援システム」の実装実験を継続的に行った。長野市に所在する東長野病院の協力のもと平成28年4月から本システムを利用している特別支援学校小学部のダウン症候群男児を対象に平成30年3月までの2年間にわたって実装実験を行った。平成28年度は、本システムを利用することにより、使用前よりも身体活動量および運動実施機会が増加したことを報告した。さらに長期的な健康づくり支援活動の実施により、対象者の運動習慣の定着を図ることを目的に平成29年度は実装実験を行った。その結果、本システムが運動習慣の定着に効果をもたらす可能性を見出すことができた。
メディア・シンフォニック教材を用いた社会系電子教材開発の基礎的研究

メディア・シンフォニック電子教科書単元『世界の国々』及び『韓国の社会ー宗教と日常生活』とそれぞれに附属した教師用指導書を開発した。『世界の国々』では、そのプロトタイプをなす電子教科書のページのスタイルに基づき、小学校高学年/中学校においてニュージーランド、フランス、ドイツの4か国について、「自然環境と人々」「学校の仕組みと生活」「主な産業」「日本・世界との結びつき」の視点から各項目を1ページで学習できる各種メディアにリンクした教材ソフトを開発した。ついで、メディア・シンフォニック電子教科書単元『韓国の社会ー宗教と日常生活』では操作など簡素化し、教材資料3000以上ものデータベースも構築した。1) 4年間にわたる研究の初年度においては、過去の成果も活用して、改善改良を通して、新課題であるメディア・シンフォニック教材のプロトタイプを国際単元モデルとして作成し、その成果を、全国社会科教育学会の学会誌『社会科研究』に投稿した。査読、修正を経て、今年度には掲載予定である。2)上記に続く、本格的な、OSフリーなメディア・シンフォニック教材を作成すべく、新たに、教材データベースとリンクさせることとし、目下、そのデータベース作成を進めている。従来の電子教科書にない、資料の比較や、資料批判の要素をくわえ、子ども達のクリティカルな思考も促す教材と教師用指導書を作成すべく、具体的には韓国/北朝鮮についての素材の収集に努めている。特に、この韓国/北朝鮮については、これまで十分な教材化が進んでいるとはいえないし、個々の事実・事象についても解釈が分かれることが多い。そこで、子ども達にもいくつかの点について、多面的な見方や考え方を提示し、そこからより深い学習ができる電子教科書教材メディアとその教師用指導書を合わせて開発中である。また、その内容に関わってフリーな映像や音声を収集すべく引き続き、現地調査の必要性があり、次年度の課題としたい。3)さらにその先にメディア・シンフォニック教材構成を考えている対象地域である台湾については、科研費を利用して、全島を列車で一周し、南北また東西の地理的な差異や、少数民族についての情報などを収集した。4)過去の科研費も含め、継続的に朱集している英仏の教材や日本史に関わる素材を、上記メディア・シンフォニック教材作成に活用する可能性を検討しており、これは、次年度も継続したい。1)4年間にわたる研究の2年目においては、過去の成果も活用し、改善改良を加え、課題として掲げたメディア・シンフォニック教材のプロトタイプを国際単元モデルとして作成し、その成果を、全国社会科教育学会の学会誌『社会科研究』に投稿した。結果、査読、修正して、同誌82号に掲載された。2)上記に続く、本格的な、OSフリーなメディア・シンフォニック教材を作成すべく、あらたに、教材データベース(項目数3000以上)を作成し、それを活用することで、従来の電子教科書にはない、資料の比較や、資料批判の要素の入った、子どものクリティカルな思考も促す教材を目下開発中である。具体的には朝鮮半島について学ぶための教材と教師用指導書を作成しつつある。具体的には教材本体として、「韓国の文化」と「韓国の社会」についてハイパーテキスト部分はほぼできたので、それと有効な発問や、関連した文字、映像、音声などの資料とを連携させる部分がシームレスな教材となるようを目下設計し試行中である。3)韓国については、済州島に調査に赴き、さまざまな資料を収集して、上記、教材にも反映させることができた。4)さらに、その先にメディア・シンフォニック教材を作成しようとしている対象地域である台湾については、引き続き、韓国・北朝鮮同様資料収集に努めるとともに、台湾については現地に赴いて資料収集を行いたい。5)過去の科研費も含め、継続して収集している米仏の教材や日本史に関わる教材のそれぞれを、上記と同様のメディア・シンフォニック教材作成を念頭に置いて、次年度も引き続き、収集し、検討を加えていきたい。上記全国社会科教育学会誌『社会科研究』82への投稿と査読結果をふまえた修正は、これまでの研究を振り返るよい機会となった。この種のテーマの論文はこれまで、この学会誌上に掲載されたことがなく、その意味で、この領域に知見を持っていない方へ、問題を提起したものとなった。さらに、目下、開発中の教材ソフトは、4つの国を概観する前のソフトとは異なり、内容面では、韓国を事例に他国理解を深めるソフトと教授資料作成をめざしメディア・シンフォニック教材の開発が進められている。そのために、教材の素材となるデータベースを開発し、ユーザーにそれを提供することで資料検索を可能とした。また、方法面では、テキストとテキスト、画像、音声などをリンクさせることで、できるだけ、教師や生徒にとっておもしろく、かつ、興味関心を持ってもらうような教材構成にした。本年度は研究3年目にあたり、メディア・シンフォニック教材を用いた社会系電子教材開発の具体的な作業を遂行した。具体的には、データベース作成、電子教科書的教材の作成、電子教科書を組み込んだ実用的学習指導プランの作成の3つを行った。具体的事例としては、韓国の社会、文化、歴史、政治・外交についての高校生向きメディア・シンフォニック教材を作成することを最終目的として、実施して来た。成果は、以下の通りである。1)データベース作成:韓国のの社会、文化、歴史、政治・外交について、4000件以上のデータベースを作成し、教材作成の必要に応じて、関係文献を参照できるものとした。ただし、著作権保護のため、項目に対応した文献名にあたることは可能だが、文献それ自体は紙媒体でカードボックスに収納している。2)メディア・シンフォニック電子教科書教材としては韓国の社会(1)(2)、韓国の文化をOSフリーな電子教科書的体裁で作成した。

3)電子教科書を組み込んだ実用的学習指導プランについては、韓国の社会(1)(2)についてはプロトタイプは完成し、韓国の歴史、政治・外交については引き続き文献や資料にあたり、構想を立てたいと計画している。微調整や修正を加えており、その実際については平成28年度にはまに合わなかったが、平成29年度中には、2つの報告論文にまとめ、投稿し、公表できる見通しが立っている。4)並行して、台湾、日本近世史についても、メディア・シンフォニック教材開発の素材を収集し、検討を継続している。データベースが膨大なものになり、豊かな素材が得られることになったが、反面、教材聖戦や関連した画像の収集などに若干遅延が生じた。また、主要設備の一つであるパソコンの液晶が画面が壊れ修理不可能になり、作業の遅れを生じてしまった。しかし、最終年度には、一気に最終目標である2つの教材開発とその論文公表を行う予定である。科研費研究テーマに関する第2の論文「メディア・シンフォニック電子教科書の開発ー高校グローバル単元『韓国の社会ー宗教と日常生活ー』ー」を『評論・社会科学』No.122に投稿し掲載された。本研究の目的は、社会系のメディア・シンフォニック電子教科書の開発を、高等学校用グローバル教材単元ソフトと関連した指導書や教材データベースの作成を通じて試みることにある。本研究の成果は、1)韓国について、社会系教材ソフトとして、社会事象を空間(地理)、時間(歴史)、普遍(公民)、そしてわたくし(自己)の4視点から捉える力を学習者につけることを狙いとした。グローバルな理解を基礎に、その基礎をなすローカルな理解を併せて育成する教材ソフトとそのソフトを有効活用する紙媒体の指導案のモデルを提唱することができたこと、2)OSフリーな社会系の教材開発の手法をしめすことで、この種の教材に関心のある教師にインセンティブを与える提案ができたこと、3)今後、韓国についての文化、歴史、政治・外交など他の領域の教材を開発するための基礎となる3000項目以上のデータベースを構築したこと、4)高校用教材としてはQ&Aにおいて複数の資料を提供することで、学習者により多元的・多角的な社会に関する見方・考え方をする可能性を開くものが作成できたこと、5)小中高の現職教員の免許更新講習の場で、電子教科書の使用体験を通じて、電子教科書開発に有効であることが明らかになったこと、である。もっとも、本研究は、継続的研究としての著者による先行研究はあるが、『韓国』シリーズとしては最初の教材ソフト開発研究であり、シリーズとしては本年度の科研費での研究終了後も継続的に開発を行い、シリーズ完結に至る時には改善・改良を重ね、結果として変更点が生じることをお断りしておきたい。メディア・シンフォニック電子教科書単元『世界の国々』及び『韓国の社会ー宗教と日常生活』とそれぞれに附属した教師用指導書を開発した。
新規熱電カルコゲナイドの創製と物性研究

本研究では,立方晶の複雑構造を有するスピネルCu_yFe_4Sn_<12> X_<32>(X=S, Se)とテトラへドライトCu_<12-x> Tr_xSb_4S_<13>(Tr:遷移金属)を作製し,熱電物性を調べた。前者の研究から,可変領域ホッピング伝導が高温での高い熱電性能の実現に有望な伝導機構であると提案した。さらに,テトラへドライトはシリカガラス以下の低熱伝導率のために極めて高い熱電性能を示すことを世界に先駆けて明らかにした。本研究の目は,高い熱電変換性能を示す新規カルコゲナイドを創製することである。高性能熱電物質には低い熱伝導率と高い熱電能および低い電気抵抗率の3つの特性が求められる。本年度は,立方晶スピネル構造を有する四元化合物Cu_yT_4Sn_<12>X_<32>(T=Mn,Fe,Co,Ni,X=S,Se)の多結晶の作製を試みた。X=Sでは全てのTにおいて試料を作製でき,さらにX=Seでは,結晶構造未報告のCe_yFE_4Sn_<12>Se_<32>の作製に初めて成功した。上記の化合物の中で,まずT=Feの熱電物性について詳しく調べた。T=Fe,X=S,Seの熱伝導率の値は1.5W/kmとガラス並みに低い。これは,単位胞内に56個もの原子が含まれることと,16dサイトにおけるFeとSnのランダム占有という結晶構造の複雑さのためである。また,X=S,Se共に半導体的な電気抵抗率と巨大な熱電能を示す。これらの温度依存性を解析することにより,巨大な熱電能の原因が三次元の可変領域ホッピング(VRH)伝導であることを明らかにした。特にX=Seでは,広い温度領域でのVRH伝導のために,低い電気抵抗率と温度の1/2乗に比例して増加する熱電能を示す。これらの結果に基づき,複雑な結晶構造をもちVRH伝導を示す物質は,低い熱伝導率と指数関数的に減少する電気抵抗率および温度増加と共に増大する熱電能のために,高温において高い熱電変換性能を示す可能性があると提案した。本研究の目的は高い熱電変換性能を示す新規カルコゲナイドを創製することである。高性能物質には,低い熱伝導率と低い電気抵抗率および高い熱電能が要求される。低い熱伝導率は複雑結晶構造をもつ物質で実現され,低い電気抵抗率と高い熱電能は高対称の結晶系に属する構造をもつ物質で共存する可能性がある。そこで本研究では,立方晶系の複雑構造を有するスピネルCu_yFe_4Sn_<12>X_<32>(X=S, Se)とテトラヘドライトCu_<10>Tr_2Sb_4S_<13>(Tr:遷移金属元素)を研究対象とした。前者のスピネルでは,X=Seの単結晶試料の育成に成功し,結晶構造と熱電物性を詳細に調べることができた。低温での電気抵抗率は温度上昇と共に指数関数的に減少し,熱電能は温度の1/2乗に比例して増加する。この結果から,低温では可変領域ホッピング(VRH)伝導が支配的であるといえる。また,室温では,10^<-4>ΩmというVRH伝導体としては低い電気抵抗率と150μV/Kもの高い熱電能が共存する。ホール測定の結果から,この共存の原因は重いホールバンドであるとわかった。以上の結果から,重いホールバンドを持つVRH伝導体は高い熱電変換性能を示す可能性があると提案した。他方,テトラヘドライトの母体Tr=Cuは85Kにおいて金属-半導体相転移を示すことを見出した。この起源の解明には学術的な意義があり,今後の重要な課題である。他の遷移金属置換試料では相転移は消失した。また,置換によりキャリア密度は減少し,電気抵抗率と熱電能は増大した。この高い熱電能と0.4W/Kmという非常に低い格子熱伝導率により,Tr=Niの無次元性能指数ZTは340Kで0.15に達する。以上のように,本研究では,テルルや鉛を含まない次世代熱電物質の候補となる物質群を見出した。この結果は,結晶構造に着目した物質探索指針の有用性を示すものである。
スペースからの赤外スリットなし分光を用いた超遠方・超極赤銀河の探査

銀河の生成・進化の研究は,現代天文学の基礎的な研究テーマの一つである。「あかり」(ASTRO-F)は宇宙空間から近-中間赤外線の観測を高感度で行うことができ,特にIRCの「スリットなし分光モード」は超深宇宙を探索可能である。本研究ではこの観測モードに注目し,その観測・データ解析を通じて遠方の超極赤銀河の探査を目指している。今年度は所定のデータを全て取得し,約半分について科学研究に耐えるレベルのほぼ最終的な解析済みデータを得た。中間赤外線域で初めて多数の分光天体サンプルが得られ,検出された遠方極赤銀河の特徴の抽出作業を実施した。観測は「探査」が目的であるため,分光天体サンプルの中には各種(星,近傍銀河,遠方銀河,他)の天体が含まれているが,その中に本研究課題で注目する極赤銀河が実際に検出された。ただし,一口に極赤と言ってもその赤さ具合に2種類のタイプがあり,輝線構造を示す物と示さない物に大別することができることが,初めて分かった。現在これらの特徴の違いを理解するため,更なる解析を実施している。また本年度より,本研究課題に深く関連する研究として,地上からの可視分光観測による「あかり」極赤銀河の研究を開始した。これにより,地上とスペース,赤外線と可視光線の情報を総合的に判断することで,「あかり」で見つかった極赤銀河の性質を多角的に調べることででき,極赤銀河の理解を深めることが可能になる。観測は本年度冬期に実施し,現在その解析作業を開始したばかりであるが,一部の天体ではその星生成活動性が明らかになるなど,成果が上がりはじめている。銀河の生成・進化の研究は現代天文学の基礎的な研究テーマの一つであり、原始銀河を直接捉えることが重要である。「あかり」(ASTRO-F)は宇宙空間から近-遠赤外線の観測を高感度で行うことができ、特にIRCの「スリットなし分光モード」は超深宇宙を探索可能である。本研究ではこの観測モードに注目し、その観測・データ解析を通じて原始銀河=超遠方・超極赤銀河の探査を目指している。本年度の前・中盤は、「あかり」打ち上げ前の事前研究として、望遠鏡・観測装置の基本性能を考慮した観測データのシミュレーションと、さらにそれを基にしたデータ処理ソフトの開発等を行ってきた。特に、現在の最新の知識に基づいて遠方宇宙における天体種族を仮定し、IRCのスリットなし分光モードによって具体的にどのようなデータが得られるか、その解析によりどこまでの情報が抽出できるか、具体的なシミュレーションによる評価を行った。成果は、国際研究会(Spitzer赤外線天文台研究会"Infrared Diagnostics of Galaxy Evolution", 11/14-16, 2005, at Infrared Processing and Analysis Center at CalTech (IPAC), CA, USA)にて発表した。平行して、超遠方銀河の物理状態に関する基礎研究として、近傍活動銀河の地上観測データの整約を行い、日本天文学会において口頭発表した("赤外線銀河NGC6240の可視偏光分光観測"、大山陽一他、2005年秋期年会R63a,10/6-8,札幌)。なお、現在「あかり」は無事打ち上げられたが、未だ初期運用フェーズにあり、期待する観測はいまだ実行されていないが、来年度初頭より実観測データが定常的に得られるようになり、本研究計画が主に対象とする観測の主要部が実施される見込みである。本年度は、「あかり」の初期試験観測およびその後のサイエンス観測が順調に実行され、本研究が目的とする観測がついに実施された。年度末現在において、観測達成率は約80%(残りは来年度に継続)に達しており、それらのほぼ全てについて初期の粗解析が完了している。解析手法にはまだ様々な改良を加える余地があり、定量的に超遠方・超極赤銀河について議論するレベルには到達していない。しかし、当初の期待通りの性能で観測データが得られていること、検出された天体はこれまでに実施したシミュレーションに基づく予測とおおよそ一致していること、既にいくつかの興味深い天体(遠方極赤天体候補)が検出されたこと、などが明らかになりつつある。初期試験観測以降、取得生データから超微光天体の分光情報を取り出すため、観測装置特性の定量化、データの校正手法の開発などを実施し、データ解析ソフトウエアの充実を図ってきた。これらの一端を、日本天文学会(W28b,2006年秋期天文学会年会、北九州、9/19-9/21)にて発表した。さらに日本天文学会の欧文研究報告(PASJ)に論文掲載を目指しており、投稿済み(査読審査中)である。また、実際の遠方銀河の分光データの一部を、国際天文学会シンポジウム#235"Galaxy Evolution across the Hubble Time"(S235-299,IAU Symposium 235,Prague,8/14-17)にて発表した。

「あかり」(ASTRO-F)は宇宙空間から近-中間赤外線の観測を高感度で行うことができ,特にIRCの「スリットなし分光モード」は超深宇宙を探索可能である。本研究ではこの観測モードに注目し,その観測・データ解析を通じて遠方の超極赤銀河の探査を目指している。今年度は所定のデータを全て取得し,約半分について科学研究に耐えるレベルのほぼ最終的な解析済みデータを得た。中間赤外線域で初めて多数の分光天体サンプルが得られ,検出された遠方極赤銀河の特徴の抽出作業を実施した。観測は「探査」が目的であるため,分光天体サンプルの中には各種(星,近傍銀河,遠方銀河,他)の天体が含まれているが,その中に本研究課題で注目する極赤銀河が実際に検出された。ただし,一口に極赤と言ってもその赤さ具合に2種類のタイプがあり,輝線構造を示す物と示さない物に大別することができることが,初めて分かった。現在これらの特徴の違いを理解するため,更なる解析を実施している。また本年度より,本研究課題に深く関連する研究として,地上からの可視分光観測による「あかり」極赤銀河の研究を開始した。これにより,地上とスペース,赤外線と可視光線の情報を総合的に判断することで,「あかり」で見つかった極赤銀河の性質を多角的に調べることででき,極赤銀河の理解を深めることが可能になる。観測は本年度冬期に実施し,現在その解析作業を開始したばかりであるが,一部の天体ではその星生成活動性が明らかになるなど,成果が上がりはじめている。
酸化LDLによる血管内皮機能不全の分子機構解明に関する研究

1.ヒト血管内皮細胞において、酸化LDLは酸化LDL受容体LOX-1を介して低分子GTP結合蛋白質RhoA-Raclを数分内に活性化することが証明された。3. Giの阻害剤であるpertussis toxinにて酸化LDLによるRhoA・Rac1の活性化は抑制されることが示され、LOX-1/MT1-MMPからRhoA/Rac1活性化のシグナルにGiが関与することが証明された。4. siRNAの導入によりMT1-MMPの発現を抑制した血管内皮細胞では、酸化LDLによるRhoA・Rac1の活性化が抑制され、LOX-1/Giを介するRhoAとRaclの活性化にはMT1-MMPが重要と考えられた。6. eNOSのプロモーター解析によりMT1-MMP阻害によるeNOSの発現調節は、post transcriptionalレベルで起きていることが明らかとなった。平成21年度は以下の項目に関して追試を行い確立させた。1.ヒト血管内皮細胞において、酸化LDLは酸化LDL受容体LOX-1を介して低分子GTP結合蛋白質RhoA・Rac1を数分内に活性化する。3. Giの阻害剤であるpertussis toxinにて酸化LDLによるRhoA・Rac1の活性化は抑制されることが示され、LOX-1/MT1-MMPからRhoA/Rac1活性化のシグナルにGiが関与する。4. siRNAの導入によりMT1-MMPの発現を抑制した血管内皮細胞では、酸化LDLによるRhoA・Rac1の活性化が抑制され、LOX-1/Giを介するRhoAとRac1の活性化にはMT1-MMPが重要と考えられた。6. eNOSのプロモーター解析によりMT1-MMP阻害によるeNOSの発現調節は、post transcripti-onalレベルで起きている。
総合的な雑音低減手法を施した受動型リング共振方式光ファイバジャイロの試作研究

本研究の目的は、筆者らが継続して研究を進めてきた「受動型リング共振方式光ファイバジャイロ」の実験系を構成して、これに種々の雑音低減策を施してその有効性を検証するとともに、理論的検討も平行して進めることで、性能向上のための指針を明確化することである。まず、従来提案してきた各種雑音除去手法を盛り込んだ実験系を作成した。さらに、最も大きな雑音である光ファイバ中の後方レ-リ散乱の影響を極限的に低減する新しい手法を発明して、この実験系に取り入れた。また、共振器中での偏波統合の問題を詳細に解析し、偏波維持光ファイバで構成した共振器中のスプライス部分に僅かの偏波軸ずれがあっても、極めて大きなドリフトが生じることを明らかにした。その解決策として、共振器のリ-ドファイバ部分に偏光子を設ける手法と、スプライス部分で偏波軸を90度ねじる手法について、筆者ら独自の解析手法によりその効果、光学系作成時の各パラメ-タへの許容度等を評価し、これら方法の有効性を定量的に検証することに成功した。光カ-効果によるジャイロドリフトについての初めての実験的検証にも成功している。本ジャイロ系と類似の干渉計技術の応用についての研究も進め、本ジャイロの研究にフィ-ドバックすることができた。光ヘテロダイン方式ファイバジャイロのドリフト低減、mm以下の高空間分解能を有する新しい反射光分布計測法、光ファイバセンサの多点化、長尺光ファイバ伝搬光の高安定・高感度コヒ-レント受信方式の提案・検討等である。また、ジャイロを含むシステム側からの要求把握に関する研究も行えた。これら研究を通じて得られた、地球自転速度を上回る分解能、これと同等の安定性は、本形式の光ファイバジャイロとして現状で世界最高グレ-ドの性能であり、かつ主要な雑音要因の除去手法にも目途が得られたことから、上記本研究の目的を十分に達成できたものと考えている。本研究の目的は、申請者らが従来研究し雑音を極限的に低減する方式を考案している受動型リング共振方式光ファイバジャイロの試作系を構成して、本方式の妥当性を検証し、実用化に向けての指針を確立することである。上記の研究目的を達成するために、本年度は下記の具体的研究を進めた。1.光学系を設計・製作した:これまでの研究成果として得られている雑音要因除去手法の全てを施したジャイロ光学系を具体的に設計した。この際、光ファイバ長の最適値を簡単に求める設計式を導出した。第一次の試作として、雑音除去手法を約80%施した実験系を作成した。光リング共振器およびその周辺部は偏波維持光ファイバで構成している。光源としては半導体レーザ励起のYAGレーザを用いた。2.電子回路部を設計・製作した:出力の安定化、ならびにジャイロ出力を得るために、光共振器を伝搬する左右両回り光の周波数等を変化させて共振点を追尾するエレクトロニクスを製作した。3.第一次試作系の性能を評価した:零点安定性として10^<-2> rad/sを得た他、回転検出、つまりジャイロ機能の確認に成功した。この性能は、出力を取り出すエレクトロニクス部分で決っており、光ジャイロとしての特性はより高いものと考えられる。4.特性改善手法を考案・導入した:本方式ジャイロの最大の雑音要因である光回路中の後方散乱誘起雑音を極限的に低減できる新しい手法を考案した。上記実験系を改良して本手法を導入し、その機能を実証して、10^<-4> rad/sの安定性を得た。