hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新たな磁気共鳴撮像法を用いた定量的な関節軟骨障害の早期検出・重症度評価法の開発

今年度は、変形性膝関節症(以下OA)と慢性関節リウマチ(以下RA)の患者を対象に撮像した画像所見と、人工関節置換術施行後の切除標本より得た病理学的結果の対比を行った。方法は、肉眼的所見による関節軟骨変性の重症度を5段階(0;正常4;関節軟骨消失)に分類した。それを元に関節軟骨標本を重症度毎に領域分け(例えば正常と軽度変性が同一標本に混在している場合は、正常部と軽度変性部がどの範囲に広がっているか)を行い、各切除標本毎に"重症度マップ"を作成した。また、顕微鏡的に関節軟骨内のプロテオグリカン量に関して、免疫染色後に半定量的評価を行った。術前に撮影したT1ρ値計算画像は、重症度マップと対比しながら、後ろ向きに解析した。具体的には、矢状断にて撮影した画像を用いて、関節軟骨の表面から軟骨下骨まで深さを2分割(浅層と深層と定義)して、それぞれに関心領域を設定した後に、領域毎の平均T1ρ値を算出した。平均T1ρ値と重症度の相関、OAとRAの比較に関して、統計学的に検証した。結果は、重症度進行に伴い浅層及び深層の平均T1ρ値は有意に上昇した。また、プロテオグリカン含有量は減少しており、有意な負の相関を認めた。この結果は動物実験やin vitroで行われた先行研究と矛盾しないものであり、in vivoで行った我々の結果も妥当であると判断した。OAとRAの比較では、OAは軽度変性では浅層のみ平均T1ρ値が上昇し、重症度進行につれて、浅層のみならず深層まで平均T1ρ値が有意に増加した。RAは重症度が進行すると浅層から深層まで全体的にT1ρ値が上昇する傾向を認めた。これは疾患により生じる関節軟骨変性の特徴を捉えており、今後の研究や診療に有用な結果を得たと考える。本研究へ賛同し参加して頂ける対象者が、当初予測していたよりも少ない人数であったが、一定の成果は得られている。学術学会における発表や論文作成などの成果発表も順調に行っている。本研究へ賛同し参加して頂ける対象者が、当初予測していたよりも少ない人数である。ある程度の初期結果は得られており、今後の研究を進めていく上で、有用なものではあると考える。ただし、統計学的に十分な検証を行うには更なる参加者も必要であり、研究が遅延する一因にもなっている。T1ρ値計算画像による関節軟骨変性の評価を行い、現時点で一般診療に広く用いられているT2値計算画像との対比も行った。今後の研究を進めていく上で、ある程度の有用な成果は得られている。来年度は、関節リウマチや靭帯損傷の患者を対象として、T1ρ値計算画像を撮像する。それぞれの画像所見を、手術後の切除標本より得た病理学的結果や臨床所見との対比を行い、他疾患への有用性も検証して行く。T1ρ値計算画像による関節軟骨変性の評価を行い、今後の研究を進めていく上で、ある程度の有用な成果は得られた。次に行う研究は、現時点で一般診療に広く用いられているT2値計算画像との対比である。本年度に行った研究と同様に、変形性膝関節症や関節リウマチの患者を対象として、T1ρ値計算画像とT2値計算画像の両者を撮像する。それぞれの画像所見を、人工関節置換術施行後の切除標本より得た病理学的結果を対比する。更に、複数の放射線科専門医による読影実験を行い、関節軟骨変性の早期発見や、関節軟骨変性の重症度を予測するにはいずれの計算画像が有用であるのか検証してゆく。国内および国外にて開催される学会において研究成果を発表する。また、研究成果は論文として投稿する。学会への旅費および参加費、論文作成時の英語校正に研究費を使用する予定である。
酸化物高温超伝導体の放射線照射による改質

高温超伝導酸化物の材料化のためには、臨界温度(Tc)の向上とともに、臨界電流密度(Jc)の向上が重要な課題である。高温超伝導酸化物のような第2種超伝導体においては、内部に何等かの不均一領域があれば、磁束のピン止め力を発生する可能性があるが、ピン止め中心の導入によるJc向上法の一環として、超伝導体に放射線照射を行ない、積極的に照射欠陥を生成させることにより、Jcの向上をはかる研究が試みられている。そこで本研究では、照射欠陥生成によるJc向上を目指し、イットリウム系(Ba_2VCu_3O_<7ーδ>)やビスマス系(Bi_2Sr_2Ca_1Cu_2O_y)試料に放射線を照射した時のTc、Jcの変化を測定し、照射欠陥生成のメカニズムと超伝導特性や結晶構造の変化を明らかにすることを目的とした。平成3年度は、以下に示す成果を得た。(1)YBa_2Cu_3O_y薄膜試料へのイオン照射効果YBa_2Cu_3O_y薄膜試料に、重イオン照射装置を用いて、イオン(He^+,O^+,Ar^+,Ni^<2+>)照射を行ない、低フルエンス領域において、輸送Jcの上昇を確認した。このときTcおよび結晶構造の変化は観測されなかった。また高フルエンス領域において、TcおよびJcの低下とC軸格子定数の増大、結晶構造の非晶質化を確認した。これら2つのフルエンス領域を分けるフルエンス(臨界フルエンス)は、照射されたイオンの質量が大きいほど小さかった。(2)電子線および中性子照射によるBi_2Sr_2CaCu_2O_y単結晶のJcの上昇Bi_2Sr_2CaCu_2O_y単結晶試料に28MeV電子線(フルエンス2.3×10^<18>cm^<-2>)および高速中性子照射(フルエンス1.8×10^<18>cm^<-2>)を行い、VSMによる磁化のヒステリシスの測定により、Jcの上昇を確認した。なお、両者ともJcの上昇率は測定温度・磁場によって異なり、最大値は、0.3T、40Kのときで、それぞれ80倍および600倍であった。
ヒトiPS細胞における興奮収縮連関の解明－催不整脈モデルの構築

本研究は、モーションベクトル法と細胞外電位測定法を組み合わせることにより、ヒトiPS細胞由来心筋細胞の電気的興奮と物理的収縮を同一標本において精密に同時評価し、iPS心筋シートが薬物の催不整脈作用を検出できるか、さらにヒトに対してどの程度の外挿性を持つかを評価することを目的とした。本年度は、研究計画に従ってouabain誘発性不整脈の評価を行った。64ch多電極プローブ上に培養したiPS細胞由来心筋細胞シートに電気的ペーシングを行い電気的興奮と物理的収縮を評価した。次いで最終濃度が0.1, 0.3および1 μg/mLになるようにouabainを累積的に投与し、それぞれの濃度において電気的ペーシングを行い、同様に電気的興奮と物理的な収縮を評価した。Ouabain投与前のiPS細胞由来心筋細胞シートにおいて、電気的ペーシングは遅延後脱分極および後収縮を誘発しなかった。0.3 μg/mLのouabain投与により、局所的な全体の収縮と同期しない異所性の収縮を認め、その異所性の収縮は電気的ペーシングで増強し、周期長を600 msから500 msに短縮することによってさらに増強した。これはCa過負荷により誘発された後収縮と考えられた。1 μg/mLのouabain存在下においては、心筋細胞シートの自動能は停止し電気的ペーシングにも反応しなかった。どの心筋細胞シートにおいても遅延後脱分極の発生を認めなかった。Ouabainと電気的ペーシングにより後収縮を誘発できたことは、ヒトiPS細胞由来心筋細胞シートがCa過負荷により誘発される筋小胞体からのCaの漏出を原因とする催不整脈性の評価に利用できることを示唆している。一方で遅延後脱分極を発生しなかったことは、細胞内Ca濃度が増加しても、それがNa-Ca交換体を介して膜電位に影響する程度が小さいことを示唆していると考えられた。平成28年度に予定していた実験を行い、ouabainの濃度および電気的ペーシングの周期長を変えた実験を行い、催不整脈性の指標となりうると考えられる後収縮の発生しやすいouabain濃度およびペーシング周期長を確定させることができた。まず、ouabain誘発性不整脈に対して、リアノジン受容体作用薬およびクラスI抗不整脈薬のNa+チャネル遮断薬を投与して、その抗不整脈作用と興奮収縮連関との関係を評価する予定である。次いでadrenaline誘発性不整脈の評価を予定している。また、他のin vitroモデルで検出されたoubain誘発性遅延後脱分極が、ヒトiPS細胞由来心筋細胞においては観察されなかった。この差異についても考察する予定である。平成29年度は研究実施期間を確保し、当初の予定通りヒトiPS細胞由来心筋細胞および実験用試薬の購入を行う予定である。

平成28年度における実質的な研究実施期間が短かったため、ヒトiPS細胞由来心筋細胞および試薬等の購入数が少なくなった。平成29年度は研究実施期間を確保し、当初の予定通りヒトiPS細胞由来心筋細胞および実験用試薬の購入を行う予定である。
小児期の家庭内受動喫煙と肥満、酸化ストレスに関する研究

小児期の受動喫煙が、児の健康状態、将来の疾患発症にどのような影響をもたらすかを調べるとともに、そのメカニズムに酸化ストレスの関与があるかを探った。幼児約600名、学童約2400名を対象に、家庭内受動喫煙に関する詳細な情報を含む生活習慣アンケートと早朝尿の採取を行った。対象の子供を妊娠中の受動喫煙の有無も調べた。学童の一部では、体格、血圧、空腹時血糖、中性脂肪、コレステロール値も測定した。受動喫煙の指標として、質問紙による聞き取りと尿中コチニン値との関連性を調べた。質問紙による受動喫煙、尿中コチニン値と体格、血圧、尿中性ホルモン、イソプロスタン、NOxとの関連も調査した。平成25年度は、学童を対象とした研究として、小学4年生と小学1年生の約1200名に対して調査を行った。父母の現在の喫煙状態に加え、喫煙歴、喫煙開始年齢、過去喫煙の場合には終了年齢、一日当たりの喫煙本数等を記入してもらった。母親に関しては、その児を妊娠中に喫煙していたか、妊娠中の喫煙時期、喫煙本数についても尋ねた。両親以外の同居者についても、同様の情報を収集した。また、生活リズム、睡眠の質、夜間照明の強さ、食習慣、運動習慣、行動・情緒、出生時状況、生活環境等の情報も収集した。アンケートの提出と同時期に、早朝尿の採取もお願いし回収した。小学4年生は、同時に健康診断(身体測定、血圧測定、空腹時採血等)が行われていたので、そのデータを入手した。幼児を対象とした研究では、ある幼稚園に通う36歳児約300名を対象に調査を行った。学童対象の調査と同様、保護者アンケートと早朝尿の採取を行った。学童・幼児の調査の情報について、現在データ入力・集計を行っている。幼児の対象となった幼稚園では、過去に生活習慣と内因性・外因性ホルモンやアレルギーに関する研究を行っており、この時得られた尿検体にて尿中コチニン値とNOx値の測定を行った。本調査では、受動喫煙の有無に関して聞き取り調査も行っているので、質問紙と尿中マーカーとの関連を評価した結果、高い相関がみられた。今後は、得られたデータで詳細な解析を行い、小児期の受動喫煙が身体・精神に及ぼす影響について分析していく予定である。平成25年度、26年度に、幼児約600名、学童約2400名に調査を行った。質問紙を用いて、父母、同居家族の喫煙状況を調査した。喫煙状態だけでなく、喫煙歴、喫煙開始年齢、過去喫煙の場合には終了年齢、一日当たりの喫煙本数等を記入してもらった。母については、妊娠中の喫煙状況についても聴取した。兄弟姉妹、出生時情報、幼児期の体格、乳児期の栄養、病歴、生活習慣(睡眠、生活リズム、食事、運動)、父母の体格、病歴、学歴等も質問紙にて情報を収集した。早朝尿も採取した。学童の一部では、同時期の健康診断結果を入手した。現在、これらの情報を入力処理し、データ化している。受動喫煙の評価方法を検討するため、尿中コチニン値と質問紙による聞き取り法を比較検討した結果、両者の高い関連性が確認された。また、酸化ストレスの指標として尿中NOxの測定も行った。今後は、データベース構築後、幼児、学童において受動喫煙の有無が体格、肥満とどのように関わっているかを評価する。血圧、空腹時血糖、中性脂肪、コレステロールなどのメタボリックシンドロームの指標との関連も評価する。母親の妊娠中の喫煙にも注目して解析する。過去に行った内因性ホルモンと生活環境要因に関する研究でのデータを用いて、受動喫煙と内因性ホルモン(メラトニン、性ホルモン等)との関連も評価する。また、学童の研究では、小学1年生から中学生まで追跡して調査を行うように、関係機関と連携中である。疫学フィールド調査の遂行、情報収集は、順調に行われた。過去の幼児の調査の尿検体で、尿中コチニン値とNOx値の測定が完了した。データの入力や分析にも着手できている。平成26年度も学童・幼児を対象とした調査を昨年度と同様に行う。調査継続によりデータの蓄積することで、さらに詳細な分析が期待できる。アンケートによる受動喫煙の把握、尿中コチニン値から、対象児のタバコ煙への暴露量をより包括的に評価するよう工夫する。将来的には、健康診断等の結果等とともに分析し、小児期の家庭内受動喫煙が、酸化ストレス等の機序を通じて、内因性ホルモンの分泌や代謝に影響を与えるか、肥満、メタボリックシンドロームの発症に関与するかを解明する。得られた知見をまとめ、学会発表あるいは論文として発表する。今後、学童を対象とした調査では、追跡研究につなげていく予定であり、現在関係機関と連携・調整を行っている。
ヴィクトリア朝におけるフェミニズムと人権理念の関係について

ヴィクトリア朝のイギリスにおけるフェミニズムの形成過程を明らかにする。注目すべきは、「万人は生来にして自由」と謳う人権理念が、女性に対して拡張適用されたという事実である。そのことに付随する有効性および問題点を、港湾都市リヴァプールで貧困女性の支援に携わっていた、J・バトラ(Josephine Butler, 1828-1906)の思索と生涯に即して明らかにする。
回折限界をはるかに超える原子スケールテラヘルツナノサイエンスの開拓

近年、単一量子ドット、ナノワイヤー、分子など極限ナノ量子構造を用いてトランジスタを形成し、その中における電子のダイナミクスを応用して、エレクトロニクスに新しい局面を拓こうとする研究が重要となりつつある。しかし、ナノ構造の物性解明と制御に非常に有効なテラヘルツ(THz)電磁波と極微細なナノ量子構造との相互作用は極めて弱い。本研究では、nmオーダーのギャップを有する極微金属電極をTHz電磁波に対するアンテナとして用いることにより、回折限界をはるかに超えてTHz電磁波を集光し、極微ナノ構造中の電子状態や伝導ダイナミクスを明らかにする。特に本年度は、以下のような成果が挙がった。1)単一金属内包フラーレン分子にアンテナ型金属電極を形成し、THz誘起光電流を測定することにより、内包された金属原子のラトリングの超高速スペクトルを測定した。振動モードは、bendingモードとstretchingモードからなり、それぞれのTHz誘起電流の極性はトンネル確率の非対称性に起因する光起電力効果が大きな役割を果たすことがわかった。また、2つの振動モードのコヒーレンスは低く、振動のQ値は1程度であった。このことは、フラーレンカゴ分子自身の形状のフレキシビリティにより、原子軌道がカオス状になることを反映しているものと思われる。2)単一の金属型カーボンナノチューブに電極を形成し、単一電子トランジスタ構造とすることにより、非常にシャープなサブレベル間遷移スペクトルを観測した。本年度は、様々な種類(単層、多層など)のカーボンナノチューブの測定を可能にするために、溶液にナノチューブを分散させる方法について検討を行った。本研究では、nmスケールの隙間を有するナノギャップ電極により、直流電気伝導測定から静的な特性を、またテラヘルツ電磁波を照射したときの電流変化分(光電流)から電子伝導のダイナミックな情報を得ると言う手法を駆使して、単一分子やナノチューブ・ナノワイヤーの電子状態を明らかにする研究を進めている。上記のように、本年度は金属内包フラーレンの特性、特に内包された原子の振動スペクトルの測定や、単一のカーボンナノチューブのテラヘルツ分光に成功した。これらは、いずれも予定通りの進捗とは言え、世界初の成果であり、カーボンナノチューブの成果はIFの高い論文誌に掲載された。またフラーレンに内包された単一原子のテラヘルツダイナミクスに関する成果については、論文を準備中である。単一分子やカーボンナノチューブの実験に関しては、試料作製や測定系の整備のために、今年度はあまり大きな進展はなかったが、測定系の安定性が増したので、来年度に実験を進める予定である。特に、単一分子のテラヘルツ分光においては、金属内包フラーレンを測定することにより、長波長のテラヘルツ電磁波でも、単一原子の分光が可能であることを示せた。カゴ分子の中にある原子はラトリングと呼ばれる高速な運動をしているが、どのようなポテンシャルを感じながら振動しているのかなど、不明な点が多く、得られたスペクトルの解析を進めていく。またカーボンナノチューブに関しては、ナノチューブ内の電子とテラヘルツ電磁波の相互作用において、電子間の多体効果が観測されるべきであるが、これまで知られているカーボンナノチューブのバンドパラメータ(フェルミ速度と呼ばれる)から期待される遷移エネルギーとは整合せず、検討を続ける必要がある。さらに、テラヘルツ分光を多層カーボンナノチューブ、ピーポッド等のような複合ナノチューブ構造に展開する。またDirac半金属のようなトポロジカルな電子材料の研究も始まったばかりであり、テラヘルツ分光の実験を行っていく。1)単一金属内包フラーレン分子に金属電極を形成し、精密な伝導測定を行うことにより、電極と分子の配位に4つの準安定状態が存在することを明らかにするとともに、アンテナ型電極を形成して、テラヘルツ誘起光電流を測定することにより、電極上での分子の振動のみならず、内包された金属原子のラトリングの超高速スペクトルを測定することに成功した。2)単一の金属型カーボンナノチューブに電極を形成し、ナノチューブをクーロン島とした単一電子トンネルを観測するとともに、テラヘルツ誘起光電流の測定により、0.3 meVという非常にシャープなレブレベル間遷移スペクトルを観測することに成功した。また、観測された遷移エネルギーは、1次元電子系で期待される多体効果(朝永ーラッティンジャー液体)による補正を受けていないように見え、今後継続して検討することとした。3)Weyl半金属であるCd3As2ナノワイヤーの磁気抵抗を測定し、高磁場においてゼロ次元的な電子系に転移することを見いだした。

本研究では、nmスケールの隙間を有するナノギャップ電極により、直流電気伝導測定から静的な特性を、またテラヘルツ電磁波を照射したときの電流変化分(光電流)から電子伝導のダイナミックな情報を得ると言う手法を駆使して、単一分子やナノチューブ・ナノワイヤーの電子状態を明らかにする研究を進めている。上記のように、本年度は金属内包フラーレンの特性、特に内包された原子の振動スペクトルの測定や、単一のカーボンナノチューブのテラヘルツ分光に成功した。これらは、いずれも予定通りの進捗とは言え、世界初の成果であり、大いに誇れるものである。また、Cd3As2に関しては研究が端緒についたばかりであるが、新規な電子材料であり、今後の発展が期待される。近年、単一量子ドット、ナノワイヤー、分子など極限ナノ量子構造を用いてトランジスタを形成し、その中における電子のダイナミクスを応用して、エレクトロニクスに新しい局面を拓こうとする研究が重要となりつつある。しかし、ナノ構造の物性解明と制御に非常に有効なテラヘルツ(THz)電磁波と極微細なナノ量子構造との相互作用は極めて弱い。本研究では、nmオーダーのギャップを有する極微金属電極をTHz電磁波に対するアンテナとして用いることにより、回折限界をはるかに超えてTHz電磁波を集光し、極微ナノ構造中の電子状態や伝導ダイナミクスを明らかにする。特に本年度は、以下のような成果が挙がった。1)単一金属内包フラーレン分子にアンテナ型金属電極を形成し、THz誘起光電流を測定することにより、内包された金属原子のラトリングの超高速スペクトルを測定した。振動モードは、bendingモードとstretchingモードからなり、それぞれのTHz誘起電流の極性はトンネル確率の非対称性に起因する光起電力効果が大きな役割を果たすことがわかった。また、2つの振動モードのコヒーレンスは低く、振動のQ値は1程度であった。このことは、フラーレンカゴ分子自身の形状のフレキシビリティにより、原子軌道がカオス状になることを反映しているものと思われる。2)単一の金属型カーボンナノチューブに電極を形成し、単一電子トランジスタ構造とすることにより、非常にシャープなサブレベル間遷移スペクトルを観測した。本年度は、様々な種類(単層、多層など)のカーボンナノチューブの測定を可能にするために、溶液にナノチューブを分散させる方法について検討を行った。これらは、いずれも予定通りの進捗とは言え、世界初の成果であり、カーボンナノチューブの成果はIFの高い論文誌に掲載された。またフラーレンに内包された単一原子のテラヘルツダイナミクスに関する成果については、論文を準備中である。
東北地方中山間地における社会・生活構造の変容とスポーツの地域形成機能に関する研究

東北地方の6県(青森県・岩手県・宮城県・山形県・秋田県・福島県)の人口、気象、産業、歴史、地理に関係する基礎資料の収集をふまえて、とくに、北上山地、奥羽山脈、会津地方などの中山間地域の地域構造についての把握を主として機関調査(市町村役場,農協,教育)の実施と文献収集の側面から行った。それをふまえて、山形県、福島県会津の2ヶ所について健康づくりや住民のスポーツ活動及びその地域形成機能についての聞きとり調査を実施した。(東北6県の中山間地についての基礎資料と各地域自治体の地域スポーツの状況についての資料をとりまとめる作業を実施中である。)調査の結果から中山間地の多くは人口流出と高齢化が進行しており、そして健康についての問題が大きくなってきていること、それに対して自治体でスポーツの振興に取りくんでいることがあきらかになった。
硬Ｘ線・軟ガンマ線観測による銀河団内部の非熱的現象の解明

X線天文衛星ひとみに搭載された軟ガンマ線検出器(SGD)を用いて,宇宙の非熱的現象を解明することを目的として研究を進めてきた.本年度は,SGDにより唯一観測された天体であるかに星雲の観測結果の解析し天体からの偏光を捉え,その偏光に関する研究を行った.ひとみ衛星(ASTRO-H)に搭載された軟ガンマ線検出器(Soft Gamma-ray Detector; SGD)の解析は昨年度末に終了し,解析結果に関する議論が進められた.解析の結果は,60-160キロ電子ボルトにおいてかに星雲のシンクロトロン放射で輝くトーラスがおよそ22%偏光していることがわかった.この結果は,過去に行われた別のX線ガンマ線観測結果と比較した時,矛盾のない結果であった.これらの観測結果から,エネルギーが高くると同時に偏光度が高くなる様子がみられた.そこで,かに星雲での偏光度に関するモデル化を行った.かに星雲はその中心にあるパルサーから電子陽電子がパルサー風として流れ込み磁場と相互作用することでシンクロトロン放射で輝いている.本研究ではシンクロトロン放射による偏光を再現するため,磁気流体力学を考慮したパルサー風星雲内での流体モデルと電子の冷却を考慮した電子のエネルギー分布の変化を組み合わせて計算した.さらに流体が相対論的に動く様子も取り組み解析的に計算を行った.モデルの計算結果は観測結果よりも高い偏光度が得られ,新たな課題を提示した.以上の研究結果のうちSGDによる観測結果は論文として出版され,全体の内容を高宇連の研究会で発表した.また,モデルの部分も論文としてまとめている.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。硬X線・軟ガンマ線帯域での銀河団の非熱的な放射を捉えることは、熱的な放射が優勢であるために難しい。そこで、銀河団に限らず、軟ガンマ線帯域でのこれまでにない高感度観測を目指して設計開発が進められてきた「ひとみ」衛星搭載軟ガンマ線検出器(SGD)の研究に携わってきた。本年度は、SGDの観測データ解析を中心に行った。非熱的放射の一つは、天体内部または周囲に存在する磁場による影響を受けるSynchrotron放射である。この放射光は磁場の影響により偏光している。放射光の偏光情報は画像・分光・時間解析に次ぐ4番目のプローブとして注目されている。そこで、非熱的放射が優勢な硬X線・軟ガンマ線帯域で偏光の検出可能性についてSGDで検証するべく、打ち上げ後の試験観測データの解析を行った。SGDは独自のコンセプトで設計されており、その主検出器はSi/CdTeコンプトンカメラである。コンプトンカメラは60-600 keVでの分光観測を目的とした検出器であるが、その構造から偏光解析に対しても十分な感度があると地上実験で証明された。コンプトンカメラ内でどのような物理過程を経て検出されたかのか再構成を行うために、SGDに6台搭載されているコンプトンカメラの79872チャンネルそれぞれに対してエネルギー較正曲線を用意した。また、偏光解析において重要となる無偏光レスポンスを用意するため、検出器を再現するモンテカルロシミュレータを用意した。SGDの試験観測は、シンクロトロン放射で輝くかに星雲を有効時間で1時間20分のみ行った。その結果を統計的な裏付けを行いつつ解析することで、偏光を検出することができた。この結果は2018年春季天文学会で発表し、論文の投稿準備を行っている。本年度は、硬X線・軟ガンマ線による非熱的放射の解明を目指し、「ひとみ」衛星に搭載された軟ガンマ線検出器の軌道上での性能評価を行った。短時間で得られたデータを詳細に解析することにより、他の検出器に比べて短い時間ながらもかに星雲からの偏光を検出した。その解析の際に、軌道上で得られたデータを元に解析に必要な較正データ及びレスポンスファイルを作成した。本年度の結果により、天体からの非熱的放射による硬X線・軟ガンマ線帯域での偏光を測定可能であることがわかった。X線天文衛星ひとみに搭載された軟ガンマ線検出器(SGD)を用いて,宇宙の非熱的現象を解明することを目的として研究を進めてきた.本年度は,SGDにより唯一観測された天体であるかに星雲の観測結果の解析し天体からの偏光を捉え,その偏光に関する研究を行った.ひとみ衛星(ASTRO-H)に搭載された軟ガンマ線検出器(Soft Gamma-ray Detector; SGD)の解析は昨年度末に終了し,解析結果に関する議論が進められた.解析の結果は,60-160キロ電子ボルトにおいてかに星雲のシンクロトロン放射で輝くトーラスがおよそ22%偏光していることがわかった.この結果は,過去に行われた別のX線ガンマ線観測結果と比較した時,矛盾のない結果であった.これらの観測結果から,エネルギーが高くると同時に偏光度が高くなる様子がみられた.そこで,かに星雲での偏光度に関するモデル化を行った.かに星雲はその中心にあるパルサーから電子陽電子がパルサー風として流れ込み磁場と相互作用することでシンクロトロン放射で輝いている.本研究ではシンクロトロン放射による偏光を再現するため,磁気流体力学を考慮したパルサー風星雲内での流体モデルと電子の冷却を考慮した電子のエネルギー分布の変化を組み合わせて計算した.

さらに流体が相対論的に動く様子も取り組み解析的に計算を行った.モデルの計算結果は観測結果よりも高い偏光度が得られ,新たな課題を提示した.以上の研究結果のうちSGDによる観測結果は論文として出版され,全体の内容を高宇連の研究会で発表した.また,モデルの部分も論文としてまとめている.SGDの解析結果をまとめた論文を執筆する。また、銀河団からの非熱的放射をSGDで観測することは不可能であるため、すざく衛星の硬X線検出器を用いる。電波源を有する銀河団を系統的に解析し、銀河団の加速現象について迫る。HXDでの検出が見込めない場合でも、銀河団内部の磁場情報に制限をつけることを目指す。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究で作成した較正曲線及びレスポンスファイル平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ヘム・酸素を介する生体調節系とその機能異常

本研究はヘムの機能を総合的に明らかにしようというものであり、ことに病態生化学的解析に重点をおいて研究を行っている。本年度の研究成果に一部を上げると、ヘムの分解系の誘導現象が急性腎不全からの回復に大きな役割を果たしていること、また、薬物性の肝機能障害の発生機序には細胞中に遊離したヘムが深く関わっており、機能の回復を考えるとその速やかな分解が重要であること、などを明らかにした。それでは、このようなヘムの調節機構においてヘムがどのような役割を果たしているであろうか?この点に関して我々はヘムを配位する可能性のある脊椎動物で初めての転写調節因子の機能解析を行い、ヘムの結合部位を解明し、結合様式の検索とヘムそのものが重要なのか、鉄が重要なのか、ポルフィリン骨格が重要なのか、あるいはヘム鉄が重要なのかについての解析、およびヘムの結合と蛋白質因子のDNA結合活性の相関関係を明らかにした。その結果、本因子のヘテロダイマー形成にはヘムは関与しないこと、しかしDNAとの結合活性への調節をヘムが行っていること、調節はヘム量と負に相関していること、結合領域にはイーストで報告されているヘム結合性転写因子であるHAP1と同様のシステイン・プロリンモチーフが必須であること、ポルフィリン環の側鎖ではなくヘム鉄が結合に重要であることなどを明らかにした。これらの結果の国際的な評価を得るために、本研究計画の国外共同研究者であるファンドレー、ギャスマン、シトコフスキー、佐々茂らを含めた国際シンポジウムの開催を計画した。残念ながら、シトコフスキーの参加は家族の病気のために得られなかったが、内外20名余りのシンポジストを迎えた「The Regulation of Hcmatopoiesis in Response to Environmcntal Stress」(平成12年10月18日19日、札幌)で、この研究成果はヘムの新しい機能に光りを当てるものとして高く評価された。今回の研究では、環境応答ことに酸素環境応答に適応するために特別に進化した造血細胞系に焦点をあてた解析を行った。まず、我々はin vitroでヘムによる転写活性の調節が報告されている造血系転写因子NF-E2のマウス赤白血病(MEL)細胞における調節機序を調べた。その結果、分化誘導により正常なMEL細胞ではNF-E2が活性化されるが、造血型ヘム合成を欠くMEL細胞系ではNF-E2は活性化ず、ヘムを加えることで活性化すること:即ちヘムがNF-E2活性化に必要であることが示された。更に、NF-E2の活性化にはRas-Raf-MAPKK系が関与しており、環境ストレスに対する応答がNF-E2の大サブユニットの活性化のメカニズムであることが明らかになった。このような活性化によりグロビンやヘム合成系の赤血球系遺伝子の発現が調節されていることが示された。次に、赤血球系ヘム合成の転写調節機能を律速酵素である5-アミノレブリン酸合成酵素を欠失させたES細胞を作製して解析した。その結果、5-アミノレブリン酸合成酵素欠失ES細胞では、幼弱型のグロビン合成は正常に行われるものの成熟型のグロビシ合成が転写・翻訳の各段階で抑制されていること、この抑制は5-アミノレブリン酸合成酵素の合成産物である5-アミノレブリン酸を添加することにより(即ちヘム合成を誘導することにより)回復することが示された。以上のことから、環境応答に調節されたヘムないしその合成調節機構が、生体の環境適応に重要な役割を果たしている一端が示されたと考えられる。鉄病態と酸素-ヘム病態は深く関連していると云われている。ことにヘム代謝障害における遺伝性ヘモクロマトージス(HH)の影響が欧米で強く示唆されている。

我々は酸素-ヘム病態の人種差を明らかにするために、日本人についてHHの原因遺伝子と考えられているヘモクロマトージス因子(HFE)の遺伝子解析を行った。その結果、欧米でHHの原因と考えられているHFE遺伝子のC282YあるいはH63D変異は本邦の晩発性皮膚ポルフィリン症患者および鉄芽球性貧血患者では存在しておらず、これら以外の変異あるいはHFE以外の遺伝子がこれらの病態に関連していることを明らかにした。また、HLA-B27を発現しているFisher344transgenic mouseはinflammatory bowel diseaseの動物モデルとして知られている。一方、抗炎症性サイトカインであるIL-11をFisher transgenic mouseに投与すると腸管上皮を安定化させることにより腸管傷害を軽減することが報告されている。我々は、吸入麻酔薬ハロタン肝障害、虚血性急性腎不全、敗血症性多臓器障害など炎症が大きな役割を果たしている病態の動物モデルにおいて、ストレス蛋白であるヘムオキシゲナーゼ-1(HO-1)が障害臓器に著明に誘導され生体保護的に働くことを報告してきた。今回の研究では、IL-11の腸管保護作用のメカニズムを明らかにするために、Fisher344transgenic mouseに対するIL-11投与が腸管のHO-1mRNA発現に及ぼす影響について検討した。その結果、IL-11投与ラットでは腸管障害が軽減し、対照、未処置ラットに比べてHO-1の有意に高い発現が認められたことから、HO-1がinflammatory bowel diseaseに対して生体保護的に働くことが示唆された。本研究はヘムの機能を総合的に明らかにしようというものであり、ことに病態生化学的解析に重点をおいて研究を行っている。本年度の研究成果に一部を上げると、ヘムの分解系の誘導現象が急性腎不全からの回復に大きな役割を果たしていること、また、薬物性の肝機能障害の発生機序には細胞中に遊離したヘムが深く関わっており、機能の回復を考えるとその速やかな分解が重要であること、などを明らかにした。それでは、このようなヘムの調節機構においてヘムがどのような役割を果たしているであろうか?この点に関して我々はヘムを配位する可能性のある脊椎動物で初めての転写調節因子の機能解析を行い、ヘムの結合部位を解明し、結合様式の検索とヘムそのものが重要なのか、鉄が重要なのか、ポルフィリン骨格が重要なのか、あるいはヘム鉄が重要なのかについての解析、およびヘムの結合と蛋白質因子のDNA結合活性の相関関係を明らかにした。その結果、本因子のヘテロダイマー形成にはヘムは関与しないこと、しかしDNAとの結合活性への調節をヘムが行っていること、調節はヘム量と負に相関していること、結合領域にはイーストで報告されているヘム結合性転写因子であるHAP1と同様のシステイン・プロリンモチーフが必須であること、ポルフィリン環の側鎖ではなくヘム鉄が結合に重要であることなどを明らかにした。これらの結果の国際的な評価を得るために、本研究計画の国外共同研究者であるファンドレー、ギャスマン、シトコフスキー、佐々茂らを含めた国際シンポジウムの開催を計画した。
光印加による半導体レ-ザ光周波数変調

本研究は、連続的に発振する半導体レ-ザの活性層に外部から強度変調されたバンドギャップ光を照射することにより、活性層の屈折率を変えてレ-ザ共振器の光路長を変化させ、波長を変調する新しい光周波数変調方式の基本的特性を明らかにすることを目的とする、平成元、2年度継続の研究である。平成元年度には、(1)光印加変調現象の理論解析と、(2)実験システムの設計・構築と、それによる基礎実験を実施した。その結果、理論的にはキャリアのバンド内緩和機構により10^<13>Hz程度の変調が可能であるとの予測が得られた。また実験システムの設計・構築を完了し、それにより半導体レ-ザ光周波数光印加変調の予備実験を実施して、光印加による周波数変調現象を実際に確認した。平成2年度には、(1)前年度に完成した実験システムを用いて、光印加による光周波数変調実験を引き続き実施して理論解析の結果と対比しつつその限界を見極める。また、(2)半導体レ-ザ光周波数光印加変調方式の特性と性能限界を予測する。さらに、(3)本方式を応用するコヒ-レント光通信システムの基礎実験や、本方式に基づくセンサ原理の開発を行う、の3点を目的として研究を実施した。その結果、半導体レ-ザ材料屈折率の光照射による変化に関して、その変調光強度依存性ついて検討を加え、その機構が100kHz以下では光熱作用に、GHz以下ではキャリアのプラズマ効果によること、半導体レ-ザ光周波数光印加変調方式の性能限界は、キャリアのバンド内緩和に基づくものとしてTHz程度と予想されること、半導体レ-ザ光周波数光印加変調実験により、直接変調と同じくGHz程度までは変調出来ることを確認したが、それ以上は未確認である。また、コヒ-レント光通信システムの基礎実験を行い、その可能性を確認した。本研究は、半導体レ-ザの活性層に外部から強度変調されたバンドギャップ光を照射することにより、活性層の屈折率を変えてレ-ザ共振器の光路長を変化させ、レ-ザの光出力と発振モ-ドを一定に保ったまま、波長を変調する新しい光周波数変調方式の基本的特性を明らかにすることを目的とする。今年度の研究計画は、1.光印加変現象の理論解析、2.実験システムの設計・構築、実験の実施である。1.の光印加変調現象の理論解析に関しては、(1)半導体レ-ザ材料の屈折率および分極率の光照射による変化に関する従来の理論を基にして、その緩和時間、分光感度および変調光強度依存性について理論的に検討を加えた。(2)この緩和機構による半導体レ-ザ光周波数光印加変調方式の数式モデルを構築し、そのモデルを用いる数値解析により、本変調方式の特性と性能限界について目下検討中である。2.の実験システムの設計・構築、実験の実施に関しては、(1)実験システムの設計・構築を完了した。(2)構築した実験システムにより、半導体レ-ザ光周波数光印加変調の予備実験を実施した。(3)予備実験の結果、光印加によってもレ-ザ光周波数が変調されることを確認した。(4)20MHzまで光印加によるFM変調を確認したが、100kHzを境に特性に顕著な差異を認めた。(5)現在、変調周波数を10GHzまで増加すること、およびマイクロ波による変調を試みている。

本研究は、連続的に発振する半導体レ-ザの活性層に外部から強度変調されたバンドギャップ光を、射出光軸に直角に照射することにより、活性層の屈折率を変えてレ-ザ共振器の光路長を変化させ、レ-ザの光出力と発振モ-ドを一定に保ったまま、波長を変調する新しい光周波数変調方式の基本的特性を明らかにすることを目的とする、平成元、2年度継続の研究である。平成2年度は、(1)前年度に完成した実験システムを用いて、光印加による光周波数変調実験を引き続き実施して理論解析の結果と対比しつつその限界を見極める。また、(2)半導体レ-ザ光周波数光印加変調方式の特性と性能限界を予測する。さらに、(3)本方式を応用するコヒ-レント光通信システムの基礎実験や本方式に基づくセンサ原理の開発を行う、の3点を目的として研究を実施した。その結果、1.半導体レ-ザ材料屈折率の光照射による変化に関して、その変調光強度依存性ついて検討を加え、その機構が100kHZ以下では光熱作用に、GHz以下ではキャリアのプラズマ効果による。2.半導体レ-ザ光周波数光印加変調方式の性能限界は、キャリアのバンド内緩和に基づくものとしてTHz程度と予想される。3.半導体レ-ザ光周波数光印加変調実験により、直接変調と同じくGHz程度までは変調出来ることを確認したが、それ以上は未確認である。4.コヒ-レント光通信システムの基礎実験を行い、その可能性を確認した。
ナノサイズパーティクルを用いた口腔癌のレセプターターゲティングDDSの開発

本研究では、ナノサイズパーティクル(Minicell)とEGFレセプターを同時に認識するbispecificantibodyを製作した。この抗体を用いて、培養口腔癌細胞におけるMinicellの発現量を計測した結果、EGFレセプターの発現量に比例してMinicellの発現が確認された。次にヌードマウスの移植腫瘍における抗腫瘍効果を計測した。抗癌剤をパッケージしたMinicellをEGFレセプター低発現腫瘍と高発現腫瘍へ局所投与したところ、高発現群の腫瘍でより高い抗腫瘍効果が認められた。しかし2群間で統計学的有意差を認めるまでには至らなかった。本研究の目的は、近年急速に開発が進んでいるナノメディシンの技術に着目し、バクテリア由来のナノサイズパーティクルをキャリヤとしたレセプター・ターゲティングの概念を用い、口腔癌における腫瘍選択的なドラッグデリバリーシステムの開発することである。H22年度に実施予定していた計画は、(1)抗癌剤をパッケージするためのvehicleとして、バクテリア由来のパーティクルMinicellの抽出、精製を行い、(2)精製されたMinicell内への効率のいい再現性を持った抗癌剤のパッケージング方法を確立することである。S.Typhimurium bacterial strainを用いて、濃度勾配超遠心法によりMinicell成分の精製抽出を試みたが、当研究室で所有していたbacterial strainの保存状態が悪く、bacteriaを効率よく増殖することができなかった。そこで、他施設より譲り受けた別のbacterial strainを用いて、Minicell成分の精製抽出を試みている。また、純度を高めるためのFiltrationを繰り返しアガロースプレート培地にてcolonyの形成や微生物のコンタミネーションがないことを確認している。また、Minicell成分の精製抽出効率をさらに上げるために、別のbacterial strainを用いて同様の実験を行っている。Minicellと混合する抗癌剤は、口腔癌に対して適用が認められているシスプラチン、カルボプラチン、ドセテキセルの3薬剤を用意し今後の実験に備えている。H23年度に実施予定していた計画は、(1)Minicell表面の特異抗体と標的口腔癌細胞表面に高発現しているレセプター(例えばEGFレセプター)の両方を認識できるbispecific antibodyを製作し、(2)Minicellの腫瘍細胞選択的発現メカニズムを免疫蛍光染色法にて解析することである(in vitro)。さらには、(3)マウスにおける口腔癌移植腫瘍を用いて、Minicellパッケージ抗癌剤の抗腫瘍効果を測定ことも予定していた(in vivo)。予定ではMinicell表面のO-antigenと細胞表面に発現してEGFレセプターを同時に認識するbispecific antibodyを製作することになっていたが、O-antigenと効率よく結合するantibodyの作成に難渋している。つまりMinicell表面にEGFレセプターに対する抗体を効率よく結合することができないため、EGFレセプターを高発現している癌細胞表面にMinicellを効率よく発現することができない状態である。これを改善すべくO-antigen以外にEGFレセプターに対する抗体を効率よく結合することができる手段を検討中である。同時に現在あるbispecific antibodyで培養口腔癌細胞での発現の特異性を、免疫蛍光染色法にて解析中ある。本研究の目的は、近年急速に開発が進んでいるナノメディシンの技術に着目し、バクテリア由来のナノサイズパーティクルをキャリヤとしたレセプター・ターゲティングの概念を用い、口腔癌における腫瘍選択的なドラッグデリバリーシステムを開発することである。H24年度に実施予定していた計画は、Minicell表面の特異抗体と標的口腔癌細胞表面に高発現しているレセプターの両方を認識できるbispecific antibodyを製作し、(1) Minicellの腫瘍細胞選択的発現を免疫蛍光染色法にて解析すること(in vitro)。(2)マウスにおける口腔癌移植腫瘍を用いて、Minicellパッケージ抗癌剤の抗腫瘍効果の測定すること(in vivo)。(3)Minicellの腫瘍選択的発現を放射線同位元素125Iで標識したMinicellを利用して検証することであった。研究では、Minicell表面のO-antigenと細胞表面に発現してEGFレセプターを同時に認識するbispecific antibodyを製作した。この抗体を用いて、EGFレセプターを高発現している口腔癌細胞表面にMinicellの発現を試みた。培養口腔癌細胞を用いて発現の特異性を、免疫蛍光染色法にて解析したところ、EGFレセプターの発現量に比例して、Minicellの発現が計測された。次にヌードマウスに腫瘍形成し、抗癌剤をパッケージしたMinicellを腫瘍内に局所投与、移植腫瘍の大きさを計測し抗腫瘍効果を測定した。コントロール群にEGFレセプター低発現の腫瘍、実験群にEGFレセプター高発現の腫瘍を設定し腫瘍計を測定したところ、実験群で抗腫瘍効果が強く認められたが、2群間に統計学的有意差を認めるまでには到らなかった。現在は、Minicellの投与濃度

依存的な抗腫瘍効果を計測している。Minicell表面のO-antigenと細胞表面に発現してEGFレセプターを同時に認識するbispecific antibodyの製作に難渋しているため、Minicellが腫瘍細胞表面に特異的に発現することを免疫蛍光染色法にて検証するのに時間を要しているため。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、まず出来るだけ速やかにかつ精製度の高いbispecific antibodyの製作に努め、Minicellが腫瘍細胞表面に特異的に発現することを免疫蛍光染色法にて検証する。続いて、in vitroにおける培養口腔癌細胞での発現解析を免疫蛍光染色法にて用いて行う。最後に、時間的に余裕があれば、in vivoにおけるマウスの抗腫瘍効果や腫瘍特異的発現解析を行う予定である。
高二酸化炭素環境が深海生物に与える生理学的影響の解明

深海生物を供試材料として深海環境を模した装置を用いて、高CO_2環境が深海生物に及ぼす影響を室内実験で把握する手法を開発し、その手法を用いて生物影響を調査することを主目的として実験を行い、今年度は以下の成果を得ることができた。1、深海魚のCO_2耐性を把握するために、底生性深海魚ザラビクニンCareproctustrachysomaを用いて、数段階のCO_2レベルでの曝露実験(水温2°C)を実施した。ザラビクニンの急性(72時間)致死CO_2レベルは、2%CO_2(CO_2分圧≒2kPa)であることが分かった。そして、ザラビクニンのCO_2耐性は浅海魚(ヒラメ・イシガレイ)に比べて弱い可能性があった。2、深海魚の生理機能に対するCO_2影響を調査するために、高CO_2環境下でのザラビクニンの呼吸頻度の変化を調べた。2%CO_2曝露によって、ザラビクニンの呼吸頻度は、曝露開始後3時間で曝露前の値31.6±5.2(N=3)回/minから18.7±5.0回/min(3時間)まで低下し、その後試験終了時まで上昇し続けた(72時間;27.0回/min(N=2))。これまでの知見において、ザラビクニン以外の全ての魚類で、環境水のCO_2増加に伴い呼吸頻度は上昇しており、高CO_2環境下において、魚類の呼吸頻度が低下した前例はない。3、魚類において呼吸や酸排泄を担う鰓の形態計測をザラビクニンで実施した。ザラビクニンの一次鰓弁長は5.1±0.6mm(N=4)、一次鰓密度は17.5±1.3本/cm、二次鰓弁表面積は0.090mm^2、二次鰓弁密度は13.9±0.8枚/mm及び鰓表面積94±24mm^2/gであった。4、ザラビクニンを高圧実験装置に収容し、高水圧下における心拍数の変化を調査した。ザラビクニンの心拍数は、常圧時の22.2回/minから20atmで26回/minに増加した。さらに40atmで27回/minになり、最終的に100atmで25回/minとなった。深海生物を供試材料として深海環境を模した装置を用いて、高CO_2環境炉深海生物に及ぼす影響を室内実験で把握する手法を開発し、その手法を用いて生物影響を調査することを主目的として実験を行い、今年度は以下の成果を得ることができた。1、文献・聞取り調査によって、供試材料として深海魚のザラビクニンCareproctus trachysoma及びゲンゲ類が比較的入手が容易であることが分かった。そして、実際にそれらの深海魚を入手・飼育し、健全な状態で飼育できる技術を確立した。2、既存の高圧実験装置を改良し、圧力、温度、CO_2濃度を制御し生物実験を実施できるシステムを開発した。そして、その装置内にウナギAnguilla japonicaやザラビクニンを収容し、装置が十分に機能することを確認した。3、常圧下であるが、予備的にザラビクニンを高CO_2環境に曝露し、ザラビクニンの急性致死CO_2レベルは、1%CO_2(CO_2分圧≒1kPa)よりも高いことが分かった。4、これまで浅海種で得られているCO_2海洋隔離の生物影響調査の結果から、深海生物のCO_2影響を推定する一手段として、浅海魚(ヒラメParalichthys olivaceus)のCO_2耐性に与える低水温の影響を検討した。その結果、ヒラメの急性致死CO_2レベルは水温20°Cでは5%CO_2であったのに対し、水温5°Cでは3%CO2であった。このことから低水温によって浅海魚のCO_2耐性が低下することが分かった。

ザラビクニンの一次鰓弁長は5.1±0.6mm(N=4)、一次鰓密度は17.5±1.3本/cm、二次鰓弁表面積は0.090mm^2、二次鰓弁密度は13.9±0.8枚/mm及び鰓表面積94±24mm^2/gであった。4、ザラビクニンを高圧実験装置に収容し、高水圧下における心拍数の変化を調査した。ザラビクニンの心拍数は、常圧時の22.2回/minから20atmで26回/minに増加した。さらに40atmで27回/minになり、最終的に100atmで25回/minとなった。
センサネットワーク向けの効率のよいデータ圧縮法の開発

補助情報が存在する場合のデータ圧縮問題に対して,線形符号を用いて効率的な符号化法を実現するための研究に取り組んだ.本研究では,従来研究の成果を拡張することで,より現実のセンサネットワークの環境に近い理論モデルの下でも, LDPC符号を利用して最適な符号化法を実現できることを明らかにした.補助情報が存在する場合のデータ圧縮問題に対して,線形符号を用いて効率的な符号化法を実現するための研究に取り組んだ.本研究では,従来研究の成果を拡張することで,より現実のセンサネットワークの環境に近い理論モデルの下でも, LDPC符号を利用して最適な符号化法を実現できることを明らかにした.センサーが観測したデータを解析センターに送信する際に,他のセンサーが観測した情報を補助情報として用いることで,通信を効率化することができる.このような補助情報を用いた符号化問題に,線形符号の一種であるLDPC符号を利用することで,効率的な符号化法を実現するための研究が注目を集めている.本研究では,従来研究の成果を拡張することで,より現実のセンサネットワークの環境に近い理論モデルの下でも,LDPC符号を利用して効率的な符号化法を実現できることを明らかにした.具体的には,以下の成果を得た.(1)補助情報が部分的にしか利用することができない環境化でのデータ圧縮問題を扱う「部分補助情報を用いた符号化問題」にLDPC符号を適用した.そして,提案手法が理論的に最適な圧縮レートを達成できることを証明した.(2)符号化するべきデータの統計的性質を仮定しない場合の「補助情報を用いた符号化問題」にLDPC符号を適用した.そして,LDPC符号を用いた符号化法で,理論的に最適な圧縮レートを達成できることを明らかにした.また研究を進める過程で,歪みを許す符号化については,レートと歪みの最適なトレードオフを線形符号化で達成することは一般的にはできないことを明らかにした.補助情報が存在する場合のデータ圧縮問題に対して,線形符号を用いて効率的な符号化法を実現するための研究に取り組んだ.本研究では,従来研究の成果を拡張することで,より現実のセンサネットワークの環境に近い理論モデルの下でも,LDPC符号を利用して効率的な符号化法を実現できることを明らかにした.具体的には,以下の成果を得た.1.補助情報が部分的にしか利用することができない場合問題,すなわち,部分補助情報を用いたデータ圧縮問題にLDPC符号を適用した.そして,提案手法が理論的に最適な圧縮レートを達成できることを証明した.2.符号化するべきデータの統計的性質を仮定しないという極めて一般的な場合について研究した.そして,LDPC符号を用いた符号化法で,理論的に最適な圧縮レートを達成できることを明らかにした.3.補助情報を用いた符号化法が補完情報伝送問題にも応用するできることを明らかにした.また研究を進める過程で,歪みを許すデータ圧縮では,レートと歪みの最適なトレードオフを線形符号化で達成することは一般的にはできないことを明らかにした.