hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
酸化亜鉛中不純物ドナー位置での伝導電子散乱現象の探索

本研究では、酸化亜鉛(ZnO)中にInを不純物として導入し、それらの存在状態をγ線摂動角相関法によって原子レベルで解明することを目指して実験を行った。その結果、0.5%のInを導入した場合、InがZnとユニークな微視的構造を形成して試料中に均一に分散していることが明らかとなった。また、この微視的な構造体中の111Cdプローブ位置において伝導電子が散乱する現象を捉えることに成功し、電気伝導度の観測でも矛盾しない結果が得られた。この構造体は、1)Inの濃度が0.05%程度の濃度から形成しはじめ、2)10%程度まで増加するにつれて酸化インジウムに類似した構造へと変化することが明らかとなった。本研究では、ZnO中にドナーとして機能することが期待される13族元素を不純物として導入し、それらの極微量の原子の存在状態を不安定核をプローブとして原子レベルで解明することを目的としている。平成23年度の研究において、ZnO中でInは広く拡散しているのに対してAlは凝集相を形成していることを示唆する結果が得られた。平成24年度は、Inの存在状態をより詳細に調べることを目指して、Cd-111(←Cd-111m)プローブをZnO試料中に拡散させて摂動角相関測定を行った。ZnO中でのInの濃度を0 5%の間で変化させてスペクトルを観察したところ、In濃度が増すに従って周波数の分布が大きくなる傾向が見られた(In濃度が5%の場合、相対分布は12%)。これまでのCd-111(←In-111)プローブを用いた研究によって、ZnO中でIn原子同士が凝集してユニークな構造を形成していることが分かっていたが、本実験によってこのユニークな構造は数個のInが集まった小さな集団であり、この構造体がZnO中に均一に分散していることが明らかとなった。また、Inの濃度が10%のZnO試料を合成し、Inが高濃度の状態でもこの局所構造が形成されるか否かをCd-111(←In-111)プローブで調べた結果、Inは異なる3つのサイトを占有し、より複雑な構造を形成していることが示唆された。スペクトルの周波数と電場勾配の非対称性から、この3つのサイトのうちの1つはInの濃度が0.5%の試料に存在する成分と一致していることが分かった。上記の研究成果の一部は投稿論文にまとめて報告した。本研究では、ZnO中にドナーとして機能することが期待される13族元素を不純物として導入し、それらの極微量の原子の存在状態を不安定核プローブの核分光法によって原子レベルで解明することを目的としている。3ヶ年計画の初めの2年間(平成2324年度)で、0.5 at.%のInを導入したZnO中でIn原子同士が凝集してユニークな構造を形成していることが明らかとなった。このユニークな構造は数個のInが集まった小さな構造体を形成してZnO中に均一に分散していることを実験的に示した。平成25年度は、不純物Inの存在状態が導入されるInの濃度によってどのように変化するのかを、111Cd(←111In)プローブを用いた摂動角相関法によって詳細に調べ、以下に示す結果を得た。1)In濃度がトレーサーレベル(100 ppt)の場合、Inイオンは近傍に欠陥を生成することなく(defect-free)Znを置換して固溶する。2)Inの濃度が0.05 at.%に達すると、上記の構造体が析出し始める。すなわち、この濃度領域においてInが固溶限界に達することが示唆された。3)0.5 at.%の濃度では固溶するInは消失し、導入されたInのほとんど(8587%)が上記の微小な構造体を形成する。4)2 at.%では、この構造体の数が増加して互いに隣接する確率が高まるため、プローブ核位置での電場勾配に分布が生じる。5)Inの濃度が10 at.%に達すると、Inは異なる3つのサイトを占有し、より複雑な構造を形成していることが示唆された。電場勾配の大きさと非対称性から、この3つのサイトのうちの1つはInの濃度が0.5 at.%の試料に存在する成分であり、他の2成分は酸化インジウム(In2O3)に類似する構造体の中に取り込まれたプローブに由来していることが明らかとなった。上記の研究成果の一部を論文にまとめて投稿した。現在審査中である。本研究では、ZnO中でドナーとして機能することが期待される13族元素の不純物をZnO試料中で均一に固溶・拡散させることを目的の一つとしている。

平成23年度は13族元素のうち特にInとAlに着目して、導入法の検討とその存在状態を調べる実験を行なった。InおよびAlのそれぞれの硝酸塩とZnO粉末の混合試料を焼結し、固相反応による不純物元素の拡散を試みた。合成試料における不純物の存在状態は以下の方法で調べた。Zn位置を置換することを既に確認済みの放射性核種(In-111およびCd-111m)を不純物を導入した焼結試料にトレーサー量添加し、これらの娘核種をプローブとするγ線摂動角相関法によってプローブと不純物との相互作用を観察した。In-111(→Cd-111)をIn-ZnOに導入した実験では、プローブが非放射性Inとのユニークな相互作用をしていることが示されたのに対して、Al-ZnO中では、スペクトルの周波数に大きな分布が現れ、プローブはAl原子の作る無秩序な場を感じていることが明らかとなった。また、Cd-111m(→Cd-111)をIn-ZnOに導入した実験では、非放射性Inの濃度が増加するにしたがって、プローブ核位置での局所環境も多様化する方向に変化することが分かった。一方、Cd-111m(→Cd-111)をAl-ZnOに導入した実験では、Alを10%ドープした場合でさえプローブ近傍にAl原子が存在しないことが示唆された。以上の結果から、不純物として導入されたIn原子はZnO中で均一に拡散しているのに対して、Alは凝集相を形成しており、ZnO中での拡散が不十分であることが明らかとなった。本研究に関する成果は投稿論文にまとめて報告した。本研究はZnO中の不純物位置の局所構造の解明と不純物による伝導電子散乱現象を明らかにすることを目的にしている。平成24年度は、前年度におおまかに得られたInの存在状態に関してより詳細な情報を得て報文にまとめることができた点において、目的達成に向けて研究が進められたと考えている。不純物のZnO中での拡散を目的とした実験の中で、Inの拡散は達成できた。また、In-ZnOについては、当初予定したプローブ位置での伝導電子散乱に関する知見も得られた。しかしAlについては、いまだ導入法を検討する余地があると考える。ZnO中の不純物の存在状態についてさらに研究を進める。Inと同じ13族元素を不純物として導入し、これらの原子が構成する特異な局所構造やこの位置における伝導電子散乱現象を、これまでのCd-111(←In-111)とCd-111(←Cd-111m)に加えてIn-117(←Cd-117)プローブを用いた摂動角相関測定によって原子レベルで観察する。また、これらの不純物がバルクの物性に及ぼす影響を明らかにするため、構造や電気抵抗率の不純物濃度依存性を粉末X線回折法や4探針法による電気伝導度測定によって調べる。ZnO中での不純物の存在状態について、さらに研究を進める。特に平成23年度に達成できなかったAlの拡散については、導入条件を検討して、局所構造の変化を観察する。今後は他の13族元素についても同様の実験を行なうことによって、不純物のZnO中での存在状態と伝導電子挙動について、系統的に調べる予定である。摂動角相関スペクトルの温度依存性をより高温で観測する必要性が生じたため、新規に電気炉を設計・製作するための費用として使用する。また、国内外の学会・会議への参加費用や論文の投稿代や別刷の購入に研究費を充当する予定である。今年度は大学での業務により、予定していた国際学会への出席を見送った。また、国内の旅費や消耗品については、共同研究を行なっている他の機関からの補助もあり、計上した経費を予想よりも下回る出費となった。
発達障害児の学習環境整備のための保護者と養護教諭への聞き取り調査

<本研究の具体的内容>本研究申請時には、発達障害児をとりまく保護者と学校の齟齬を解明するため、まずは保護者の「傷つき」の「物語」を明確にし、その上で養護教諭を中心とする学校関係者に聞き取り調査をする予定であった。しかし、発達障害「親の会」を通し現実に調査依頼をしたところ、「相談にのってくれるのならうれしいと思ったが、調査に使用されたくはない」「もう一回自分の傷をえぐることになりそうで、話したくはない」などの理由で、個人的な聞き取りを拒否する保護者が大半であった。結局「親の会」役員が「会としてうけた相談」のいくつかをエピソードとして提供してくれることになった。一方で、「障害学会」などに参加している当事者から「聞き取り許可」を得る機会に恵まれた。これらの話からは、学校における「傷つき」体験は、「なんらかの支援が欠けていた」/「支援が不適切であった」というような「特別支援」や「ケア」的行動の不足・不適切さよりも、むしろ学校教員のとる日常的な言動や思考形態-「教員文化」とよびうるもの-に起因することがうかがわれた。そこで、学校関係者へのききとりは、保護者と当事者の傷つき体験の中から代表的だと思われるものを選択し、そのときにその教員がとりうるであろう行動とその背景を聞き取ることとした。<本研究の意義とその重要性>保護者側・当事者側から提供される「語り」は「第三者」にとって、学校教員の言動の「心なさ」「発達障害に対する不勉強の証」として一般的に認知される可能性が高いものであった。しかしこの同じ言動が、教員側からも「心なさ」「不勉強」とみなされるケースは少なく、大多数の教員にとってその言動は「学校秩序」を維持するためにも「正統な言動」と評価されるものであることが明確になった。本研究の意義は、こうした保護者・当事者と教員との「すれちがい」/「異相」を明確にできたことにある。さらに両者の「語り」から、その「異相」をうめる現実的な方法論と今後の課題を明確にできた点が、重要である。
プロドラッグを利用した関節内ＤＤＳ投与システムの開発

変形性膝関節症の関節内投与製剤として、関節腔から消失しにくいサイズのナノ粒子にプロドラッグを封入し、滑膜細胞内でプロドラッグから代謝生成した活性医薬品を細胞内にlock inして、徐々に薬効を示す持続性製剤の開発を目的として検討した。まず、血管への漏出を防ぐためのナノ粒子のサイズを明かにし、プロドラッグ活性化に利用できる加水分解酵素について関節液および滑膜細胞を用いて検討した。変形性膝関節症の患者数は増大傾向にあるが、治療薬物としてはステロイド剤、抗炎症薬、ヒアルロン酸等に限られている。これは、血液ー関節間の物質移行が速く、関節内に薬物を滞留できないことが一因である。本研究は、関節内に医薬品を留めるために、数100nmμmのサイズのナノ粒子として投与し、その後、ナノ粒子から溶出したプロドラッグが滑膜細胞に移行し、酵素的に活性医薬品に変換して、持続的な薬効を発揮する投与システムの開発を目的としている。まず、プロドラッグの活性化に利用できる酵素を明らかにするために、関節液および滑膜細胞に存在する加水分解酵素の同定および機能解析を行った。その結果、関節液中には血液から漏出したパラオキソナーゼ(PON:HDLの構成成分)およびブチリルコリンエステラーゼ(BChE)が存在し、その濃度は病状に依存して増加することを明らかにした。また、BChEは正常では4量体として存在するが、病状の悪化に伴って会合度が変化すること、BChEは亜鉛との結合が強く、関節炎の悪化に寄与している可能性を明らかにした。また、ヒトおよびウサギの滑膜細胞に存在する酵素については、数種の加水分解酵素が存在し、PON様のエステラーゼ分子とセリンプロテアーゼの発現が認められた。さらに、ポリスチレンビーズを用いた実験から、滑膜細胞は取り込み能が高く、関節液中に投与された粒子は、細胞に取り込まれることが判明した。したがって、関節液内で粒子から放出されたプロドラッグだけでなく、粒子として細胞内取り込まれた後に、放出されたプロドラッグも活性を示すことから、長時間滞留型のDDS製剤に開発できる、可能性を示した。変形性膝関節症の患者数は増大しつつあるが、薬物治療法としてはステロイド剤およびヒアルロン酸の投与のみである。これは、血液ー関節間の物質移行が速く、関節内で薬物を有効に作用させられないことが一因である。平成24年度はまず、関節液および滑膜細胞に存在する加水分解酵素の同定および機能解析を行った。その結果、関節液中には血液から漏出したタンパク質が存在し、加水分解酵素として、HDLの構成成分であるパラオキソナーゼ(PON)およびブチリルコリンエステラーゼ(BChE)が、病状に依存して存在した。BChEは血中に高濃度で存在するものの、その機能は未だ不明である。今回、その機能の1つとして、金属イオンとの結合を明らかにし、金属イオンキャリアーとして関節炎の悪化に寄与している可能性を明らかにした。また、滑膜細胞としてヒトおよびウサギの細胞を用いて、非変性PAGE・4-メチルウンベリフェリルアセテート蛍光染色により確認した.その結果、いずれの動物種においても数種の加水分解酵素が存在し、阻害様式からPON様のエステラーゼ分子の存在とカルボキシルエステラーゼ(CES)様の酵素の発現が認められた。さらに、関節内に投与したナノ粒子が関節腔から滑膜細胞に取り込まれる可能性について検討した。その結果、直径1μMのビーズが24時間後に細胞に取り込まれることが明らかとなり、ナノ粒子そのものが滑膜細胞に移行する可能性を明らかにした。次年度は主に、滑膜細胞内の酵素について機能解析を進める。関節は滑膜細胞に囲まれた閉鎖空間に関節液が満たされており、DDSの格好のターゲットである。しかしながら、関節内に投与された医薬品の動態を予測するための情報が乏しく、ステロイド剤、抗炎症薬、ヒアルロン酸等の治療薬しかないのが現状である。本研究課題では、関節内投与DDS製剤の開発を目的として、関節液に存在する血漿成分および滑膜細胞酵素を解析してきた。これまでに、HDLが関節液に存在することから、血液ー関節間の物質移行の制御には数100nmumのサイズが必要であり、滑膜細胞にはシステインエステラーゼおよびセリンエステラーゼが存在することを明らかにした。本年度は変形性膝関節症患者の関節液に存在する血漿エステラーゼと病態グレードとの相関を検討した。さらに、ナノ粒子に充填するためのソフトドラッグを選択し、ヒト培養滑膜細胞および関節液での代謝を検討した。関節液には、血液成分としてアルブミン、パラオキソナーゼ(PON:HDLの構成成分)およびブチリルコリンエステラーゼ(BChE:4量体)が存在し、その濃度はグレードIIIで最高に達し、グレードIVでは低下した。

興味深いことに、2量体BChEはグレードIVでも増大し、2量体/4量体比は病態グレードに伴って直線的に増大することから、マーカーとしての可能性が示された。また、グレードIIおよびIIIの患者では、関節液中のBChE濃度と亜鉛濃度の間に正の相関があり、BChEによって運搬された亜鉛が、関節炎悪化の一因であるMMP13の産生を促進する可能性が考えられた。一方、プレドニゾロンの不活性代謝物から設計されたソフトドラッグの加水分解を検討した結果、ロテプレドノールおよびエチプレドノールは肝臓や滑膜細胞では加水分解されず、PONによってのみ代謝不活性化された。また、その分解速度は十分に遅く、関節投与DDS製剤に応用できる候補医薬品と考えられた。薬物動態学変形性関節炎をターゲットとしたDDS製剤として、プロドラッグに加えて、ソフトドラッグについてもその可能性を広げて検討した。プロドラッグは関節内で活性化するものであるが、ソフトドラッグはそれ自身が関節内で活性を示し、全身循環では不活化する安全性の高い医薬品である。プロドラッグおよびソフトドラッグの代謝・安定性を考慮したデザインのために、関節液あるいは滑膜細胞に存在する加水分解酵素の同定と機能解析を行った。さらに、関節内に滞留させるために利用する予定の粒子が滑膜細胞に与える影響について検討を加えた。関節液に存在する血液由来のパラオキソナーゼ(PON)およびブチリルコリンエステラーゼ(BChE)について、酵素-基質反応特性を検討した結果、BChEは基質認識性が狭く、2価金属イオンの影響を受け、亜鉛は活性を著しく低下することを明らかにした。他の金属イオンは、基質によって影響が異なり、活性を増大する場合も低下する場合もあり、DDSへの応用は不向きと判断した。一方、PONについては、ある構造のステロイド化合物を加水分解することを見出し、ステロイド化合物をソフトドラッグとして開発し、その不活化にPONが利用できる可能性を見出した。さらに、滑膜細胞は、直径1μm程度の大きさのビーズを効率良く取りこみ、ビーズを取り込んだ細胞の加水分解酵素レベルが上昇し、加水分解活性を増大する傾向にあることを見出した。さらに、本年度は新たに熊本大学整形外科との共同研究に参画し、患者の関節液に存在する血液由来の加水分解酵素について検討した。その結果、病状の進行に応じて、PONおよびBChEの関節液内濃度が増大するとともに、BChEのタンパク質としての存在状態が病状悪化に伴って変化することを明らかにした。関節は血液との物質交換が速やかであり、炎症によって血液から高分子量のタンパク質が関節腔に漏出するようになる。本研究では、血管移行できないサイズのナノ粒子を関節内投与剤とし、その中に封入したプロドラッグがナノ粒子から溶出して滑膜細胞に取り込まれ、滑膜細胞内で変換した活性医薬品が持続的な薬効を示すDDSを開発するために検討を進めている。平成24年度は、まず、関節腔および滑膜細胞に存在する酵素の同定ならびに機能解析を行った。関節液中に加水分解酵素として存在するパラオキソナーゼ(PON)およびブチリルコリンエステラーゼ(BChE)のうち、特にBChEについて詳細に検討した。その結果、BChEは限られた構造の基質しか認識しないことに加え、2価金属イオンと結合することを見出した。
飛躍型確率過程の実用的な統計推測手法の開発

飛躍構造が複合ポアソン的なジャンプ拡散過程に対する,離散観測に基づく種々の統計推測理論が構築された.飛躍判別フィルターのデータに基づく構成法がそれら理論の鍵となるが,ある特殊なモデルに対してその構成に関わる超パラメータの選択法と理論的正当性が得られた.これらの成果は,近年の金融保険数理で用いられる応用モデルの実装上,欠かせない結果であり,次のステップとなる無限ジャンプ型のモデルに対す推測論の考察の上で有益な成果と言える.飛躍構造が複合ポアソン的なジャンプ拡散過程に対する,離散観測に基づく種々の統計推測理論が構築された.飛躍判別フィルターのデータに基づく構成法がそれら理論の鍵となるが,ある特殊なモデルに対してその構成に関わる超パラメータの選択法と理論的正当性が得られた.これらの成果は,近年の金融保険数理で用いられる応用モデルの実装上,欠かせない結果であり,次のステップとなる無限ジャンプ型のモデルに対す推測論の考察の上で有益な成果と言える.本研究の目的は、離散観測される確率微分方程式モデルに対するジャンプ検出の理論を確立し、それを実用化することであった。本年度計画の概略は、モデルを比較的単純なものに限定して研究を進め、数値実験を通して現象を把握し、理論的解析を行うというものであった。実際にはモデルを(拡散過程)+(ポアソン型飛躍)に限定し考察を行った。飛躍の判別には、「研究目的」で述べた閾値を用いて行うこととした。計画に従い、研究は数値実験から開始された。多数の実験により、拡散項による変動の検出量と飛躍による変動検出量を何らかの意味でバランスさせることが必要であることがわかった。さらに、理論的考察によって飛躍に関わるある特性量の最適化がひとつの方法であることが判明し、その最適化基準を解析的に導くことに成功した。この基準を用いてフィルターの閾値選択を行うアルゴリズムを開発し、その理論的正当性を得た。この理論と方法を実際に金融データへ適用したところ、望ましい結果が得られた。本年度の研究ではモデルを狭いクラスに限定しているものの、そのクラスは応用として用いられるモデルを十分多く含んでいる。この結果によって、幾つかの金融モデルへの応用が可能になり、飛躍型モデルを用いた市場データ実証分析への新しいアプローチが切り開かれたといってよいであろう。実際、既存の手法では不可能であった飛躍時点とその回数の検出が可能になることで、複数の資産間における飛躍の相関や、それが拡散項に及ぼす影響などの実証分析が可能になる。今年度の研究により、本研究目的の主題であった「理論と実際との橋渡し」の土台が完成したと言えるだろう。残りの期間で、より一般的なモデルへの拡張を目指し、理論の完結を目指したいと思っている。本研究は,離散観測される確率微分方程式モデルに対するジャンプ検出の理論構築とその理論の実用化を目指して開始され,初年度の研究において,有限頻度型で飛躍項係数に制限を課したモデルに対する理論と実装を達成した.研究の最終年度となる本年度は,より一般のモデルへの拡張を目指すと共に,前年度の研究成果を用いて,様々な応用研究を同時に行うことを目標とした.まず,モデルの拡張に関しては,飛躍項係数への制限が緩和された有限頻度型モデルに対する飛躍判別フィルターの選択を行うことに成功した.積分型ボラティリティの閾値推定量に着目し,その不偏性を基準に閾値を選択することによって,数値的なパフォrマンスの向上が見られた.ただし,そのアルゴリズムの理論的考察までには至っておらず,今後の課題である.次に応用研究に関して,レヴィ測度のモデル選択や,保険における破産確率推定問題等を理論面から考察すると共に,これまでに得られた閾値選択法を用いて,その理論が実装可能であることを示し,いくつかの論文として発表した.特に保険数理への応用に関しては,資産のリスク過程を統計的視点から見直し,新たな解釈を提示したが,このような提案は,本研究の成果があって,初めて成しえた仕事であり,本研究の応用面での最も大きな成果の一つといえよう.最後に,閾値選択法のパッケージ化について,現在,確率微分方程式の統計推測に関する統計パッケージの開発を進めているが,まだ初期の土台構築の段階を脱しておらず,更なる進展が望まれる.本研究期間内では未達成であり,次への課題としたい.
携帯端末からリアルタイムに更新される情報の検索システムに関する研究

分散ハッシュテーブル(DHT)を用いた情報検索システムが多く研究されている。Chord型のDHTでは、ノードはリング型に構成され検索要求はリングに沿って転送される。情報を効率良く取得するためには、応答時間を短縮する必要がある。しかし、Chordのオーバレイネットワークは実際のネットワークの構成を考慮しないため、効率的な検索ができなかった。我々は、ChordにおけるノードIDの再構成と再配置によって応答時間を削減する方法を研究してきた。シミュレーション結果から、応答時間はほぼ理想的な値に近い結果が得られた。本研究は、携帯端末等によってリアルタイムに提供されるセンサー情報や動画情報をタイムリーに検索し、利用できるようにするための情報検索技術を提案する。本研究の特徴は、モバイルノードを対象とした分散ハッシュテーブル(DHT)という検索技術を提案し、この問題点を解決することである。分散ハッシュテーブルは、P2P型の分散情報検索アルゴリズムである。しかし、従来参加脱退が高頻度で生じるようなネットワークには利用しにくかった。本研究では、従来のDHTにおいて、携帯電話のようなモバイルノードが参加脱退をすることで生じていた検索失敗率を減少させる階層化DHT技術を実現し、リアルタイム情報検索システムを構築する。今年度は、ノード間の遅延時間によって分散ハッシュテーブルの構造を動的に変更する方式を提案した。従来、DHTの論理ネットワークでは、通信遅延が短いノード同士を近くに配置することで全体の検索遅延が短くなることが知られており、様々な方法が提案されてきた。しかし、動的な遅延時間の変動に応じてネットワークを変更するアルゴリズムはなかった。本研究では、遅延時間を測定し、レイアウトを動的に変更することで、検索効率を高めるアルゴリズムを提案し国内学会において発表した。この提案によって、携帯電話回線から無線LAN回線に切り替わるなどで遅延時間が変動した場合、適切な論理ネットワークの位置にノードを再配置することが可能となった。また、構造型Bloomフィルタに基づく情報検索において、Bloomフィルタの類似性に基づく構成方式を提案することにより、頻繁に参加脱退が生じるときの構造変化を削減することができ、再構築コストが軽減できることを示した。この成果は、国際会議において報告している。2010年度は、ノード間の遅延時間によって分散ハッシュテーブルの構造を動的に変更することで、検索効率を高めるアルゴリズムを国内学会にて提案発表したが、2011年度はアルゴリズムの改善案を提案し国際学会において発表した。また、2010年度は構造型Bloomフィルタに基づく情報検索において、Bloomフィルタの類似性に基づく構成方式を提案したが、2011年度はそのアルゴリズムをPC上に実装して性能評価を行い、その内容を国内学会において報告している。情報検索技術は、主にインターネットにおける文書検索を中心に発展してきており、その多くは過去に作成された情報の検索であった。検索システムのほとんどは集中システムによって構築され、大規模なサーバ群を要する高価なシステムを構築する必要があった。しかし、これらのシステムにおいても、リアルタイムに更新されるような情報の検索は苦手としている。モバイルノードが参加脱退をすることで生じていた検索失敗率を、階層化DHT技術を実現することで解決するものである。今年度は、DHTを構成する論理的なネットワーク上のどの位置に参加するかを決定するアルゴリズムを構築し、その有効性をシミュレーションによって評価した。提案するアルゴリズムは、既に論理ネットワークに参加している端末と新たに参加する端末との通信遅延を測定し、既参加ノードと最も物理的に近接する位置に新しいノードを位置づけるもので、検索遅延時間を10%15%程度改善した。遅延時間を計測する際に、既参加ノードが保持する経路情報を用いることで、測定コストも削減できた。この内容は国際会議で発表している。また、アルゴリズムをモバイル端末上に実装し、通信遅延の性能を評価した。リアルタイム型の検索アルゴリズムの提案とシミュレーション評価、PC上の試作システムを構築する段階まで達成しているため。24年度が最終年度であるため、記入しない。PC上に試作したリアルタイム型の検索アルゴリズムを、モバイル端末上に実装し、有効性を評価するとともに、検索アルゴリズムの改良と評価を実施する。
生体防御を担う食細胞NADPHオキシダーゼ活性化制御の分子機構

生体防御を担う食細胞NADPHオキシダーゼの酵素本体は、細胞膜に存在するシトクロムb_<558>である。本酵素の活性化には、特異的活性化蛋白質(p47^<phox>,p67^<phox>とp40^<phox>:各々SH3ドメインをもつ)が刺激に応じて細胞質から細胞膜に移行してシトクロムb_<558>と相互作用する必要がある。私共はオキシダーゼの活性化機構を研究し、平成13年度は以下のような成果を得た。(1)p47^<phox>とp40^<phox>のN末領域に新規ドメインを見い出していたが(PX/PB2ドメイン)、更に、p47^<phox>PXドメインの3次構造を決定するとともに、PXドメインがphosphoinositides結合能をもつこと、p47^<phox>のPXドメインはp47^<phox>の膜移行およびオキシダーゼ活性化に必須であると.とを示した。またP47^<phox>のPXドメインがSH3ドメインとの分子内結合により負に制御されていることを明らかにした。(2)p40^<phox>は休止時細胞でp67^<phox>と会合している蛋白質であるが、この両者の結合は、新規なドメイン間(P40^<phox>のPCモチーフとP67^<phox>のPB1ドメイン)の全く新しいタイプの蛋白質間相互作用によるものであることを示した。更に、これら新規なドメインが酵母のシグナル伝達蛋白質(Cdc24PとBem1P)にも存在し、酵母のシグナル伝達においても重要な役割を担うことも明らかにするとともに、Bem1pのPB1ドメインの3次構造決定に成功した。P40^<phox>の役割は今まで不明だったが、PB1-PC相互作用によるP67^<phox>との結合を介してP67^<phox>とp47^<phox>の膜移行を促進させ、オキシダーゼ活性化を正に制御していることを明らかにした。食細胞NADPHオキシダーゼの酵素本体は、細胞膜のシトクロムb_<558>(b_<558>)である。本酵素の活性化には、特異的アダプター蛋白質(p47^<phox>,p67^<phox>とp40^<phox>:各々SH3ドメインをもつ)が刺激依存性に細胞質から細胞膜に移行してb_<558>(gp91^<phox>とp22^<phox>の両サブユニットから成る)と相互作用する必要がある。平成12年度は以下のような成果を得た。(1)b_<558>と細胞質因子の相互作用は、p47^<phox>SH3ドメインとp22^<phox>の細胞質領域との結合に依存するが、p47^<phox>C末領域の3つのセリン残基(Ser-303,304,328)のリン酸化が、SH3ドメインのunmasking、p22^<phox>との結合、及びオキシダーゼ活性化能誘導に必要であることを示し、更にアラキドン酸がリン酸化と協同的に働いてp47^<phox

>の構造変化を引起こしオキシダーゼを活性化することを明らかにした。(2)p40^<phox>は休止時細胞でp67^<phox>と会合しているが、これは新規なドメイン間(それぞれPCモチーフとPB1ドメイン)の新しいタイプの蛋白質間相互作用によるものであること、この結合がオキシダーゼ活性化を正に制御していること等を示した。PB1ドメインは酵母のシグナル伝達蛋白質Bem1pにも存在し、その役割を明らかにすると共に、その3次構造決定に成功した。(3)p47^<phox>のN末領域に新規ドメイン(PB2ドメイン)を見い出し、その3次構造決定すると共に、PB2ドメインがPIP結合ドメインであり、p47^<phox>の膜移行に必須であることを明らかにした。(4)腎臓尿細管上皮細胞に高発現している新規gp91^<phox>ホモログ(NOX4と命名)を見い出し、そのcDNAクローニングに成功した。生体防御を担う食細胞NADPHオキシダーゼの酵素本体は、細胞膜に存在するシトクロムb_<558>である。本酵素の活性化には、特異的活性化蛋白質(p47^<phox>, p67^<phox>とp40^<phox>:各々SH3ドメインをもつ)が刺激に応じて細胞質から細胞膜に移行してシトクロムb_<558>と相互作用する必要がある。私共はオキシダーゼの活性化機構を研究し、平成13年度は以下のような成果を得た。(1)p47^<phox>とp40^<phox>のN末領域に新規ドメインを見い出していたが(PX/PB2ドメイン)、更に、p47^<phox>PXドメインの3次構造を決定するとともに、PXドメインがphosphoinositides結合能をもつこと、p47^<phox>のPXドメインはp47^<phox>の膜移行およびオキシダーゼ活性化に必須であることを示した。またp47^<phox>のPXドメインがSH3ドメインとの分子内結合により負に制御されていることを明らかにした。(2)p40^<phox>は休止時細胞でp67^<phox>と会合している蛋白質であるが、この両者の結合は、新規なドメイン間(p40^<phox>のPCモチーフとp67^<phox>のPB1ドメイン)の全く新しいタイプの蛋白質間相互作用によるものであることを示した。更に、これら新規なドメインが酵母のシグナル伝達蛋白質(Cdc24pとBem1p)にも存在し、酵母のシグナル伝達においても重要な役割を担うことも明らかにするとともに、Bem1pのPB1ドメインの3次構造決定に成功した。p40^<phox>の役割は今まで不明だったが、PB1-PC相互作用によるp67^<phox>との結合を介してp67^<phox>とp47^<phox>の膜移行を促進させ、オキシダーゼ活性化を正に制御していることを明らかにした。
認知神経学的評価に基づく英単語dyslexia児童のための個別教育支援開発

日本児童での英単語読字書字障害(以下英単語dyslexia)に対し、脳内病態に基づいた効果的個別教育支援支援の開発を行った。読字反応時間計測による日本における英単語dyslexiaを検出するスクリーニング検査を樹立し、標準化を行った。この検査を用いて、日本での英単語dyslexia児童を見出し、脳内病態に応じた新たな個別教育支援を実施した。日本児童での外国語教育の場において、欧米同様多く存在が疑われている英単語読字書字障害(以下英単語dyslexia)の脳内病態に対応した効果的individual educational planning(個別教育支援計画)開発を目的に研究を進めた。初年度では、日本児童用の英単語における読字障害診断ガイドラインは策定されていない現状から、英語が母国語ではない日本児童向けの英単語dyslexia検出スクリーニング検査作成の準備として、英国リーズメトロポリタン大学のdyslexia centreを訪問した。英国でのスクリーニング検査状況ならびに支援体制につき意見交換した。一方、日本での英単語dyslexia児童の実態を明らかにするため、ひらがな、英語、イタリア語の単語認知反応時間を日本在住児童(帰国子女を含む)ならびにイタリア在住補習校児童に対し実施した。全体として母国語である言語の単語はその他の言語の単語に比し短縮するが、年齢とともに短くなることも判明した。今後単語認知の学習達成度の評価に利用できると思われた。英国訪問では在住児童の単語認知検査を今後実施するにあたり、関係者と協議した。また主に千葉市在住児童で英単語dyslexiaが疑われる児童に対しては、同様に反応時間を計測するとともに、分担研究者の宮寺を中心に個別指導を実施しした。また千葉市養護教育センターを中心として、日本語ならびに英単語dyslexiaの検出スクリーニング体制を協議し、今後新たな英単語dyslexia児童を早期に見出し個別指導につなげた。英語圏の読字障害は約8%存在するとされ、当然ながら日本児童が英語教育を受ける場においても同程度あることが推測される。日本語での読字障害は1,2%とされているが、日本語ならびに英語での読字障害児童を早めに見つけ、各児童の脳内病態に応じたindividual education planning(個別教育支援プログラム)開発を昨年度から継続して実施した。本年度は、日本在住児童として、昨年度実施した千葉大学教育学部付属小、中学生に加え、千葉市内の中学校も加え、読字反応検査を実施し比較検討した。日本語、英語、さらに未学習のイタリア語の3言語での比較において、学校間での相違が検出されたので、本年度はさらに付属中学校以外の市内中学校での検査を予定した。また付属小学校の帰国子女においても実施し、帰国前の在住国言語などの環境要因を検討した。一方国外での読字反応検査のために、ローマ在住の日本語、イタリア語バイリンガル児童での読字反応時間検査も実施し、日本在住時との比較検討を実施した。さらに読字障害が多い英語圏での取り組みを視察するため、ロンドン大学教育学研究所の読字障害研究者から、当地での早期の検出法や具体的な教育方法について情報を得た。さらに読字障害の概説を行う教育学研究所での授業にも参加できたので、今後日本での読字障害に対する理解を深める教育方法も学びえた。読字反応検査についても、文字の種類の改良、結果を迅速に検査後表示し、印刷するソフトを開発し、さらにタブレットを用いどこでも検査できる検査機器を作成する目途がたった。日本児童での外国語教育の場では、欧米同様多く存在が疑われている英単語読字書字障害(以下英単語dyslexia)の脳内病態に対応した効果的individual educational planning(個別教育支援計画)を提言する目的で、本研究を実施してきた。初めに、日本における英単語dyslexiaを検出するスクリーニング検査開発のため、外国語語彙概念リンクの反応時間検査のプログラム開発を行った。改良プログラムに寄る読字反応検査は、千葉大学教育学部附属小学校、中学校に実施し、学年ごとの平均値±標準偏差を算出した。本年度は、千葉市立の公立中学校2校にも実施しえたので、各学校間での比較検討を行い、学校間での優位な差を見出した。また、同付属小学校帰国子女やミラノ補習校での読字反応検査も実施し、言語環境の相違による読字反応時間の相違を比較検討した。次に、日本での英単語dyslexia児童を検出するために、主任研究者が携わっている千葉市養護教育センターの医療相談にて、数名の英単語dyslexia児童を見出した。スクリーニングで英単語dyslexiaが疑われた事例に対して、Knoll & Stewartの"Revised hierarchical model"を基本にした語彙概念リンク反応時間検査、脳波周波数分析、近赤外線解析を実施し、日本人での英単語読字におけるdyslexiaの機序を解明した。上記と平行して、第1に日本での英単語dyslexia検出ガイドラインを作成にとりかかった。ただし英単語dyslexia日本児童用の英単語における読字障害診断ガイドラインは策定されていない現状から、英語が母国語ではない日本児童向けの英単語dyslexia検出スクリーニング検査の実用応用には至っていない。読字反応時間検査の標準化は概ね達成できた。ただし検査しえた学校が、千葉大学教育学部付属小学校、中学校に加え、公立中学校の2校である。学校間の相違も認められたので、今後学校数を増やし、より標準化した日本児童での反応時間検査データを収集する必要がある。さらに英単語dyskexiaの日本人での診断基準もないのが現状であり、典型的な事例を通した脳内病態解明を続け、診断ガイドラインを新たに作成する必要がある。教育支援としては、成人では樹立された読字障害への認知リハビリテーション手法があり、現在それを応用した児童での個別教育支援を一層開発する必要がある。

日本児童での外国語教育の場で、も欧米同様多く存在が疑われている英単語読字書字障害(以下英単語dyslexia)の脳内病態に対応した効果的individual educational planning(個別教育支援計画)の実践が重要である。前年度までに日本における英単語dyslexiaを検出するスクリーニング検査を樹立し、外国語語彙概念リンクの反応時間検査のプログラム開発を行った。改良プログラムに寄る読字反応検査は、千葉大学教育学部附属小学校、中学校に実施し、学年ごとの平均値±標準偏差を算出した。最終年度は、千葉市立の公立中学校2校にも実施しえたので、各学校間での比較検討を行い、学校間での優位な差を見出した。また、同付属小学校帰国子女やミラノ補習校での読字反応検査も実施し、言語環境の相違による読字反応時間の相違を比較検討した。次に、日本での英単語dyslexia児童を検出するために、主任研究者が携わっている千葉市養護教育センターの医療相談にて、数名の英単語dyslexia児童を見出した。スクリーニングで英単語dyslexiaが疑われた事例に対して、Knoll&Stewartの"Revised hierarchical model"を基本にした語彙概念リンク反応時間検査、脳波周波数分析、近赤外線解析を実施し、日本人での英単語読字におけるdyslexiaの機序を解明した。上記と平行して、第1に日本での英単語dyslexia検出ガイドラインを作成にとりかかった。ただし英単語dyslexia日本児童用の英単語における読字障害診断ガイドラインは策定されていない現状から、英語が母国語ではない日本児童向けの英単語dyslexia検出スクリーニング検査を現在Durham大学Prof.Christine Merrellと協議し、作成中である。日本児童での英単語読字書字障害(以下英単語dyslexia)に対し、脳内病態に基づいた効果的個別教育支援支援の開発を行った。読字反応時間計測による日本における英単語dyslexiaを検出するスクリーニング検査を樹立し、標準化を行った。この検査を用いて、日本での英単語dyslexia児童を見出し、脳内病態に応じた新たな個別教育支援を実施した。日本では、教育学部付属小・中学校以外にも検査対象を広げることができた。海外では、イタリアのミラノでの検査を実施してきたが、今回あらたにローマでの検査が実施できた。読字障害検査機器の改良にも研究を進めており、タブレット端末での検査が可能となる目途をつけることができた。読字反応時間検査実施学校をさらに増やし、日本人児童での標準化されたデータを集積する。英単語
「産後の疲労感」のセルフモニタリングによるセルフコントロールと抑うつ状態の評価

本研究は、産後うつ病の主要な症状である疲労感に焦点をあて、母親自身による疲労感のセルフモニタリングを行い、産後の生活をセルフコントロールすることによって産後うつ病のリスクを軽減させることを目的としている。今年度は、「産後の疲労感」尺度産後4か月版の開発にあたり、尺度項目を作成するために、産後1か月から産後4月までの初産婦に、産後の生活で自覚する疲労感について半構造化面接を行い、質的に分析した。対象者は15名、平均年齢31.3歳であった。分析の結果、【身体的ストレス状態】【精神的ストレス状態】【睡眠が不足した状態】【育児困難感】【エンパワーメント】の5つのカテゴリが抽出された。新たに抽出された【エンパワーメント】は4つのサブカテゴリで構成されており、<パートナーの協力><パートナーに対する感情>では、対象者は、パートナーに対して、一日中育児にかかりっきりになっている状況を理解して欲しい、自主的に育児や家事を手伝って欲しいと期待しているが、仕事で疲れて帰ってきているパートナーに育児や家事を頼むのは申し訳ないと思い、必要な援助を求めることができない状況であった。<実母の支援>では、実母の見守りにより安心して育児ができ、愚痴をいうことでストレスが軽減し、<他者とのかかわり>では、同じ体験している人と話すことで共感しあえることで安心感を得ていた。育児期の母親は、生活を共にするパートナーや家族、同じ体験をしている他者との相互作用を通じてエンパワーメントし、育児期の危機を乗り越える力を獲得することが重要である。産褥早期の母親は、自分ひとりでは対応できない時には、家族や他者に援助を求める新たなソーシャルスキルを獲得できるような支援が必要であることが明らかになった。昨年の実績を踏まえ、産後の疲労感に変化がみられる産後23か月の母親に焦点を当ててリクルートを行った。しかし、産後23か月の母親は、育児や家事で研究協力を得るのが難しく、データ収集に時間を要し、調査期間が延長したため。今年度の調査結果を基に、「産後の疲労感」尺度産後4か月版を作成し、尺度の信頼性と妥当性を検証する。その結果を踏まえ、「産後の疲労感」尺度および「産後の疲労感」尺度産後4か月版をweb.上で公開する準備を行う予定である。本研究は、出産後の母親が「産後の疲労感」尺度を用いて疲労感のセルフモニタリングを行い、疲労を蓄積させないように生活をセルフコントロールできるようケア介入することで、抑うつ状態の悪化を防ぎ、産後うつ病のリスクを軽減させることを目的としている。初年度である平成29年度は、「産後の疲労感」尺度(産後4か月版)の開発に取り組んだ。まず初めに、尺度項目を作成するにあたり、産後4か月までの乳児を持つ母親の疲労感に関するインタビュー調査を実施した。対象者は、産後4か月までの乳児を持つ初産婦(合併症・母子分離がない母親)で、半構造化面接を行った。調査内容は、1出産後から現在までで疲労感が最も強かった時期とその時の身体的・心理的な自覚症状、21の疲労感が軽減してきたと自覚した時期とその頃の生活状況、3児の成長・発達に伴う育児関連の疲労感、4パートナーや家族などのソーシャルサポートに関連する疲労感についてインタビューを実施した。対象者は、育児環境の異なる2か所(首都圏と地方都市)で募集を行った。首都圏では、4か月時乳児健康診査を受診した母親および助産院に来院した母親にチラシを配布した。地方都市では助産院に来院した母親にチラシを配布し、研究協力を求めた。現在、産後4か月の母親のデータはほぼ飽和した状態となっているが、産後23か月の母親のデータが不足しているため、現在も調査を続行している。なお、本年度は、前述したデータを基に産後4か月まで使用可能な「産後の疲労感」尺度を作成し、質問紙調査により信頼性・妥当性を検討する予定であったが、児の睡眠のリズムがついてくる時期である産後23か月の母親へのインタビュー調査を補ってから尺度の信頼性・妥当性の検討を行う予定である。産後4か月までの乳児を持つ母親の疲労感に関するインタビュー調査を実施した。これまでの調査結果から、産後の疲労感の自覚症状に変化が起きる時期は産後23か月であった。そのため、産後の疲労感の変化の時期にある産後23か月の母親の語りからリアルタイムにデータを収集する必要があると判断し、研究対象者の募集方法を産後23か月に限定してデータ収集を続行している。今後は、質問紙調査を実施する研究協力施設と事前準備を進めるとともに、実施後のデータ解析を迅速に行い、今年度の遅れを取り戻していきたい。新たに抽出された【エンパワーメント】は4つのサブカテゴリで構成されており、<パートナーの協力><パートナーに対する感情>

では、対象者は、パートナーに対して、一日中育児にかかりっきりになっている状況を理解して欲しい、自主的に育児や家事を手伝って欲しいと期待しているが、仕事で疲れて帰ってきているパートナーに育児や家事を頼むのは申し訳ないと思い、必要な援助を求めることができない状況であった。<実母の支援>では、実母の見守りにより安心して育児ができ、愚痴をいうことでストレスが軽減し、<他者とのかかわり>では、同じ体験している人と話すことで共感しあえることで安心感を得ていた。育児期の母親は、生活を共にするパートナーや家族、同じ体験をしている他者との相互作用を通じてエンパワーメントし、育児期の危機を乗り越える力を獲得することが重要である。産褥早期の母親は、自分ひとりでは対応できない時には、家族や他者に援助を求める新たなソーシャルスキルを獲得できるような支援が必要であることが明らかになった。昨年の実績を踏まえ、産後の疲労感に変化がみられる産後23か月の母親に焦点を当ててリクルートを行った。しかし、産後23か月の母親は、育児や家事で研究協力を得るのが難しく、データ収集に時間を要し、調査期間が延長したため。平成30年度は、「産後の疲労感」尺度(産後4か月版)の信頼性・妥当性を検討するための質問紙調査は、宮崎県で実施する予定である。宮崎県は、周産期医療施設の機能分担化が明確であり、1次から3次医療施設が連携を図りながら周産期医療が提供されている。そのため、質問紙調査の実施にあたっては、病院機能による影響(ハイリスク妊産婦、年齢等の偏り)を最小限にするために、1次から3次までのすべての施設を対象にして調査を行う予定である。また、国は、母子保健医療対策の強化として、平成29年度から産婦健康診査事業を開始したことにより、産後2週間健診を新たに開始した自治体も多い。産後健診で使用されているエジンバラ産後うつ病質問票(EPDS)などの3種類の調査の利用状況や課題を情報収集し、「産後の疲労感」尺度(産後4か月版)の効果的な活用について医療機関および自治体ともに検討していく予定である。今年度の調査結果を基に、「産後の疲労感」尺度産後4か月版を作成し、尺度の信頼性と妥当性を検証する。その結果を踏まえ、「産後の疲労感」尺度および「産後の疲労感」尺度産後4か月版をweb.上で公開する準備を行う予定である。平成29年度に「産後の疲労感」尺度(産後4か月版)を作成し、質問紙調査を実施する予定であったが、児の睡眠のリズムがついてくる時期である産後23か月の母親へのインタビュー調査を補ってから尺度の信頼性・妥当性の検討を行うことに計画を変更したため。平成30年度は、前述した質問紙調査後に、産後の疲労感のセルフモニタリングツールのWeb開発と測定効果の評価を行う予定である。「産後の疲労感」尺度産後4か月版のWeb.開発を予定していたが、調査が遅れたため当該年度に使用することができなかった。次年度は、「産後の疲労感」尺度産後4か月版の調査とともに、Web.開発を行う予定である。
多重GPS搬送波による測位アルゴリズムの確立

多重GPS搬送波を用いた測位アルゴリズムについて、本研究期問で得られた主な研究成果は,以下の4点にまとめられる.(S1)現時点で,我が国て受信可能なL1,L2帯(2重)のGPS搬送波位相データとC/Aコードによる擬似距離を用いて,未知局・既知局間,GPS衛星間での,搬送波位相および擬似距離データ2重差を計算することにより,ほぼ(約95%の確率て)1エポックのデータのみで,整数値バイアスをFix(決定)でき,測位誤差が数cm程度内である測位アルゴリズムを導出するとともに,その側位ソフトウエアも開発し実データによる検証も行った.近い将来での多数のGPS/GNSS衛星の出現時には,本研究で導出した測位アルゴリズムにより,現状の2周波の搬送波受信時に対する結果よりなお高精度・高速な精密測位が可能であることが分った.(S2)GPS側位と慣性航法(INS : Inertial Navigation System)との高精度の複合航法アルゴリズムを導出した.特に,モンテカルロタイプの非線形フィルタを適用し,実用性の見地から実時間処理が可能な複合航法アルゴリズムを導出し,有効性を実データにより検証した.(S3)GPS精密測位法の確立のためには,サイクルスリップの検出と除去の問題がある.このために,従来から確率システム理論で開発された手法,例えば故障検知の手法等,が有効に適用できることを示し,カルマンフィルタでのイノベーション過程に対する平均値,分散に対する統計的仮説検定理論を適用して,サイクルスリップの検出を行なう手法を導いた.(S4)GPS測位では通常カルマンフィルタ理論が用いられるが,最近のH無限大フィルタをGPS測位に適用したアルゴリズムを導出し,その有効性を検討し,精度的にカルマンフィルタを適用した場合と比較してほぼ同程度か少し良好であることを実データにより検証した.多重GPS搬送波を用いた測位アルゴリズムについて、本研究期問で得られた主な研究成果は,以下の4点にまとめられる.(S1)現時点で,我が国て受信可能なL1,L2帯(2重)のGPS搬送波位相データとC/Aコードによる擬似距離を用いて,未知局・既知局間,GPS衛星間での,搬送波位相および擬似距離データ2重差を計算することにより,ほぼ(約95%の確率て)1エポックのデータのみで,整数値バイアスをFix(決定)でき,測位誤差が数cm程度内である測位アルゴリズムを導出するとともに,その側位ソフトウエアも開発し実データによる検証も行った.近い将来での多数のGPS/GNSS衛星の出現時には,本研究で導出した測位アルゴリズムにより,現状の2周波の搬送波受信時に対する結果よりなお高精度・高速な精密測位が可能であることが分った.(S2)GPS側位と慣性航法(INS : Inertial Navigation System)との高精度の複合航法アルゴリズムを導出した.特に,モンテカルロタイプの非線形フィルタを適用し,実用性の見地から実時間処理が可能な複合航法アルゴリズムを導出し,有効性を実データにより検証した.(S3)GPS精密測位法の確立のためには,サイクルスリップの検出と除去の問題がある.このために,従来から確率システム理論で開発された手法,例えば故障検知の手法等,が有効に適用できることを示し,カルマンフィルタでのイノベーション過程に対する平均値,分散に対する統計的仮説検定理論を適用して,サイクルスリップの検出を行なう手法を導いた.(S4)GPS測位では通常カルマンフィルタ理論が用いられるが,最近のH無限大フィルタをGPS測位に適用したアルゴリズムを導出し,その有効性を検討し,精度的にカルマンフィルタを適用した場合と比較してほぼ同程度か少し良好であることを実データにより検証した.本年度の研究目標は,(1)GPS多重搬送波位相信号による測位アルゴリズムの開発(2)室内利用可能なGPS測位システムについての考察である。以上の(1)に関しては、GPSおよび欧州のガリレオ本計画実現時を想定して,多重の搬送波位相積算値を用いた相対測位アルゴリズムをシステム論的に確立することである。このときの整数値アンビギュイティ(整数値バイアス)の推定問題を精度よくまた,計算処理時間を短縮できるアルゴリズムの開発にかかっている。本年度は、多重の搬送波位相積算値を用いた、移動体に対するGPS測位アルゴリズム(キネマチック測位アルゴリズム)を導出した。このアルゴリズムは、H無限大フィルタおよび拡張カルマンフィルタを適用し、整数値バイヤスの推定にはラムダ法を適用したものであり、キネマテック測位では移動体の動的数学モデルの同定が重要であることを指摘した。またこの具体的な計算処理アルゴリズムのソフトウエアも作成し、実際のGPS搬送波位相積算データを用いることにより推定精度の確認を行い、良好な結果を得た(米国ION-GPS2002で発表)。また、多重GPS搬送波を用いる場合の特徴としてワイドレーンを用いる整数値バイヤスの推定方法についても考察を行い、種々の知見と成果を得た。(2)に関しては,室内での利用可能なGPS測位システムを信号処理のレベルで可能か,あるいは,あらたな送受信システム構築により可能かについての調査研究を行った。室内GPS測位については、某国内メーカがあらたに受信機レベルの信号処理技術により、室内でも受信可能な受信機の開発に成功したことが判明した。受信方式は、微弱GPSコードを繰り返し反復受信することにより増幅器の熱雑音の影響を軽減化し、SN比を向上をはかり超高感度にGPSコードを解読するものである。GPS測位アルゴリズムについて、本年度得られた研究成果は、以下の3点にまとめられる。(1)現時点で、我が国で受信可能なL1,L2帯(2重)のGPS搬送波位相データとC/

Aコードによる擬似距離を用いて、未知局・既知局間、GPS衛星間での、搬送波位相および擬似距離データの2重差を計算することにより、ほぼ(約95%の確率で)1エポックのデータのみで、整数値バイアスをFix(決定)でき、測位誤差が数cm程度内である測位アルゴリズムを導出し、実データによる実験的な検証も行った。近い将来の欧州連合によるガリレオ衛星および米国の新GPS衛星構想による多くのGPS/GNSS衛星の出現時に、より多く(多重)の周波数帯での電波を受信可能となり、本研究で導出した相対測位アルゴリズムを用いると、本研究で得られている現状での結果より、なお精度よく、かつすばやく(リアルタイムで)精密な測位が可能であることを示している。また、実時間、キネマテック(移動)GPS測位では、移動物体の動的な数学モデルが必要であるが、速度についての1次マルコフ過程モデルが、陸上車両に対するよいモデルであることを、シミュレーション実験および実データにより検証を行なった。(2)GPS測位と慣性航法(INS:Inertial Navigation System)との高精度の複合航法アルゴリズムを導出した。特に、モンテカルロタイプの非線形フィルタを適用し、実用性の見地から実時間処理が可能でありかつ精度の高い複合航法アルゴリズムであることを、実データにより検証を行った。(3)実用的なGPS測位法の確立のためには、電波の電離層遅延の推定、またサイクルスリップの検出と除去の問題がある。サイクルスリップの検出のために、確率システム理論での、故障検知の手法が適用できることを示し、GPS測位アルゴリズムで用いられるカルマンフィルタでのイノベーション過程に注目し、その平均値、分散値の変動を統計的仮説検定理論を適用して、サイクルスリップの検出を行なう手法を導いた。その有効性を、実データにより検証した。