hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
運動主体感の生成に関わる単一ニューロン活動を記録する

自らが運動を制御しているといった主観的な意識は,自己身体の時空間モデル(身体図式)を参照して形成されると考えられる.本研究は,把持運動中の自己身体に関わる視覚フィードバック情報に着目し,運動主体感の根幹となる身体図式の神経基盤の解明を試みた.前年度から引き続き神経細胞活動の記録を行い,さらに統計解析と記録領域の組織染色を行った.その結果,下頭頂小葉領域のAIP野,PFG野に存在する手操作運動関連ニューロンやミラーニューロンの一部が把持運動中の手の視覚フィードバックに応答し,キネマティックスを視覚的に符号化していることが明らかとなった.これは運動情報と実際の視覚フィードバック信号が単一ニューロンに収束し,情報を統合,照合するシステムが存在することを示唆する.これらの結果は,2015年3月にJournal of Cognitive Neuroscience (doi:10.1162/jocn_a_00742)に掲載された.また,体性感覚とその予測信号の一致性は主体感の生成に直接関与することから,通常の視覚条件の手操作運動課題と視覚フィードバックに遅延をかけた手操作運動課題時の神経活動を比較することで,主体感の生成に関与する神経細胞活動の記録を試みた.その結果,視覚フィードバックの遅延により上記の手操作運動関連ニューロンやミラーニューロンの応答に変化が生じることが予備的な解析から示された.さらに記録数を増やし,定量的に解析を進める事が必要である.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。自らが運動を制御しているといった主観的な意識は,自己身体の時空間モデル(身体図式)を参照して形成されると考えられる.本年度は,把持運動中の視覚フィードバック情報に着目し,運動主体感の根幹となる身体図式の神経基盤の解明を試みた,特に, 1)運動情報, 2)運動中の自己身体に関わる視覚情報,さらに, 3)対象または環境の視覚情報がどうのように脳内で表現されているか調べた.具体的には,頭頂葉のAIP野に存在する手操作運動関連ニューロンが,運動中の自身の身体像に視覚応答を示すかどうか,また,頭頂葉のPFG野に存在するミラーニユーロンが自己の動作に視覚応答を示すかどうか調べた.実験には,把持運動中のサル自身の視点から撮影した映像,実験者の把持運動中の映像,対象物だけの像を使用し,それらの映像をサルが注視した際,神経細胞が応答するかどうか調べた.その結果,対象物ではなく自身の手の動きの映像に視覚応答を示す手操作運動関連ニューロンを発見した,この一部は,対応する運動情報も同時に符号化し,自身の手に関する視覚フィードバック情報と統合化されていた.さらに自己の手と対象物の両方が存在する映像にしか視覚応答を示さないニューロンも発見した.これは自己の手と対象物との関係性を符号化し,手と物体の視空間処理に関わっている可能性がある.また,運動中の自己の手の映像に視覚応答を示すミラーニューロンを発見した,これは自己-他者に関わらず動作を視覚的に表現しており,それらと自身の運動表象とを統合化している,計算論的なモデルや発達における連合学習過程において,自他の視覚表象を統合化した神経基盤がモデル化されており,この神経細胞はその一端を担っていると考えられる.以上の結果から,頭頂葉におけるニューロンは,自己の動作を視覚的にモニターし,運動指令と照合することで自己の運動を認識する働きをもつことが示唆された.自らが運動を制御しているといった主観的な意識は,自己身体の時空間モデル(身体図式)を参照して形成されると考えられる.本研究は,把持運動中の自己身体に関わる視覚フィードバック情報に着目し,運動主体感の根幹となる身体図式の神経基盤の解明を試みた.前年度から引き続き神経細胞活動の記録を行い,さらに統計解析と記録領域の組織染色を行った.その結果,下頭頂小葉領域のAIP野,PFG野に存在する手操作運動関連ニューロンやミラーニューロンの一部が把持運動中の手の視覚フィードバックに応答し,キネマティックスを視覚的に符号化していることが明らかとなった.これは運動情報と実際の視覚フィードバック信号が単一ニューロンに収束し,情報を統合,照合するシステムが存在することを示唆する.これらの結果は,2015年3月にJournal of Cognitive Neuroscience (doi:10.1162/jocn_a_00742)に掲載された.また,体性感覚とその予測信号の一致性は主体感の生成に直接関与することから,通常の視覚条件の手操作運動課題と視覚フィードバックに遅延をかけた手操作運動課題時の神経活動を比較することで,主体感の生成に関与する神経細胞活動の記録を試みた.その結果,視覚フィードバックの遅延により上記の手操作運動関連ニューロンやミラーニューロンの応答に変化が生じることが予備的な解析から示された.さらに記録数を増やし,定量的に解析を進める事が必要である.26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画では上記の視覚像提示課題やコントロール課題に加えて,遅延把持運動課題を設定していたが,後者の課題を実験動物に課すまでに前者の課題条件を遂行する必要があった.

その間,記録している細胞を保持し続ける必要があるが,試行回数が多く,後者の課題条件から十分な数の神経細胞を記録できていない.しかし,前者の課題条件では, 2頭のサルから十分な数の神経細胞活動を記録することができ,論文投稿の準備を進めることができた.以上より本課題の達成度を「おおむね順調に進展している」区分に分類した.今年度は,運動主体感の基盤となる運動中の自己身体表象と運動関連情報が単一神経細胞活動レベルで統合化されていることを発見した,来年度は.記録したデータの統計的解析,記録領域の組織染色を行い,これらの結果をまとめ論文誌へ投稿する.さらに,運動主体感に上記のニューロンが直接的,または間接的に関わるかどうかを調べる為に,自己身体に関わる統合化された視覚-運動情報が脳内でどのように処理されているかを検証する必要がある.そのために遅延把持運動課題を設定している.課題条件と母集団の選定方法を検証し,更なる調査を行う予定である.
脈動実体波を用いた嵐直下の地球深部構造推定

これまで、通常のアレー解析では平面波を仮定して到来方向・見かけ速度を推定して、波源を推定していた。しかし、直接波と反射波(例えばPとPP波)を区別できないという原理的な問題があった。そのため、どうしても何箇所かで、見かけ上偽の位置に脈動源が決定されてしまうことがあるという問題があった。そこで、アレー内を通過する波面の曲率半径を測定し、測定された曲率半径から、波源までの距離を推定する解析手法を開発した。予察的なデータ解析で、既存の手法では東南アジアに間違って位置決定されていた脈動源が、より正確に南半球に決定できるようになった。現在、昨年度構築したHi-netデータ(約800点、3成分, 14年分(2004-2017年)に適応し、脈動源の高精度な位置決定と、そのシングルフォースの大きさのカタログ化を行っている。また0.2 Hzよりも高周波数帯では、脈動記録に対してアレー解析を行おうとすると、観測点間距離が波長より短くなるという原理的な問題があった。そのため、より短周期の脈動の性質を探ろうとすると、困難が伴う。そこで、新たに観測記録の粒子記録から、波源の推定を行った。また、粒子軌跡の位相差の情報から、0.2Hzより高周波数の帯域で、Hi-netによって観測された脈動記録がどの程度実体波成分を含むか定量的に明らかにし、論文にまとめ国際誌に発表した。地震波干渉法を使って如何に脈動実体波を抽出し、地球内部構造を推定するか、これまでの研究をレビューしbook chapterとしてまとめ発表した。研究実施計画にあるとおり、大量の地震波形データを系統的に収集しデータ解析を行い、内容を論文としてまとめたため。脈動源の高精度な位置とシングルフォースの大きさのカタログ化:現在までの解析では、震源位置の高精度化にむけた手法開発を行った。新たな手法を用いて、より高精度な震源カタログを作成する予定である。また2018年度から、フランスのIPGPのグループと共同研究を始め、違った手法・データセットで決定した震源カタログを比較し、より正確な方録を作成することを計画している。本計画では、脈動P波から脈動のより高精度な震源位置とその強さ(シングルフォースの大きさ)を推定しカタログ化を行う。いく。具体的には、(i)海水層での多重反射・変換はGualtieri et al. [2014]によりサイト特性として評価し、(ii)予察的なカタログをもとに基準となる地震を選び、系統的に観測点補正を推定しそのシングルフォースの大きさを推定する事を計画している。IPGPの研究者との議論で(i)に関しても、手法の高度化が必要であることが明らかになったので、共同研究によって手法を高度化する計画である。海洋物理学に基づくモデリングとの比較:フランスの海洋物理学のグループは(Ardhuin et al., 2011)、海洋波浪のグローバルなモデルを公開している。本計画では、海洋波浪モデルから系統的に脈動の震源情報を推定し、地震波計データから推定した値と比較していく。特に、海洋波浪の海岸線での反射は脈動の励起に強く効くにもかかわらず未だ不確定な要素が強い。モデル値と観測値の違いから、海洋物理学へフィードバックを試みる。嵐直下の構造推定とその検証:推定した震源のカタログ情報をもとに観測点直下の上部マントル構造を推定し、既存の手法によってい決定された日本列島直下の構造と比較する。脈動源の震源情報をカタログ化: Hi-net観測点(約800点、3成分)14年分(2004-2017年)の連続データを収集し、機器応答は時間領域で補正し、収録機器起源のコヒーレントなノイズは予め差し引いた。最終的には2Hzにダウン・サンプルした。データ解析に適した、HDF5フォーマットを採用した地震波形データ・フォーマットを新たに設計し、200TB程度のストレージ上でデータベースを構築した。予察的に、Hi-netの連続データを用いて系統的なアレー解析を行った。動径成分と上下動成分に顕著なP波を見て取れる。ほぼ年間を通して顕著なP波を確認することが出来た.一方SH波を確認出来るイベントは少なく年に10日程度である.これはSH波の励起には、励起源直下に厚い堆積層・急激海底地形の変化が必要なためであると考えられる[Nishida and Takagi 2015].続いて、予備的に2005年から2013年にかけてのデータを用い、脈動実体波の震源を決定し、カタログ化を行なった。海洋波浪モデルに基づく研究から、北西太平洋・北大西洋・南極海での励起が強い事が知られている。得られた震源位置・大きさは、これら海洋波浪のモデルと調和的だった。データベース化を行ったHi-netデータを用いて、系統的に観測点毎の連続データに粒子軌跡解析を適用することで,日本列島で観測されるSecondary microseismsの励起源は特定の水深の範囲に分布しており、海中音波の共鳴によるソースサイト効果によりレイリー波が効率的に励起されていることを明らかにした。研究内容は現在国際誌に投稿中である。

しかし、直接波と反射波(例えばPとPP波)を区別できないという原理的な問題があった。そのため、どうしても何箇所かで、見かけ上偽の位置に脈動源が決定されてしまうことがあるという問題があった。そこで、アレー内を通過する波面の曲率半径を測定し、測定された曲率半径から、波源までの距離を推定する解析手法を開発した。予察的なデータ解析で、既存の手法では東南アジアに間違って位置決定されていた脈動源が、より正確に南半球に決定できるようになった。現在、昨年度構築したHi-netデータ(約800点、3成分, 14年分(2004-2017年)に適応し、脈動源の高精度な位置決定と、そのシングルフォースの大きさのカタログ化を行っている。また0.2 Hzよりも高周波数帯では、脈動記録に対してアレー解析を行おうとすると、観測点間距離が波長より短くなるという原理的な問題があった。そのため、より短周期の脈動の性質を探ろうとすると、困難が伴う。そこで、新たに観測記録の粒子記録から、波源の推定を行った。また、粒子軌跡の位相差の情報から、0.2Hzより高周波数の帯域で、Hi-netによって観測された脈動記録がどの程度実体波成分を含むか定量的に明らかにし、論文にまとめ国際誌に発表した。地震波干渉法を使って如何に脈動実体波を抽出し、地球内部構造を推定するか、これまでの研究をレビューしbook chapterとしてまとめ発表した。研究実施計画にあるとおり、大量の地震波形データを系統的に収集しデータ解析を行い、内容を論文としてまとめたため。脈動源の高精度な位置とシングルフォースの大きさのカタログ化:現在の予察的な解析結果では、震源位置の決定のみを行った。Nishida and Takagi [2016]は海洋波浪による脈動の励起は理論的に鉛直方向のシングル・フォースで記述でき、実際に地震波形データから推定できることを示した。本計画では、脈動P波から脈動のより高精度な震源位置とその強さ(シングルフォースの大きさ)を推定しカタログ化を行う。震源カタログの情報は構造推定に適宜反映していく。具体的には、(i)海水層での多重反射・変換はGualtieri et al. [2014]によりサイト特性として評価し、(ii)予察的なカタログをもとに基準となる地震を選び、系統的に観測点補正を推定し、(iii)逆伝播法[2]を用い、(i), (ii)の情報と合わせ高精度な震源位置とそのシングルフォースの大きさを推定する事を計画している。通常のレシーバー関数解析では、レシーバー直下の構造そのままでは震源直下での変換波(図7)には適応できない。観測点直下の構造を推定するためには、直達P波でデコンボリューションする必要がある。しかし、通常の地震の解析とは異なり、P波は持続的に海洋波浪から放射されている。そこで、持続的なP波記録に適応可能なあらかなレシーバー関数解析の手法を開発する。脈動源の高精度な位置とシングルフォースの大きさのカタログ化:現在までの解析では、震源位置の高精度化にむけた手法開発を行った。新たな手法を用いて、より高精度な震源カタログを作成する予定である。また2018年度から、フランスのIPGPのグループと共同研究を始め、違った手法・データセットで決定した震源カタログを比較し、より正確な方録を作成することを計画している。
RIPによる細胞内情報伝達機構

RIPはRegulated Intramembrane Proteolysisの略であり、RIP情報伝達機構とは、膜タンパク質が非水環境下で加水分解を受け、代謝産物が細胞内情報伝達に関わり、細胞応答を引き起こす新しいシグナル伝達様式である。代表多岐なものにNotch-Delta系による細胞分化決定シグナルの伝達、およびSREBPによる細胞内コレステロール代謝制御がある。これまでの細胞内情報伝達系は、情報伝達の可逆性、カスケード性、クロストーク性を特色と、G-タンパク質活性化系やTyrキナーゼ活性化を経たキナーゼカスケード系およびチャネルなど詳細に解析されてきた、これらに対しRIP情報伝達系は、タンパク分解を伴う情報伝達の不可逆性、代謝産物が直接核へ情報を伝える直接性、およびかっかとするクロストーク性に乏しいという特徴を示す。最近、これら既存の情報伝達系の範疇に含まれないRIP情報伝達系の報告が相次ぎ、これまでNotch等の特殊な例とされていたこのシステムが生物の持つ普遍的な細胞内情報伝達系の1つであることが示唆されつつある。そこで、本申請企画調査では、RIPを中心としたこれまでとは異なる新しい細胞内情報伝達系の調査を行い、どのような研究が世界的に行われ何が明らかになりつつあるか検討を加えた。その結果、膜内切断だけではなく、膜タンパク質の細胞質ドメインが切断されて、断片が核へ情報を伝達するシステムや、膜結合型のアダプター分子が、刺激により解離して直接核へ入り遺伝子応答を引き起こす系が実証されつつあることが判明した。これらの調査・勉強会を通して、本研究代表及び分担者を中心に、特定領域研究「第4の細胞内情報伝達系」を申請した。諸外国で研究が盛んになっている新しい細胞内情報伝達系が、我が国では未だ発展途上の現状を踏まえ、関連研究者を集め新規な生命現象の分子機構を解明するためである。本企画調査はそのような将来的な研究を組織化する大きな成果を得た。
Prolactinomaのnatural historyに関する研究

1.高プロラクチン血症(HP)のPRL,LH,FSH,pulseに関する研究1).PRL-P例ではnocturnal surge(NS)がみられないが、F例では明らかなNSがみられた。2).LH-午前9時より6時間の連続採血による他の無月経症例との比較正常女子(C:卵胞期初期5例)3.4±0.55、第1度無月経低頻度群(【I】低:9例)、2.0±0.87、高頻度群(【I】高:9例)4.6±0.53、PCO(6例)5.2±0.75、第2度無月経(【II】:6例)1.7±1.37に対し、HP2.0±0.71であり、LH-PFは【I】低、【II】HPが有意に低頻度であった。C6.6±2.63、【I】低6.9±3.89、【I】高5.4±1.7、PCO8.4±1.20、【II】2.9±1.98に対しHPは4.8±3.48で【II】のみが有意に低値であった。3).FSH-LHと同様の比較検討をおこなったが各群間に有意の変動は認められず、FSHと【E_2】値の間にも有意の相関は認められなかった。2.Prolactinomaの妊孕性の比較昭和61年のHP症例中任娠例は13例で、うち2例が流産した。13例中、【P_2】例(手術例5、非手術例7)、F1例でいずれも妊孕性は良好であった。3.妊娠中の血中PRL値、並びに産褥期乳頭吸啜試験上記妊娠例中術後の3例は妊娠中のPRL値は低値を持続した。産褥期PRL値も低値で、産褥5日目におこなった乳頭吸啜試験による血中PRLの反応も全く不良であった。
ＩＬ－１０の局所誘導によるスギ花粉症及びアトピー性皮膚炎の治療

アレルギー疾患に対する抗原特異的治療は免疫療法であり、この奏効機序に関してIL-10産生型抑制性T細胞の誘導によるものと証明した。Th1/Th2バランスの是正ではなく炎症を抑制するサイトカインであるIL-10の炎症部位への局所誘導はアレルギー疾患に対する安全かつ効果的な解決法である。本研究ではアレルゲンの負荷により免疫抑制を誘導するIL-10産生の時系列的解析を行いその発現の時空間的把握を行った。アレルギー疾患に対する抗原特異的治療は免疫療法である。特に欧州では臨床の現場で頻用されておりその作用機序も解明されつつある。一方日本ではスギ花粉症に対しての免疫療法が当院を含め一部の医療機関で行われており、この奏効機序に関して申請者らはIL-10産生型抑制性T細胞の誘導によるものと証明した(J Allergy Clin Immunol 2009; 124: 842)。IL-10産生T細胞の割合は花粉症患者では健常人に比して低下しており、免疫療法によりその割合は経時的な増加を認めた。更に免疫療法により増加したIL-10産生T細胞はブロードなレパートアーを有しているため産生されたIL-10により他のアレルゲンに対してのアレルギー反応をも抑制する可能性を持つ。IL-10は過剰のアレルゲンの負荷にても誘導されるため、免疫療法が奏効する理由として花粉飛散期までに免疫療法での花粉アレルゲンの負荷にてIL-10産生が誘導され結果、飛散期を迎える際には効果的に花粉症の症状を抑制できると思われる。IL-10自身あるいはIL-10産生抑制性T細胞の誘導はアレルギー全般の克服に非常に有用な手法と期待される。本研究ではアレルゲンの負荷により免疫抑制を誘導するIL-10産生の時系列的解析を行いその発現の時空間的把握を行う。すなわちアレルギー発症に於いて局所でIL-10がどのタイミングで誘導されるかを正確に突き止め、更には効果的、安全にIL-10を鼻粘膜という局所のみに誘導するため非増殖性のパラインフルエンザ2型ウイルス(PIV2)ベクターにIL-10遺伝子を挿入したワクチンを用い花粉症及びアトピー性皮膚炎の抑制効果をみる。スギ花粉症に対しての抗原特異的治療である免疫療法の奏効機序として申請者らはIL-10産生型抑制性T細胞の誘導によるものと報告した(J Allergy Clin Immunol及びAllergol Int)。本研究ではアレルギー発症に於いて局所でIL-10がどのタイミングで誘導されるかを正確に突き止め、更に効果的またより安全にIL-10を鼻粘膜という局所のみに誘導するため非増殖性のパラインフルエンザ2型ウイルス(PIV2)ベクターにIL-10遺伝子を挿入したワクチンを用い花粉症及びアトピー性皮膚炎の抑制効果をみるものである。一方日本ではスギ花粉症に対しての免疫療法が当院を含め一部の医療機関で行われており、この奏効機序に関して昨年申請者らはIL-10産生型抑制性T細胞の誘導によるものと証明した(J Allergy Clin Immunol 2009; 124: 842)。

すなわちアレルギー発症に於いて局所でIL-10がどのタイミングで誘導されるかを正確に突き止め、更に効果的またより安全にIL-10を鼻粘膜という局所のみに誘導するため非増殖性のパラインフルエンザ2型ウイルス(PIV2)ベクターにIL-10遺伝子を挿入したワクチンを用い花粉症及びアトピー性皮膚炎の抑制効果をみる。医歯薬学本研究ではアレルゲンの負荷により免疫抑制を誘導するIL-10産生の時系列的解析を行いその発現の時空間的把握を行うものであるが、局所でIL-10がどのタイミングで誘導されるかをRT-PCRレベルでは正確に突き止める事に成功している。またIL-10-GPFマウスを用いる事により、花粉challengeによりIL-10産生T細胞が誘導されることが証明された。最終年度の課題としては効果的またより安全にIL-10を鼻粘膜という局所のみに誘導するため非増殖性のパラインフルエンザ2型ウイルス(PIV2)ベクターにIL-10遺伝子を挿入したワクチンを用い、花粉症及びアトピー性皮膚炎の抑制効果をみる予定であるが、花粉症モデルは完成しており、ベクターは完成間近であり、これを花粉症マウスに投与予定である。申請者は治療を目的としたスギ花粉を含めアレルゲンの投与は、Th2サイトカインのみならずIL-10を過剰に誘導することにより、炎症反応を抑制・終息させる方向に向かうことを見いだした。しかし、臨床的に有効なIL-10が宿主で発現する時間的空間的変化に関しての情報は得られておらず、免疫治療を行うに当たってその解明が焦眉の課題である。IL-10tm1Flv/Jマウスは生体内でIL-10が産生された細胞に於いてGFPの蛍光を発するマウスで、アレルギー性炎症を誘導することによるIL-10発現を追跡可能である。アレルゲンによる誘導後、鼻粘膜、頸部リンパ節、及び脾臓を経時的にサンプリングし時間的・空間的にIL-10の産生場所が追跡可能となる。これらはほぼ実験としてはなし得た。臨床効果の評価、組織学的な評価、そして副作用の有無など正確に検索する予定である。現在の抗原特異的免疫療法では花粉エキスの舌下、あるいは皮下投与にてスギ花粉特異的なIL-10陽性抑制性T細胞の全身的な増加を促し、その一部が鼻粘膜という炎症の現場で働き鼻アレルギーの症状を抑制すると推測されている。効果的且つ安全な免疫抑制を考えた場合、全身的ではなく局所(上気道)でより効果的にIL-10を発現する事が望ましく、本研究では非増殖性のパラインフルエンザ2型ウイルス(PIV2)ベクターにIL-10遺伝子を挿入したワクチン(PIV2/IL-10)を作製し、上気道粘膜を標的臓器とした遺伝子免疫療法の開発を行う。PIV2は病原性が低く、挿入遺伝子の発現効率が高くウイルスベクターとして有用である。これまでの研究からPIV2ベクターは経鼻投与にて効率よく気道粘膜上皮に取り込まれ、挿入されたサイトカインをはじめとする遺伝子産物を効果的に発現する事が証明できており鼻アレルギー及びアトピー性皮膚炎にて効果を検証するものである。
概周期運動のための制御理論の構築　―実用的なヒューマンアシスト技術開発に向けて

まず,むだ時間の伸縮を考慮した繰返し制御に関する研究を推進した.また,概周期信号の適応推定を元に,フィードフォワード的な制御をおこなうことを検討した.概周期信号の生成機構のダイナミクスに基づく状態推定, LPVシステム理論に基づく周期外乱オブザーバや,時変周期信号のための自己回帰モデル(TVSARモデル)を用いて,概周期信号そのものの適応推定をおこなう方法についても検討した.さらに,適応ノッチフィルタの採用によって,制御構造そのものを適応化することも検討した.概周期運動のモデル化に関連して,状態遷移作用素(モノドロミ作用素)によるむだ時間系のシステム表現と安定解析法に関する研究を推進している.高次微分情報を用いた多項式補間に基づく数値計算法について,国内学会で発表した.滑らかな空間で定義されたモノドロミ作用素のコンパクト性,高次多項式近似によるスペクトルの連続性の数学的な証明を与えた結果を国際会議で発表予定である.また,異なる関数空間上で定義されたモノドロミ作用素のスペクトルの不変性に関する共同研究も進行中である.具体的な制御方策に関しては,むだ時間の伸縮を考慮した繰返し制御に関する論文が,計測自動制御学会論文誌に掲載された.また,適応ノッチフィルタを用いて,ペダリング周波数の変動に対応したアシストを行なう方法についての共同研究も進めており,共著成果を国際会議で発表した.さらにむだ時間系に対する状態予測制御を,バックステッピングを用いて分布系と集中系の直列結合に変換して取扱うKristicらの研究に触発され,離散時間の状態予測制御系の固有値の配置に関する考察も行った.その結果は国際会議で発表している.変動する周期外乱を, LPVシステムに対する状態オブザーバによって推定し,制御する方法についても検討を進めている.まず,むだ時間の伸縮を考慮した繰返し制御に関する研究を推進した.また,概周期信号の適応推定を元に,フィードフォワード的な制御をおこなうことを検討した.概周期信号の生成機構のダイナミクスに基づく状態推定, LPVシステム理論に基づく周期外乱オブザーバや,時変周期信号のための自己回帰モデル(TVSARモデル)を用いて,概周期信号そのものの適応推定をおこなう方法についても検討した.さらに,適応ノッチフィルタの採用によって,制御構造そのものを適応化することも検討した.状態遷移作用素によるむだ時間系のシステム表現に関して,モノドロミ作用素に基づく安定解析の研究を推進している.1次ホールド,エルミート補間を用いたスペクトル計算に関する論文がSICEJCMSI誌に掲載された.関連の深い共同研究の成果を国際会議(ASCC 2013)に投稿し,採択された.より高次の微分情報を用いた多項式補間に関する研究も進んでおり,近々国内で開催される学会の年会で発表予定である.制御方策に関しては,むだ時間の伸縮を考慮した繰返し制御に関する研究を推進した.これに関してまとめた論文を計測自動制御学会論文誌に投稿し,採録が決定した.また,繰返し制御に基づくアシストによって,移動に関するエネルギー効率を高める手法を船舶に対して応用したショートペーパーが,計測自動制御学会論文誌に掲載された.フィードフォワード制御によるパワーアシストのための予測手法に関する研究も継続しておこなっている.自転車のペダリング動作において,関節トルクの一部が未知である状況を想定し,閉リンク系に対する仮想切断法によるモデル化,逐次線形化と未知入力オブザーバ(UIO)による推定を組み合わせた手法について, 2件の国内学会発表をおこなった.実験プラットフォームとして,バレット社製のケーブル駆動式アーム(リースアップ品)を購入した.概周期運動のモデル化に関連した,モノドロミ作用素によるむだ時間系のシステム表現と安定解析法に関する研究については,高次多項式補間に基づく数値計算法について,国際会議で発表した.計算法の数学的妥当性の証明を含む論文を執筆中であり,近日中に投稿予定である.異なる関数空間上で定義されたモノドロミ作用素のスペクトルの不変性に関する共同研究結果が国際論文誌に掲載決定した.具体的な制御方策に関しては,周期外乱オブザーバと適応推定機構によって概周期運動を推定・制御する方法の研究, TVSARモデル(Time-Varying Seasonal AR model)によって概周期運動を推定する方法の共同研究を推進し,国際会議・国内会議で発表を行った.適応ノッチフィルタを用いて,ペダリング周波数の変動に対応したアシストを行なう方法についての共同研究は,共著論文を投稿中である.概周期運動に対する繰返し制御法を,医療機器(チューブポンプ)の圧力変動抑制に用いる共同研究も推進中であり,今後の発展が望まれる.さらに空圧アシストハードウェアに関する基礎検討にも着手し,共著成果を国内会議で発表している.制御理論「研究実績の概要」に示したように,各項目および関連分野に対して論文掲載を含む一定の成果が得られている.そのため,研究全体としてはおおむね順調に進展していると評価している.「研究実績の概要」に記したように,それぞれの項目に対して論文掲載を含む一定の成果が得られており,研究全体としてはおおむね順調に進展しているものと考えている.2年目以降は,概周期運動を記述・解析するための数理モデル検討に重点を置いて,研究を進めたい.研究代表者の異動に伴い,空気圧アシスト機器を用いた,より実証的な開発研究との緊密な連携が可能となった.この利点を最大限に活用して,理論的な成果にとどまらず,研究の最終年次における具体的な成果にも結びつけていきたい.1年目の研究内容を深化させるとともに,概周期運動を記述・解析するための数理モデルの検討,人間-機械系のシンクロナイゼーションとしての同期アシストの検討を進めていく.重複を避け,補助金を効率的に執行するために,新所属への異動をにらんで,一部の機材やソフトウェアの購入を保留した.

そのために次年度使用額が生じている.新所属での現有設備・ソフトウェア等を勘案し,当課題の研究環境の再構成のために計画的・重点的な支出を行なう.1月末にlenovo製のコンピューターを発注していたが,メーカー側の部材調達の問題から納期の大幅な遅れが生じた.平成24年度内の納入が不可能となったため,発注をキャンセルしたことにより未使用額が生じた.次年度は当該機材の購入を含め,汎用アシスト実験プラットフォームの整備を進める.
狭バンドギャップIII-V-N混晶半導体量子ナノ構造の作製と物性応用

本研究は、InAsN、InGaAsNなどInをその1成分として含むIII-V-N型混晶半導体を用いて、量子細線および量子ドットなど、量子ナノ構造を位置制御性の観点に重点をおきつつ作製する方法を確立し、その大きな量子閉じ込め効果など特徴的な物性に基づく量子ドットレーザーや単一電子トランジスタなどへの応用の基礎となる物性を明らかにすることを目的としている。平成19年度は、そのような目的に沿った以下のような成果を得た。1)MOVPE成長によりInAsN/GaAs多重量子井戸(MQW)構造を作製し、光学特性において吸収端および発光波長が低エネルギー化することを示し、バルク成長試料に特徴的なBurstein-Moss効果が量子構造において効果的に抑制できることを明らかにした。同時にInAsN混晶においても、III-V-N型混晶に特徴的な"巨大バンドギャップボウイング"が存在することが明らかとなった。2)MOVPE成長を利用し自己形成機構にもとづくInAsN量子ドットを作製し、成長温度、N/V比、原料供給量依存性の詳細を明らかにした。成長温度400°Cにおいて、ドット高さ1-10nm、ドット径18-41nm、ドット密度4-9×10^<10>cm^<-2>を得た。室温フォトルミネッセンス発光1.2μmの特性を得た。3)InGaAsバルク混晶基板上のInGaAsN薄膜のMOVPE成長において、格子不整合の低減にもとづき低欠陥膜が得られることを明らかにした。4)MOVPE成長InGaAsN薄膜の発光効率が、光照射によって著しく向上することを見出した。またその原因が結晶欠陥の低減に伴うものであることをラマン分光解析により明らかにした。5)GaP上のMOVPE成長InGaPN薄膜の光学特性が、成長後の熱処理によって改善されることを明らかにした。平成20年度は、19年度の成果を踏まえて、その目的に沿った以下のような成果を得た。1)InAsおよびGaAs上InAsN混晶のMOVPE成長において、成長温度、DMHy/V比およびAs/In比を変化させた詳細な実験を行い、N濃度2.54%でかっ極めて狭X線回折半値幅の高品質薄膜を実現した。2)MOVPEおよびRF-MBE成長InAsN薄膜のN濃度とフォトルミネッセンス(PL)発光波長との関係を詳細に解析し、発光波長がIII-V-N型混晶に特徴的な"巨大バンドギャップボウイング"と、N添加に伴うキャリア濃度増大に起因するBurstein-Moss効果の、複合効果によって決定していることを明らかにした。3)InAsNおよびGaAsN混晶のMOVPE成長において、キャリアガスとしてH2に代えてN2ないしこれらの混合ガスを用いることにより、N濃度および結晶品質の向上を実現できることを明らかにした。4)InGaAsバルク混晶基板上のlnGaAsN薄膜のMOVPE成長において、格子不整合の低減にもとづき「組成引き込み効果」が発現することを見出すとともに、きわめて低欠陥の混晶薄膜が得られることを明らかにした。5)InP上のInPN薄膜MOVPE成長を試み、成長温度460°CにおいてN濃度0.2%の極めて平坦性に優れた混晶薄膜を実現した。最終年度となる平成21年度は、19および20年度の成果をふまえて、その目的に沿った以下のような成果を得た。1)InP基板上のInPN薄膜MOVPE成長において、In原料のトリメチルインジウム(TMIn)とN原料のジメチルヒドラジン(DMHy)の間で生じる付加反応を回避するために原料分離供給法を用いることの有効性を実証した。2)分離供給法を用いたInP基板上のInPN薄膜MOVPE成長を進め、500°C以下の成長温度において2次元成長が出現することを明らかにするとともに、成長温度460°CにおいてN濃度0.18%までの極めて平坦性に優れた混晶薄膜を実現した。成長層は成長の2次元/3次元を問わずInP基板に対してコヒーレントに歪んでいることを確認した。3)Ge基板上のInGaAsN成長を進め、500550°Cの成長温度範囲で、In濃度11.5%、N濃度5.2%までの混晶組成制御を確立し、、In濃度11,5%、N濃度3.6%においてGe基板との格子整合薄膜を実現した。一般にドメイン成長が確認され、成長温度の上昇および格子整合度の増加とともにドメインサイズが増大することが明らかとなった。4)MOVPE成長InGaAsN/GaAs T型量子細線のフォトルミネッセンス発光特性評価を進め、量子閉じ込め効果にもとづく高輝度発光を確認した。5)GaAs基板上InGaPN薄膜の高輝度フォトルミネッセンス発光を確認した。
強力な有害菌排除能ヨーグルトのプロバイオティック血液型乳酸菌による構築

ヒト大腸に棲息するプロバイオティクスに対して、腸管付着性の高い有用細菌を探索する方法を構築し、実際に多くの微生物を単離してライブラリー構築に成功した。胃・大腸ムチンの血液型別に結合する血液型乳酸菌に続いて、世界で初めて血液型ビフィズス菌も発見した。実際に潰瘍性大腸炎の発症候補菌であるバリウム菌が血液型抗原を認識結合することを発見し、血液型乳酸菌を投与することで、予防医学的な大きな可能性を見出すことが出来た。本研究は、これまでの我々のヒトおよび動物の腸管系乳酸菌に対して得られた多くの知見を基礎として、とくに我々の研究室で発見された「血液型乳酸菌」を用いた胃内でのピロリ菌に代表される有害菌の競合的排除および大腸などの腸管内での食中毒細菌や病原性細菌の競合的排除機構、付着因子(アドヘシン)の同定などを通して、腸管上皮細胞からインビボ試験に至るまで、プロバイオティック血液型乳酸菌の利用の観点から総合的に腸内健康の維持機構を解明する。最終的には、ヒトや動物に有効な血液型乳酸菌の選抜利用を通して、胃や大腸などの消化管局所で整腸効果を発揮する、消化管疾患予防能をもつ新規腸内健康維持食品の開発を目指すことを目的としている。ヒトの胃腸疾患などを選抜乳酸菌により予防・改善する新規機能性畜産食品の開発を目指して、その基礎研究を行った。本年度は、ヒト胃ムチンおよび大腸ムチンに発現する結合糖鎖の中で、とくにABO式血液型抗原部位を認識して結合する「プロバイオティック血液型乳酸菌」の広域スクリーニングを行って、優れた有害菌ライブラリーを構築した。また同時に、同じ血液型抗原に対して結合性を有する病原性細菌である「血液型有害菌」の単離同定も同時並行的に実施して優れた病原性細菌ライブラリーも構築した。次いで、ヒト腸管の腸内細菌叢(フローラ)における腸管付着性や定住性機構を解明するために、血液型結合性菌株を善玉菌と悪玉菌から選抜して、その相互作用のBIACOREによる解析、ヒト腸管細胞培養株での相互作用確認解析、結合因子の同定と糖鎖認識部位のエピトープ解析などを実施した。本研究は、これまでの我々のヒトおよび動物の腸管系乳酸菌に対して得られた多くの知見を基礎として、とくに私達の所属する研究室で新たに発見された「血液型(認識性)乳酸菌」を用いた胃内でのピロリ菌に代表される有害菌の競合的排除および大腸などの腸管内での食中毒細菌や病原性細菌の競合的排除機構、付着因子(アドヘシン)の同定などを通して、腸管上皮細胞からインビボ試験に至るまで、プロバイオテイック血液型乳酸菌の利用の観点から総合的に胃腸内健康の維持機構を解明することを日的としている。本研究は3年間の継続研究であるが、最終的には、ヒトや動物に有効な血液型乳酸菌の選抜利用を通して、胃や大腸などの消化管局所で整腸効果を発揮する、消化管疾患予防能をもつ新規腸内健康維持食品の開発を目指すことを目的としている。本年度(平成20年度)は、ヒトの胃腸疾患などを選抜された血液型乳酸菌により予防・改善する新規機能性畜産食品の開発を目指して、その基礎研究を継続して行った。ヒト胃ムチンおよび大腸ムチンに発現する結合糖鎖の中で、とくにABO式血液型抗原部位を認識して結合する「プロバイオティック血液型乳酸菌」の広域スクリーニングを行って、昨年度に加えてさらに優れた血液型乳酸菌ライブラリーを加えて新しく構築した。また同時に、同じ血液型抗原に対して結合性を有する腸管系病原性細菌である「血液型有害菌」の単離同定も同時並行的に実施して優れた病原性細菌ライブラリーも構築した。次いで、ヒト腸管の腸内細菌叢(フローラ)における腸管付着性や定住性機構を解明するために、血液型結合性菌株を善玉菌と悪玉菌から選抜して、その相互作用のBIACOREによる解析、ヒト腸管細胞培養株での相互作用確認解析、結合因子の同定と糖鎖認識部位のエピトープ解析などを実施し、新たな細胞付着因子であるシスティンの輸送体であるABCトランスポーターを新たに発見した。以上により、これまでの知見を含めて、血液型乳酸菌の細胞表層には、少なくともSlpA、GAPDH、ABCトランスポーターの3種類が存在し、いずれも、血液型抗原であるムチン結合糖鎖の末端糖鎖構造を読んでいることが解明され、今後の優れた乳酸菌を選抜するバイオマーカーとして、新しい提案展開を可能とした。本研究は、我々がヒトおよび動物の腸管系乳酸菌に対して得られた極めて多くの基盤研究による知見を基礎としている。とくに、我々が2004年に発見したヒトABO式血液型抗原を認識して結合する「血液型乳酸菌」を用いて、ヒト胃内でのピロリ菌に代表される有害菌の競合的排除および大腸などの腸管内での食中毒細菌や病原性細菌の競合的排除機構、および付着性因子(アドヘシン)の同定などを通して、腸管上皮細胞からヒト生体を用いたインビボ試験に至るまで、プロバイオティック血液型乳酸菌の利用の観点から総合的に腸内健康の維持機構を解明することを主目的とした。

平成19年度および20年度における研究成果では、ヒト腸管起源のプロバイオティクスの代表的な菌種であるLactobacillus属乳酸菌では、その細胞表層には予想に反した付着性因子としてのアドヘシンが存在し、我々はSlpA,GAPDH,ABC transporterなどを世界で初めて同定している。これにより乳酸菌は病原菌とは異なり、腸ムチン糖鎖に結合性を示す各種のアドヘシンを総動員して病原性に対抗しうる高い付着性を獲得して、腸内での生き残り戦略としてまた病原菌の排除や置換および競合阻害性などを獲得していることが強く示唆された。本年度は、実際に炎症性の腸疾患の原因菌候補の一つとして考えられるFusobacterium barium(バリウム菌)の分譲株を用いて、ヒトABO式血液型抗原への結合性を検討した結果、極めて高い付着結合性を示すことを初めて明らかにした。この事実は、我々の既に選抜している血液型乳酸菌を用いれば、腸管内で競合阻害が起こり、炎症性原因菌の排除が可能であることを強く示唆し期待させるものであった。最終的には、ヒトや動物に有効な血液型乳酸菌の選抜利用を通して、胃や大腸などの消化管局所で整腸効果を発揮する、消化管疾患予防能をもつ新規腸内健康維持食品の開発は実現可能であることを初めて示す大きな研究成果が得られた。
足場非依存的増殖及び細胞周期進行におけるCD98役割の解析

全長、断片化(CD98hc細胞外領域の約半分または3/4を欠失)および変異導入(CD98lcとの結合に必要なN末端から103または325番目のシステインを個別にまたは両方セリンに変換)したヒトまたはラットCD98hc cDNAをNIH3T3とBALB3T3に導入、遺伝子トランスフェクタントを樹立した。これらのトランスフェクタントの性状を解析した結果、1)CD98hcの過剰発現により細胞悪性化が引き起こされること、2)細胞悪性化には導入CD98hcと内在性CD98lcとのジスルフィド結合による会合が必須であること、3)CD98hc細胞外領域の欠失により細胞悪性化が増強すること、が明らかとなった。CD98hc遺伝子導入によりマウス線維芽細胞の足場非依存的増殖能の獲得を始めとする形質転換が起こり、CD98hcの癌遺伝子としての性質が浮き彫りとなった。この活性はCD98hc細胞外領域の欠失により増強したため、細胞悪性化が細胞外領域により制御されていることも明らかとなった。また、CD98hc過剰発現による細胞悪性化にはCD98lcとの結合が必須であることも証明されたため、今後、CD98lcのアミノ酸輸送活性とCD98hcの細胞悪性化活性との関わりを解明することが重要な課題である。
ハイパーメディアを利用した算数・数学の問題解決過程の分析とモデル化の試み

補助金が交付された2年間で得られた新たな成果・知見等は以下の通りである。1.算数文章題の解決過程の下位過程を、変換過程、統合過程、プラン化過程、及び実行過程、の4つに区分し、各々の下位過程に対応する問題を作成して実験を行った。その結果、統合過程を測定していると考えられる関係図を適切に処理した条件の児童が、他の条件の児童に比べて最もよい成績を示した。2.上記の結果の適切性を更に吟味するため、コンピュータを利用して類似の実験を行った。即ち、文章題の4つの下位過程を測定していると考えられる各々の問題をハイパーカードで記述し、児童はコンピュータによって提示される各問題を解いた。実験の結果、上記の結果と同様に、統合過程に対応した関係図を適切に処理した条件の児童の成績が最もよいことが分かった。3.コンピュータによる実験では、部分-全体の理解の不十分さによる誤答、基準量と比較量の取り違えによる誤答、及び他の様々なタイプの誤答、など多くの児童で認められる誤答の分類が容易であった。その結果によれば、ハイパーカードによって関係図を学習した条件の児童では、前2者のタイプの誤答(部分-全体の理解の不十分さによる誤答、及び基準量と比較量の取り違えによる誤答)は殆ど見い出されなかった。このことから、関係図群では、問題解決に適切な問題表象を形成していたといえる。今後は、コンピュータ利用による関係図解決活動が問題解決に長期的に効果的であるのかを、転移課題や他の問題解決課題を構成して吟味したい。本年度に実施した研究による成果は以下の通りであった。1.算数文章題の下位分析を行い、変換過程と統合過程に関係する課題を構成した。変換過程に関連する課題は一文ずつの文章内容の理解問題であり、統合過程に関する課題は線分図と関係図であった。2.上記の課題を用いて小学校5年生を対象に集団で実験を実施し、関係図を提示することによって文章題解決の成績が上昇することが分かった。3.上記の(1)で開発した算数文章題の下位課程の過題を、ハイパーカードを利用することによりコンピュータで提示できるように工夫した。4.上記で開発したハイパーカード利用による算数文章題のコンピュータ提示により、小学校5年生の問題解決の下位過程の吟味を行った。その結果、集団実験により得られた結果と類似して、関係図をコンピュータにより構成した児童の解決結果が他の条件の児童よりも優れていることが分かった。算数文章題は割合の問題を使用したので、関係図は求答事項に関わる割合関係を図式化したものである。児童がこの関係をコンピュータ操作によって理解することが、文章題の正解につながることが分かった。今後は、コンピュータ利用によって得られた実験結果の質的分析を行い、問題解決過程の下位過程が問題解決にどのように関係しているかを明らかにしたい。1.昨年度に得られた実験結果の質的分析を実施した。即ち、関係図群、線分図群、及び統制群の各児童のコンピュータによる解答結果を正解と誤答に分類し、誤答のタイプ分けを行った。このようにして、誤答のタイプ分けの分析結果から、各条件群の児童の問題表象をチェックした。2.誤答のタイプとしては、部分-全体の理解の不十分さによる誤答、基準量と比較量の取り違えによる誤答、及びほかの様々なタイプの誤答、であった。部分-全体の理解の不十分さによる誤答とは、例えば、「あきら君は妹におはじきを15個あげた。それははじめにもっていたおはじきの0.4倍である。あきら君ははじめにいくつのおはじきをもっていたか」の問題で、15個を全体として取り扱うことによる誤答であった。また、基準量と比較量の取り違えによる誤答とは、例えば文章題の問題が基準量を求める問題であるのに比較量を求めるものとして解答するような誤答である。

このような2種類の誤答は、統制群だけでなく線分図群の児童においても見い出された。しかしながら、ハイパーカードによって関係図を学習した児童では、そのようなタイプの誤答は殆ど見い出されなかった。このことから、関係図群では問題解決に適切な問題表象が形成されていたといえる。今後は、コンピュータ利用による関係図解決活動が問題解決に長期的に効果的であるのかを、転移課題や他の問題解決課題を構成して吟味したい。
大規模電離圏電流の観測に基づく太陽圏ー磁気圏ー電離圏ー大気圏結合過程の研究

本研究課題の目的は、超高層大気中を流れる大規模電流系の短期的・長期的変動を調査し、太陽地球系における太陽圏-磁気圏-電離圏-大気圏結合過程を定量的に理解することにあった。この目的に沿って、多点磁場ネットワーク観測網データから、グローバルな電離層Sq電流の太陽活動度(F10.7)、季節、月齢、地方時依存性、Sq電流及び、赤道ジェット電流系の地域依存性について、アフリカ域とアジア域、南米域の相互比較の観点から明らかにした。本研究の目的は、超高層大気中を流れる大規模電流系の短期的・長期的変動を調査し、太陽地球系における太陽圏-磁気圏-電離圏-大気圏結合過程を定量的に理解することである。この目的を達成するため以下の研究計画・方法に従った海外学術調査を行った:(1)赤道ジェット電流を含む電離圏グローバルSq電流系が導出できるリアルタイム観測データを取得するための、既存のMAGDAS(210度磁気子午線域、96度磁気子午線域、磁気赤道域、電離圏電場観測レーダー観測点の再整備・強化。(2)この観測データに基づく、太陽地球系における太陽圏-磁気圏-電離圏-大気圏結合過程を定量的に理解するための解析研究の実施。(3)得られた研究成果を広く公開。初年度は、上記の目標達成をするために、相手国の海外共同研究者の協力を得て、研究代表者の湯元と分担者の吉川、阿部(九大)、篠原(鹿児島高専)、北村(徳山高専)と研究協力者の技術職員1名、大学院生5名が中心になって、全球的規模のMAGDASリアルタイムデータ収集及び電離圏レーダー観測網の再整備のための海外観測を実施した。特に、既存の210度磁気子午線沿いのカムチャツカ、フィリピン、インドネシア、オーストラリア、磁気赤道域のアフリカと96度磁気子午線沿いのアフリカ10観測点において、非常に微弱な磁場環境を精密に計測できるMAGDAS磁力計の保守整備と新設を実施した。また、210度磁気子午線沿いのカムチャツカ、篠栗、フィリピンの電離層電場レーダーの保守点検を実施した。上記観測点で得られたデータの解析から、グローバルな電離層Sq電流の太陽活動度(F10.7)、季節、月齢、地方時依存性が定量的に解明できた。これらの成果はAGU, AOGS, ISWI等の国際会議で発表し、JGR等の国際誌に掲載することができた(11.研究発表参照)。この目的を達成するため以下の研究計画・方法に従った海外学術調査を行った(1)赤道ジェット電流を含む電離圏グローバルSq電流系が導出できるリアルタイム観測データを取得するための、既存のMAGDAS(210度磁気子午線域、96度磁気子午線域、磁気赤道域、電離圏電場観測レーダー観測点の再整備・強化。2年目の平成23年度は、相手国の海外共同研究者の協力を得て、研究代表者の湯元と分担者の吉川、阿部(九大)、篠原(鹿児島高専)、北村(徳山高専)と研究協力者の技術職員1名、大学院生5名が中心になって、全球的規模のMAGDASリアルタイムデータ収集及び電離圏レーダー観測網(Yumoto et al., 2006, 2007, 2008)の追加・再整備のための海外観測を継続実施した。本研究の研究観測を実行するための年次計画として、先ず、既存の210度磁気子午線域、磁気赤道域の40観測点とアフリカ96度磁気子午線沿いの10観測点において、非常に微弱な磁場環境を精密に計測できるMAGDAS磁力計の保守整備と新設を実施した。また、210度磁気子午線沿いのカムチャッカ、篠栗、フィリピンの電離層電場レーダーの保守点検を実施した。これらの成果はAOGS,ISWI等の国際会議で発表し、JGR等の国際誌に掲載することができた(13.研究発表参照)本研究の目的は超高層大気中を流れる大規模電流系の短期的・長期的変動を調査し、太陽地球系における太陽圏-磁気圏-電離圏-大気圏結合過程を定量的に理解することである。

目的達成のため、赤道ジェット電流を含む電離圏グローバルSq電流系が導出できるリアルタイム観測データを取得するため、既存のMAGDAS、電離圏電場観測レーダー観測点の再整備・強化、観測データに基づく太陽地球系における太陽圏-磁気圏-電離圏-大気圏結合過程を定量的に理解するための解析研究の実施、得られた研究成果を公開した。平成24年度は事情により繰越申請を行い、24,25年度で研究を遂行した。海外共同研究者の協力を得て研究代表者の指示の下、分担者4名と大学院生を含む研究協力者6名が中心となり全球的規模のMAGDASリアルタイムデータ収集及び電離圏レーダー観測網(Yumoto et al., 2006ー2008)の追加・再整備を行い、インドネシア、フィリピン、インド、ヤップ島、エクアドル、南アフリカ、カナダ、ブラジル等でMAGDAS磁力計の保守整備と新設並びに篠栗、フィリピンの電離層電場レーダーの保守点検を実施した。観測で得たデータ解析からグローバルな電離層Sq電流及び赤道ジェット電流系の地域依存性についてアフリカ・アジア・南米域の相互比較の観点から集中的に調査、こうしたグローバルな電離層電流系に対して強い地域性が存在することが確かめられ、大陸毎の気象条件の違いが超高層大気現象にいかに結びつくかという上下結合問題へ発展することが期待される。また、極域と磁気赤道域のグローバルな結合電流系では、午前中に強い電流集中が起こり、午後には相対的に弱くなるという非対称性が発見され、この現象は周期数十秒程度のULF波動から数十分程度のDp2変動現象で共通の特徴であることがわかった。さらに得られた成果を国際会議や国際誌に発表した。ほぼ計画通りの研究を遂行し、研究成果の学術論文への掲載も予想を上回るペースで行われている。但し、相手方との調整に滞りが生じたためペルーに設置する予定であった電離層電場レーダーを23年度内に設置することはできなかった。25年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度である24年度の計画は予定通り遂行する。また、23年度に設置できなかった電離層レーダーについては本年度の早い時期に設置を行い、全体の計画に影響がないよう進めていく予定である。