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先端ゲートスタックプロセスによる高信頼性ＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴの開発

シリコンカーバイド(SiC)は、従来のシリコン半導体に代わるパワーデバイス材料として注目を集めている。近年、SiC基板の製造技術や結晶成長技術が進歩し、SiCショットキーバリアダイオードの実用化が進んでいる。一方、スイッチングデバイスとしては、回路応用の観点から、normally-off特性を有したMOSFETの普及が強く望まれている。しかし、SiC-MOSデバイスでは、絶縁特性、界面電気特性ならびに長期信頼性に優れたゲート絶縁膜の作製技術が確立されていない。従って、物性解析に基づいた新規絶縁膜形成技術や界面特性改善技術の構築が急務となっている。本研究では、SiC-MOSデバイスの高性能化を目的として、平成28年度では以下の研究を実施すると共に、研究成果発表を行った。1熱酸化SiC-MOS界面の発光性構造欠陥をカソードルミネッセンス法によって評価し、界面欠陥は不活性ガスや希釈水素中での1000°Cの高温熱処置に対しても安定であるが、高温NO処理で低減可能であることを確認した。2有毒な高温NO処理に代わるSiC-MOS界面窒化手法として超高温窒素(N2)処理を提案し、後熱処理に伴うSiC-MOS界面の追い酸化を抑制しつつ、高濃度の窒素導入が可能であることを示した。さらに、界面電気特性評価から、環境負荷の少ない簡易的な後熱処理工程で、従来のNO窒化と同様の効果が得られることを実証した。3界面窒化を越える特性改善手法として、SiC-MOS界面への微量Ba添加の効果検証を行った。その結果、原子層程度の極微量なBaがSiO2/SiC界面に存在することでSiCの酸化反応が低温条件下でも進行し、同時に界面欠陥が減少することを確認した。また、SiC-MOSFETを試作し高い電界効果移動を確認した。28年度が最終年度であるため、記入しない。シリコンカーバイド(SiC)は、従来のシリコン半導体に代わるパワーデバイス用材料として注目を集めている。近年、SiC基板の製造技術や結晶成長技術が発展し、SiCショットキーバリアダイオードの優位性実証と実用化・普及が進みつつある。一方、スイッチングデバイスとしては、回路応用の観点からnormally-off特性を有したSiC-MOSFETの普及が強く望まれている。しかし、SiC-MOSデバイスでは、絶縁特性、界面電気特性ならびに長期信頼性に優れたゲート絶縁膜作製技術の確立には至っておらず、物性解析に基づいた絶縁膜形成技術や界面物性評価手法の構築が急務となっている。本研究では、物性情報に基づいた高性能SiC-MOSデバイスの研究開発に取り組んでおり、申請書記載の当初の研究計画に従って、平成26年度では以下の研究成果を得た。1SiC-MOSFET高機能化に向けたゲート絶縁膜開発として、窒素添加アルミナ(AlON)絶縁膜について閾値電圧安定性を評価し、その優位性を示すと共に、当該領域を代表する学術論文(Applied Physics Letters)に論文を発表した。2熱酸化SiO2/SiC界面の構造欠陥や、高温後熱処理による界面構造変化の様子を物理分析から明らかにすると共に、MOSキャパシタの電気特性評価からもその効果を検証した。3研究室内での連携研究を通じて、熱酸化SiO2/SiC界面のカソードルミネッセンス評価を実施し、SiC-MOS界面に特徴的な発光性の構造欠陥の存在を明らかにした。近年、SiC基板の製造技術や結晶成長技術が進展し、SiCショットキーバリアダイオードの優位性実証と実用化が進んでいる。一方、スイッチングデバイスとしては、回路応用の観点からnormally-off特性を有したMOSFETの普及が強く望まれている。しかし、SiC-MOSデバイスでは、絶縁特性、界面電気特性ならびに長期信頼性に優れたゲート絶縁膜作製技術の確立には至っていない。従って、物性解析に基づいた絶縁膜形成技術や界面特性評価手法の構築が急務となっている。本研究では、物性解析に基づいた高性能SiC-MOSデバイスの研究開発に取り組んでおり、平成27年度では以下の研究成果を得た。1カソードルミネッセンス法による熱酸化SiO2/SiC界面の物性解析を実施し、SiC-MOS界面欠陥からの発光解析を通じて熱酸化MOS界面の欠陥構造モデルを提唱して、その研究成果を学術誌(Applied Physics Letters)に共著で発表した。2SiC-MOS界面への窒素導入技術として窒素雰囲気中高温アニール処理を新たに提案し、その優位性をMOSキャパシタの電気特性から実証した(AIP Advances誌に論文掲載)。3SiC-MOS界面へのBa元素添加による増速酸化現象ならびに界面電気特性改善技術に関する探索研究を通じて、SiC-MOSデバイス作製における重要な知見を得た。得られた研究成果をハイレベルな学術誌にタイムリーに発表すると共に、新規プロセス技術の提案を継続的に進め、当初の予想以上の研究成果を得ている。

本研究では、SiC-MOSデバイスの高性能化を目的として、平成28年度では以下の研究を実施すると共に、研究成果発表を行った。1熱酸化SiC-MOS界面の発光性構造欠陥をカソードルミネッセンス法によって評価し、界面欠陥は不活性ガスや希釈水素中での1000°Cの高温熱処置に対しても安定であるが、高温NO処理で低減可能であることを確認した。2有毒な高温NO処理に代わるSiC-MOS界面窒化手法として超高温窒素(N2)処理を提案し、後熱処理に伴うSiC-MOS界面の追い酸化を抑制しつつ、高濃度の窒素導入が可能であることを示した。さらに、界面電気特性評価から、環境負荷の少ない簡易的な後熱処理工程で、従来のNO窒化と同様の効果が得られることを実証した。3界面窒化を越える特性改善手法として、SiC-MOS界面への微量Ba添加の効果検証を行った。その結果、原子層程度の極微量なBaがSiO2/SiC界面に存在することでSiCの酸化反応が低温条件下でも進行し、同時に界面欠陥が減少することを確認した。また、SiC-MOSFETを試作し高い電界効果移動を確認した。博士論文提出後も継続的に実験を進め、特別研究員に採択後の研究テーマを切れ目なく立ち上げることができた。その結果、「研究実績の概要」中の2に示した研究成果を短期間で得た。新規SiC-MOS構造形成技術の優位性実証を継続すると共に、産学連携研究を通じてトランジスタレベルでの優位性実証を進める。28年度が最終年度であるため、記入しない。高性能SiC-MOSFET実現において界面電気特性や信頼性に優れたMOS界面の実現が必要不可欠であり、次年度以降もMOS界面の特性改善技術や信頼性に優れた絶縁膜材料の開発に重点を置く。加えて、MOSFET試作に向けてのプロセス構築を順次進める予定である。
変分問題の綜合的研究

名古屋大学理学部の四方義啓教授の開発した位相変分理論を、研究代表者の研究テーマである等長不変測地線に適用して定量的側面からの研究を行った。結果的には、どうしても証明がうまくいかないところがあって、それを乗り越えることが今日までに出来なかった。その点が、クリヤーできれば、これまでに知られている結果の多くは、この方法で得ることが出来る。具体的変分問題に対しては、この四方の理論は適用しやすいという特徴があり、この方法が、有望であることを実証できるのではないかと考えていたのだが、等長変換を、この理論にからませるところが、技術的には適用できるのだが、数学的に証明がうまくいかず、極めて残念である。現在、別の適用例を探すために、カオスやフラクタルを調べている。この方面の研究会に積極的に参加して、情報収集や討論を行い、これからの発展を検討してきた。今のところ、まだ具体的に適用するには到っていないが、少しその方向が見えてきたので、今後、この方向を精力的に追求したいと考えている。また、不変測地線に関しては、これまでの代表者の研究の発展的結果として、測地線の作る部分多様体の非退化性を証明することが出来た。現在、証明をチェックして整理している段階であり、近く、「Nondegeneracy of submonifold of invariant gosdesic」というタイトルで発表する予定である。一方、研究分担者は、それぞれの分野で、研究の進展を得た。
シグナル因子としてのアミノ酸の情報伝達ネットワークの分子機構解析

インスリン様成長因子結合タンパク質I(IGFBP-1)の遺伝子転写制御を指標として、アミノ酸が遺伝子の発現を制御する機構を解析したところ以下の新知見が得られた。ロイシンによる同遺伝子の発現制御は、ワートマニンとラパマイシンに感受性の経路を介すること、ロイシンは細胞内で認識されること、核内外の転写因子の移動も重要であること、等である。これに関与する転写因子として、HNF-3ファミリー、FoxOファミリーを同定し、それらの遺伝子発現がタンパク質・アミノ酸依存性に変化することを明らかにした。IGFBP-1遺伝子プロモーターにはUSFも結合し、USFの量の変化もアミノ酸による転写制御に関わっていることもわかった。III型コラーゲン遺伝子の発現もアミノ酸に良く応答するが、グルタミンの作用が顕著であり、その効果はATP合成を必要とするものであることを示した。食餌タンパク質のアミノ酸バランスに応答する遺伝子をDNAマイクロアレイにより網羅的に解析し、応答性遺伝子の全体像を明らかにした。インスリンの情報伝達機構は、タンパク質栄養の悪化により強められ、それは主にIRS-1のセリンリン酸化の減少とIRS-2遺伝子の発現によるものであることを初めて明らかにした。タンパク質の翻訳制御を標的とした一連の解析では、in vivoにおけるロイシンの作用には翻訳制御因子eIF4Eの活性制御がキーになっているが、骨格筋ではインスリンとは独立に、肝臓ではインスリン依存性に作用することがわかった。In vivoにおけるロイシンの作用もmTORのセリンリン酸化を介していることを証明した。さらにトリプトファンは肝臓特異的にeIF4Eに作用して翻訳を刺激すること、エチオニンはATP減少とmTOR活性低下を経て翻訳活性を抑制することなどもわかった。各種阻害剤を用いた解析により、アミノ酸の欠乏によるIGFBP-1遺伝子の転写促進効果には、PI3キナーゼおよびMAPキナーゼ系が関与していることが明らかとなった。また、タンパク質栄養の悪化に伴う同遺伝子の転写促進において、転写因子USF-1、USF-2およびHNF-3(肝細胞転写因子)がIGFBP-1プロモーターのアミノ酸応答領域への結合量の変化によることがわかった。この増加は、これらの転写因子の量がタンパク質栄養に応答して増加することによることも明らかにした。特に、HNF-3にはα、β、γの3種類在るが、それぞれがインスリン、グルココルチコイド、タンパク質栄養に対して異なった応答を示すこと、この応答は各HNF-3のmRNAの増加によるものであることがわかった。さらに、無タンパク質食摂取によって、インスリン受容体の基質であるIRS-1のセリンリン酸化が激減し、これによって筋肉におけるインスリンへの感受性が上昇することがわかった。また、翻訳開始制御の主要因子である4E-BP1(翻訳開始因子4E(eIF4E)結合タンパク質1)およびS6K1(70-kDa ribosomal protein S6 kinase)に注目し、ロイシン経口投与後の肝臓および骨格筋の4E-BP1およびS6K1のリン酸化状態を経時的に解析した。その結果、両組織においてロイシン投与1時間後に4E-BP1およびS6K1のリン酸化は最大となった。骨格筋では糖尿病ラットにおいても正常ラットと同様に4E-BP1familyおよびS6K1のリン酸化が刺激されたが、肝臓では糖尿病ラットにおいてロイシンによるリン酸化刺激が消失した。以上のことから、ロイシンはインスリン非依存的に骨格筋の翻訳開始段階を刺激し、ロイシンの作用には組織特異性があることが明らかになった。前年度で転写因子USFがIGFBP-1遺伝子のアミノ酸への応答に重要であることを明らかにしたが、USF量の変化は翻訳以降のレベルで起こることがわかった。一方Forkhead型転写因子HNF-3の関与についても明らかとなったが、本年度は他のforkhead型因子FKHRやAFXもタンパク質やアミノ酸に応答する転写因子であること、そしてIGFBP-1プロモーターを制御することを明らかにした。ロイシンによるIGFBP-

1遺伝子の転写抑制にいたるシグナルについて、新たに細胞内へ入り得ないロイシン誘導体(Leu-MAP)を用いた解析を進め、細胞外でアミノ酸の有無を感知する機構の存在を示唆する結果を得た。細胞内での感知のシグナルとは独立した機構であることを各種阻害剤を使った結果より明らかにした。タンパク質栄養による翻訳制御機構についても多くの新たな展開があったが、特に新規翻訳制御因子である4E-BP2および4E-BP3がその遺伝子発現レベルで制御されていること、翻訳抑制因子Hsp27がアミノ酸バランスに応答することを初めて見出した。アミノ酸はインスリン受容体の基質(IRS)の活性を抑制することが知られているが、この現象はinvivoでも起こりうることを初めて明らかにした。すなわち、無タンパク質食などにより血中アミノ酸のバランスが変化することによりIRS-1およびIRS-2のセリン残基のリン酸化の減少と活性の上昇が生じること、IRS-2についてはmRNAレベルで変化することが明らかとなり、アミノ酸シグナルとインスリンシグナルの新しいクロストーク機構を見出した。アミノ酸、特にロイシンによるIGFBP-1遺伝子の発現制御について解析を進め、細胞内にロイシンを認識する因子が存在し、それはロイシン代謝物であるαケトイソカプロン酸も認識しうることを発見した。前年度の細胞内へ入り得ないロイシン誘導体(Leu-MAP)を用いた解析で、細胞外アミノ酸受容体の存在が示唆されたが、Leu-MAPの作用において末端のロイシンの切断が必要であることを明らかにし、細胞外受容体の存在は否定された。さらに、ロイシンの効果には何らかの因子の核外移行が必要であることを阻害剤を用いた検討で明らかにした。その因子の最有力候補と考えられるForkhead型転写因子FKHRやAFXは、そのmRNAレベルだけでなくタンパク質量においてもアミノ酸やタンパク質に応答して変化することを明らかにした。一方、タンパク質やアミノ酸に対してIGFBP-1と逆の応答を示すIII型コラーゲン遺伝子を標的とした解析も進め、その制御には特にグルタミンが重要であること、グルタミンの作用はATP合成を介していることを見出した。さらに、翻訳調節機構に関しても、肝臓の翻訳開始調節因子のeIF-4E、4E-BP1、S6 kinase 1のリン酸化はエチオニン投与によるATP濃度の低下により減少し、メチオニンとアデニン投与によるATP濃度の回復で増加することを見出した。以上のように、アミノ酸の作用機構においてATPが関与する経路が転写・翻訳の両方において重要であることがわかった。さらに、タンパク質栄養状態の悪化に伴う遺伝子発現の変化を網羅的に解析し、肝臓および筋肉で数百種類の遺伝子がタンパク質栄養に応答しやすい遺伝子として同定された。
遷移金属ナノフィラメントの合成

本研究は、離散的な電気伝導示すことが期待される金属内包カーボンナノチューブ(CNTs)の合成手法の開発を意図したものである。計画年度内に得られた成果の概要は以下の通りである。1)電界陽極成長(FAG)FAG型CNTsは、金属によって完全に充填されることは比較的稀ではあるが、1015μmの長さにわたってCrと内包したCNTsも散見された。またCNTsは、基板表面より自由空間に向けて伸長するのが一般的であるが、隣接CNTsの橋渡しをする"bridge型"CNTs及び、CNT側面を成長基板とする"Child型"CNTsの存在も確認された。2)陰極成長(FCG)FCG型CNTsは、Fe,Co,Niを触媒として成長し、その先端は常に、金属ナノ結晶によって占められる。FCG型CNTsの最大の特徴は、電気力線に沿って成長し、いわゆる"aligned CNTs"になり得ることである。この事実は、CNT電界電子源をつくる上での決定打となり得る。事実、我々のaligned CNTsを電子源とする小型X-線管の組み立てに成功し、その結果はアメリカ物理学会誌"Applied Physics Letter"4月23日号に、掲載が予定されている。3)最新の成果FCG型CNT成長は、Fe,Ni,Coのpre-depositionを必要とするが、本研究の最終段階において、Pd(パラジウム)もCNT成長を触媒促進することが確認された。この種のCNTsは、Pd結晶を頂く。近々、この手法で得られるPdナノ結晶の、水素吸蔵挙動の解明に向けた実験が、当研究室においてスタートすることになる。平成10年度の研究計画は以下の通りである。1)全体計画の討議:速やかに全メンバーの会合を開き、試作装置の詳細を含め、本研究への取り組み方全般につき、十分な討議を行う。2)実験システムの設計・製作:上記討議の結果を踏まえ、クヌードセン・セルを金属蒸気源とする、金属ナノフィラメント合成システムの設計を行い、クヌードセン・セルをヒラノ光音(株)社に、また排気系を三弘計測サービス(株)社に発注する。装置の構造は、概ね、Fig.3のようになる。3)全体システムの組み立て及び調整:クヌードセン・セル及び排気系の到着を待って、全体システムの組み立てと調整を行う。クヌードセン・セルのテストには、Cr蒸気を用いる。上記計画事項は全て完了し、目下、Crナノフィラメント合成の実験に着手すべく、準備を進めているところである。なお、本研究に関連して、磁場が存在すると、ナノフィラメントではなく、Cr“ナノ結晶"がグラファイトケージ中に形成されることが見出された。この事実は、ナノフィラメントの成長が、電気力線に沿ったイオンの供給によって駆動されることを示唆し、ナノフィラメントの成長プロセスを明らかにする上で、有用な知見となる。(磁場中では、荷電粒子は直線運動ができなくなる。)結果は、Appl.Phys.Lett.誌に掲載される予定である。1.平成11年度の研究計画1) Cr-フィラメント成長条件の確定:ナノフィラメント生成が既定の事実であるCrに対し、フィラメントの生態・構造・成長速度と各種成長条件の相関を明らかにする。2)強磁性体フィラメント:強磁性体ナノフィラメントは、ナノ磁石実現への第一歩となることを踏まえ、Fe,Co,Niナノフィラメントの作製に挑戦する。2.成果概要1)以下の条件下で、Crフィラメント成長速度は最大となり、0.5μm/minにも達する。C_2H_2圧:0.2Torr。基板-陰極間電圧:50V。基板温度:1000°C2) Co,Niのナノフィラメントが得られているが、その長さは、最大0.1μmであり、未だ改善の余地が残る。目下、最適成長条件を検索中である。

3)以上に加えて、以下の予想外の成果が得られている。a)外部磁場が存在すると、ナノフィラメントではなく、三次元金属微結晶を内包するカーボンナノケージが成長する。(Appl.Phys.Lett.74(1999)3726)。b)上記カーボンナノケージは、しばしば開口端を有し、そこからグラファイトの"原子フィラメント"の気相成長がおこる(Appl.Phys.Lett.76(2000)161)。c)カーボンナノケージ壁の内側に、0.17μmの間隔を持つ結晶格子が形成される。この、0.17μmの格子間隔は、グラファイト最短格子間隔である(002)-Spacingの1/2に相当し、未知のカーボン結晶相の存在を示唆している(Phys.Rev.Lett.投稿準備中)。1.平成12年度の研究計画1)前年度実験の継続:前年度の実験にならい、Pd(パラジウム)ナノフィラメント成長の可否を確かめる。この実験は、Pdが水素吸蔵物質を代表することを踏まえたものである。2)研究成果全般の検討:得られた実験結果を総合的に検討し、ナノフィラメントが得られる材料については、電気的特性評価の準備に入る。3)成果の公表:報告書の作成及び一部成果の公表2.成果概要1)Pdは、フィラメントとしてではなく、ナノ微結晶として、カーボンナノチューブの先端を占有する。これは、予想外の結果であり、本研究の趣旨に沿うものではないが、水素ナノボンベとして働くPdナノ粒子の、全く新しい原理が見つかったことでなり、クリーンエネルギー源としての水素に注目が集まる折、重大な意味をもつ。なお、Pdナノ粒子は強磁性を持つとの報告がある。現在、名古屋大学との共同研究の一環として、この点の確認作業を急いでいる。この実験には、電子線ホログラフィーが必須である。2)本研究当初の目的ではないが、本研究で得られたカーボンナノチューブを電子源とするX線管を組み立てることに成功した(Appl.Phys.Lett.4月23日号)。この成果は、X線内視鏡への道を拓くものであり、革新的な医療技術に発展する可能性を秘める。3)カーボンナノチューブを含め、ナノフィラメントの電気的特性を調べるためには、フィラメント一本一本をマニピュレートするシステムの開発が不可欠であるとの結論となった。この点を踏まえ、"カーボンナノチューブ・マニピュレーションシステムの開発"を、平成13年科学研究費に申請を行なった。4)報告書は、近日中に完成の予定である。
擬絶食療法によるβ細胞新生の効率化とその分子メカニズムの解明

全ての糖尿病患者ではインスリン分泌細胞=膵β細胞の容量が低下している。よって、糖尿病根治を実現するためには失われたβ細胞を補充する必要がある。近年、多能性幹細胞(iPS細胞やES細胞等)からβ細胞をつくる方法が開発されているものの、有効性、安全性、コスト面に関して多くの課題が残る。最近、絶食に近い食事を間欠的に繰り返す“擬絶食療法"がβ細胞新生を促すことが報告され、糖尿病の新たな治療戦略として注目されている。本申請では、我々が開発した遺伝子改変マウスを用いて、擬絶食療法により誘導されたβ細胞の特性を明らかにするとともに、より効率的なβ細胞新生誘導法の開発を目指す。
FTA(自由貿易協定)発効後の我が国における看護等従事者の動向に関する研究

今後予定される比国からの看護師等の受け入れ環境の整備等につき、関係諸団体の担当者にインタビューし、その考え方と具体策を調査し、専門職種における外国人労働者の就業実態と効果を検討した。その結果、以下の知見を得た。(1)給与水準の設定には困難を伴う可能性がある。日本と同じ水準に設定した場合、比国からの希望者が殺到する可能性があり、低目に設定した場合、給与の安い比国人ばかりになる可能性がある。この点に関し、日本看護協会は日本と同じ給与水準にすることを前提に受け入れを容認しているが、介護福祉協会は態度を明確にしていない。(2)年齢の若い比国人が流入した場合、人件費を抑制するため、病気等で退職する高齢の職員の代わりに、比国人の職員に置き換わる事態が想定される。年齢の高い職員の失職、および、転職が困難になる可能性がある。(3)生活習慣が異なるので、高齢患者や同僚の職員と摩擦が生じやすくなる可能性がある。特に、看護師以上に介護士で問題が生じやすくなると思われる。(4)わが国における看護や介護の今後のあり方として、日本人の介護士、看護師不足を理由に外国人を受け入れた場合、介護・看護業界の労働条件が向上せず、ますます若い日本人の労働力が集まらなくなる可能性がある。従って、受け入れる場合には、受け入後の検証が不可欠と思われる。2006年9月、わが国は比国との自由貿易協定に署名し、比国からの受け入れが決った。第1回受入れは、介護士600人、看護師400人の計1000人で、日本で継続的に働くには介護福祉士資格の取得が条件となっている。規定の年数で資格取得出来なかった場合は帰国することになる。しかし、試験の内容や今後の受入れ人数などプログラムの詳細は決まっておらず、看護・介護やわが国医療に及ぼす影響も不明である。従って、今後、更なる継続的な検討が必要であると思われる。本研究では、比国に重点を置き、FTA発効後の看護師、介護士の実態、他業界における比国からの就労者の質や量等の実態、2)我が国における看護職等の就業実態、3)我が国から比国に向かう看護職等の就業可能性、等を調査・検討し、FTA以後の医療界の国際化への対応方策を提言することを目的とする。平成17年度は、以下の検討を行った。(1)我が国や比国等を中心としたアジア諸国、先進国等の看護師等育成プログラムを、既存の文献等を活用しつつ調査し、看護職員等の卒前・卒後教育プログラムの国際比較調査を行った。これにより、看護師等に備えられる能力等を比較・検討した。(2)福岡市医師会の協力を得て、看護職員等のキャリアパス等の実態調査(看護職等の専門性・労働性の検証)を行った。現在、以下の項目を検討中である。(1)各国のFTAにおける人的流動化施策の調査し、90年代以降急増している発効FTA(85-89年:10件未満、95-99年:60件、00年-現在:40件/世界)における人的交流の要素を抽出し、職種、規模等の内容を具体的に検証する。(2)行政、各種団体((社)日本看護協会等)における日比間FTAに対する対応状況の検討。具体的には、今後予定される比国からの看護師等の受け入れ環境の整備等における関係諸団体の担当者にインタビューすることにより、その考え方と具体策を調査する。(3)我が国における外国人就労者の職種、労働者の専門性等を文献等を活用し調査することにより、専門職種における外国人労働者の就業実態及びその効果を明らかにする。(668字)今後予定される比国からの看護師等の受け入れ環境の整備等につき、関係諸団体の担当者にインタビューし、その考え方と具体策を調査し、専門職種における外国人労働者の就業実態と効果を検討した。

しかし、試験の内容や今後の受入れ人数などプログラムの詳細は決まっておらず、看護・介護やわが国医療に及ぼす影響も不明である。従って、今後、更なる継続的な検討が必要であると思われる。
学習困難児における実行機能の評価と支援方法に関する基礎的ならびに実践的研究

学習困難を抱える児童生徒を対象とした実行機能の評価とそれに基づく支援方法の開発を目的とした。基礎研究では,実行機能検査として語想起課題と系列つなぎ課題を取り上げ,課題遂行に関与する認知機能について行動指標と生理指標より分析した。両課題ともに課題遂行に前頭前野が強く関与していた。語想起課題では,時間経過に伴う検索効率の急速な低下現象の背後で,検索困難状態から脱するために実行機能が活動していることが示唆された。実践研究では,「同時処理の弱さがある小学校低学年男児に対する概念地図法を用いた語彙指導」等の指導実践を行い,実行機能の視点から指導計画を策定し,その妥当性について考察した。子どもたちの個の特性に応じた教育を実現するため,心理学が貢献可能な領域の一つに認知機能の評価がある。本研究では,近年関心を集めている実行機能に焦点をあて,学習困難を抱える児童生徒を対象とした実行機能の評価とそれに基づく支援方法の開発を目的とする。具体的には,1実行機能の評価方法に関する基礎研究を行うことで検査が反映する認知機能を特定するとともに,2学習困難児を対象として実行機能評価に基づく支援方法のあり方について実践的な事例研究を行い,教育指導における臨床的な有効性について検証する。基礎研究としては,実行機能の評価における尺度の妥当性の検討を行った。実行機能検査として語想起課題を取り上げ,課題遂行に関与する認知機能について行動指標と生理指標(近赤外分光法による脳血流計測)に基づく神経心理学的な分析を行った。生理指標に研究については,機器の納入と設定が遅くなったことから,予備的な実施に留まった。その代わり,行動指標による研究を積極的に進めることにし,語想起課題の課題遂行に及ぼす聴覚的短期記憶の影響について検討を行った。聴覚的短期記憶の優れている群とそうでない群を設定して,語想起課題の遂行成績を比較した。その結果,群間に顕著な差は認められなかった。このことから,語想起課題は,聴覚的短期記憶の影響が少なく,より実行機能を反映する指標であることが示唆された。事例研究としては,算数困難のある小学6年生における算数文章題の指導実践を行った。基礎研究としては,実行機能の評価における尺度の妥当性について検討した。実行機能検査として語想起課題とトレイル・メイキング課題を取り上げて,課題遂行に関与する認知機能について行動指標と生理指標(近赤外分光法による脳血流計測,OxyHb濃度)に基づく神経心理学的な分析を実施した。語想起課題については,現在,データ収集を継続中である。トレイル・メーキング課題については,課題の難度が高まるについて,課題遂行時間が延長するとともに最前頭部でのOxyHb濃度が増大することを確認した。最も課題難度の高い条件では,OxyHb濃度に有意な左右差があり,右前頭部の活動亢進が認められた。事例研究としては数的推論に弱さがある小学2年生における算数文章題の指導実践を行った。指導にあたり,KABC-IIおよび実行機能検査を実施して対象児の認知機能の特性について評価し,指導計画を策定した。本研究では,生理指標として近赤外分光法による脳血流計測を行う。近赤外線組織酸素モニタ装置の納品と機器設定が当初計画より遅れてしまったことと,平成27年度より研究代表者が附属特別支援学校の校長職を兼務することになり,大学の研究室で活動する時間に制約が生じてしまったことで,生理指標による研究に遅延が生じている状況にある。なお,実践研究については,順調に事例研究を蓄積している。以上より,全体としては若干の遅れが生じているが,研究目的の達成を阻害するほどの遅れではない。具体的には,1実行機能の評価方法に関する基礎的研究を行うことで検査が反映する認知機能を特定するとともに,2学習困難児を対象として実行機能評価に基づく支援方法のあり方について実践的な事例研究を行い,教育指導における臨床的な有効性について検証する。実行機能検査として語想起課題とトレイル・メイキング課題を取り上げ,課題遂行に関与する認知機能について行動指標と生理指標(近赤外分光法による脳血流測定,OxyHb濃度変化)に基づく神経心理学的な分析を実施した。語想起課題については,課題遂行に前頭前野の活動が関与していることを確認した。さらに時間経過に伴う検索効率の急速な低下現象と時間経過に伴うOxyHb濃度変化量の変化について着目した分析を行った。時間経過に伴う検索効率の急速な低下現象の背後で,検索困難状態から脱するために実行機能が活動し,前頭前野の賦活に繋がっていることが示唆された。トレイル・メイキング課題についても,課題の難易度が上がるにつれて前頭前野の活動が増大することが確認された。

事例研究としては,「同時処理の弱さがある小学校低学年男児に対する概念地図法を用いた語彙指導」「数的推論の弱さがみられた小学校低学年の児童に対する算数文章題の指導」「超低出生体重で生まれた小学6年生に対する算数文章題解決における表象化指導の効果」等の指導実践を行い,実行機能の視点から指導計画を策定し,支援方法の妥当性について検証した。学習困難を抱える児童生徒を対象とした実行機能の評価とそれに基づく支援方法の開発を目的とした。基礎研究では,実行機能検査として語想起課題と系列つなぎ課題を取り上げ,課題遂行に関与する認知機能について行動指標と生理指標より分析した。両課題ともに課題遂行に前頭前野が強く関与していた。語想起課題では,時間経過に伴う検索効率の急速な低下現象の背後で,検索困難状態から脱するために実行機能が活動していることが示唆された。実践研究では,「同時処理の弱さがある小学校低学年男児に対する概念地図法を用いた語彙指導」等の指導実践を行い,実行機能の視点から指導計画を策定し,その妥当性について考察した。本研究では,生理指標として近赤外分光法による脳血流計測を行う。本助成により近赤外線組織酸素モニタ装置を購入したが,納品と機器設定が当初計画より遅れてしまったことにより,生理指標による研究に遅延が生じている状況にある。一方,行動指標による基礎研究については,当初計画に含んでいなかった検討を実施できた。さらに,実践研究については,平成27年度から開始予定であったが,本年度前倒しで実施した。以上より,全体としては,おおむね順調に進展していると判断した。基礎研究については,生理指標を活用した検討を平成28年度中継続して実施する計画である。50名程度のデータを収集した後,詳細な解析を実施する。平成27年度に引き続き,トレイル・メイキング課題での測定を行い,語想起課題との関連性について検証する。実践研究については,事例数を増やすことよりも,一つ一つの事例を大切にした指導実践の蓄積をはかる。発達障害児の認知機能に関する神経心理学的評価基礎研究については,生理指標を活用した検討を平成27年度中継続して実施する計画である。30名50名のデータを収集した後,詳細な解析を実施する。群として全体的分析に加えて,個人差に関する分析を行う。本年度後半では,他の標準化検査との関連性を検証することを目的とした研究を開始する。実践研究については,一つ一つの事例を大切にした指導実践の蓄積をはかる。平成27年度より研究代表者が附属特別支援学校の校長を兼務することになり,研究計画当初に予定していた学会参加が学校行事と重なったため不参加や期間短縮をせざるを得なかった。生理指標を測定する機器の納入と設定が当初期待していた時期より遅れてしまったため,研究を進める上で必要な消耗品等の購入等にも遅延が生じた。研究に必要な消耗品の購入にあてる計画である。前年度に遅延した研究は,本年度に合わせて進めることになり,そのための消耗品等の購入にあてる。
ビタミンAによる脳機能制御機構の解析と栄養学的応用への試み

ビタミンAの脳機能制御に対する役割を明らかにする端緒として、レチノイン酸受容体群と情動行動制御の関係に関して研究を進めた。まず、レチノイン酸受容体のアゴニスト投与後のマウスの情動行動解析を行った結果、不安行動及び社会的優位性の亢進が観察された。さらに、脳内のレチノイン酸受容体群の機能的役割を明確にするために、レチノイン酸受容体の野性型あるいはドミナントネガティブ変異型を前脳特異的に過剰発現するマウスを作製した。レチノイン酸受容体(RARα)前脳特異的過剰発現マウスではレチノイン酸応答遺伝子であるRARβの高発現が誘導され、野性型受容体の過剰発現によりレチノイン酸受容体を介する情報伝達経路が活性化されていることが強く示唆された。続いて、これら変異マウスの行動解析を行ったところ、レチノイン酸受容体に対するアゴニスト投与の場合と同様に、変異マウスには不安行動の亢進が観察された。次に核内受容体群による情動行動制御分子機構を明らかにするため、レチノイン酸投与後に発現変動する遺伝子を検索した結果、脳内セロトニントランスポーターmRNA量が低下することが明らかとなり、また、RAR過剰発現マウスの脳内においても、アゴニストを投与した場合と同様に、このmRNAレベルの有意な低下が観察された。さらに、Hela細胞を用いてセロトニントランスポーターのプロモーター解析を進めた結果、転写開始点から約200塩基上流にレチノイン酸に負に応答するエレメントが存在すること、また、この負の制御には転写調節因子Sp1が関与することが明らかとなった。以上の結果から、レチノイン酸情報伝達経路はセロトニントランスポーター遺伝子の発現制御を介して情動行動制御に関わると考察した。本年度は,核内受容体群と情動行動制御の関連に着目し,核内受容体群と情動行動制御の関係に関して研究を進めた。まず、エストロゲン受容体あるいはレチノイン酸受容体あるいはエストロゲン受容体のアゴニスト投与後のマウスの情動行動解析を行った結果、Open fieldtestでは探索行動の減少、elevated zero maze testでは不安行動の減少、Social dominance tubetestでは社会的優位性の増加が観察された。さらに、これら核内受容体群の脳内における情動行動制御機構を明らかにするために、レチノイン酸あるいはエストロゲン受容体の野性型あるいはドミナントネガティブ変異型を前脳特異的に過剰発現するマウスの作製を進めた。作製した野性型エストロゲン受容体過剰発現マウスの情動行動解析を行った結果、変異型マウスの情動状態は、エストロゲン受容体のアゴニスト投与時とほぼ同様の性状を示した。以上の解析結果から、脳に発現するエストロゲン受容体をはじめとする核内受容体群が不安行動を中心とした情動をコントロールしているものと考えられた。現在、他の変異型マウスに関して、解析を進めている。一方、これら受容体群を介した情動行動制御の分子メカニズムを明らかにするために、アゴニスト群投与後に発現量が変化する遺伝子群の検索を行い、セロトニントランスポーターmRNA量がアゴニスト投与後に有意に減少することを明らかにした。さらに、この遺伝子のプロモーター解析を行い、転写開始点から約200塩基上流にレチノイン酸に負に応答するエレメントの存在を明らかにした。本年度は,昨年度の成果を踏まえて、レチノイン酸受容体を中心とした核内受容体群の野性型あるいは変異型を脳部位特異的に過剰発現させたトランスジェニックマウスの解析を進めた。まず、テトラサイクリンシステムを用いて野性型レチノイン酸受容体を脳部位特異的に薬剤(テトラサイクリン)により発現制御可能なトランスジェニックマウスを作製した。

野性型レチノイン酸受容体(RARα)を前脳領域で過剰発現させるとレチノイン酸応答遺伝子であるRARβの高発現が誘導され、野性型受容体の過剰発現によりレチノイン酸受容体を介する情報伝達経路が活性化されていることが強く示唆された。続いて、これら変異マウスの行動解析を行ったところ、変異マウスにはレチノイン酸受容体に対するアゴニスト投与の場合と同様に不安行動の亢進が観察された。また、これらの変異マウスの脳内では、アゴニストを投与した場合と同様に、セロトニントランスポーターmRNAレベルの有意な低下が観察された。そこで、レチノイン酸受容体によるセロトニントランスポーター発現制御機構を明らかにするために、Hela細胞を用いて、この遺伝子のプロモーター解析を行った。その結果、転写開始点から約200塩基上流にレチノイン酸に負に応答するエレメントが存在すること、また、この負の制御には転写調節因子Sp1が関与することが明らかとなった。以上の結果から、レチノイン酸情報伝達経路はセロトニントランスポーター遺伝子の発現制御を介して情動行動制御に関わると考察した。また、レチノイド情報伝達経路に関わる遺伝子群の発現に関して、日内変動を解析したところ、肝臓におけるレチナール脱水素酵素(RalDH)の発現に日内変動が観察されることが明らかになり、サーカディアンリズムとレチノイドの関係が示唆された。
空中温熱環境観測のための超音波プローブを用いる気温・湿度同時計測法

本年度は,空気中の音速と減衰係数を計測する信号処理手法,計測された音速と減衰係数から気温と湿度を逆推定する手法の確立を目的に研究活動を遂行した.具体的な研究結果は以下の通りである.【インバースフィルタを用いる空気中の音速と減衰係数の同時計測法の提案】従来,音速計測には広帯域なチャープ信号,減衰計測には狭帯域な正弦バースト信号が用いられていた.本研究では,音速と減衰の両方を計測する必要があるため,有限な送信信号のエネルギを等分しチャープ信号と正弦バースト信号を送る必要があった.しかし,音速に比べ減衰の計測精度の方が低いことが問題であった.そこで,インバースフィルタによって正弦バースト信号をパルス圧縮し,チャープ信号と同程度の音速精度を達成する手法を提案し,恒温恒湿槽内での実験により検証した.その結果,気温293-308K,湿度50-90%RHの条件下において,音速精度の達成を確認した.これにより,送信信号のエネルギを全て正弦バースト信号へ集中できるようになり,減衰計測における信号対雑音比を倍改善し,計測された減衰係数の標準偏差を従来の2/3程度へ軽減できた.【音速と減衰係数に基づく温湿度推定法の提案】超音波の音速と減衰係数が気温と湿度に依存することを利用して,実測された音速と減衰係数と理論式から導出される音遠と減衰係数が最も一致する気温と湿度の組み合わせを最適化処理により求める温湿度同時推定法を提案し,恒温恒湿槽内での実験により検証した.その結果,音速のみに基づく従来の超音波気温計測法が運用困難であった湿り空気中(気温293-308K,湿度50-90%RH)においても, 0.5K以内の実用温度精度基準を達成することができた.また,従来未確立であった超音波湿度計測も実現することができた.【温湿度計測における気圧変動の影響の考察及び気圧補償システムの提案】外乱としての気圧変動が計測へ与える影響について考察した.各温湿度環境における気圧変動による推定結果への影響量を音速と減衰係数の理論式に基づき評価した結果, ±10hPa程度の大気圧の自然変動量を考慮するとき,気圧変動による温度誤差は±0.5Kの許容範囲以内である一方で,湿度誤差は±5Kの許容範囲外であり,気圧補償が必要であることが明らかになった.そこで,気圧センサを利用した気圧補償法を提案し,その有効性を恒温恒湿槽内での実験により検証した結果,気圧変動が生じた場合でも有効に利用できることが示された.(抄録なし)本年度は,空気中の音速と減衰係数を計測する信号処理手法,計測された音速と減衰係数から気温と湿度を逆推定する手法の確立を目的に研究活動を遂行した.具体的な研究結果は以下の通りである.【インバースフィルタを用いる空気中の音速と減衰係数の同時計測法の提案】従来,音速計測には広帯域なチャープ信号,減衰計測には狭帯域な正弦バースト信号が用いられていた.本研究では,音速と減衰の両方を計測する必要があるため,有限な送信信号のエネルギを等分しチャープ信号と正弦バースト信号を送る必要があった.しかし,音速に比べ減衰の計測精度の方が低いことが問題であった.そこで,インバースフィルタによって正弦バースト信号をパルス圧縮し,チャープ信号と同程度の音速精度を達成する手法を提案し,恒温恒湿槽内での実験により検証した.その結果,気温293-308K,湿度50-90%RHの条件下において,音速精度の達成を確認した.これにより,送信信号のエネルギを全て正弦バースト信号へ集中できるようになり,減衰計測における信号対雑音比を倍改善し,計測された減衰係数の標準偏差を従来の2/3程度へ軽減できた.【音速と減衰係数に基づく温湿度推定法の提案】超音波の音速と減衰係数が気温と湿度に依存することを利用して,実測された音速と減衰係数と理論式から導出される音遠と減衰係数が最も一致する気温と湿度の組み合わせを最適化処理により求める温湿度同時推定法を提案し,恒温恒湿槽内での実験により検証した.その結果,音速のみに基づく従来の超音波気温計測法が運用困難であった湿り空気中(気温293-308K,湿度50-90%RH)においても, 0.5K以内の実用温度精度基準を達成することができた.また,従来未確立であった超音波湿度計測も実現することができた.【温湿度計測における気圧変動の影響の考察及び気圧補償システムの提案】外乱としての気圧変動が計測へ与える影響について考察した.各温湿度環境における気圧変動による推定結果への影響量を音速と減衰係数の理論式に基づき評価した結果, ±10hPa程度の大気圧の自然変動量を考慮するとき,気圧変動による温度誤差は±0.5Kの許容範囲以内である一方で,湿度誤差は±5Kの許容範囲外であり,気圧補償が必要であることが明らかになった.そこで,気圧センサを利用した気圧補償法を提案し,その有効性を恒温恒湿槽内での実験により検証した結果,気圧変動が生じた場合でも有効に利用できることが示された.(抄録なし)
リハビリテーションにおける回復度評価システムの構築

高齢者が今後ますます増加する社会において、高齢者のリハビリテーションを効率よく行うためには、対象者の歩行能力を正しく判断し、適切なリハビリテーションプログラムを組まなくてはならない。その判断は現在、専門知識と技術を有する理学療法士などによって行われているため、行われているリハビリテーションは理学療法士の長年の経験を基にリハビリテーションプログラムを組み実施されている。そこで、本研究では介護の現場の理学療法士の評価を基にして、優れた成果を出しているリハビリテーションの訓練内容を参考に、下肢運動特性と歩行能力特性との関連性を見出すことを目的とする。また、測定時に被験者に負担をかけない座位での楽な姿勢で歩行能力評価方法を確立することを目的とする。その結果、以下の点が明らかになった。下肢運動特性において、片麻痺被験者は歩行能力と底背屈運動のパラメータに関連があり、中でも、底背屈運動時の速度因子の変動係数にみられ、歩行能力が高い被験者ほど速度や加速度のばらつきが小さく底背屈運動ができる。床反力特性において、麻痺なし被験者は歩行能力と歩行時の時間因子や距離因子に関連があり、前歩きの単脚支持率に高い相関関係がみられ歩行能力が高い被験者ほど単脚支持率が大きくなる。底背屈運動時の筋電位特性において、麻痺なし被験者、片麻痺被験者は歩行能力と関連があった下肢訓練運動パラメータと筋電位における前脛骨筋と腓腹筋の活動比に関連があった。したがって、麻痺なし被験者、片麻痺被験者ともに、歩行能力得点と関連のある下肢訓練運動パラメータと床反力パラメータには相関関係がみられ、歩行能力を評価する指標として下肢訓練運動パラメータが有効であることが明らかになった。寝たきり高齢者が訓練することにより、その約30%が何らかの歩行を獲得しているという事実に基づいて、その手法である創動運動を中心とした下肢運動を測定する評価機器を用いて歩行能力評価を行い、標準化評価システムを構築することが本研究の目的である。今年度は、膝および足首の関節角度を測定できるように下肢運動能力評価機器を改良した。その機器を用い、高齢者施設の協力を得て歩行能力の異なる要介護高齢者の足関節の底背屈運動、下肢の前後運動を測定した。また、運動に伴う筋活動を観測するため、運動の測定と同時に運動中の筋電位を計測した。さらに平行棒内でフォースプレート上を歩行してもらい、そのデータから歩幅などの距離因子、リズムなどの時間因子、脚の荷重バランスなどの力因子を求めた。その結果、片麻痺被験者では底背屈運動時の運動パラメータおよび底背屈運動時の患側脚の前脛骨筋の活動と歩行能力との間に関係が見出だされた。麻痺なし被験者の場合は下肢の前後運動時の運動パラメータと歩行能力との間に相関が見られた。相関の高い運動パラメータを説明変数にとり、重回帰分析を行った結果、歩行能力を判別する精度よい重回帰式を導出することができた。また、歩行での実験結果からは、支持性・リズム性・離床性を抽出し、パラメータの線形関係より各項目を算出する式を導出した。さらに、この式によって算出される支持性・リズム性・離床性評価値を主成分分析により統合し、総合的な歩行能力得点を算出する式を導出することが可能となった。

また、測定時に被験者に負担をかけない座位での楽な姿勢で歩行能力評価方法を確立することを目的とする。その結果、以下の点が明らかになった。下肢運動特性において、片麻痺被験者は歩行能力と底背屈運動のパラメータに関連があり、中でも、底背屈運動時の速度因子の変動係数にみられ、歩行能力が高い被験者ほど速度や加速度のばらつきが小さく底背屈運動ができる。床反力特性において、麻痺なし被験者は歩行能力と歩行時の時間因子や距離因子に関連があり、前歩きの単脚支持率に高い相関関係がみられ歩行能力が高い被験者ほど単脚支持率が大きくなる。底背屈運動時の筋電位特性において、麻痺なし被験者、片麻痺被験者は歩行能力と関連があった下肢訓練運動パラメータと筋電位における前脛骨筋と腓腹筋の活動比に関連があった。したがって、麻痺なし被験者、片麻痺被験者ともに、歩行能力得点と関連のある下肢談練運動パラメータと床反力パラメータには相関関係がみられ、歩行能力を評価する指標として下肢訓練運動パラメータが有効であることが明らかになった。
VR協働可視化環境の構築とその高効率化に関する研究

その他、本ライブラリの開発に関して解説記事を学会誌に寄稿した他、招待講演についても複数実施した。更に、スーパーコンピューティングに関する国際会議であるSC18や所属機関の一般公開等、国内外で開催されたイベント等において、CLCLを用いてHMDで動作するようにしたCAVE型VR装置用可視化ソフトウェアVFIVEを用いた技術デモを多数実施し、好評を得た。本研究が目指す遠隔協働可視化環境を構築するにあたり、CAVE型バーチャルリアリティ(VR)装置用可視化ソフトウェアVFIVEを、ヘッドマウントディスプレイ(HMD)型VR装置でも動作するようプログラムの移植を行った。HMD型VR装置としては、Oculus RiftおよびHTC Viveの二種を対象とした。Oculus Riftについてはハードウェアおよび専用のソフトウェア開発キット共に本年度中に更新された最新のものに対応した。また、Oculus Rift以外のHMD型VR装置にも対応したソフトウェア開発キットであるOpenVRを用いることにより、VFIVEをHTC Viveでも動作可能とした。Oculus Riftでは、ハンドトラッキング可能なコントローラ(Oculus Touch)に対応させることにより、VR空間中でのメニュー選択や可視化パラメータの変更など、CAVE型VR装置でVFIVEを実行した際とほぼ同様の操作感覚でインタラクティブな可視化を行うことが可能となった。通常、HMD型VR装置の装着時には外界の視覚情報を得ることができないが、装置前面に高解像度のステレオカメラを装着し、そこで取得した視差映像に対してVFIVEによる可視化結果の3-D CGをオーバレイ表示することにより、装置装着時にも他者とのコミュニケーションを取ることを可能とした。本研究の過程で、OpenGL関連の処理と、HMD関連の処理とを統合したHMD用プログラム開発全般に使用可能なクラスライブラリを作成すると共に、その発展としてCAVE型VR装置用プログラム開発ライブラリであるCAVELibのラッパーライブラリを開発した。本開発により、これまでに開発した種々のCAVE型VR装置用プログラムに対する変更を最小限に留めつつ、HMD型VR装置での動作を実現した。本年度実施したCAVE型VR装置用可視化ソフトウェアのHMD型VR装置への移植は、本研究が目指す遠隔協働可視化環境を構築するための基盤となるものである。平成28年は「VR元年」と呼ばれる年であったが、各種HMD型VR装置についても開発の過渡期であったと言える。そんな中、当初想定していたOculus Riftのみでなく、その専用コントローラであるOculus Touchへの対応によるCAVE型VR装置でのVFIVE実行時と同様の操作感の実現や、研究計画遂行中に新たに登場したHTC Viveへの対応、CAVELibラッパーライブラリの開発に多くの時間を割いたが、それらにより得られた成果は想定を超えるものであった。当初予定していた遠隔協働可視化環境実現のための機能実装については着手に至らなかったが、前述した基盤技術の確立により、次年度以降の計画遂行を円滑に進めることができると考えている。CAVE型バーチャルリアリティ装置(CAVE型VR装置)用可視化ソフトウェアVFIVEをヘッドマウントディスプレイ型VR装置(HMD型VR装置)で動作するよう移植する過程において昨年度開発したCAVELibラッパーライブラリに対して全面的な改良を加え、CAVE型VR装置用CAVELibとの互換性を飛躍的に向上させた。これにより、これまで呼称してきた「ラッパーライブラリ」ではなく、「HMD型VR装置用CAVELib互換ライブラリ」へと発展させた。これにより、CAVE型VR装置用に開発されたプログラム全般に対し、ソースコードへの軽微な変更のみでHMD型VR装置上での動作を可能とした。CAVE型VR装置用およびHMD型VR装置用プログラムのソースコードレベルでの共通化の実現により、本研究において実施する協働可視化環境構築のための機器間通信機能を実装する際の開発コストの大幅な低減が期待できる。本ライブラリの動作検証として、他機関で開発されたCAVELibによるCAVE型VR装置用プログラムへと多数適用し、その有用性を確認した。また、本ライブラリの開発で得られた知見を基に、HMD型VR装置用プログラムの開発方法に関する解説記事、招待講演についても実施した。更に、HMD型VR装置に移植したVFIVEを用い、地球シミュレータを用いて実施した都市暑熱シミュレーション結果のインタラクティブ可視化をステークホルダー(産官学民で構成されるコンソーシアム)に体験してもらい、非専門家も含めて概ね高い評価を得た。その他、スーパーコンピューティングに関する国際会議であるSC17や所属機関の一般公開等、国内外で開催されたイベント等において、HMD型VR装置用VFIVEを用いたVRデモを多数実施した。昨年度開発したCAVELibラッパーライブラリに対し、マルチスレッド化によるコールバック関数を処理する関数群への対応など全面的な改良を加えることにより、HMD型VR装置用CAVELib互換ライブラリへと発展させた。これにより、既存のCAVE型VR装置用プログラムのソースコードを殆ど変更することなくHMD型VR装置用実行ファイルを作成することができるようになった。本年度はこの開発に注力したが、これはVR装置用共通開発基盤と成り得るものであり、本研究で対象としているVFIVEのみでなく、他機関で開発されたものも含む既存のCAVE型VR装置用ソフトウェアの適用実験を通じて、それらのソフトウェア資産の有効活用にも繋がるものとして有用であると考えている。また、VFIVEへの遠隔協働可視化環境実現のための機能追加については、Linuxをサーバとし、WindowsおよびLinuxをクライアントとした場合の通信プログラムを開発し、TCPでの接続テストを実施中である。