hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
サルモネラべん毛レギロンにおける転写制御機構の研究

1.サルモネラへん毛レギュロンの全体像を明らかにした。それによれば、べん毛オペロンは転写発現の階層性構ら3つのグル-プ(第1群、第2群、第3群)に大別できる。第3群は、第2群のfliA遺伝子産物による正の制御を受けているとともに、新しく同定された遺伝子fliBの産物による負の制御を受けている。fliB遺伝子自身も第3群に属している。2.fliA遺伝子をクロ-ン化しその構造解析を行ったところ、FliAタンパク質はRNAポリメラ-ゼのシグマ因子と高い相互同性を示すことがわかった。単離・精製したFLiAタンパク質はin vitroにおいてコア酵素によるべん毛遺伝子の転写を促進することから、FlIAタンパク質はシグマ因子であると結論された。3.rf1B遺伝子をクロ-ン化し、その構造解析を行った。その結果、rf1B遺伝子産物は、97アミノ酸からなる塩基性のタンパク質であることがわかった。単離・精製したRf1Bタンパク質は、in vitroで転写阻害作用を示すことが証明された。4.第3群のオペロンの脱抑制型突然変異体を多数分離した。遺伝解析の結果、それらの中にはrf1B遺伝子に欠損を持つものに加えて、少なくとも2種類の突然変異体が存在することが判明したので、これらをrf1Cおよびrf1D突然変異体と命名した。rf1D突然変異はf1iA遺伝子内に位置づけられ、rf1Bとf1iA遺伝子産物間に何らかの相互作用が存在することが示唆された。一方、rf1C突然変異は既知のべん毛遺伝子群とは隔たった染色体領域に位置づけられた。5.rf1B欠損株では第3群だけでなく第2群のべん毛オペロンの転写活性も著しく上昇しており、これにfliA突然変異が共存すると活性上昇がみられなくなることがわかった。このことから、べん毛レギュロン全体がF1iAによる正の制御とRf1Bによる負の制御を受けているものと結論された。サルモネラのべん毛は10数種類のタンパク質からなる高次構造体であり、その形態形成と機能発現には50個近いべん毛遺伝子の機能が必須である。これらのべん毛遺伝子は14個のべん毛オペロンを形成しており、それらの発現はべん毛レギュロンとして組織化されている。べん毛オペロンはべん毛レギュロンにおける転写発現の階層性から3つのグループに大別され、べん毛レギュロン全体の転写活性は正と負の転写調節因子であるfliAとrflB遺伝子産物の機能によって制御されていることが明らかになりつつある。本研究は、これらの転写調節因子の作用機構を解明することを目的として行われている。(1)べん毛レギュロンの第3群のオペロンの脱制御型突然変異体を多数分離し、それらの詳細な遺伝解析を行った。その結果、それらのなかにはrfIB遺伝子に欠損を持つものに加えて、少なくとも2種類の突然変異体が存在することが判明したので、これらをrflCおよびrfID突然変異体と命名した。rfID突然変異はfliA遺伝子内に位置づけられ、rfIBとfliA遺伝子産物間に何らかの相互作用が存在することが示唆された。一方rflC突然変異は、既知のべん毛遺伝子群とは隔たった染色体領域に位置づけられ、rfIB遺伝子産物の抑制作用の発現にはもう一つの未知の因子が関与している可能性が示唆された。(2)rfIB遺伝子をtaoプロモーターの下流に連結させ、rfIB遺伝子産物の大量生産系を確立した。

この系を用いてRflBタンパク質の同定を行うとともに、高純度の精製標品を得ることに成功した。一方、フラジェリン遺伝子fliCを鋳型として用いたDNA依存性試験管内タンパク質合成系を確立した。この系ではfliA大量生産菌から調整した細胞抽出液を用いなければ有意な量のフラジェリン合成が検出されず、ここに精製したRflBタンパク質を添加するとフラジェリン合成量の低下が見られた。これはin vivoでの解析結果を支持するものである。サルモネラべん毛髪レギュロンの正の転写調節遺伝子fliAをクロ-ン化し塩基配列を決定した。塩基配列から推定されるFliAタンパク質の一次構造は既知の多くのRNAポリメラ-ゼのシグマ因子と相同性が高いことが判明し、FliAタンパク質はべん毛オペロンの転写に特異的なシグマ因子である可能性が示唆された。組換えDNA実験技術を用いてFliAタンパク質の過剰生産菌を作成し、そこからFliAタンパク質を単離・精製した。RNAポリメラ-ゼのコア酵素を含むin vitro転写系に精製したFliAタンパク質を添加すると、べん毛遺伝子の転写が特異的に検出されるようになることが確認され、上記の仮説が証明された。さらに、昨年度の研究で精製されたべん毛レギュロンの負の転写調節タンパク質RflBをこの系に添加すると、べん毛遺伝子の転写が特異的に阻害されることが示された。これによって、in vivoでの知見がin vitroで完全に証明されたことになる。一方、多数分離したfliA突然変異体の中には、負の制御因子であるRflBタンパク質が存在した方が高いシグマ因子活性を示すものがあることがわかった。また、RflBタンパク質に非感受性の発現をするようになったべん毛オペロンのプロモ-タ-突然変異体は、すべて同時にFliAタンパク質に非依存性の転写を起こすことが示された。以上の結果は、RflBタンパク質による負の転写制御がFliAタンパク質との相互作用を介して行われている可能性を示唆するものである。実際、精製されたFliA、RflB両タンパク質はin vitroで複合体を形成し、この複合体形成がFliAタンパク質とRNAポリメラ-ゼのコア酵素との相互作用を阻害することを示す結果が得られた。そこで、RflBタンパク質をアンチ・シグマ因子と命名した。
没入型仮想環境技術を活用した寸法感学習スキーム「スケトレ」の開発とその効果の実証

建築やデザイン教育において、空間や物の寸法(数値)と実際の広さや大きさ(イメージ)を一致させること(寸法感の習得)は非常に重要とされてきた。このため従来は、図面や模型を用いた演習が行われてきたが、建築空間のような大きな空間を再現し演習することは難しく、この寸法感教育には長い時間がかかっていた。本研究では、新たに没入型仮想環境技術を活用することで、【スケトレ(スケールトレーニング:寸法訓練)】を開発し、その評価を通して、新たな寸法感教育の実現を目指している。研究実施計画に基づき、平成30年度は下記の3項目において成果を得た。(1)スケトレ「量」編の追加実験:建築学生10名(男性5名/女性5名)を対象に、スケトレ「量」編を4回実施し、実在する建築物の大きさを目測で評価させる実験を行った。その結果、スケトレ「量」編を繰り返し実施することが、目測の精度を顕著に向上させた。令和元年度は、スケトレ「量」編の単回実施と繰り返し実施の結果を統合して分析し、スケトレ「量」編の効果をより正確に検証する。(2)スケトレ「質」編の製作:寸法が示された有名建築物を体験し、その建築物の寸法体系を具体的なイメージと共に学習できるシステムを製作した。具体的には、サヴォア邸をRevitを用いて忠実な3Dモデルとして作成し、建築細部まで寸法表示できるシステムを構築した。(3)スケトレ「質」編の実験による検証:サヴォア邸のトレース課題を終えた直後の建築学生12名(男性6名/女性6名)を対象に、スケトレ「質」編を実施し、トレース時の図面を基に把捉されたサヴォア邸のイメージに変化があるかを評価させた。その結果、スケトレ「質」編を行うことで、図面でイメージした建築物の大きさ等の印象に変化が確認された。令和元年度は、追加の分析を行うことにより、スケトレ「質」編の効果をより正確に検証する。平成29年度に発生していた研究の遅れを挽回することができたため、本研究はおおむね順調に進展している。ただし、研究を進める中で、時間と費用の不足や、所属機関の変更に伴う研究環境の変化等を理由に、研究協力者との検討の末、スケトレの製作内容や教育効果の検証方法に必要な調整を加えている。平成31年度は、スケトレ「量・質」編共に追加の分析を実施し、スケトレの教育効果をより正確に明らかにする。また、論文やホームページ等を介して、本研究の成果を幅広く公開する。最後に、当初の計画からの調整が必要な箇所とその対応策は、主に以下の2点である。(1)スケトレの製作内容の調整:スケトレの品質向上やVR提示装置のサポート終了に伴う基盤ブログラムの変更を図るために、時間と費用を要した。そのため、当初の計画よりも、小規模なスケトレに調整する必要があった。しかしながら、スケトレ「量・質」編それぞれの教育効果を実験により検証した結果、現状のスケトレにおいて十分な教育効果が見込まれた。今後は、得られた結果の分析に注力し、スケトレの教育効果をより正確に検証することに重点を置く。(2)教育効果の検証方法の調整:所属機関の変更に伴い、申請当時に前提としていた研究環境と状況が大きく異なる問題が生じた。特に、スケトレの導入を予定していた演習科目の運用形態が変化した影響は大きい。具体的には、計画していた「スケトレの講義による検証」の実施が困難になった。そこで、対応策として、実験によるスケトレの教育効果の検証を強化したり、既存の演習科目の内容を一部利用した実験を実施したりすることで、検証精度の低下を防いだ。平成28年度の研究実施計画に基づき、下記の2項目において成果を得た。(1)没入型仮想環境装置の構築:没入感の高い仮想環境を表示するOculus Riftと手掌の位置情報を感知するLeap Motionにより提示装置を構築し、仮想環境高速描画PCに接続することで、スケトレのハードとなる没入型仮想環境装置を構築することに成功した。(2)スケトレ基盤プログラムの構築:仮想環境構築ソフトとCG製作ソフトを用いてスケトレ全般に共通するプログラム(手掌や寸法の仮想表示,手掌の動作による移動等)を構築することに成功した。当初予定していた研究実施計画の通りに、以上の2項目が完了したことにより、仮想環境上で体験者が行動することが可能になった。つまり、スケトレの没入型仮想環境装置においてスケトレ基盤プログラムを実行することにより、体験者は擬似的に見える手掌を移動したい方向へ差し伸べることで、仮想環境上を自由に移動しながら見てまわることが可能になった。4年間の研究期間で採択いただいたこともあり、無理のないペースで順調に研究は推移している。研究協力者からの適切な助言も受けることができ、現段階では大きな問題もなく、スケトレの基礎となる部分が構築できた。

建築やデザイン教育において、空間や物の寸法(数値)と実際の広さや大きさ(イメージ)を一致させること(寸法感の習得)は非常に重要とされてきた。このため従来は、図面や模型を用いた演習が行われてきたが、建築空間のような大きな空間を再現し演習することは難しく、この寸法感教育には長い時間がかかっていた。本研究では、新たに没入型仮想環境技術を活用することで、【スケトレ(スケールトレーニング:寸法訓練)】を開発し、その評価を通して、新たな寸法感教育の実現を目指している。研究実施計画に基づき、平成29年度は下記の3項目において成果を得た。(1)スケトレ基盤プログラムの再構築:平成28年度段階で使用していた没入型仮想環境装置(Oculus Rift DK2)のサポート終了に伴い、後続機(Oculus Rift CV1)に適したスケトレ基盤プログラムの構築を行った。その結果、スケトレ全般に共通するプログラム(手掌や寸法の仮想表示,体験者のボタン操作による移動等)を再構築することに成功した。(2)スケトレ「量」編の製作:寸法が示された縦横高さが異なる建築物を複数体験し、様々な大きさの建築物の寸法とイメージの一致を図れるシステムを製作に成功した。(3)スケトレ「量」編の実験による検証:建築系学生18名(男性9名/女性9名)をスケトレ体験あり群となし群に分け、両群に対し、実在する建築物の大きさを目測で評価させる実験を行った。その結果、特定の被験者において、スケトレが目測の精度を向上させる効果が観測された。平成30年度は、追加の分析や実験を行うことにより、スケトレ「量」編の効果をより正確に検証する。平成29年度に、所属する機関を異動した。そのため、初年度業務(新規の講義準備や研究環境の構築など)に大幅な時間を必要とし、当初予定していた当該研究の時間を十全に設けることができなかった。また、平成28年度段階で使用していた没入型仮想環境装置(Oculus Rift DK2)のサポートをメーカーが終了したため、開発が完了していたスケトレ基盤プログラムに不具合が多発した。そのため、前年度に終了していた部分も含めて、再度大幅に見直す必要があった。以上の理由により、現在までの進捗状況にやや遅れが発生している。研究実施計画に基づき、平成30年度は下記の3項目において成果を得た。(1)スケトレ「量」編の追加実験:建築学生10名(男性5名/女性5名)を対象に、スケトレ「量」編を4回実施し、実在する建築物の大きさを目測で評価させる実験を行った。その結果、スケトレ「量」編を繰り返し実施することが、目測の精度を顕著に向上させた。令和元年度は、スケトレ「量」編の単回実施と繰り返し実施の結果を統合して分析し、スケトレ「量」編の効果をより正確に検証する。
生体調節系のアニマルスケールアップに基づく酵素阻害薬の生理学的薬効動態解析

5-alpha-reductase阻害薬である4-[3-[3-[Bis(4-isobutylphenyl)methoxylamino]benzoyl]-1H-indol-1-yl]-butyric acid(FK143)をラットに単回静脈内投与し、血液中および組織中濃度を測定して生理学的モデルにより体内動態を解析した。薬物の各組織への移行は遅く、膜透過律速型であった。初期の分布容積は各組織のイヌリンスペースあるいは血管容積との相関が認められ、膜透過の遅さを裏付けた。血漿中薬物濃度推移は線形であったが、薬物の前立腺への分布は非線形性を示し、特異的結合の飽和が認められた。種々の組織で特異的結合に関与する結合体の量と各組織中のTestosterone 5-alpha-reductase活性は相関する傾向を示した。一方、in vivoにおいてFK143をラットに単回投与後の前立腺中薬物濃度およびdihydrotestosterone濃度を測定し、その関係を酵素の代謝回転を考慮した酵素阻害モデルにより解析したところ、推定されたin vivoでの酵素阻害定数はin vitroでの測定値とよく一致し、モデル解析の妥当性が示された。さらにFK143をラットに1日1回繰返し静脈内投与したときの1週間後の血液中および前立腺中薬物濃度およびdihydrotestosterone濃度は、単回投与データからの予測値とよく一致した。得られたパラメータ値から、FK143によるテストステロン合成阻害作用発現の律速過程は、FK143の前立腺への蓄積過程であること、この組織への結合が飽和することにより薬理作用も飽和することが明らかとなった。次に、健常成人男性において血清中FK143濃度、testosterone濃度およびdihydrotestosterone濃度を測定し、同様の薬動力学モデルにより解析した。ヒトにおいても単回投与時のデータを用いて算出したパラメータによりFK143繰り返し投与時の血中FK143濃度および薬理作用の経時推移を説明する事ができ、本モデルが動物種を越えて適用可能であることが示唆された。種々の組織で特異的結合に関与する結合体の量と各組織中のTestosterone5-alpha-reductase活性は相関する傾向を示した。
「小さな共同体」の環境保全力に関する研究：生活環境主義の革新的展開に向けて

現代世界が直面している深刻な困難の一つに「環境問題」がある。環境に関わる複雑な「問題群」に対して、「普通の人々」はどのように対応し、改善することが可能なのだろうか?研究代表者らは1980年代前半、琵琶湖周辺の環境社会学的調査の中で、「小さな共同体」が育み実践してきた「環境保全力」に着目し「生活環境主義」を提唱した。それに対しては21世紀のグローバル化する世界を捉えきれない、「農本主義の一国理論」に過ぎないと批判が生まれた。本研究は、国際比較調査を通してこれらの批判を実証的に乗り越え、生活環境主義を鍛え直し21世紀のグローバルな環境社会学の思考枠組として提示することを目指す。
心筋組織修復・再生における幹細胞のダイナミクスと、サイトカインによる細胞運命制御

心筋組織は、従来、修復・再生能が極めて低い組織と考えられてきた。近年、心筋組織の中にも多分化能を有する幹細胞が存在することが明らかになったが、心筋祖組織内での分化制御機構、および、細胞動態に関する知見は十分には得られていない。本研究では、心筋組織幹細胞が、IL-6ファミリーサイトカイン刺激により血管内皮に分化すること、そのメカニズムとしてSTAT3の活性化を介したタンパクキナーゼPim-1の発現誘導が重要であることを、培養細胞レベル、生体レベルで明らかにした。心筋組織は、これまで極めて再生能が低い組織と考えられていたが、近年、心筋組織に組織幹細胞が存在することが報告されるに至り、心筋の再生能に注目が集まっている。しかしながら、心筋を含め、組織幹細胞の分化制御の分子メカニズムに関する研究は未だ端緒についたばかりである。本研究は、サイトカインに焦点をあて、心筋組織幹細胞の分化シグナルを明らかにすること、また、組織幹細胞の組織再生・修復過程における細胞動態を明らかにすることを目的として実験を行い、本年度、以下のことを明らかにした;1)心筋組織幹細胞を様々なサイトカイン(TNF-α、IL-1β、LIF、CT-1、IL-11、IL-6)で刺激したところ、LIF、CT-1、IL-11が心筋組織幹細胞を血管内皮細胞に分化誘導した。2)IL-6は、単独では分化誘導能を示さなかったが、可溶性IL-6受容体存在下で心筋組織幹細胞を血管内皮に分化誘導した。3)心筋組織幹細胞から血管内皮細胞への分化にSTAT3の活性化が必須であった。4)梗塞後心筋において、LIF、IL-11の発現誘導が認められるとともに、心筋組織内、特に梗塞領域と健常部の境界領域に幹細胞マーカー(Sca-1抗原)陽性血管内皮マーカー陽性の細胞が検出された。以上のことから、心筋傷害後修復過程で、IL-6ファミリーサイトカインが、心筋組織幹細胞を血管内皮細胞に分化誘導する可能性が示唆された。心筋組織の恒常性の維持には、心筋組織に存在する内因性の組織保護機構が重要な役割を担っている。本研究では、そのような組織保護機構のひとつである、IL-6ファミリーサイトカインの心筋組織修復・再生過程における意義を、組織内に存在する心筋細胞、血管系細胞、心筋組織幹細胞の細胞動態の観点から明らかにすることを目的とした。IL-6ファミリーサイトカインは、シグナル伝達分子STAT3を活性化することにより、サイトカインの作用を発揮する。そこで、IL-6ファミリーサイトカインの心筋組織修復・再生過程における標的細胞を同定するために、各細胞特異的なSTAT3のコンディショナルノックアウト(CKO)マウスの作製を計画した。まず、最初に、心筋細胞特異的なプロモーターであるαミオシン重鎖(α-MHC)遺伝子プロモーターを用いてタモキシフェン誘導性に心筋細胞でSTAT3遺伝子を消去する系を確立した。次に、心筋特異的STAT3CKOマウスを用いて心筋梗塞を作製し、その後の心筋梗塞後病的リモデリングの程度を検討した。その結果、STAT3CKOマウスでは、STAT3野生型マウスと比して心拡大とともに心筋の線維化の亢進が認められた。逆に、α-MHC遺伝子プロモーターを用いて作製した心筋特異的活性型STAT3トランスジェニック(caSTAT3 TG)マウスにおいて心筋梗塞モデルを作製し、心筋梗塞後のリモデリングを検討したところ、caSTAT3 TGマウスでは、心筋組織の線維i化が抑制された。以上のことから、心筋梗塞後の心筋組織修復・再生過程に、心筋細胞におけるSTAT3の活性化が必須であることが明らかになった。今後、心筋細胞におけるSTAT3活性化が、心筋組織幹細胞分化誘導にどのような影響を与えるかを検討する予定である。本研究では、そのような組織保護機構のひとつである、IL-6ファミリーサイトカインの心筋組織修復・再生過程における意義を、組織内に存在する心筋細胞、血管系細胞、心筋組織幹細胞の細胞動態の観点から明らかにすることを目的としている。これまで、IL-6ファミリーサイトカインがSca-1陽性心筋組織幹細胞を血管内皮細胞に分化誘導することを報告してきた。そこで、その分子メカニズムを解明するために、それらサイトカインの下流にある分子の探索を行った。その結果、IL-6ファミリーサイトカインLIFで培養心筋組織幹細胞を刺激すると、Pim-1遺伝子が発現誘導されることを見出した。STAT3遺伝子をノックダウンした場合、あるいは、STAT3遺伝子を欠失させた場合では、LIFによるPim-1の発現誘導が観察されなかった。次に、抑制型Pim-1遺伝子を発現させ、LIFによる心筋組織幹細胞の血管内皮細胞への分化を検討し、Pim-

1遺伝子の機能抑制は、血管内皮分化能を消失させることを見出した。以上のようなin vitroの実験の結果に基づき、in vivoで組織幹細胞の分化制御機構を明らかにするため、細胞移植実験を行った。すなわち、心筋組織幹細胞をLacZでラベルし、心筋梗塞を作製した心筋組織に移植した。その結果、移植された心筋組織幹細胞は血管内皮細胞に分化することが明らかになった。興味深いことに、STAT3遺伝子を欠失させた細胞、抑制型Pim-1遺伝子を強制発現した細胞では血管内皮細胞への分化が抑制された。以上のことから、in vitro、in vivoいずれにおいてもSTAT3/Pim-1シグナルが心筋組織幹細胞の血管内皮への分化に重要であることが明らかになった。
酵母におけるシグナル活性化因子遺伝子の網羅的破壊によるシグナルネットワークの解析

<背景と目的>各生物のゲノムプロジェクトが進み、種々の解析が行われるにしたがって、シグナル伝達に関わる因子は構造上保存されているばかりでなく、制御の方法も共通の仕組みを使っていることがわかってきた。ヒトをはじめとする高等動物では構造上似かよった遺伝子が多く、産物がどのように機能分担して働き、下流因子にシグナルを伝えているのかを解析することは多くの困難を伴う。それに対して酵母はシグナル伝達の基本的な制御機構は保存されていながら遺伝子の数も少なく遺伝学的手法を用いた種々の解析が容易である。外界からのシグナルを細胞内に伝え始める因子としてguanine nucleotide exchange factor(GEF)に注目し、分裂酵母のGEF遺伝子を網羅的に破壊して解析を行うことによりGEFを介した細胞内のシグナルネットワークがどのように制御されているのかについて明らかにする。<検討結果>DH/PHドメインはGEF活性を担う機能ドメインである。DH/PHドメインを指標に分裂酵母のゲノムデータベースの検索を行い、7つのGEFを同定した(SPAC1006.6,SPAC16E8.09,SPAC24H6.09,SPAC31A2.16,SPBC29A3.17,SPCC645.05C,SPCC645.07)。これらはGEF活性を担うドメインの他、ショウジョウバエや動物細胞でシグナル伝達に関わる因子と相同性をもつ領域を複数持っていた。これら7つの遺伝子の染色体遺伝子クローンおよびcDNAクローンを取得・単離した。染色体遺伝子クローンからは遺伝子破壊株を得るためのターゲッティングベクターを構築し、diploid株に導入して組換え体を得た。現在解析中ではあるが、そのうち1つの遺伝子破壊株(SPAC16E8.09)はhaploid化してviableであった。この株は栄養増殖にはほとんど影響はなかったものの細胞の形態が丸く(野性株では桿状)なっており接合能が著しく低下していた。
胎児頭蓋冠および前頭蓋症の発育に関する研究 -膜内性および軟骨内骨化の組織学的発声学的比較と頭蓋狭窄症症候群への臨床応用-

実体顕微鏡下に発声12週より9カ月までの胎児20体の頭部を解剖し、胎児頭蓋顔面の発育・成長とくに胎児頭蓋冠および前頭蓋底の発育について以下の項目について研究・検討した。1)胎児の頭蓋顔面の発育、2)胎児の頭蓋冠及び前頭蓋底の発育(1.前頭蓋底各部の計測:盲孔-交叉溝間距離、篩板長、前床突起幅、左右前床突起-pterion間距離等11項目,2.縫合部の組織学的検索:頭蓋冠縫合(前頭縫合、矢状縫合、鱗状縫合)および前頭蓋底縫合(前頭蝶形縫合、蝶形篩骨縫合))、3)胎児の鼻・上口唇の発育(矢状断組織の検討)、4)胎児の頭蓋眼窩骨の発育(1.眼窩発育の計測,2.眼窩外側壁のマクロ解剖,3.Nasionのマクロおよび組織解剖:鶏冠、鼻骨、中隔軟骨等傍正中組織を含めた鼻前頭縫合付近)、5)胎児の口蓋の成長、6)胎児頭蓋冠板間層の発生(経週的なマクロおよび組織学的検討)、7)胎児頭部顔面軟部組織計測。以上を小児頭蓋奇形外科-とくに頭蓋狭窄症症候群-の臨床において単純型の頭蓋狭窄症(斜頭、舟状頭、短頭など)および頭蓋顔面骨異形成症症候群(Crouzon病、Apert症候群、Pfeiffer症候群など)の臨床において文献的考察を加味し、論文を作成中である。眼在までの研究結果を下記に示す。1)胎児頭蓋冠および前頭蓋底の組織学的発育は縫合部での観察により、各々の膜内骨化、軟骨内骨化の経時的変化を呈した。2)頭蓋眼窩境界部のマクロ解剖により、眼窩外側壁では胎生後期でもなお縫合部の骨化は見られず、この部位での頭蓋顔面の骨成長調節が生後に及ぶことが示唆された。3)Nasion周囲の矢状断組織の経時的変化の検討により、この部位の骨発生では鼻骨が前頭骨に遅れ、crista galliは後方移動することが確認された。4)胎児頭蓋冠板間層は発生20週胎児の前頭骨に出現し、これを組織学的にも確認した。
高次構造制御による生体材料の高機能化

細胞膜上の受容体や接着分子の分子認識はナノメートルの大きさで規定されており、材料表面への生体分子(タンパク、脂質、糖鎖)の吸脱着や細胞の接着・非接着などを人工的に制御するためには、ナノメートルオーダーの分子設計からミクロ-マクロの高次構造の制御が必須不可欠である。そこで、生体材料の構造制御による機能向上およびその機構解明を試みた。具体的には高分子ファイバー及び濃厚ブラシを対象とし、(1)「ファイバーの二次/三次元配列構造の制御」および(2)「濃厚ポリマーブラシの三次元構造制御」を行い、その生体機能特性を詳しく調べた。得られた知見から、機能化された新規細胞足場材料のコンセプトが開発された。そこで本研究提案では、生体材料の構造制御による機能向上およびその機構解明を試みる。[1]リビングラジカル重合によるナノファイバーの精密表面修飾および配列制御本年度は、親水性高分子であるPHEMA、PEGMA、PHEAの表面リビングラジカル重合法に関してシリコン基板をモデル表面として用い、グラフト重合条件の最適化を行なうとともに、到達可能なグラフト密度、グラフト鎖長などの情報を収集した。[2]磁場によるナノファイバーの配列制御今年度は、分散系のナノファイバー作製技術開発と磁場における配列制御の可能性を探索した。エレクトロスピニングでPGA-Collagenのナノファイバーをバスコレクターを用いて調整し、その後高速ホモジナイザーを用いて水中に分散し鹸濁液を作成する技術を開発した。このファイバーを超伝道コイルを利用して10Tの磁場の中心付近にキャスト用のシャーレを配備し15時間程放置しシャーレ上にキャストし配向構造を示すか探索した。この結果、一部でファイバーの配向が認められた。しかし、相当の乱れ構造も観察され、詳細な条件設定を今後継続する。[3]配列したナノファイバーの細胞足場としての評価の研究項目では、本年度は生物が既に形作った高次構造体が持つ真の機能を検証して、ボトムアップで作り上げるナノファイバー構造体が示す細胞足場としての機能のベンチマークとして、豚角膜から細胞組織のみを除去してコラーゲンナノファイバーの高次構造体を作製し、角膜再生足場としての評価を行なった。兎角膜にポケットを作成し、長期観察を行なった結果、初期的に不透明だった足場が、3週間程度で透明化することがわかり、ナノファイバーによる光学格子構造の形成が示唆された。[1]リビングラジカル重合によるナノファイバーの精密表面修飾および配列制御PMMA系ナノファイバー表面に、親水性高分子であるPHEMAおよびPNaSSを表面開始原子移動ラジカル重合法によりグラフトした。重合条件を最適化することで、高いグラフト密度で約0.3chains/nm^2(濃厚ブラシ領域)でグラフトされることが確認された。[2]磁場によるナノファイバーの配列制御予備検討としてPMMAファイバーを磁場中に静置したところ、部分的な配向が観察された。このことから、目的とする配列構造に到達するためには、溶媒や温度、磁場強度などの更なる最適化が必要であることがわかった。また、溶液中に分散したファイバーに磁場を均一にあてるための回転式装置一式を製作した。[3]濃厚ブラシのパターニング電子線リソグラフィーにより濃厚ブラシのパターニングを試みた。期待通りのパターン(百ナノ程度の溝)を刻むことができたが、電子線によるポリマーへの影響が予測される。細胞膜上の受容体や接着分子の分子認識はナノメートルの大きさで規定されており、材料表面への生体分子(タンパク、脂質、糖鎖)の吸脱着や細胞の接着・非接着などを人工的に制御するためには、ナノメートルオーダーの分子設計からミクローマクロの高次構造の制御が必須不可欠である。リビングラジカル重合によるナノファイバーの精密表面修飾および配列制御表面開始リビングラジカル重合法によりファイバーファイバーへの濃厚ブラシ付与し、ファイバーの配列制御を試みた。

具体的には、モデル高分子として4-viniylbenzyl-2bromopropionateとstyreneのランダム共重合体から電界紡糸により平均直径約600nmのファイバーを合成し、その表面にATRP法によりstyrene sodium sulfonateの表面リビングラジカル重合を行うことで濃厚ブラシ構造を付与した。通常の方法では、ナノファイバーの不織布が得られるため、高次構造化のビルディングブロックとするためにこれらの短繊維化を試み平均長約11μmのサブミクロンファイバーを得ることができた。この短繊維ファイバーの水系分散体を強磁場化キャスト操作を行った後、配向構造の形成の有無をSEMにより確認したところ、短繊維ファイバーは磁場の方向への配向構造の形成が確認された。また、この短繊維ファイバー分散体と細胞を相互作用させるとファイバー構造内に細胞が分散した3D細胞-足場複合体が形成されることが判明し、新たな足場材料としての可能性が示された。
オープンクロマチン構造を特異性高くイメージングできる技術の開発

Tn5をオープンクロマチン構造の可視化に使う技術として、ATAC-seeが近年報告された。そこで、本年度は本研究での可視化方法とATAC-seeとの性能差を比較評価した。その結果、本研究とATAC-seeとの相違点は2点存在することがわかった。これらの条件により、本研究では、オープンクロマチン構造に対する特異性を維持したまま、より効率よく明るい染色を実現できていることが確認できた。本年度は、本技術を用いて、細胞周期依存的なクロマチン構造の解析と、マウス受精卵におけるクロマチン構造の雌雄由来染色体間の比較解析を行った。細胞周期解析では、1細胞レベルでのオープンクロマチン構造領域の総量を蛍光輝度より定量した。その結果、細胞周期を通してオープンクロマチン領域の量は動的に変化することが分かった。更に、G1期やG2期に比べ、S期では、核内DNA総量に対するオープンクロマチン構造領域の割合が大きくなっている様子が観察された。また、M期には顕著にオープンクロマチン構造領域が減少する様子も観察することができた。さらに、そのM期にはオープンクロマチン構造が非常に特徴的な局在を示すことを明らかにし、それら領域と共局在する因子を同定することもできた。今後は、S期・M期のクロマチン構造に関して、より詳細な解析を進めていく。マウスの受精卵では、精子が受精してから、雌雄由来の染色体が融合し一つの核を形成するまでの過程を観察した。その結果、受精後のクロマチン構造は雌雄の由来の違いで大きく異なることがわかり、特に精子由来のDNAは特徴的なクロマチン構造を持つことがわかった。今後は、これらクロマチン構造を制御している因子について、より詳細な解析を進めていく。以上のように、本年度は本研究での観察手法の優位性を明示するとともに、これまでにない詳細なクロマチン構造解析を実現することができた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。ゲノムDNAはクロマチンとして折り畳まれ、直径数μmの核内にコンパクトに収納されている。立体的なクロマチン高次構造は、転写などの核内現象と密接に関与している。三次元の核内空間におけるクロマチン高次構造を解析するために、本研究課題では、細胞核内のオープンクロマチン構造を特異的にイメージングできる技術の確立を目指す。本研究で開発した蛍光プローブを培養細胞と反応させると、細胞核特異的な染色が確認される。さらに、その核内における染色パターンを詳細に解析すると、ヘテロクロマチン領域の蛍光輝度が、その他の核質領域の輝度に比べ、顕著に減少していることが分かった。そこで、このヘテロクロマチン領域における輝度減少が、クロマチン構造を反映した結果であることをより厳密に確かめるために、クロマチン構造に対する人工的な摂動を与えた。具体的には、メジャーサテライト領域特異的にアセチル化を付加する事で、通常ヘテロクロマチンであるゲノム領域に、オープンクロマチン構造を人為的に誘導した。すると、摂動を与えていない場合と比べ、メジャーサテライト領域における蛍光シグナルが顕著に上昇した。この結果から、本染色法がクロマチン構造を反映することを確認できた。また、本研究で開発した蛍光プローブが結合したゲノム領域を次世代シーケンサーを用いて解析したところ、既知のオープンクロマチン領域に対する高い特異性を確認する事ができた。以上の結果より、本研究で開発した蛍光プローブが、オープンクロマチン構造特異的な染色を実現できることを実証できた。現在は、本蛍光プローブを用いて、核内現象の詳細な解析を行うための実験準備に移っている。本年度は、クロマチン構造に対する人為的摂動実験や次世代シーケンサー解析などによって、オープンクロマチンを特異的に染色するためのコンセプトを、効果的に実証する事ができた。

以上のように、本年度は本研究での観察手法の優位性を明示するとともに、これまでにない詳細なクロマチン構造解析を実現することができた。今後は、本研究課題で開発した蛍光プローブを用いることで、核内におけるオープンクロマチン構造の局在と、転写制御などの核内現象との相関の解析を行う。また、本蛍光プローブのクロマチン構造特異性をコントロールしうる要素の解析も同時に行う。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
食品油脂廃棄物をメタンエネルギーに資源化するオゾン併用省エネ型嫌気好気法の開発

本研究では、生物難分解性の油脂成分をオゾンで前処理して高級脂肪酸の毒性を軽減させた後、省エネ型嫌気好気法(UASB-DHS法)で後処理し、その有機成分からメタンエネルギーを効率的に回収する方法を実験的に検討した。研究成果として、本システムの実用化には油脂分解性能をさらに安定化させるための検討が必要という課題が残されたが、油脂分解へのオゾン処理の効果や条件が確認できたことや、その有機成分の分解によって発生したメタンガスの含有率はおおむね60%程度以上であったことなどから、油脂廃水からエネルギーを再資源化できるシステムとして有効性を確認することができた。本研究の目的は、小規模事業場における廃水処理対策の推進を目指して、その処理過程で排出され、処理・処分で問題となるグリストラップ油脂廃水を省エネかつ効率的に処理し、また、メタンエネルギーとして再資源化する新規な廃水処理システムを開発することである。具体的には、生物難分解性の油脂成分をオゾンで前処理をして高級脂肪酸の毒性を軽減させた後、省エネ型嫌気好気法(UASB-DHS法)で後処理を行い、その有機成分からメタンエネルギーを効率的に回収する方法を実験的に検討する。この研究の成果は、公共用水域の水質改善、地球温暖化の防止対策、省資源・省エネルギーの推進、廃棄物処分問題の解消に大いに貢献するものであり、技術的・社会的な意義は非常に高い。しかし、この油脂廃水の処理にはオゾン処理が注目されているが、その分解メカニズムや最適な供給条件に不明な点が多い。そこで、高知工業高等専門学校学生寮の食堂厨房施設のグリストラップ内から採取した油脂廃水を使用して、平成24年度は、23年度の研究成果を基に、まず回分実験でオゾンの油脂分解への効果を検討した。その結果、油脂廃水に対してオゾン供給量を増加させると油脂の指標であるn-ヘキサン抽出物質の濃度を減少させる効果がみられた。また、この油脂成分をガスクロマトグラフィーで分析した結果、オゾンの供給効果は含有する高級脂肪酸の種類によっても異なることが確認された。一方、オゾン-UASB-DHS法の室内実験装置を使用した連続処理においては、廃水中に高濃度に含まれる油脂成分はUASB槽の処理性能を著しく低下させること、油脂廃水をオゾンで前処理することで油脂の阻害影響が軽減できること、また、UASB槽から発生したメタンガスは再資源化エネルギーとして回収できることが明らかとなった。しかし、この油脂廃水の処理にはオゾン処理が注目されているが、その分解メカニズムや供給条件に不明な点が多い。そこで、高知工業高等専門学校学生寮の食堂厨房施設のグリストラップ内から採取した油脂廃水を原水として使用し、平成25年度も24年度に継続してオゾン-UASB-DHS室内装置による連続実験を行い、処理性能を評価した。その結果、油脂分解性を高めるために原水のオゾン処理温度を30°C程度へ加温を試みたが、処理水中のノルマルヘキサン抽出物質濃度は下水道放流基準の30mg/L以下を安定して満足する値を得ることができず、CODcr容積負荷を3kg/m3・日程度以上に上昇させることはできなかった。研究全体の結果として、本システムの実用化には油脂分解性能をさらに安定化させるための検討が必要という課題が残されたが、油脂分解へのオゾン処理の効果や条件が確認できたことや、その有機成分の分解によって発生したメタンガスの含有率はおおむね60%程度以上であったことなどから、油脂廃水からエネルギーを再資源化できるシステムとして有効性を確認することができた。本研究の目的は、小規模事業場における排水処理対策の推進を目指して、その処理過程で排出され、処理・処分で問題となるグリストラップ油脂排水を省エネかつ効率的に処理し、また、メタンエネルギーとして再資源化する新規な排水処理システムを開発することである。

しかし、この油脂排水の処理にはオゾン処理が注目されているが、その分解メカニズムや最適な供給条件に不明な点が多い。そこで、平成23年度は高知工業高等専門学校学生寮の食堂厨房施設のグリストラップ内から採取した油脂排水にオゾン含有空気を供給して、排水中の有機成分、固形成分、油脂成分や臭気が時間的にどのように変化するのか、また、どのようなオゾンの供給条件が油脂分解に効果的なのかを回分実験で検討した。その結果、固形物の少ない油脂排水において、所定の排水量に対するオゾン供給量で回分実験を行うと、排水中の固形成分、油脂成分の濃度と臭気の減少、脱色に対してオゾン供給効果を確認することができた。また、この得られたオゾン最適供給条件を用いて2槽式UASB-DHS法の室内実験装置によって油脂排水の連続処理も行った。その結果、高濃度の油脂成分はUASB槽の処理性能を低下させること、また油脂排水をオゾンで前処理することで油脂の阻害影響が軽減できる可能性があることを確認することができた。本申請における研究目的は、省エネ・省資源型で廃棄物が低減できるオゾン-UASB-DHS法を提案し、グリストラップ油脂廃水をメタンエネルギーとして再資源化する新規な生物学的廃水処理システムを開発することである。高知工業高等専門学校学生食堂の厨房施設から排出するグリストラップ油脂廃水を用いて、平成24年度は23年度の研究成果に基づいてさらに詳細な検討を進めるために回分実験及び連続実験を継続した。また、23年度末には油脂廃水に含有する高級脂肪酸濃度を分析するガスクロマトグラフィーが導入され、油脂成分の分解メカニズムや生物処理への阻害影響に対して、さらに詳細な検討ができるようになった。回分実験では、オゾンの供給量を増加させることで油脂分解への効果が高くなることが確認された。しかし、本実験で使用しているオゾン発生装置は構造上の問題で現在の濃度より高いオゾン濃度を供給できない状況になっている。現在、オゾン発生装置の製造元に検討を依頼しており、今後、高濃度オゾンの供給が可能になった時点でオゾンの油脂分解機構の解明に向けてさらなる検討を行っていく予定である。オゾン- UASB-DHS法の室内実験装置を使用した連続実験については、次第に油脂廃水の供給量を増加させて運転しているが、予想以上に油脂の阻害影響が大きく、正確なデータを採取することに苦慮しているが、処理性能やメタンガスのデータはほぼ順調に採取できている。現在までの達成度としては、オゾンの油脂分解の効果についてはさらに詳細な検討が必要であるが、連続実験においては現状ではほぼ必要なデータが採取できていることから、研究の進捗としてはおおむね順調に進展していると判断される。本申請における研究目的は、省エネ・省資源型で廃棄物が低減できるオゾン-UASB-DHS法を提案し、グリストラップ油脂排水をメタンエネルギーとして再資源化する新規な生物学的処理システムを開発することである。高知工業高等専門学校学生食堂の厨房施設から排出するグリストラップ油脂排水を用いて、平成23年度はオゾンの油脂分解機構の解明を目的として回分実験を行うことが目的である。
超広長帯域・超高速五層非対称結合量子井戸光変調デバイス

五層非対称結合量子井戸(FACQW)の電界誘起屈折率効果(ER効果)を利用した超広波長帯・超高速五層非対称結合量子井戸光変調デバイスを開発することを目的として2年間の研究を行い、以下のような成果を得た。(1)FACQWの電界誘起屈折率効果の実測分子線エピタキシー(MBE)法により、GaAs/AlGaAs多重FACQWをコア層とする位相共振器を作製し、理論予測と同等の巨大な屈折率変化を観測することに初めて成功した。また、電界誘起屈折率変化の偏光依存性も測定し、理論予測と同等の傾向を示すことを観測した。GaAs/AlGaAs多重FACQWをコア層とするMach-zehnder(MZ)干渉計型光変調器を設計・作製し、動作電圧の低減化に成功した。(1)InGaAs系FACQWにおける電界誘起屈折率変化特性の理論的検討(2)InGaAs系FACQWの作製と評価InGaAs/InAlAs量子井戸をMBEにより作製し、その構造的および光学的評価を行った。光吸収電流測定により、その電界吸収変化特性が理論予測と同等の傾向を示すことを実験的に明らかにした。InGaAs/InAlAs多重FACQWをコア層とするMZ光変調器構造の作製技術の確立を図った。多モード干渉素子(MMI)を用いたコンパクトな光変調器構造の試作に成功した。これにより、MMIを用いたコンパクトな長波長用FACQW光変調器および光スイッチの見通しが立った。本研究では,透明波長域においても電界誘起屈折率変化が極めて大きいという特長を持つ,5層非対称結合量子井戸(FACQW)の作製およびFACQWを用いた超広波長帯・超高速光変調デバイスの実現を目指している.本年度は以下の成果を得た.GaAs/AlGaAs多重FACQWをコア層とするMach-Zehnder(MZ)干渉計型光変調器を設計・作製し,ショットキー電極を有する素子において半波長電圧2.5V(DC電圧駆動)を達成した.また,GaAs系FACQW構造の電界誘起屈折率変化の偏光依存性を測定し,理論予測と同等の特性が実測された.(2)InGaAs系FACQWにおける電界誘起屈折率変化特性の理論的検討InGaAs系FACQWについて,価電子帯構造の非放物線性等を考慮したより厳密な電界誘起屈折率変化特性の理論予測を行い,本材料系においてもGaAs系と、同様に巨大な屈折率変化が得られることを明らかにした.(3)InGaAs系FACQWの作製と評価InP基板に格子整合したInGaAs/InAlAs単一量子井戸を作製し,その構造的および光学的評価を行った.光吸収電流測定により,その電界吸収変化特性が理論予測と同等の傾向を示すことを実験的に明らかにした.InGaAs/InAlAs多重FACQWをコア層とするMZ光変調器構造の作製技術の確立を行った.光変調特性を測定するには至らなかったが,pin構造における電極分離構造等の評価を行い,本光変調器構造の作製の見通しが立った.本研究では,透明波長域においても電界誘起屈折率変化が極めて大きいという特長を持つ,5層非対称結合量子井戸(FACQW)の作製およびFACQWを用いた超広波長帯・超高速光変調デバイスの実現を目指した.本年度は以下の成果を得た.GaAs/AlGaAs多重FACQWをコア層とし,Mach-Zehnder(MZ)干渉計型光変調器を設計・作製し,pin構造を有する素子において半波長電圧1.7V(DC電圧駆動)を達成した.昨年のショットキー電極構造を有する素子に比べ,3割の動作電圧の低減に成功した.(2)InGaAs系FACQWにおける電界誘起屈折率変化特性の理論解析とFACQW構造の最適化InGaAs/InAlAs

FACQWについて,価電子帯構造の非放物線性や高次エネルギー準位等を考慮したより厳密な電界誘起屈折率変化特性の理論予測を行い,昨年度に比べて,より巨大な電界誘起屈折率変化を生じる構造を見出した,また,伸張歪の導入による偏光無依存化についても検討を行った.InP基板に格子整合したInGaAs/InAlAsFACQWを作製し,その構造的および光学的評価を行った.光吸収電流測定により,その電界吸収変化特性が理論予測と同等の傾向を示すことを実験的に明らかにした.昨年に引き続き,InGaAs/InAlAs多重FACQWをコア層とするMZ光変調器構造の作製技術の確立を行った.多モード干渉素子を用いたコンパクトな1入力-2出力の光変調器や,2入力-2出力光スイッチの設計を行った.また,ウェットエッチング法に多モード干渉素子の試作に成功した.これにより,FACQW光変調器および光スイッチの見通しが立った.
『飛行型標準光源による世界最高レベルの精度での宇宙線観測の実現』

今年度の初頭は平成29年度までの試験データを解析し、これを元に最適なフライトコースの検討とドローンに搭載する高精度GPSの計測性能を確認する実験を行い、製造元の保証する±10cmの測定精度を確認した。加えて昨年度までの試験により標準光源の発光用の発振器と大気蛍光望遠鏡(FD)のデータ取得トリガー用の発振器にパルス発生時間にズレが生じる不具合と高精度GPSのデータ転送に不具合が確認されたので、前者を新規のエレクトロニクスを導入すること、後者を通信アンテナの再検討により改善した。後述の試験では、FDによるデータ取得率が70%から83%まで改善され、高精度GPSのデータ取得率は81%から98%まで改善した。また、ドローンのジンバル部に搭載するエレクトロニクスの配置の最適化を図り、現地での観測準備作業の改善にも取り組んだ。8月から10月にかけてテレスコープアレイ実験サイトにて、本機を用いたFDの幾何光学特性の測定を試みた。そのフライト航程は目的毎に分けて実施した。航程と目的は『FDの視野の中心付近の飛行: FDの視野方向、焦点サイズ』『FDの視野の周辺部の飛行:FDの集光特性、収差』『隣接のFDに跨る飛行:FDの相対的な視野方向』となった。11月以降は、本年度の試験データのうちFD視野中心付近を航行したデータを用いてFD毎の視野方向の解析にあたった。解析は高精度GPSによって得られた光源の位置を基準としてFDにて取得した受光量の重心の比較を行なった。GPSデータと受光重心位置の差とGPSデータとFD視野上における視野中心ピクセルからの開き角を評価比較することでFDの視野方向の情報が得られることが判明した。FDの視野方向が現行の較正値と異なる場合には、真値を示すGPSと較正値を使用するFDの受光重心では異なる位置を示すことが判明した。平成30年度の当初計画は『1.観測地での実証試験』『2.解析ソフト・シミュレーターによる取得データ評価』『3.再現性・装置差の確認および季節依存性の確認』であり、追加で平成29年度からのフィードバックである『0.GPS測距データおよび望遠鏡受光データ』の欠損の低減である。『0』は大きく2つの改善で完了している。GPSの測距データの欠損はRTK方式を採用したことで2つのGPSモジュールが常に通信する必要があり、この通信エラーによる欠損であることが判明した。よって通信アンテナのサイズと設置位置の変更により見通しを確保した。望遠鏡受光データの欠損は、タイミングモジュールをArduinoにしたことにより生じた同期の乱れをublox性の発振器へ変更することで改善した。『1』は、8月から10月にかけてテレスコープアレイ実験サイトにて、本機を用いたFDの幾何光学特性の測定を試みた。既に、平成29年度に現地での予備試験を完了しており、そのフィードバックを受けた本年度は一部機能の実証試験となった。モジュールの航程はより最適化されたものとなっており、テレスコープアレイ実験における12機の望遠鏡のデータを取得できている。『2』は、昨年度に先んじて進行した解析ツール開発が役立ち、望遠鏡の光学特性のいくつか(焦点サイズ、視野方向など)を定性的に確認するに至っており、定量化にも目処が立っている状態にある。その他にコマ収差などの解析も順次進んでいる。またシミュレータの開発も進んでおり、単一のイベントの数値計算は可能である。現在、計算の並列化可能なソフトへ改修中である。『3』は、平成29年度データとの比較により、装置の再現性は確認しており十分な再現性を確保した装置であると判明した。一方で、冬季の観測は本年度12月から1月にかけて実施したが、風などの環境の影響により試験の実施数が限られた。2019年度は、これまでに取得したデータ解析を中心に進行予定である。テレスコープアレイ実験(TA)サイトには試験を実施した望遠鏡サイト以外に2箇所の望遠鏡サイトを所有しているが、同サイトは飛行が制限される区域であるために、2017年度よりTA実験の共同研究機関であるユタ大学へ実施許可の申請の依頼を出している段階にある。申請の裁定によって2019年度も現地での試験を行うこととなる。また、解析に不足するデータが判明した際も試験を実施する。解析に関しては、既に多くの光学特性の情報が得られており、視野方向および望遠鏡中心付近の集光スポットの大きさなど定量化が目前のパラメータも存在する。これらを進行すると同時に視野幅や収差などのパラメータに関しても解析を進める。シミュレータの並列化とシミュレーションのデータベース作成も進行中であり、取得データ解析後の評価に使用予定である。上記の結果が得られ次第、論文の執筆に移ることとなる。一方で、望遠鏡の応答特性の精度高い解析には、望遠鏡の幾何光学特性の把握が必須であると判明している。よって、上記の幾何光学特性の解析を完了後に、望遠鏡の応答特性の解析に取り掛かる予定である。テレスコープアレイ実験の望遠鏡作成時の受光面不均一性の試験結果との比較により評価が可能である。また、前述の試験未実施の望遠鏡サイトの航行が可能となれば、より有益な較正データがテレスコープアレイ実験へ提供可能となる。その際には2018年度と同様に長期間の実験サイトでの滞在が必要となる。2019度の前半において解析手順を確立することで対処可能と考えており、目下そのように進行中である。

平成29年度は、UAV搭載型標準光源の装置開発を中心に行い、空中での光源位置の高精度測距の実現、光源発光-望遠鏡トリガー同期モジュールの開発および発光一様性の測定を行った。開発機の測距は、2機のGPSモジュールを使用したRTK(リアルタイムキネマティック)測量法を採用した。RTKシステムにより通常のGPS測距精度よりも20倍以上も高精度な±10cmを実現した。一方で、大気蛍光望遠鏡での測定には、望遠鏡のトリガーロジックにより複数のピクセルで受光する必要がある。開発機に搭載する光源は直径20cm程度で感面上の像の大きさは数cmとなり、直径6cm程度のピクセルではトリガーがかからない可能性がある。そこで同期トリガーモジュールを開発した。望遠鏡の受信可能頻度とGPS測距タイミングより10PPSの同期モジュールをArduinoにて実現した。これらの開発により、計測対象の望遠鏡の仕様のうち幾何光学特性の測定が可能となった。夏期の観測では、計画に先んじて大気蛍光望遠鏡の幾何光学的特性の測定を試み、解析手法の開発を行った。テレスコープアレイ実験の大気蛍光望遠鏡は1ピクセルあたり1°の分解能であるが、ピクセルの境界は0.01°以下の極めて狭い幅で、かつ感度も感面の主要部に比べ低い点に着目することにより望遠鏡設置の方位角方向の精度が0.05°程度で確認できた。しかしながら、10PPS同期モジュールの動作は、環境依存で1秒あたり400μ秒程度の誤差を持つことが判明した。望遠鏡のデータ取得の時間フレームは50μ秒であるため、データの取りこぼしが確認された。夏期観測の後、同期モジュールの再開発を推進している。また、光源一様性は計測により全周囲で最大30%の角度依存性が確認されたが、発光毎のバラツキは5%程度であった。継続して角度依存性の小さい光源の開発を推進している。平成29年度は、UAV搭載型標準光源の装置開発が中心とした計画であった。本機の主要な機能は『1:高精度な光源位置の測距』『2:発光-望遠鏡の同期トリガー』『3:一様発光な標準光源』である。『1』は、当初計画のとおりGPSを用いたRTK測量の採用により測距精度±10cmと目標数値を十分に実現している。『2』に関しては初期開発のArduinoによる発振器モジュールではGPS時間を基準として正確な10Hzに対して400μ秒の同期性能であり、測距のタイミングと同期することには成功している。しかし、望遠鏡のデータ取得フレームが50μ秒のため本機による発光の一部ではあるがデータを取りこぼしている。『3』は、発光毎のバラツキは小さく安定している光源を開発できているが、発光量の角度依存性は全周囲最大で30%であり仕様を満たしていない。一方で、平成30年度に予定していた実地試験を夏期休暇の期間に先んじて行い、大気蛍光望遠鏡の幾何光学的な特性の測定試験を行うに至っている。上記の項目『2』に関しては、実地試験により発覚しており平成30年度でのフィードバックに有効である。また、望遠鏡の幾何光学的な特性の解析手法の開発に着手できており、方位角方向の解析に関しては目標精度を達成している。実地試験で、開発機が大気蛍光望遠鏡の特性計測および較正に対し有効であることが実証できた。