hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
性フェロモンの分子進化による、生殖隔離・種分化の実証

接合藻ヒメミカヅキモには、Plus型、Minus型と呼ばれる異性細胞間で有性生殖を行うヘテロタリック株が存在している。本種には、互いに生殖隔離した集団である交配群(生物学的種)が存在する。これらの生殖隔離機構を解析することで、種分化機構の解明が期待される。交配群IEと本研究により発見された新規交配群Gに注目し、隔離の状況を明らかにした。また、交配群IEの全ゲノム解析と、両交配群におけるRNA-seq解析を行なった。これにより、部分的な生殖隔離を示す交配群IIAとIIBにおける性フェロモンの多様性との共通項が見出され、生殖隔離機構の共通性が明らかになった。本年度は交配群IEを用いてRNA seq解析を行なった。また、概要ゲノム情報の結果も踏まえ、性フェロモン相同遺伝子群の特徴と発現様式を明らかにした。その結果PR-IP Inducer遺伝子は+型、ー型の両ゲノムともに3コピー存在し、それぞれ発現していることが示された。また、パラログも多数みられ、遺伝子重複が複数回起っていたことが示唆された。一方、PR-IP遺伝子は少数のパラログは存在するものの、遺伝子そのものは両ゲノム中に1コピーずつしか存在しなかった。性フェロモン受容体に突然変異が起った場合、性フェロモン遺伝子が複数存在していれば、その1つに変異が入る事で対応し、多様な受容体に作用出来るものと考えられた。一方、出芽酵母においても、性フェロモンa因子とα因子による生殖隔離が知られており、α因子の種間相互作用が起らない非対称な生殖隔離が知られている。近年の解析により前者は複数の遺伝子に、隔離の原因となるα因子は1遺伝子にのみコードされていることが明らかとなった。これは本研究で明らかになった性フェロモンの特徴と共通しており、緑藻と酵母という、異なる生物に共通して単コピーの性フェロモンが原因となる生殖隔離が観察された。この現象の解析を進めることは、生物の種分化における共通の機構の解明へと繋がる。更に、ヒメミカヅキモにおける新規交配群の発見にも成功しており、この交配群の生殖隔離の状況と性フェロモン配列の比較を行なうことで、性フェロモンによる生殖隔離における実体の理解が期待される。本年度は、交配群IEにおける概要ゲノムおよびRNA-seqを解析をおこなった。また、分子生物学的な基盤の整った交配群IEに近縁な新規交配群Gの発見に成功した。この新規交配群と交配群IEとの間では、有性分裂反応は見られるものの、以降の反応は見られず、有性生殖の初期に隔離障壁が存在することが明らかとなった。新規交配群GとIEの間では、完全に生殖隔離しているものの、部分的に性フェロモンの作用が観察され、性フェロモンの作用が損なわれることによる生殖隔離が起こっていることが示唆された。また、交配群IIAとIIBの間では、+型細胞の性フェロモンが作用し難いために、非対称な生殖隔離が観察されるが、同様の反応傾向が交配群IIEとGの間に観察され、性フェロモンによる共通した生殖隔離機構の存在が示唆された。ゲノムやRNAseq情報の蓄積した交配群IEと近縁で、生殖隔離が観察される交配群の発見により、性フェロモンによる生殖隔離における分子生物学的な実体の理解が期待される。ヒメミカヅキモでは交配群IIAの+型細胞と交配群IIBのー型細胞の掛合わせでは接合が見られるものの、逆の掛合わせでは接合が見られない。このような非対称な生殖隔離の原因は、交配群IIAのー型細胞が放出する性フェロモン(PR-IPに相当)が、交配群IIBの+型細胞にほとんど作用出来ないためであることを見いだしている。実際、交配群IIA、IIBより2種の性フェロモン相同遺伝子を単離し、両者の配列を比較したところ、PR-IP Inducer遺伝子については高い相同性が示されたが、PR-IPの19 kDaサブユニット遺伝子では比較して相同性が低かった。ヒメミカヅキモでは、完全長cDNA解析により、異なる5つの発生ステージから約17万ESTsの発現情報を得ている。更にはシャジクモ藻類で唯一、+型、ー型細胞それぞれにおける概要ゲノム配列の解読を行なっている。このデータベースを用いて性フェロモン遺伝子のゲノム情報を解析し、コピー数や相同遺伝子数、その配列情報を用いた系統解析を行い、PR-IP InducerとPR-IP遺伝子のゲノムレベルの違いを明らかにした。その結果、PR-IP Inducer遺伝子は+型、ー型の両ゲノム中に複数コピー存在したが、PR-IP遺伝子は1コピーずつしか存在しなかった。以上の事からPR-IP遺伝子はPR-IP Inducer遺伝子と比較して変異の蓄積が容易で進化速度が早いことが考えられた。

また、交配群IIAにおけるPR-IPの構造が変化することで、交配群IIBの+型細胞がこれを認識出来なくなり、非対称な生殖隔離が起こったものと考察している。接合藻ヒメミカヅキモには、Plus型、Minus型と呼ばれる異性細胞間で有性生殖を行うヘテロタリック株が存在している。本種には、互いに生殖隔離した集団である交配群(生物学的種)が存在する。これらの生殖隔離機構を解析することで、種分化機構の解明が期待されるが、有性生殖の誘起が可能な交配群はIIA、IIB、IEの3群のみで少ない。これまでに、静岡県の麻機遊水地から新規交配群Gの発見に成功した。系統解析の結果、本研究課題でRNAseq解析を行った交配群IEに近縁であった。隔離の状況を明らかにしたところ、両交配群は接合子は形成せず、生殖隔離しているものの、部分的な生殖反応をおこすため、性フェロモンが作用し合っていることが示唆された。交雑実験の結果、交配群Gのplus型細胞から放出されるPR-IPは交配群IEのminus型細胞に作用しないが、交配群IEのPR-IPは交配群Gに作用することが明らかとなった。性フェロモンの配列を確認するため、栄養増殖期、有性生殖期、接合子発芽期の細胞をそれぞれ回収し、Total RNAの抽出を行った。次に、得られたTotal RNAを用いてHiseq 2500によるRNA-seq配列決定(ペアードエンド、101-bp)を行った。得られたリードを元に、PR-IP Inducer遺伝子(CpPI), PR-IP 19 kDaサブユニット(Cp19ksu)、PR-IP 42 kDaサブユニット(Cp42ksu)の仮想オルソログ配列を得た。PR-IPの19 kDaと42 kDaにおいては、交配群IEのものに対してアミノ酸レベルで90%近い相同性を得た。また、19 kDaを運ぶキャリアタンパク質である42 kDaに比べ、実際に細胞に作用する19 kDaの方が相同性が低いことも示された。また、19 kDaのアミノ酸の違いにより、交配群GのPR-IPが交配群IEに作用しないことが示唆された。進化生物学・植物生理学本年度は性フェロモンの種認識領域を特定するうえで、RNA-Seqを用いた解析を行なった。概要ゲノム情報も踏まえ、2つの性フェロモンはゲノムレベルで特徴が異なるという新発見にもつながり、性フェロモンによる生殖隔離を理解するうえで重要な情報となった。更には、BACライブラリの作成を完了しており、性フェロモン遺伝子群のゲノムレベルでの特徴解析が可能となった。また、PR-IP Inducer遺伝子を酵母を用いて発現させることに成功していることからも、おおむね順調に進展していると自己点検・評価した。本年度は概要ゲノム情報およびRNA-seqを用いて解析をおこなった。更に、新規交配群の発見に成功したことにより、近縁でありながらも生殖隔離した交配群同士の、分子生物学的な解析が可能となった。このように、生殖隔離機能の分子生物学的な基盤の確立に成功しており、研究はおおむね順調に進展している。
視覚系の空間推定処理に関する神経基盤

網膜上で離れた位置に存在する物体間の空白距離の推定がどのように行われているかについては、未だ検討されていない問題が多い。これについてHisakata et al. (2016)は、高密度のテクスチャへの視覚順応後に、2点の物体間の距離を推定させると、その距離が縮んでみえる現象を発見した。この"密度-距離順応"についての神経基盤を検討する目的のため、今年度はfMRI実験のための行動実験の下地として、その時間特性を心理実験により検討した。実験1では、まず順応時間の効果・順応後の効果量の減衰時間・順応中の刺激更新頻度が効果量へ及ぼす影響を検討するため、円刺激へのサイズ知覚を順応前・順応中・順応後の一連を階段法を用いて測定した。その結果、知覚サイズの縮小量は順応時間が長いほど大きくなること、順応刺激の更新頻度は3Hz、10Hz、0Hzの順に縮小量が小さくなること、順応時間や順応刺激の更新頻度によらず順応後の減衰時間は変わらないことなどが明らかになった。これをうけて実験2では、順応時間は固定し順応時間の更新頻度を015Hzで変化させ円刺激の知覚サイズを測定した。その結果、縮小量はおよそ25Hzの刺激更新でピークになることが明らかになった。これらの成果を密度-距離順応の空間特性の結果と合わせて、日本視覚学会およびOSA Fall Vision Meetingなどで発表した。さらに実験2の成果はVision Sciences Societyにて発表予定である。さらにfMRI実験のための行動実験の予備実験を行い、各種パラメータを調整した。またfMRI施設において計測パラメータの打ち合わせを行った。今年度予定していた行動実験を遂行した。さらに来年度からのfMRI機器使用のための実験計画倫理申請通過および施設での打ち合わせが終了した。今後は、まずfMRI計測に先立ち行動実験を遂行する。さらに同時進行で予備実験としてfMRI測定実験を被験者数名に対し行う。また、予備実験の結果から本実験で使用するパラメータを決定し、fMRI計測の本実験を行う。去年度は、fMRIを使用した計測実験を行わず機器使用料が発生しなかったこと、さらに購入した脳機能解析ソフトウェアが予定していたよりも価格が安くなったことなどから次年度使用額に差額が生じた。今年度は、fMRIの予備実験および被験者10名ほどを対象に本実験を行う予定である。そこでMRI機器使用料および被験者・RA謝金に差額を使用する。
タンパクイソ体アスパラギン酸化の生物学的意義

イソ体アスパラギン酸を有する蛋白質の細胞内蓄積がアルツハイマー病などの神経変性疾患の病態で、どのような役割を果たしているのかを明らかにする目的でイソ体アスパラギン酸を修復すると考えられている酵素、イソ体アスパラギン酸メチル転移酵素(Protein L-isoaspartyl Methyltransferase;PIMT)を欠損したモデルマウス(PIMT欠損マウス)を標的遺伝子組換え法を用いて作成した。ホモマウスはメンデルの法則に従い生まれたが、生後4週から12週の間に100%死亡した。この死亡は、てんかん発作の出現頻度と相関し、抗けいれん剤であるデパケン投与により生存曲線が約4週間延長した。これらの結果より、イソ体アスパラギン酸化されたタンパク質がメチル化を受けないと、脳は正常に発生するものの、その機能を維持できずにマウスは最終的には生後12週までに死亡してしまうことを明らかとした。平成9年度はPIMT欠損マウスの行動・学習異常を検討した。Morrisの水迷路試験の結果、PIMT欠損マウスは空間記憶学習能が低下していることを明らかとした。更に、海馬スライスの電気生理学的実験から、CA3領域で特異的に長期増強(LTP)が誘発出来ないことを示した。生化学的所見と併せて、中枢神経の正常な神経活動の維持にイソ体アスパラギン酸化タンパク質のメチル化が必須であること、その酵素欠損が記憶・学習障害をもたらすことを明らかとした。
硬X線偏光観測による超新星残骸での粒子加速機構の解明

本研究では将来の高感度硬X線偏光観測を目指して、シリコン半導体ピクセル型検出器の開発を行った。この検出器はSilicon-On-Isulator (SOI)技術を用いたピクセル検出器(SOIPIX)である。硬X線偏光観測を実現するにはSOIPIXに優れたエネルギー分解能が要求される。本研究では信号処理回路の初段の部分を改良して、信号増幅をかけることで、従来の2倍のエネルギー分解能を達成るすることができた。また、これまでの素子では信号電荷の収集効率が低かったためにエネルギー分解能を劣化させていたが、その原因を特定することができた。本年度はSOI技術を用いたピクセル型検出器(SOIPIX)のエネルギー分解能向上に主眼を置いて研究開発を行った。エネルギー分解能の向上は、高感度の硬X線偏光観測を実現する上で必要不可欠であり、また、SOIPIXに関する他の応用を考えた場合にも欠かせない課題となっている。これまで、我々のSOPIXでは初段にソースフォロワを用いた回路で信号の読み出しを行っていた。初段の回路にフィードバック・キャパシタを追加することで電荷増幅器とし、できるだけセンサから近い段階で信号の増幅を行うように変更を施した。その結果、回路全体のゲインを約3倍に向上することに成功し、エネルギー分解能も5.9 keVのX線に対してFWHMで300 eVを達成することができた。これまでのソースフォロワを用いた回路では、エネルギー分解能は650 eVであったので、飛躍的に向上できたことになる。電荷増幅器の回路定数や素子内でのレイアウトについての最適化は未実施であるので、これを行うことでさらなるエネルギー分解能の向上が今後の課題である。一方で、数多くの異なる素子を評価している中で、SOIPIXに関する課題も見えてきた。測定データを見ると、ピクセルとピクセルの間の領域では電荷収集効率が悪いようであることがわかったのである。これを詳細に調べるため、SPring-8において10ミクロン程度にしぼったX線ペンシルビームをSOIPIXの様々な場所に照射し、各場所における検出器レスポンスを調べた。データの詳細解析を現在進めている所であるが、ピクセル間において電荷収集効率が悪いという我々の仮説が正しいことがわかった。今後、実験結果に基づいて素子の改良を施す予定である。本年度も前年度に引き続きSOI技術を用いたピクセル型検出器(SOIPIX)のエネルギー向上を目指した研究開発を行った。エネルギー分解能は本研究が目指す硬X線観測を実現するには、最も優先すべき開発項目である。我々は、これまで開発した素子において初段にソースフォロワを用いていたが、これを電荷増幅器に代えることで、できるだけ初段で信号を増幅させ、エネルギー分解能の向上を狙った。前年度において、既にこのような素子の評価を行っているが、一部、素子のレイアウトに誤りがあったので、本年度はこれを修正した素子(XRPIX3b)の評価を進めた。その結果、読み出しノイズとして35 electrons (rms)を達成することができた。また、これまで作成した素子も含めて取得したデータを系統的に解析することで、XRPIX3bのノイズをさらに改善するには後段の回路を改良する必要があることもわかった。エネルギー分解能を悪化させている原因としては、回路のノイズ性能が不十分であったことの他に、センサー層内における電荷収集効率が低かったことも挙げられる。前年度にこれを調査するためにSPring-8において10ミクロン程度に絞ったX線ビームをSOIPIXの様々な場所に照射する実験を行ったが、今年度は、そのデータの解析を行った。さらに、素子内の電場シミュレーションを行い、解析結果との比較を行った。その結果、読み出し回路の配置がセンサー層での電場に影響することがわかった。逆に、回路の配置を工夫することで電荷収集効率を向上させることができることがわかった。以上の評価結果をふまえて、新規素子の設計を行い、次世代の硬X線観測用SOIPIXの開発に目処をつけることができた。宇宙物理学実験申請書に記した通り、偏光観測を実現するにはSOIPIXのエネルギー分解能向上が最も重要である。今年度に達成したエネルギー分解能によって、その目処がついたと言える。また、SOIPIX素子に関する他の開発要素についても、様々な測定や実験により、方策が明確になってきた。本研究の肝であり、また、最も時間がかかると思われる素子自体の開発を大きく進めることができたので、順調に進展していると言うことができる。初年度で成功した電荷増幅器を用いた回路の最適化を進める。まず、現存する素子の性能評価を進め、次に作成する素子に用いる回路パラメータを決定する。また、ピクセル間の領域において電荷収集効率が悪いという問題については、X線ペンシルビームを用いた実験のデータ解析を進める。

そしてその結果に基づいて、特にインプラントの構造について改良案を作り、内部の電場構造などを計算し、実際に電荷収集効率が向上することを確認した上で、次に作成する素子のデザインに反映する。ハードウェア開発と並行して、将来に向けて偏光計としての性能評価を行う。本研究で目指しているのはSOIPIX素子を複数枚積層した検出器であるが、各素子のエネルギー分解能やピクセルサイズは現在開発している素子に基づいて現実的な数字を仮定した上で、モンテカルロ・シミュレーションを用いて、偏光計として、どの程度の感度が達成できるかを調べる。また、今後、SOIPIX素子にどのような改善、あるいは、仕様変更が必要かまとめる。新たなSOPIX素子の製作およびそれを搭載する回路基板の発注を当初は初年度に行うとしていたが、ピクセル間において電荷収集効率が悪い問題を見つけたため、その解決策を見いだしてから発注を行うことにしたため、次年度使用額が生じた。次年度に持ち越した額の大部分はSOIPIX素子の製作、あるいは、それを搭載する回路基板の製作に用いる予定である。それ以外の用途については当初申請した通りの用途で用いる予定である。
顎関節雑音発生時の下顎頭運動に関する研究

顎関節症の主症状うち、顎関節の運動と共に発生する顎関節雑音は、顎関節症患者に多くにみられ、顎関節症の病態をあらわす重要な要素の一つである。その研究の過程で、申請者は顎関節雑音が顎運動時の下顎頭の急激な変化によって発生することに着目し、顎関節雑音発生時の下顎頭の運動を3次元的な加速度として測定する方法を考案した。今回は、この装置の信頼性を確認するための検討を行った。1.シミュレーターに、申請者の作製した下顎頭加速度測定装置を装着し、シミュレーターの下顎頭部に発生する加速度の方向、強度をモニターで確認しながら下顎頭部に加速度を発生させた。2.その時の、下顎頭加速度測定装置に発生する信号を振動計にて増幅した後、アナライジングレコーダーへ取り込み、加速度を各方向のベクトルに変換し、加速度の方向および大きさを算出した。3.この結果、実際に下顎頭に作用する加速度と、本装置で測定される加速度とは、X軸方向の相関係数0.99、Y方向の相関係数0.94、Z方向の相関係数0.96で、極めて高く、本装置の信頼性が確認された。4.また、実際に顎関節雑音の発生する被験者で、本装置を用いて測定を行った。それとともに、MRIの撮影を行い、本装置による測定結果と比較した。5.MRIによる診査結果で予測される下顎頭運動と、本装置の測定結果は、必ずしも一致しなかったが、これは、本装置が微妙な下顎頭の運動を捉えることが可能なため、MRIで診査不可能な病変にも影響されたためと考えられ、顎関節構造の詳細な検討にも供されうることが示唆された。
IGFおよびIGF結合蛋白の病態生理学的意義に関する研究

IGFおよびIGFBPの病態生理的意義について以下に示す知見を得た。1]神経性食欲不振症(AN)における低栄養の指標としてのIGFsおよびIGFBPsに関する検討:ANでは血中IGF-IおよびIGFBP-3は低値でbody mass index(BMI)とは正の相関を認め,一方,血中IGFBP-2は高値でBMIとは負の相関を認めた。重回帰分析ではこれらの測定価の中でIGFBP-2がよりBMIと関係することを認めた。これらの成績は低栄養の指標としてIGFBP-2がIGF-I,IGFBP-3より良い指標と考えられた。2]低血糖を呈する膵外腫瘍(NICTH)における血中IGFBPsおよびIGF-II遺伝子のloss of imprinting(LOI)に関する検討:a)IGF-II産生NICTHでは血中IGF-II値は必ずしも高値でなく,IGF-IIのみで本症の低血糖を説明することはできず,IGF-IIの作用を調節するIGFBPの変化が低血糖発症機構に関与することが考えられる。そこで,IGF-II産生NICTHにおいて,血中IGFBPを測定した。IGF-II産生NICTHでは血中IGFBP-2は高値で,血中IGFBP-3は低値であった。腫瘍を摘出後,低血糖が消失した症例では,術後,血中IGFBP-2は低下し,血中IGFBP-3は増加した。以上の成績はこれらIGFBPsの変化がIGF-IIのbioavailabilityを変化させ,低血糖に関与しうることが示唆された。b)IGF-II遺伝子はgenomic imprintingされているが、ある種の腫瘍でLOIを認め,このLOIがIGF-IIの過剰発現をきたし腫瘍の発育に関与することが示唆されている。そこでIGF-II産生NICTHの腫瘍についてIGF-II遺伝子のLOIがあるか否か検討した。informative caseの11例中8例にIGF-II遺伝子LOIを認め,本症のIGF-II過剰産生にLOIの関与が示唆された。3]腎機能とIGFBP-6に関する検討:血中IGFBP-6は慢性腎不全では高値を示し,血中クレアチニン値と正の相関を認めた。更に,腎移植後,速やかに血中IGFBP-6値は低下し,血中IGFBP-6が腎機能に連動して変化することを認めた。4]血中acid labile subunit(ALS)の血中動態:血中ALSはGH分泌能を反映し,GHDの診断,治療効果の判定に有用であると考えられた。IGFおよびIGFBPの病態生理的意義について検討を加え,本年度は以下に示す知見を得た。

2)低血糖を呈するIGF-II産生膵外腫瘍(NICTH)でのIGF-II遺伝子のloss of imprinting(LOI)に関する検討:IGF-II遺伝子はgenomic imprintingされているが,ある種の腫瘍でLOIを認め,このLOIがIGF-IIの過剰発現をきたし腫瘍の発育に関与するのではないかと考えられている。そこでIGF-II産生NICTH15例の腫瘍についてIGF-II遺伝子のLOIがあるか否か,PCRを用い,Apalによる断片長多型を解析した。15例中11例がinformative caseであり。この11例中8例にIGF-II遺伝子のLOIを認め,IGF-II過剰産生にLOIの関与が示唆された。IGFおよびIGFBPの病態生理的意義について検討を加え、本年度は以下に示す知見を得た。1]低血糖を呈する膵外腫瘍(NICTH)における血中IGFBPsに関する検討:IGF-II産生膵NICTHでは血中IGF-II値は必ずしも高値でなく、IGF-IIのみで本症の低血糖を説明することはできず、IGF-IIの作用を調節するIGFBPの変化が低血糖発症機構に関与することが考えられる。そこで、IGF-II産生NICTH37例において、血中IGFBP-2、-6をRIAでIGFBP-3をIRMAで測定した。血中IGFBP-2は1982±208ng/mlであり、健常成人に比し有意に高値であった(383±20ng/ml)。血中IGFBP-3は1.51±0.11μg/mlであり、健常人に比し有意に低値であった(3.13±0.05μg/ml.一方、血中IGFBP-6値は20.9921ng/mlと広範囲に分布し、高値を呈するものもあったが、健常人と差を認めなかった(218±43vs110±7.4ng/ml).腫瘍を摘出後、低血糖が消失した6例では、術後、血中IGFBP-2、-6は低下し、血中IGFBP-3は増加した。以上の成績はこれらIGFBPsの変化がIGF-IIのbioavailabilityを変化させ、低血糖に関与しうることが示唆された。2]血中acid labile subunit (ALS)の測定の有用性に関する検討:IGFBP-3は血中ではIGF-IGFBP-3複合体を形成し、この複合体の多くはALSと結合し、IGF-IGFBP-3-ALSの3量体(150kDa)を形成している。このALSの血中動態を最近開発されたRIAを用いて測定し、その測定の有用性について検討した。成人GH分泌不全症(GHD)の血中ALSは4.2±2.6mg/Lであり、健常人に比べて有意に低値であった(16.2±2.4mg/L)であり、GH治療により有意に増加し(11.5±3.8mg/L)、投与中止後低下した。血中ALSは血中IGF-1、IGFBP-3と各々r=0.79、0.89と有意な正の相関を認めた。以上の成績は、血中ALSはGH分泌能を反映しており、GHDの診断、治療効果の判定に有用であると考えられた。
旧ソビエト周縁地域における都市空間の歴史的変遷極東・ウクライナ・中央アジア

ウクライナ第二の都市ハリコフにおいて現地調査を実施し、その中心街区の再開発事業における首都性の創出に着目し、「周縁の中央化と、その再周縁化」という形での総括を試みた。これに関連した文献調査で43件の関連文献を集めた。結果、ハリコフのレーニン広場とガスプロムは比較的に早い時期に政治的象徴としての機能を放棄したためソ連型政治空間をよく保存する重要なモニュメントであるとの結論に達した。予定していたウクライナ・ハリコフ市での現地調査は、9月にサハリンへの長期出張を命じられたために不可能となった。そのため、ハリコフに関する研究については、市街地図やいくつかの基本文献の入手したにとどまった。しかしながら、京都大学附属図書館における資料収集で、当時のソビエトの雑誌からウクライナ関連の建設関連記事の抜粋を発見し、いくつかの貴重な知見を得たので近々発表する予定である。これについては、共同研究「ロシアにおける辺境と異境」において、アヴァンギャルドの地方推進と反動との関連性を通した潮流の変遷としてもあわせて報告する可能性を予定している。従来のアヴァンギャルド研究において前衛と反動の展開と対立が空間性・場所性を考慮せずになされてきたことを批判的に検証するものであり、モスクワ型都市計画システムの地方への拡張を考える上で不可欠の研究と考える。このほか、サハリン出張時に1991年ユジノサハリンスクの都市基本計画2冊分を入手できたのは大きな収穫であった。これにより、ソビエト連邦末期のサハリンにおける都市計画の全貌を明らかにすることができるであろう。また、サハリン出張時において「チェーホフ来島120周年記念学術会議」が開催され、この席上で「製紙工場の地政学」と題した報告を行った。これは、当該研究の前段階である日本時代の都市形成過程を論じたものであるが、ソ連時代との連関性を論じるべく写真資料を中心とした資料収集を精力的に進めているところである。また、中央アジアについては現実的に渡航日程を設定することが困難であるため、文献資料の収集を精力的に行い、他日の研究の進捗を期したいと考えている。ウクライナにおける都市建設に関しては、ロシア連邦との国境に近い第二の都市ハリコフ(ハルキウ)においてフォールドワークを実施し、その中心街区の再開発事業における首都性の創出に着目し、ソ連型都市建設システムの成果としての特質として、「周縁の中央化と、つくられた中央の再周縁化」という形での総括を試みた。つまり、ソビエト政府が内戦期におけるウクライナ民族主義勢力に対抗する拠点として首都を構えたのがハリコフであり、その中心として、かつての城塞地区と思われる部分に巨大なレーニン像を中心とする広場を建設し、広場の最奥部にガスプロムという国際様式のモニュメンタルな建築を配することで、きわめて科学的な新社会の中枢部の象徴をつくりあげようとしていた。近代建築の非伝統的な性格を活用することで、ソビエトの新規性と科学性を強調し、伝統的な正教的帝政的な旧社会との訣別を演出しようとしたのである。しかしながら、1934年にキエフがウクライナの首都に復帰すると、ハリコフのもつ政治的象徴性は急速にその意義を失うこととなった。さらに、1991年にソビエト連邦が崩壊し、ウクライナが社会主義体制から脱却することでその傾向はさらに強まった。そのためか、ガスプロムという中央広場は都市機能面での中心性も同時に喪失し、ハリコフは中心軸が非常に埋没した都市空間となっている。だが、ハリコフのレーニン広場とガスプロムは比較的に早い時期に政治的象徴としての機能を放棄したために、かえってよくソ連型政治都市空間のありかたをよく保存する存在となっている。つまり、記憶としてのソ連初期における政治的中心が内包された重要なモニュメントであるとの結論に達した。
線形偏微分方程式に対する初期値問題の適切性について

線形偏微分方程式に対し、初期面をt=0とする非斉次初期値問題の適切性と、初期面をt=τ(0≦τ)とする斉次初期値問題の族の一様適切性との間の関係を、解の滑らかさを要請した場合に考察するという研究目的達成の為に、代表者、分担者が各々出張して研究連絡、資料収集に努めたほか、西浦、細野、栄、鈴木の諸氏を煩わして分担者観音が研究連絡及び資料収集に努め、三宅、宮武、溝畑、森岡、浅倉の諸氏においで願って代表者自身が研究連絡をし、更に、坂元、陳、南の各氏に専門知識の供与を願って、情報の収集に努めた。此の活発な研究連絡により、当該目標の達成は出来なかったが、解の滑らかさを考慮した初期値問題に関して、8月のブルガリアでの国際学会、1月の松山での研究集会での口頭発表と言った2つの新しい知見を得ることが出来た。これらについては論文発表に向かって整理中である。
分子内電子移動によるスイッチング機能を目指した非対称金属二核錯体の分子設計

ルテニウム、オスミウム-ビス(2,2'-ビピリジン)錯体は可逆的な電子移動反応を行うことが可能で、光励起により発光することから新しい機能性分子集団系を設計する場合の反応中心分子となりうる。そこで、本研究はこの反応中心を種々の架橋配位子で結合させてできるルテニウム、オスミウム二核錯体を基本単位とする新しい分子集合体の合成ル-トの確立と、外部信号に応答して性質が変化するような分子素子としての機能を錯体に付与するための分子設計指針を得ることを目的にした。研究期間中に得られた実験成果を以下にまとめた。(1)外部信号としてのプロトン移動に応答可能な(2ーピリジル)ベンズイミダゾ-ルを基本骨格とした架橋配位子Lを有する種々の対称型及び非対称型ルテニウム、オスミウム二核錯体[(bpy)_2M(L)M'(bpy)_2]^<4+>(M,M'=Os,Ru and Rh;bpy=2,2'ービピリジン)(A)を新規に合成した。用いた架橋配位子の構造と略号を下に示した.また,単核錯体[(bpy)_2M(L)]^<2+>は多核錯体合成のよい出発錯体となることがわかった.(2)錯体(A)の吸収スペクトルはpH変化を示し、架橋配位子がL=bpbimH_2およびmbpbimHの場合のイミノ水素基の脱プロトン化の酸解離定数pK_aは,M=M'=Ru;L=bpbimH_2の場合には5.61および7.12で,L=mbpbimHの場合は5.91であった。(3)錯体(A)のサイクリックボルタモグラムは非常に接近した2段の1電子酸化過程を示す。その酸化電位はpHに依存する。特に、中性領域付近では酸化電位は直線的な変化を示し,ー60mV/pHの傾きを示す。このことは、電子移動とプロトン移動が共役していることを意味している。2個の酸化電位の差は,RuおよびOsまわりの配位子に依存して50ー150mVの範囲で電位コントロ-ルすることが可能である。(4)錯体(A)の一電子酸化後に生成する混合原子価錯体は近赤外領域に非常に弱い原子価間電荷移動遷移を示すことがわかった。ところが、錯体(A)が脱プロトン化すると、この原子価間電荷移動遷移は強度が約40倍増大し、それとともに長波長シフトする。このことは、架橋配位子の脱プロトン化により金属間相互作用が強くなることを意味している。すなわち、プロトン化ー脱プロトン化により金属間の相互作用を変化させることができ、プロトンが一種のスイッチングの役割を果たしていることがわかる。(5)錯体(A)(M=M'=Ru)は640nm付近に極大を持つ発光を示す。ところが,M=Ru,M'=Rh;L=bpbimH_2の場合にはRuからRhへの電子移動消光が起こり,発光を示さない.この錯体で一個脱プロトン化が起こると発光が観測されるようになる。この現象は,RuからRhへの励起状態における電子移動がプロトンがついた状態ではエネルギ-的にdownhillであるのに対して,脱プロトン化が起こるとuphillとなり,電子移動消光が起こらなくなり,発光が観測される.この消光ー発光はプロトン移動に対して可逆的であり,この系が一種の"蛍光スイッチ"として機能することが明らかになった.以上の結果から、適当なエネルギ-差をもつ二個の金属イオンを選択し分子配向を制抑すれば、電子の流れを分子レベルで規制でき、on/off機能をもつ分子スイッチの構築が可能であることが本研究から明らかになった.ルテニウム、オスミウム-ビス(2,2'-ビピリジン)錯体は可逆的な電子移動反応を行うことが可能で、光励起により発光することから新しい機能性分子集団系を設計する場合の反応中心分子となりうる。用いた架橋配位子の構造と略号を下に示した.また,単核錯体[(bpy)_2M(L)]^<2+>は多核錯体合成のよい出発錯体となることがわかった.(2)錯体(A)の吸収

スペクトルはpH変化を示し、架橋配位子がL=bpbimH_2およびmbpbimHの場合のイミノ水素基の脱プロトン化の酸解離定数pK_aは,M=M'=Ru;L=bpbimH_2の場合には5.61および7.12で,L=mbpbimHの場合は5.91であった。(3)錯体(A)のサイクリックボルタモグラムは非常に接近した2段の1電子酸化過程を示す。その酸化電位はpHに依存する。特に、中性領域付近では酸化電位は直線的な変化を示し,ー60mV/pHの傾きを示す。このことは、電子移動とプロトン移動が共役していることを意味している。2個の酸化電位の差は,RuおよびOsまわりの配位子に依存して50ー150mVの範囲で電位コントロ-ルすることが可能である。(4)錯体(A)の一電子酸化後に生成する混合原子価錯体は近赤外領域に非常に弱い原子価間電荷移動遷移を示すことがわかった。ところが、錯体(A)が脱プロトン化すると、この原子価間電荷移動遷移は強度が約40倍増大し、それとともに長波長シフトする。このことは、架橋配位子の脱プロトン化により金属間相互作用が強くなることを意味している。すなわち、プロトン化ー脱プロトン化により金属間の相互作用を変化させることができ、プロトンが一種のスイッチングの役割を果たしていることがわかる。(5)錯体(A)(M=M'=Ru)は640nm付近に極大を持つ発光を示す。ところが,M=Ru,M'=Rh;L=bpbimH_2の場合にはRuからRhへの電子移動消光が起こり,発光を示さない.この錯体で一個脱プロトン化が起こると発光が観測されるようになる。この現象は,RuからRhへの励起状態における電子移動がプロトンがついた状態ではエネルギ-的にdownhillであるのに対して,脱プロトン化が起こるとuphillとなり,電子移動消光が起こらなくなり,発光が観測される.この消光ー発光はプロトン移動に対して可逆的であり,この系が一種の"蛍光スイッチ"として機能することが明らかになった.以上の結果から、適当なエネルギ-差をもつ二個の金属イオンを選択し分子配向を制抑すれば、電子の流れを分子レベルで規制でき、on/off機能をもつ分子スイッチの構築が可能であることが本研究から明らかになった.本研究は、分子レベルにおけるスイッチ素子への応用を意識した新しい金属二核錯体の分子設計とその分子集合化を目的として行なった。スイッチ素子の分子構築のために分子内電子移動に方向性をもたせるとともに、スイッチ機能発現のために外部信号としての光、あるいはプロトン移動に応答して金属間相互作用が変化するような系の分子設計を行なった。プロトン移動可能な官能基としてベンズイミダゾ-ル基を有する2、2'ービス(2ーピリジル)ジベンズイミダゾ-ル(bpbimH_2)および2、2'ビス(2ーピリジル)ジイミダゾベンゼン(bppimH_2)で架橋された対称および非対称二核錯体[(R_2bpy)_2M(LーL)M'(R'_2bpy)_2)]^<4+>(M,M'=Ru,Os;R_2bpy,R'_2bpy=置換ジピリジン;LーL=bpbimH_2,bppimH_2)(1)を合成した。錯体(1)はイミノNーH基の酸解離により吸収スペクトルのpH依存性を示す。錯体の酸解離定数は金属イオンの価数に依存し,イオン価数が大きくなると酸解離定数は小さくなることがわかった。また、異なる金属イオンの場合にはそのイオン価数に大きな差異が生じるので、プロトン移動による電子状態のコントロ-ルがより容易になる。M=M'=Ru;R_2bpy,R'_2bpy=bpy;;LーL=bppimH_2の場合にはpKal=5.61,pKa2=7.12とpKaの差は小さいが、非対称二核錯体であるM=Ru,M'=Rh;R_2bpy,R'_2bpy=bpy;;LーL=bpbimH_2の場合にはpKal=2.65,pKa2=5.79とpKaの差は大きくなりプロトン解離はまずRh部位から起こる。プロトン解離により錯体の酸化還元電位は大きく変化した。
充実期を迎えた線形論理の進化とその応用に関する研究

次の3点を中心に研究を進めた。1.証明論と意味論の統合的見方について研究を進めた。カット消去定理等の証明論の基本定理の成立条件がPhase semanticsによる意味論的分析により明らかになることを示した。又、Simple logic等の線形論理の基礎理論に対して、証明論と意味論の統合を進めた。さらに、直観主義論理Phase semanticsと古典論理Phase semanticsとの密接な関係を明らかにした。Phase semanticsの成果に基づいてカット消去定理の意味論的条件の研究を進めた。3.線形論理的概念がプログラミング言語理論やソフトウェア形式仕様・検証理論、計算量理論等にどのように応用され得るかのケーススタディーを行なった。例えば昨年に引き続き、ダイナミック実時間システムのシステマティックな設計・検証や認証プロトコル安全性証明等を例にとり、線形論理的観点や手法の応用可能性を示した。この目的でフランス及び米国共同研究グループとの共同研究を行なうとともに、計3回の成果報告会を日仏共同で行った。近年大きな発展を見せているLudics理論は線形論理の基礎概念をベースにしてこれまでのReduction Paradigm(関数型言語の論理計算モデル)とProof-Search Paradigm(論理型言語や証明構成の計算モデル)の内的な統合を可能にする新たな論理体系として注目を集めているが、この理論的な分析をGirardグループと共同で行なった。特にジラールグループが来日し今後の研究計画を立案した。2.この統一的枠組の具体的応用のための基礎研究。GirardのLudics理論は線形論理のタイプ推論を一般化して得られた一種の抽象的なタイプ理論であるが、その抽象性の故に具体的タイプ理論的言語との関係が見えにくい面があった。他方でLudicsの枠組は関数型言語の表示的意味論、論理型言語の(エルブランモデル等の)モデル論的意味論を特殊な場合として含み、かつゲーム論的(インターアクティヴな)意味論の側面を与えることも明らかにされている。このLudicsの意味論的方法論を保ちながら、実践的なプログラミング言語意味論の立場から有用な部分を抽出する方法を検討した。3.この統一的枠組に対する表示的意味論の確立。これまでに線形論理のPhase Semanticsが単に(線形論理に基づいた)論理型言語の外延的意味論であるばかりでなく、カット消去手続きや広い範囲の関数型言語で採用されているReduction Paradigmにおける証明の正規化(=タイプ論的プログラムの実行の停止性)の分析のための意味論としても適用できることを示してきたが、この定理を我々のLudicsの枠組で捉え直すことにより、プログラム停止性分析に対するより強力で一般的な意味論的手法を研究してきた。又この手法のタイプ付ラムダ計算言語への応用を考察した。線形論理の基礎を成す部分体系SimpleLogicが単純Phase modelsに対して完全であることを示し、又これを種々な観点から改良した(主に岡田グループと照井との共同研究)。又、Simple Logicに基づいて、線形論理のProof-search及びProof-reductionsの分析を開始した。又、直観主義線形論理のPhase Semanticsに対する分析を行った(照井、岡田)。2.線形論理的枠組を用いた具体的応用のための基礎研究。消費概念と非消費概念の区別を顕在化する線形論理の観点を用いて、証明論的手法の形式仕様・形式検証理論への応用を進めた。特に、実時間計算システム及びセキュリティプロトコル検証システムへの応用を行った(岡田グループと田村グループの共同研究)。消費概念等のプログラミング言語理論への応用を進めた(岡田グループ、小林グループ)。3.統一的枠組に対する表示的意味論の確立。これまでに線形論理のPhase Semanticsが単に(線形論理に基づいた)論理型言語の外延的意味論であるばかりでなく、カット消去手続きや広い範囲の関数型言語で採用されているReduction Paradigmにおける証明の正規化(=タイプ論的プログラムの実行の停止性)の分析のための意味論としても適用できることを示してきたが、今年度は特に直観主義論理及び線形論理の具体的な部分体系に対してPhase Semanticsによる正規化定理を研究した。2.証明論と意味論の統合的見方について研究を進めた。3.線形論理の種々の考え方や計算モデルをタイプ理論及びプログラミング言語理論に応用した。

linear-typeやquasi-linear typeを用いた静的メモリ管理の理論などについて検討した。4.線形論理的概念がプログラミング言語理論やソフトウェア形式仕様・検証理論、計算量理論等にどのように応用され得るかのケーススタディーを行なった。例えば昨年に引き続き、ダイナミック実時間システムのシステマティックな設計・検証や認証プロトコル安全性証明等を例にとり、線形論理的観点や手法の応用可能性を宗した。この目的でフランス及び米国共同研究グループとの共同研究を行なった。
公平分担問題におけるメカニズムデザイン

本研究課題では、公平分担問題と呼ばれる金銭移転を伴う非分割財配分問題において公平性を満たす資源配分を実現するメカニズムの設計問題を考察した。非分割財がひとつだけある問題では、単純なメカニズムに関する研究を実施した。非分割財が複数存在する問題では、メカニズムの参加者が戦略的操作によりどれだけ利得を改善するかを分析した。この分析により、非分割財が複数存在する問題におけるメカニズムの設計可能性について様々な結果を得ることができた。本研究の目的は、公平分担問題において、公平な配分を実現するメカニズムの設計可能性を分析することである。公平分担問題とは、金銭移転を伴う非分割財の配分問題であり、応用例としてはごみ処理施設の立地問題などの迷惑施設の立地問題がある。この環境では、効率的なメカニズムにおいて、選好の虚偽表明による戦略的操作が可能であることが知られている。しかし、戦略的操作の帰結は非羨望性を満たすということがかなり広範なクラスのメカニズムで成立することを示した。この意味で、戦略的操作は問題ではなく、またそれらのメカニズムは非羨望性を遂行するメカニズムということになる。この結果は、Fujinaka and Sakai(2009, IJGT)にまとめられている。また、そのクラスの中にはfair mechanismというかなり単純なメカニズムが含まれており、そのメカニズムに特に注目し、分析した成果はFujinaka, Sakai, and Sakaue(2009, mimeo)にまとめられている。Fair mechanismは、非羨望性をナッシュ遂行するだけでなく、等分配非羨望配分という非羨望配分の中でも特に優れた性質をみたす配分を無支配ナッシュ遂行することを、理論的に明らかにした。また、そのメカニズムの経済実験を実施し、実験結果はfair mechanismの性能がかなり良いことを示している。この環境では、選好を表明する直接表明メカニズムという単純なメカニズムにおいて、メカニズムが非羨望性と呼ばれる公平性の性質を満たすとき、選好の虚偽表明による戦略的操作が可能であることが知られている。つまり、各個人は戦略的な行動をとることにより、自分の利得を上げる可能性があるということである。しかしながら、その戦略的行動により、どの程度利得を改善するかについては、これまであまり研究されてこなかった。そこで、本研究においては、戦略的な行動により個人が取り得る最大の利得を特徴づけ、それは個人にとって最も選好する非羨望配分の利得に等しいことを示した。このことは、戦略的行動により、個人は非羨望性の中で自分に最も有利な配分を得ることができると言うことを意味する。また、この最大利得を特徴づけることにより、(1)どのような時に戦略的操作が起こらないのか、(2)均衡においてはどういった配分が実現するかなどの特徴を分析することができた。この研究成果は、Fujinaka and Wakayama(2011,Discussion Paper 2011-02,Department of Social Engineering,Tokyo Institute of Technology)にまとめられている。この研究の特徴として、これまでは非分割財がひとつのケースに特化した研究が多いのに比較して、本研究は非分割財が複数種類存在する一般的なケースで議論していることが挙げられる。
自己結合信号の統計的処理によるリアルタイム信号処理装置の開発

近年まで半導体レーザー(LD)の戻り光ノイズとして扱われていた、自己結合信号について研究を行った。自己結合信号にはホワイトガウシアンノイズ(WGN)が含まれており,データ量が多い.現在、自己結合信号の解析は、FFTが多く使われており、装置が高価で信号処理に時間がかかった。そこで、自己結合信号を、統計的に信号処理する事により、高速で安価な信号処理方法を確立した。また、自己結合信号の信号処理の応用として、レーザーマイクロホンの信号処理にも取り組み、低S/N信号内から音声信号を取り出す事に成功した。半導体レーザーの自己結合信号は、レーザー光の一部が半導体レーザー内に戻る事により生じる信号で、距離の情報を持つ。しかしながら、自己結合信号には、ホワイトガウスノイズが多く含まれており、データ量が多く信号処理に時間がかかる。そこで、信号処理の方法が確立されていない自己結合信号を、統計的信号処理方法でリアルタイム処理する回路の作成を目指し研究を行った。当該年度は、半導体レーザーとしてVCSELを使用し、駆動電流を三角波変調させる事により、線形的に発振波長を変化させ、反射板でレーザー光を半導体レーザー内に戻す事により自己結合信号を生じさせた。この自己結合信号は、一般的には半導体レーザーに内蔵されたフォトダイオードにより検出するが、フォトダイオードを内蔵したVCSELレーザーの入手が困難な為、半導体レーザーの端子間電圧の変化から自己結合信号を得た。この自己結信号をリアルタイムに処理する為に、パルス化し、FPGA内に信号を取り込み、信号処理し、そのデータをFPGAからパソコンにUSBを使って送り、エクセル上に数値をリアルタイムで表示させた。この後、データをグラフ化し、距離に対応した自己結合周波数を求めた。自己結合型レーザ距離センサは、様々な要因によって発生する戻り光ノイズのうち、距離に関係したノイズ成分をモードホップパルス(MHP)として検出し測定する。このセンサを用いた距離測定の研究では、MHPの周波数をFFT解析して測定してきた。しかし、FFTによってMHP周波数を測定するには、膨大な計算量を必要とするため、実時間測定ができず、非定常状態のターゲットに対する測定もできなかった。実時間測定のためのディジタル信号処理としてDSPを使った信号計数補正法が発案されているが、フォトダイオード(PD)を用いない端子間電圧から得た自己結合信号を利用した場合、自己結合信号がノイズ信号に埋もれてしまい、ノイズ信号の中から自己結合信号を信号処理により求めなければならない。自己結合信号をノイズ信号から求めるにあたり、信号処理時間を短くするため、MHP周波数でなく、MHP周期を利用した。次に度数分布全体の情報からMHP周期がどの値の範囲であるかを求め、その範囲の中からMHP周期の値を求めるという、信号処理方法を提案し、FPGAで実現した。その結果、FPGAで信号処理して求めたMHP周期は、MHP周期と距離の関係を表す理論直線付近の値となった。FFTを利用した測定方法と比較すると誤差はまだ大きいが、ノイズにより求める事が難しかった端子電圧の信号から距離を約6msの時間で求める事に成功した。PDを用いない端子間電圧を利用した自己結合型レーザ距離センサでもFPGAを用いた統計的ディジタル信号処理により、安価な測定装置でも実時間で距離測定が可能な事を示した。VCSELの端子間電圧から得た自己結合信号を利用した距離センサーの実現の為に必要な統計的信号処理の方法を新たに提案し、装置を作成した。自己結合信号を統計処理することにより、距離を求める事が可能な事を示した。この研究のもう1つの目標である、リアルタイム信号処理は、半導体レーザの波長変調に使用している、三角波の立上り時間である、2ms分の端子間電圧から得られる信号に含まれる自己結合信号の情報量では、統計処理を行っても度数分布が得られないのでまだ実現できていないが、6msで測定できる装置をFPGAを使って実現した。半導体レーザー(LD)の自己結合信号を利用したレーザー距離センサは、様々な要因によって発生する戻り光ノイズのうち、距離に関係したノイズ成分をモードホップパルス(MHP)として検出し、距離測定を行う。このセンサを用いた距離測定の研究は、MHPの周波数をFFT処理し、MHP周波数から距離を測定してきた。しかし、ホワイトガウシアンノイズ(WGN)を含む自己結合信号からFFTによってMHP周波数を求めるには、膨大な計算量を必要とする為、実時間測定が出来なかった。実時間測定のための信号処理として、DSPを用いた信号係数補正方が発案されているが、現在、自己結合信号を利用したセンサに用いられているLDは、VCSELの為、フォトダイオード(PD)がLDに内蔵されない。LD内蔵PDを用いず、LDの端子間電圧から得る自己結合信号は、ノイズ成分の信号強度が大きく、LD内蔵PDを用いたセンサと同じように信号処理を行えない。昨年度までの研究では、LDの端子間から得た自己結合信号に対して統計的信号処理を用いて距離測定を行ってきた。この統計的信号処理を使うことにより、自己結合信号の振幅がノイズの振幅以下の場合でも距離測定は出来たが、信号処理に時間がかかり最短でもLDの三角波電流変調の3周期分の信号である約6ms程度必要であった。そこで、LD端子間信号から得られる自己結合信号のリアルタイム信号処理を目指し、研究最終年度は、新たな信号処理の方法に挑戦した。LDを三角波電流変調すると、LDの発振波長が線形的に変化する為、MHPは周期的に生じ、一方、WGNはランダムに生じる。

この特性を利用し、信号を反転させ、次の信号とのANDを取る事を繰り返すことにより、ノイズによって分割されたMHPから距離の周波数を持つMHPをLDの三角波電流変調の1周期分の時間内(2ms以内)に見つける事に初めて成功した。近年まで半導体レーザー(LD)の戻り光ノイズとして扱われていた、自己結合信号について研究を行った。自己結合信号にはホワイトガウシアンノイズ(WGN)が含まれており,データ量が多い.現在、自己結合信号の解析は、FFTが多く使われており、装置が高価で信号処理に時間がかかった。そこで、自己結合信号を、統計的に信号処理する事により、高速で安価な信号処理方法を確立した。また、自己結合信号の信号処理の応用として、レーザーマイクロホンの信号処理にも取り組み、低S/N信号内から音声信号を取り出す事に成功した。自己結合信号の取り込みと信号処理は出来ているが、信号の統計的処理がまだ実現してない。この遅れの原因は、自己結合信号を得るのに有利なPDを内蔵したVCSELが入手出来ず、VCSELの端子間電圧から自己結合信号を取り出す方法に変更したためである。半導体レーザの端子間電圧から得た自己結合信号の信号処理のリアルタイム化に関しては、VCSELの注入電流の変化による発振波長変化範囲を大きくできれば、より多くの自己結合信号が得られると考えられるが、今現在そのように大きく波長を変化出来るVCSELは存在しない。そこで、FPGA内の信号処理方法を今一度精査し、度数分布を効率よく処理できるよう並列処理のアルゴリズムを見直してみる。次に、現在の実験装置の問題点である、近距離測定の難しさを改善する事を目指す。今回作成した実験装置では、自己結合信号が得やすいように、レーザ光を集光照射しているが、この方法では近距離においては、対象物からの反射光が半導体レーザの活性層内に戻らないので、自己結合信号が生じず、現在の信号処理方法も近距離になる程、誤差が大きくなる。そこで、レーザ光を並行ビームにし、近距離で測定可能な装置の開発を目指す。また、自己結合信号の信号処理方法も近距離で測定可能な方法を新たに提案し、近距離計測も可能な計測装置の実現を目指し研究を進める。また、自己結合信号の応用として、自己結合効果を利用した音波観測や距離・速度の同時測定も可能な信号処理方法の研究も進める。レーザー計測今後の研究の進め方であるが、現在の半導体レーザの自己結合効果を利用した距離測定システムでは、自己結合信号をパルス化し、FPGA内に取り込み、信号処理をして距離を求める所まで研究は進んだが、この方法では、データが離散的となり、誤差が大きい。そこで、離散的なデータによる誤差を少なくする為、FPGAを使って取り込んだ自己結信号の統計処理を行う。その為、新たにマイコン等をFPGAと接続するか、FPGA内部にマイコンを作成し、自己結合信号の周波数分布を、マイコン内で統計処理し、安価でリアルタイムで距離を求める事が出来る自己結合信号の処理システムの実現を目指す。次年度使用額が生じた理由は、研究のメインがFPGAの論理合成プログラムの作成になり、回路等の作成費や計測機器の購入費用が抑えられたためである。