hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
グローバル化時代の地方自治体:自治体間競合と国家間競合の間で

グローバル化時代への対応として、2000年代のフィンランドにおける自治体構造改革、及び並行して首都と過疎地域で対照的に実施された広域行政の試みに着目し、内容、成果と意思決定過程の構造を分析した。いずれも基礎サービス供給保障のための改善は図られたものの、地方自治構造の改革は、修正を迫られたり、当初意図した成果を得ることができなかった。背景理由として、地方部に支持基盤を持つ中央党政権が進めた改革が、都市部、地方部いずれとも利益調整に行き詰まったこと。また、中央=地方の相互依存関係の中で改革が消極的に進められていったことが挙げられる。本年度は、研究開始年度にあたるため、インタビュー調査を含めた基礎資料等、情報収集が中心となる。自治体構造改革の詳細と決定・実施に至るまでの資料・情報の収集(インタビューを含む)整理、及び各自治体データの収集・分析を行い、翌年度の現地調査対象自治体の選定及び予備調査を行った。具体的には、フィンランド自治体協会、タンペレ大学、ユヴァスキュラ大学、ヘルシンキ市、ヘルシンキ市都市研究所、環境省における、学識担当者および都市政策担当者へのインタビューを行った。また、予備調査として、トゥースニエミ自治体(中北部)ほか4自治体を訪問し、現状を把握した。資料収集及び分析の結果、フィンランドの地方自治制度は、80年代末以降の分権化改革の結果、裁量権が増したものの、人口と資源の流出入により地域間格差が拡大していること、このような地域間格差の均衡を図る地域振興政策は、地域の主体性を重視する拠点開発型に移行しているおり、均衡は以前ほどの重要性を持たなくなっていること、しかし、その一方でEU補助金等の活用により、地方部に新たな資源注入ルートが出来上がっていることが明らかになった。ただし、全体的に見れば、国際競争力確保のための選択と集中型の地域開発の傾向はますます強くなっており、2007年以降メトロポリス政策が始まっている。こうした政策傾向は、国家のイノベーション戦略と連動していると考えられた。本研究は、2005年に開始したフィンランドの自治体構造改革に着目し、(1)進行中の改革を詳細に分析しながら、(2)決定・実施に至るまでの過程で展開された多様な利益の調整作業を体系的に整理し、一般化された理論の、分権化・広域化の過程にある他の国への適用可能性についても論考することにより、(3)意図を明らかにし、(4)最終的には、その影響を分析・評価しようとするものである。本年度は、昨年度行ったメトロポリス政策の分析を踏まえて、地方都市及び過疎・辺地自治体の動向に着目した。中部に位置する自治体(クオピオ、ヘイノラ)のほか、特に、フィンランド中東部に位置するカイヌー地域で行われている広域自治体行政実験に焦点を絞り、現地にて聞き取り調査を行った。カイヌー地方は、衰退と高齢化が進行する最も深刻な課題を抱えており、2005年から、全国的な自治体構造改革と並行して、新たに広域自治体に直接選挙による議会を設置し地域の発展を目指すカイヌー行政実験を始めた。しかし、実際に得られた効果は、地域発展につながる産業振興よりも、むしろ社会サービス供給体制の改革によって効率的な行政サービスが可能になったことであった。それは、主に中央-地方政府間の財政移転上の制約と、行政実験の計画策定が行政主導であったことによる。地域開発は財政上の理由でほぼ旧来通りの内容を続けているが、社会サービスについては地域内での財政負担方式や専門職配置体制を大胆に改革し、結果として支出抑制とサービスの質の向上をもたらしていることがわかった。本研究は、2005年に開始したフィンランドの自治体構造改革に着目し、進行中の改革を詳細に分析しながら、決定から実施に至るまでの過程で展開された多様な利益の調整作業を体系的に整理し、一般化された理論の他国への適用可能性についても論考することにより、その意図と影響を分析・評価することを目的とした。当該自治体構造改革は、補助金を用いて自治体合併を誘導すると同時に、保健・福祉と教育の基礎サービスの提供単位となる圏域の人口規模を一定基準以上に確保することによって基礎サービスの供給基盤を確保しようとするものであった。改革の実施は各自治体の自発的判断にゆだねられた結果、自治体の人口規模は一定化せず、基礎サービス提供圏域の人口規模も例外を残すこととなり、自治体間の財政格差は広がったまま縮小していない。こうした状況の中で、20l1年に政権交代が行われた結果、新たな地方制度改革が推し進められようとしている。今年度の研究では、昨年度実施した広域自治体の実験を実施しているカイヌー地方における聞き取り調査の結果を分析・整理したところ、自治体及び住民の主体的・積極的取組はあまりみられなかった。また、特例的な分権や広域化に対する中央官僚の抵抗が強く、実質的な改革へは至らなかったといえる。一方、研究初年度に実施した首都振興策であるメトロポリス政策も、小規模な政策転換にとどまり、根本的な中央=地方関係の改革へは至らなかった。

カイヌー行政実験及びメトロポリス政策の実施プロセスに共通する点として、自治体と市民の消極的な取り組み姿勢・参加、中央政府官僚の影響力の強さがあげられる。また、両改革を通じて政権を担当した中央党は、その支持基盤が地方部であり、地方部への均等な利益分配を求められたことも意思決定の過程で大きく影響したと考えられた。
地域保健活動及び活動評価に関する研究

東京都M保健所管内にある5000世帯の集合住宅を抱える地域をモデル地区とし、住民のニーズや集合住宅特有の問題、援助者側の問題意識等の実態について明らかにすることを目的とした。前年度の関係機関職員の調査、精神保健事例調査、健康と生活を考える学習会の参画・実施に加え、今年度は民生委員、自治会役員、保健所職員を対象にフォーカス・グループ・インタビュー調査を実施、以下の知見を得た。1.住民が理想とする地域イメージは「高齢者や障害者にもやさしく住みやすい地域」、2.地域の問題・課題は、(1)モデル地区の高齢化に伴う(単身)高齢者の健康上・生活上の問題の増加、(2)団地の建て替えによる地域コミュニケーション崩壊への不安がある。支援者側の問題・課題は、(1)サービスの対象に該当しない者への関わりが難しく、緊急事態になってからの対応になりやすい、(2)精神や痴呆など対応困難事例などは関係職種間での共有化に時間がかかる。3.課題への対策、(1)住民:コミュニケーションの維持と多様な社会資源を上手に活用できることが重要であり、自立した生活を送ることが出来るよう日頃から自分の健康に関心を持ち、維持して行くこと。近隣や友人とのコミュニケーションを維持すること。社会資源を確認し、いざという時に上手に利用できるようにすること。(2)保健所:適切なニーズ把握による地区のコーディネートが重要であり、地域の中での保健所の役割の確認、積極的に地区に出向き住民や関係機関など周囲と調整しながら効果的な役割分担ができるようコーディネートする、地域保健医療福祉情報の整理と発信、健康教育活動の推進。(3)関係機関:相談から支援へ迅速につながるシステムづくりが重要であり、方策として住民ニーズを的確に把握し関係者で共有する、社会福祉協議会による小地域福祉組織化事業の推進、連絡会などの話し合う場の設定が必要であると示唆された。1997年4月に新設された東京都M保健所管内にある5000世帯の集合住宅を抱える地域をモデル地区とし、この地域の住民のニーズ(住民が意識している生活や健康上の問題、保健サービスへのニーズと満足度等)や集合住宅特有の問題、援助者側の問題意識等の実態について明らかにすることを目的とした。保健所と研究者が前年度に実施した関係機関(医療、保健、福祉、警察、学校等)職員へのインタビュー調査結果や保健所と自治会が協働で実施している健康と生活を考える学習会に参画し実施に携わりながら把握された情報を基に今年度は民生委員、自治会役員、各々のグループを対象にしてグループインタビュー調査を実施した。調査内容は、地域に対する現在のイメージと理想とする地域のイメージ、自分や家族、隣人についての生活や健康上の心配・不安、隣人等との人間関係、居住してよかった点及び問題点、問題を解決するための条件、これまで利用したサービス資源や利用したいと思うサービス、支援体制等について参加者の発言から情報収集を行った。また、保健所職員の地域についての問題意識や活動上の課題、体制づくり等についてグループインタビュー調査を行った。これらの結果を既存の資料や情報と合わせて総合的に分析を行い地域の状況を明らかにし、更に、得られた情報を基に住民の健康問題等への具体的な活動指針・活動計画、実践、活動体制(公的・民間施設の情報のネットワークや連携等)、活動の効果・効率性を考慮した地域保健活動の具体的な方向性の検討を保健所職員や住民の協力を得ながら行う予定である。
生体内でのDNA断片化誘発およびDNA修復機構の解析

抗CD3抗体を生体マウス腹腔に投与するin vivo実験系を用いて、小腸絨毛上皮細胞にDNA断片化が誘導され、さらにその後核内の損傷部位にDNA修復関連分子が集積・動員されること我々は免疫組織化学的に観察した。DNA断片化を検出するTUNEL法では、一旦断片化したDNAが抗体投与後60分以内に迅速に修復されることを確認した。DNA断片化それ自体だけでは細胞死を意味せず、DNA断片化後にも絨毛上皮細胞は生きてDNAを修復することが判明した。DNA断片化はそれのみでは細胞死の徴候ではないことが明らかとなった。マウスに抗CD3抗体を投与して空腸のiIELを活性化させると、30分以内に絨毛上皮細胞全体にDNA断片化が誘発されるが、1時間後にはDNA断片化はほとんど検出されなくなる。そして2時間後、約半数の上皮細胞が剥離するが、絨毛内に残った上皮細胞においてDNAの断片化は全く検出されない。迅速な細胞増殖に伴う絨毛上皮のrenewalの可能性をBrdU標識実験で検討すると、DNA断片化が検出されなくなった1時間後の上皮細胞は、iIEL活性化前から絨毛内に存在していたことを確認した。つまり、一旦DNA断片化が誘発された上皮細胞において、その後、迅速にDNA修復が行われたことを意味する。酵母やヒトの培養細胞を用いたin vitro実験系では、放射線照射によりDNA二重鎖切断(DSB)を誘導させ、その後の修復機構について調べられているが、放射線等によって誘導されたDSBsは、主にNHEJおよびHRRの二つの修復経路が同じDSB部位において相互作用し傷害が修復されると報告されている。またDSB部位へのDNA修復関連タンパクの共局在についても研究報告されているが、詳細な相互作用や時間的経過については不明な点が多い。そこで、この生体の実験系を用いて、絨毛上皮細胞におけるDNA修復関連分子(γ-H2AX、Nbs1、ATM)の発現動態について免疫組織化学的手法で解析した。数種のDNA修復関連分子がDNA断片化を生じた上皮細胞の核内で検出され、修復関連分子が断片化を修復するために集積・動員されることを確認した。本実験で用いた修復関連分子の発現動態は、DNA断片化の検出動態と一致しており、DNA修復が確かな現象であることを強く支持する結果も得られた。細胞にDNA断片化が生じても、それは直接的に細胞の死を意味する訳ではなく、迅速にDNAが修復されることが明らかとなった。我々は先に、マウスに抗CD3抗体投与することで上皮細胞間リンパ球(iIEL)を刺激すると、十二指腸および空腸の絨毛上皮細胞にDNA断片化が生じ、上皮細胞の剥離を伴う下痢が起こり、絨毛が短縮化する現象を見いだしており、これまで、その機構についてin vivoで解析してきた。結果、(1)上皮細胞のDNA断片化誘導は、抗γδTCR抗体投与でも再現出来るため、十二指腸および空腸の絨毛上皮細胞間に多く存在するγδ-iIELの活性化によるもので、(2)TNFαとTNF受容体欠損マウスを使用した実験の結果、TNFαは上皮細胞の剥離には関係するが、DNA断片化は誘導せず、絨毛上皮細胞におけるDNA断片化誘発と細胞剥離誘導の機構は異なることを明らかにしてきた。iIEL活性化に伴う絨毛上皮細胞のDNA断片化誘発機構については、予備的所見で、抗体刺激後にiIELが含有する顆粒が細胞外に放出され、iIELと上皮細胞との間に空隙が生じる像をとらえており、上皮細胞のDNA断片化誘導には、iIELから分泌される細胞障害性顆粒(perforin-Granzyme系)が関与していることを示唆する結果を得ている。この顆粒を持った大型のリンパ球の形態を示すiIEL(γδ-iIEL)に注目し、抗体刺激前後のiIELにおける顆粒の性状・放出・分泌について、免疫組織化学および形態組織学的に解析した。γδ-iIELおよびGranzymeB陽性細胞の分布には、絨毛各部位(先端部、中間部、基部)で差がみられないのに対して、電顕によるiIELの形態学的解析では、顆粒を有するリンパ球と顆粒のないリンパ球が存在することが確認された。またiIEL刺激後に、隣接する上皮細胞との間に隙間(iIELから放出されたと推察される顆粒状の構造物も観察)が生じる形態変化も、絨毛の中央部から先端部位において多く確認されるなど、iIELが存在する部位(絨毛の高さ)の違いで形態的にも機能的にも異なるiIELの亜群が存在する可能性が示唆された。我々が先に確立している単純なin vivo実験系を用い、腸上皮細胞間リンパ球(iIEL)の活性化に伴う小腸絨毛上皮細胞のDNA断片化誘発およびDNA修復機構について解析を行なった。

その結果、iIELの活性化により一旦上皮細胞にDNA断片化が誘発されるが、その核内の損傷部位にはDNA修復関連分子が迅速に集積・動員され、DNA修復が行われることを確認した。つまり細胞にDNA断片化が生じても、それは直接的に「細胞の死」を意味する訳ではなく、DNAは迅速に修復されることを明らかにした。また、抗体投与によるiIEL刺激後に観察される絨毛上皮細胞のDNA断片化誘発については、iIELがグランザイムB(GrB)を顆粒内に含有しており、iIEL活性化後に顆粒が放出されることが確認され、iIELから放出されたGrBが隣接する上皮細胞のDNA断片化誘発に関与することが示唆された。GrBの細胞傷害作用発現には、パーフォリン(Pf)との共作用が必要との報告があるため、免疫染色法で絨毛組織内でのPfの局在を調べたが、iIEL内にPFの免疫反応はみられず、これらの傷害性因子はiIEL内に共局在していないことが確認され、先のin vitro系で報告されているPf/GrB系とは異なる機構でDNA断片化が誘導されている可能性が示唆された。またこの生体内での実験系では、iIEL活性化後の標的細胞(上皮細胞)におけるDNA断片化誘導が数十分で生じるのに対し、既報のin vitro実験系ではGrBの細胞傷害性の発現には数時間を要しており作用発現時間が大きく異なる。さらに細胞傷害活性を調べる実験系においても、先のin vitro系では、E/T比が(1050:1)で検討されているのに対し、この実験系では、iIELと上皮細胞の存在割合は(E/T=1:10)と全く逆で、これまでにin vitroで報告されている機序とは全く異なる機構でDNA断片化がおきていると推察された。
成長ホルモンの免疫賦活作用

魚類における成長ホルモンの免疫賦活作用を調べるために、成長ホルモンをニジマスに接種して、食細胞の化学発光能と貧食能を測定した。その結果、成長ホルモン接種魚の腎臓の食細胞は、コントロール魚の食細胞より高い化学発光能を示した。さらにビブリオ菌に対する貧食能もホルモン接種魚の食細胞の方が有意に高い値を示した。次にこの成長ホルモン接種魚を魚病細菌であるVibrioanguilarumに人工的に感染させた結果、コントロール魚に比べて高い生存性を示した。この成長ホルモンの食細胞の活性化のメカニズムを検討するために、ニジマスの腎臓の食細胞を試験管内で培養し、その後さまざまな濃度に調製した成長ホルモンを加えて、食細胞の活性化をNBT法およびチトクロームc法を用いて活性酸素の産生量を測定した。その結果、成長ホルモンを加えて培養したニジマスの食細胞は、コントロールの細胞に比べて活性酸素の産生量が増大した。したがって、成長ホルモンが直接食細胞に作用すると考えられた。次に成長ホルモンの食細胞以外の免疫賦活作用を調べるために、成長ホルモン接種ニジマスの血清中の補体価を測定したところ、補体価の有為な上昇が見られた。次にリンパ球を血液から分離し、成長ホルモンを加えて培養した結果、リンパ球の幼若化反応が観察された。したがって、成長ホルモンは食細胞以外の免疫機能にも影響を与えることが示された。これらの結果より、魚類において成長ホルモンは、成長を促進するのみならず、細胞性免疫や液性免疫機能を亢進する役割があることが示された。さらに成長ホルモンを投与することにより、病気に対する抵抗性を増大させる可能性も示唆された。
経頭蓋的直流刺激法の皮質基底核ループへの影響fMRI・脳波・PETによる検討

経頭蓋的直流刺激法:Transcranial Direct Current Stimulation : tDCS)は、近年、新しい脳刺激手法として神経科学研究および臨床応用が行われている。本研究計画では、tDCSの作用機構を、皮質基底核ループに着目して、複数の非侵襲的神経イメージング手法を組み合わせることによって解明した。この結果によって、tDCSがヒトの脳に与える影響を多面的に解明することができ、今後の研究発展につながると期待される。本研究計画の目的は、近年、新しい脳刺激手法として神経科学研究および臨床応用が行われているdDCSの作用機構を、複数の非侵襲的神経イメージング手法を組み合わせることによって解明しようとするものである。fMRIは、神経活動の変化に伴う脳血流や代謝の変化をMRIによって経時的に撮像してイメージングする手法である。本研究計画では、tDCS前後でのMRI T2*強調画像を撮影し、statistical parametric mappingを用いて変化を統計的に解析し、tDCSによる脳活動の変化を定量的に明らかにする(3T-MRI, Trio、現有設備)。全脳を覆う多チャンネル脳波(64チャンネル、Neuroscan system、現有設備)を用いて、大脳皮質の電気的活動を直接に反映する脳波律動の定量的スペクトル解析することで、fMRIとは異なった情報を高い時間分解能で得ることが可能である。本年度には、tDCSの各種パラメータを系統的に検討する基礎技術として、MRIスキャナー内で使用可能なtDCS電極と必要な週辺機器の開発とその検討を行った。スキャン中の変動磁場による誤作動を回避するための機器修正が必要であった。その他に、電極による画像の乱れが、電極直下の頭部ではわずかではあるが認められた。この点については、ソフトウェア上の操作のみで修正可能かどうかについて検討中である。また、脳磁図(Magnetoencephalography: MEG)でも同様の検討を行うため、非磁性体での刺激電極と電線を開発して、MEGシールド室のなかでのその作動確認を行った。その結果、tDCSによる刺激の施行中に同時のMEG記録は困難であるが、その前後での記録は安定して行うことが可能であった。また、tDCSと同様の脳可塑性を誘導する技術としてのTMSに関して、皮質-基底核ループへの影響を含めて検討した。本研究の目的は、経頭蓋的直流刺激法施行の後に生じる可塑的変化について、(1)fMRIと脳波律動を組み合わせた手法でその範囲と持続時間を詳細に評価し、(2)11Cラクロプライドを用いたPETでドパミンレベルを測定し、皮質基底核ループの機能変化を解明することである。11Cラクロプライドを用いたPETによる脳機能イメージング研究については、経頭蓋的直流刺激法の前段階として、反復運動による運動学習の効果を検討した。その結果、脳内とくに基底核でのドパミン量と運動学習のconsolidationとの相関を1Cラクロプライドを用いたPETによって計測中である。具体的には、正常被験者を対象に、運動学習初期で運動学習を行っている状態でのbindingpotential(BD)と運動学習をoverlearnしてプラトー状態に達した状態でのBDをSPMで統計的に比較する予定である。こうした手法を用いることによって、運動そのものによるドパミン放出量の変化を統制して、その運動を学習中かどうかによってドパミン量が影響されるかどうかを解明することができると期待している。また、経頭蓋的直流刺激法については、ドパミンを神経伝達物質とする報酬系の関与する課題であるendowment effect課題を用いて、左前頭前野に対するアノード刺激とカソード刺激とシャム刺激の3条件を同じ被験者で行い、予備的な結果を得ている。今後、機能的MRIおよび脳波実験によって、経頭蓋的直流刺激の効果を客観的に測定していく。その結果、脳内とくに基底核でのドパミン量と運動学習のconsolidationとの間に密接な関連性があることを明らかにした。この研究成果は脳可塑性とドパミンとの関係をPETによって解明したものであり、すでに国際的雑誌に発表した。また、脳内のドパミン欠乏が生じることが知られているパーキンソン病患者群でも同様の検討を行いつつある。この場合、パーキンソン病患者の運動障害や運動学習能力の障害を経頭蓋的直流刺激法で改善するという臨床応用の可能性もある。経頭蓋的直流刺激法が、脳内ドパミンを増加させることが,11Cラクロプライドを用いたPETで客観的に検証できれば、新しい治療法の開発にもつながる。

このように、平成23年度には、それまでの研究を継続するとともに、研究結果の総合的解析を行い、研究成果を国際学会や国際的雑誌に発表して、成果を社会に還元することを目指した研究発展をおこなった。こうした多面的な非侵襲的脳機能イメージング手法を統合的に用いることで経頭蓋的直流刺激法が皮質基底核ループに与える影響を詳細に解明することができることが期待できる。
差別化サービス環境における新しいトラヒック理論

現在のインターネットは通信品質が一定していないが,安定した品質が必要なことも多い.これに応える方法として差別化サービスがある.差別化サービスにおいては,品質の差に応じて料金にも差を付けることになる.本研究では,現在のインターネットトラヒックの解析を行って,その性質を明らかにした上で,料金要素の導入を行って理論を構築し,それに基づいたトラヒックの制御法やサービス提供法などの提案を行った.インターネットはベストエフォートのサービスであり,通信の品質が一定していない.しかし,インターネットを利用するアプリケーションの中には,一定の品質を必要とするものもあり,また,インターネット利用者の中で安定した品質を求める声も多い.このような声に応える一つの例として差別化サービスがある.差別化サービスにおいては,品質の差に応じて料金にも差を付けることになる.すると,利用者は,品質と料金の関係を見て,自分に適したクラスを選択することになる.これにより,各クラスのトラヒックが変わる.具体的には,品質に対して利用者の効用が決まり,その効用に対して利用者の支払意思額が存在する.その支払意思額と料金とを比べてクラスの選択を行うことになる.また,同じ品質でも,コンテンツの内容により,効用や支払意思額は異なる.すなわち,これからのインターネットサービスにおいては,料金の要素が重要になり,クラス選択を代表例として,サービスを利用するか否か,利用するとしたらその量はいくらかなどさまざまな面に関係してくる.本研究では,第一に現在のインターネットトラヒックの解析を行って,その性質を明らかにする.第二に,料金要素の導入を行って理論を構築し,それに基づいたトラヒックの制御法やサービスの提供法などの提案を行う.現在のインターネットは通信品質が一定していないが,安定した品質が必要なことも多い.これに応える方法として差別化サービスがある.差別化サービスにおいては,品質の差に応じて料金にも差を付けることになる.本研究では,現在のインターネットトラヒックの解析を行って,その性質を明らかにした上で,料金要素の導入を行って理論を構築し,それに基づいたトラヒックの制御法やサービス提供法などの提案を行った.ネットワークにおける代表的な新サービスの一つとして,IP放送がある.IP放送の視聴料金は,現在無料か定額制が多いが,今後は従量制も普及すると考えられている.IP放送のサーバも一ユーザとしてネットワークにつながっているので,そのアクセス部分でボトルネックが生じる.従量制料金の場合,トラヒックは料金の高低によって変わるが,ボトルネックがあるために,それによって品質が変わることになる.そこで,従量制料金IP放送における料金とトラヒックと品質の関係を明らかにした.具体的には,コンテンツの種類に応じて二つの視聴形態を考え,それぞれに関して料金と品質に対するユーザ行動モデルを構築した.それを用いてボトルネックのトラヒックの計算を行った.また,IP放送事業者収入が最大になる料金を明らかにした.次に,アドホックネットワークを取り上げた.アドホックネットワークでは,通信者からは料金を徴収し,中継者には謝金を払う方式が提案されている.その料金と謝金の額により,通信者が通信するか,中継者が中継するかという意思が変わる.すなわち,通信者には支払意思額が,中継者には受取意思額がある.この両者の関係により,トラヒックが変化する.通信者は,受取意思額の低い中継者を選んで経路を設定する.すると,その中継者にトラヒックが集中して品質が下がることになる.本年度は第一段階として,中継者の受取意思額をアンケート調査により求めた.アドホックネットワークに参加する意思がある中継者が,実際に中継してくれるかどうかは,主として端末のバッテリ残量に依存する.そこで,端末のバッテリ残量と受取意思額の関係を調べ,その関数形を明らかにした.IP放送サービスの視聴料金は、大きく分けて、無料、月額定額制、時間従量制の3種類があり、更にサービスごとに様々な料金体系が存在する。昨年度は、VOD形IP放送の料金設定に関する検討を行い、事業者収入が最大となる料金を求めた。視聴料金が低ければ、加入するユーザが多いと想像しがちであるが、必ずしもそうではない。加入ユーザが多くなると呼損率が大きくなり、サービス品質が低下する。そのために、加入を敬遠するユーザも多くなる。これは、ユーザがユーザ独自のサービスに対する評価値とそのサービスの品質から支払意思額を決定し、そのサービスに対して視聴料金を支払って加入する価値はないと判断したためである。また、サービス事業者に関しても、提供しているサービスの呼損率が非常に高い場合には、サーバ規模の拡張などを行い、呼損率の改善を行うことにより更なる収入の増加を図ると考えられる。そこで本年度は、サービスの品質として呼損率を考え、呼損率と月額定額制視聴料金の支払意思額の関係をアンケート調査より明らかにした。また、IP放送サービスに対する価格弾力性を求め、需要関数に基づくユーザの加入・離脱の意思決定モデルを構築した。サーバ規模の違いとして、同時送出可能ストリーム数の異なる3通りのシステムを想定し、それぞれのサーバ規模ごとに視聴料金に対する事業者収入の変化をマルチエージェントシミュレータにより評価した。その結果、呼損率が小さくなる視聴料金、若しくはサーバ規模を設定することにより、収入を最大化させる最適な視聴料金が存在することを示した。以上の検討とは別に、各種サービスが混ざったトラヒックモデルを構築するため、トラヒックの測定と分析を行った。また、測定したトラヒックデータを用いて、シミュレーションにおいてトラヒックを発生させる方法の検討を行った。差別化サービス環境においては,トラヒック分析の結果に基づいて各クラスの制御を行い,所定の品質が得られるようにする.トラヒックデータを得る方法としては,必要な箇所に的を絞って測定するアクティブ測定が不可欠である.

アクティブ測定にはいろいろな方法があるが,いずれも測定結果にある程度の誤差を有している.差別化サービス環境における制御においては,トラヒック測定の誤差が影響を与えるので,トラヒック理論構築においても精度を考慮する必要がある.そこで,アクティブ測定の精度を分析する新しい手法を提案し,いくつかのアクティブ測定法の比較検討を行った.また,トラヒックの検討では,例え理論検討であっても,その精度の確認などのためにシミュレーションが必要になる.そこで,実際のトラヒックデータの性質を基に,シミュレーショントラピックを発生させる新しい手法を提案した.トラヒックと料金が関係する例として,VOD (Video On Demand)形IP放送サービスを取り上げ,その品質を経済学的な面から検討した.サービスに加入するユーザが増加すれば,事業者の収入も増加するが,呼損が多く発生するためユーザ効用は減少する.したがって,事業者はユーザ効用を確保するために,配信サーバの設備拡張を行う必要がある.しかし,過剰な投資は事業者にとって負担となる.事業者は,サーバコストを最小限にして収益を確保し,ユーザの効用も確保するような視聴料金設定をする必要がある.さまざまなサーバ容量における視聴料金とユーザ便益及び事業者収益の関係を求め,ゲーム理論を用いてナッシュ交渉解を求めることにより,ユーザ便益と事業者収益が妥結できる同時送出可能ストリーム数と視聴料金を明らかにした.以上の検討のほか,マルチキャストコンテンツ配信,ネットワークの輻輳に応じた適応的料金設定などについても検討を行った.差別化サービス環境においては,トラヒック分析の結果に基づいて各クラスの制御を行い,所定の品質が得られるようにする.トラヒックデータを得る方法としては,必要な箇所に的を絞って測定するアクティブ測定が不可欠である.しかし,アクティブ測定は元来測定値のバラツキが大きく,トラヒック理論構築においてもそれを考慮する必要がある.このバラツキを小さくできれば,計算もより正確になり,また差別化サービス環境における制御をより適切に行うことができる.アクティブ測定のバラツキを小さくして精度を上げる方法として,通信プロトコルの非ソフトウェア処理を検討し,それによる理論計算精度向上を図った.また,トラヒックの検討では,例え理論検討であっても,その精度の確認などのためにシミュレーションが必要になる.そこで,実際のトラヒックデータをいくつかの種類のトラヒックの混合と仮定して分析し,それに基づいて実際のトラヒックに近いシミュレーショントラヒックを発生させる手法を提案した.トラヒックと料金が関係する例として,VOD(Video On Demand)形IP放送サービスを取り上げ,その品質を経済学的な面から検討した.料金が低ければ利用は増加し,料金が高ければ利用は減少する.また,品質である呼損が小さければ利用は増加し,呼損が大きければ利用は減少する.呼損は,サーバ規模の大小で決まり,それはコストの大小になる.
アナリティカルスキル育成のための試行錯誤型データ分析環境の構築

アナリティカルスキルとは,データに対して適切な統計処理を行い,有用な知見を引き出して活用する能力のことである.本研究課題ではこれまで,様々なデバイスにより取得されたデータを対象に,アナリティカルスキルの育成に有効な試行錯誤方法およびその支援環境を構築し有効性を明らかにしてきた.本来は2017年度で終了であったが,発表予定であった学会に投稿できなかったため,成果を発表するために研究機関を延長した.2018年度は無事に4つの国際会議と1つの国内会議で学会発表を行うことができた.アナリティカルスキルとは,データに対して適切な統計処理を行い,有用な知見を引き出して活用する能力のことである.本研究課題では,様々なセンサ・デバイスにより取得されたデータを対象に,アナリティカルスキルの育成に有効な試行錯誤方法およびその支援環境を構築し,有効性を明らかにする.2016年度は,以下の2つを実施した.1.芸術作品を構成するパラメータを対象に,パラメータを試行錯誤的に変更して芸術作品を作成できる環境を構築した.この環境を用いた芸術創造活動の結果,パラメータを試行錯誤的に変更する段階と,試行錯誤して得た作品を見比べる段階で,自身の芸術作品に対する嗜好を発見できることが明らかになった.2.センサ・デバイスから,面接時の被面接者の非言語情報を取得する環境を構築した.非言語情報として,表情・視線・バイタルデータ・間投詞・沈黙を対象とした.表情と視線は,小型カメラを用いて取得したデータに対して表情認識技術と顔の向きと表情認識技術を適用した.バイタルデータは脈拍計測装置を,間投詞・沈黙はマイクと音声認識技術を活用した.3.センサ・デバイスから取得できる情報に対して,有効な知見を引き出すための可視化方法について検証した.生体情報の一つとして,視線情報を対象とし,文章の執筆者と添削者の視線情報を様々な可視化方法を用いて表示した.その結果,両者の相違の可視化により,執筆者が添削者の意図を推測できる可能性があることが明らかになった.計画通り,センサ・デバイスからのデータの取得と,試行錯誤環境を構築することができた.アナリティカルスキルとは,データに対して適切な統計処理を行い,有用な知見を引き出して活用する能力のことである.本研究課題では,様々なデバイスにより取得されたデータを対象に,アナリティカルスキルの育成に有効な試行錯誤方法およびその支援環境を構築し有効性を明らかにする.2017年度は以下を実施した.1.芸術作品を構成するパラメータを対象に,芸術作品をその類似により構造的に整理することで,自身の芸術作品に対する嗜好を発見するためのシステムを開発した.写真を対象としてシステムを利用した結果,自身の好きな写真の特徴が明らかになり,さらにその特徴に基づいて写真をとるという行為によって写真を撮る技術そのものも獲得できるようになったことが明らかになった.2.文章作成者を対象に,作成した文章を添削する添削者の視線情報から添削意図,および文章作成スキルを推測するための支援ツールを構築した.本ツールでは,視線計測装置から取得した添削者の視線の動きを可視化している.評価実験の結果,視線情報だけでは不適切な箇所は理解できたが,添削意図を正しく理解するまでには至らなかった.3.アイディア発想において,アイディアを図として描写したとき,その描写方法を分析することで,無意識に行っていた自身の発想方法に気づくことができることが明らかになった.この研究のために,アイディアを描写するツールと,描写に用いられた方法を分析するツールを構築した.研究は終了しましたが,実験準備に時間を要したため,発表予定であった学会に投稿できませんでした.アナリティカルスキルとは,データに対して適切な統計処理を行い,有用な知見を引き出して活用する能力のことである.本研究課題ではこれまで,様々なデバイスにより取得されたデータを対象に,アナリティカルスキルの育成に有効な試行錯誤方法およびその支援環境を構築し有効性を明らかにしてきた.本来は2017年度で終了であったが,発表予定であった学会に投稿できなかったため,成果を発表するために研究機関を延長した.2018年度は無事に4つの国際会議と1つの国内会議で学会発表を行うことができた.2016年度はセンサ・デバイスによるデータの取得と,データを試行錯誤できる環境を構築した.また,有効な可視化手法に関する検討も行った.2017年度は,これらを統合してセンサ・デバイスによるデータを錯誤できる環境と,有効な可視化手法を導入した支援機能を構築する予定である.できるだけ早くデータをまとめて,発表成果を学会に投稿します.成果報告のためにもう一つ国際会議に参加する予定をしていたが,開催場所の安全性に関して不安があったため,参加を見合わせた.そのため,旅費を当初の計画通り支出することができなかった.また,実験を実施するためにセンサ・デバイスやパソコンを購入する予定であったが,2016年度は他の研究で用いた機材を用いることができたため,当初予定していた物品の購入は行わなかった.実験のデータの分析に関してアルバイトを雇う予定であったが,申請者の研究チームで分析したため,謝金を支払わなかった.実験準備に予定よりも時間がかかってしまったため,発表予定であった学会に投稿することができませんでした.できるだけ早くデータをまとめて学会に投稿する予定です.昨年度参加を見合わせた国際会議で発表する予定だった成果は,今年度に開催される国際会議で実施する予定である.2017年度の実験の際には他の研究で用いた機材を使うことができないため,本研究のために購入する予定である.人件費・謝金は,今年度実施する実験で用いる予定である.
水素パイプラインによる住宅分散型電源と電池連系システムの導入効果に関する実証研究

北九州水素タウンにおける住宅用純水素型燃料電池、太陽光発電の連系システムの実証研究を行い、例の少ない、その自立型エネルギーシステムの運転実績から、技術的課題と政策的課題を抽出・評価することを目的とした。3000以上の家族へのライフスタイルと住宅のエネルギー消費量に関するアンケート調査をもとに、北九州エコハウスにおける空調設備や発電設備、家電を含む住宅設備のエネルギー消費量とエネルギー供給量を明らかにする。また、住宅に太陽光電池、ガス燃料電池、水素燃料電池の発電設備を導入した場合の各々の経済性に関する解析を行った。本年度では、北九州市の地方政府の協力を得て、住宅のライフスタイルに関するアンケート調査をし、3000以上の家族が含まれたアンケート調査の結果に基づいて、本研究では4パターンの住宅のライフスタイルを設定した。それぞれ、1母親が専業主婦でエネルギー浪費型の家庭;2母親が働いていてエネルギー浪費型の家庭;3母親が専業主婦でエネルギー節約型の家庭;4母親が働いていてエネルギー節約型の家庭となっている。研究チームのメンバーは居住者としてエコハウスに24時間滞在し、決定したライフスタイルを遂行する。通常、瞬間的に最も電力を使うのは電子レンジであるが、電子レンジは1回の使用時間が短いため積算電力の場合、値は大きくならない。積算電力の場合は洗濯機の値が大きいことが分かった。また、冷蔵庫は常に稼動しているが、洗濯機などに比べると値は小さい。テレビは付けている時間に瞬間的に上がるがそんなに大きい値にはならない。本年度では、対象住宅に設置した家電の使用電力を設定した生活パターンに合わせて家電ごとの使用電力の変移について考察を行った。その結果、最も多く使われているのは冷蔵庫である。また、洗濯機が瞬時には高い電力を使っている。電子レンジの電力容量が大きいが、使用時間が短いため、積算量では少ない。いずれの場合にも浪費型の電力消費は節約型より、多くのエネルギーを使用している。本年度では海外、日本における水素パイプラインによる定置用燃料電池の実態を調査し、日本における民生用燃料電池向けの水素インフラの問題点を明らかにする。その問題を分類し整理する。水素パイプラインによる水素エネルギー利用の位置付けを明確にした。また本年度では北九州市東田にあるエコハウスに太陽光電池、ガス燃料電池、水素燃料電池の分散型エネルギーシステムが導入された場合のそれぞれの経済性を考慮した最適容量又は年間コストについて理論研究を行った。構築したモデルを用いて、福岡県北九州市八幡東区東田2-2-6にある木造2階建ての住宅を対象として分析を行った。研究では感度分析によって最適な発電容量を決定した。感度分析は、各発電設備の最適導入容量に対して電力料金、売電価格、炭素税、ガス料金、水素価格が変動した時にどの程度の影響を与えるか調べる手法である。研究対象の住宅に太陽光発電(PV)、ガス燃料電池(FC)、水素燃料電池(FH)の各々を導入した時の感度分析によってグラフを作成した。経済性に関わる要因として、電力料金、ガス料金、売電価格、初期投資、炭素税、水素価格を取り上げ、それらの要素が各発電設備にどのような経済的影響が与えられるのかを検証した。電力料金が変動する時、FCは電力料金が50円/kWhになれば、初期投資260万円/kWのままでも導入効果があること分かった。電力料金が変動する時、FHは電力料金が50円/kWhになれば、初期投資180万円/kWまで下げれば、導入効果があること分かった。水素価格の影響について、水素価格が20円/m3になれば、初期投資220万円/kWまで下がると、導入効果があることが分かった。そのほかの要素についても、現段階ではFC、FHは経済性がほとんどないことが分かった。本年度では、ライフスタイルを変えることで、エネルギー消費量に影響はあるのか検証を行った結果、省エネルギー型ライフスタイルでは、浪費型に比べて、電力消費量は23%まで削減することができ、エネルギー消費量より自家発電の供給量の方がほぼ近くなったため、北九州水素住宅を通して、ゼロエネルギー住宅になり得ることができる。これらの結果から、住宅のエネルギー消費量には、ライフスタイルが大きく影響を与えていることが分かる。そして、北九州水素住宅の空調エネルギー消費量に影響を与えているパラメータは何なのかを重回帰分析を行った結果、冷房のエネルギー消費量への関係性は冷房温度、窓開口面積率、方向、構造部材の順で関係性が高いことが分かった。暖房エネルギー消費量への関係性は構造部材、暖房温度、外壁の厚さ、窓開口面積率の順で関係性が高いことが分かった。研究期間を通して、北九州水素タウンにおいて、燃料電池、太陽電池の実機と実際の住宅で実証実験を行った。得た情報を元に、水素燃料電池などの電池連系システムの設計と評価モデルの構築を目指した。モデルによるシミュレーションの実施を踏まえ、北九州水素タウンの水素燃料電池実証住宅に対するケーススタディを行った。本研究の最終成果として、水素パイプラインによる純水素型燃料電池と太陽電池を導入した住宅の自立型エネルギーシステムを総合的に評価したものである。

伝統手法と先進的な技術により作られたエコハウスをライススタイルの視点から省エネルギーの可能性を評価することができた。家庭部門からの二酸化炭素排出量を中長期的に削減していくためには、建設、居住、改修、建替えのライフサイクルに渡って環境負荷が少なく、かつ快適な暮らしを実現する環境共生型エコハウス住宅を全国的に普及していくことに一助となると確信している。都市環境工学水素パイプラインによる純水素型燃料電池、太陽光発電を連動して利用する水素燃料電池実証住宅において、計測できるようなシステムの構築が完了している。社会実証実験及び計測が開始しており、本格的な検討を始めている。第一段階の目標「基本調査及びデータベースシステムの構築」については土地利用データ、種類別バイオマスの賦存量、製鉄所や化学工場の規模と立地、それから地域の電・熱源(太陽・風力発電、未利用エネルギー等)データを利用して、水素パイプラインによる3電池連系システム導入のための情報システムを構築することができた。第二段階の目標「水素パイプラインによる電池連系システムの計測」については、現地エコハウスの運転設置が遅れているため、現在はこの夏に行う予定である。そのため、平成25年度を予定している「第三段階設計と評価システムの開発」のシステム評価を先行して、理論研究を行った。水素パイプラインの供給特性、自然エネルギーの利用ポテンシャル、蓄電池の充放電特性及びエネルギーの消費構造などに基づいて、創エネと蓄エネによる自立型エネルギーシステムの統合モデルを構築した。また電池を連動して利用するエネルギー供給システムの設計とその最適化を目指し、省エネルギー性、環境保全性、事業性の面からその導入可能性と効果を綜合的に評価できる手法の開発に取り掛かっている。最終年度では、以下の項目を重点に置きながら、検証を実施していく。○水素パイプラインによる純水素燃料電池のシミュレータ:実証実験の解析結果から数学的なモデルを構築し、水素パイプラインによる純水素燃料電池の特性を再現できるシミュレータを開発する。○燃料電池・太陽電池・蓄電池連系システムのマネジメント支援ツール:電池連携システムの診断ツールを開発し、既存システムの管理運営に当ツールを組み込むことで、更なる省エネルギー性を生むことができる。具体的には、電池連携システムの供給能力及びユーザサイトの需要を分析し、デマンドサイド需要に合ったシステムの運用方策を模索する。○自立型エネルギーシステムの省エネルギー性と環境性評価ツール:水素エネルギーシステムや電池連携システムの導入は多くの環境効果が期待されている。それらの正当な評価は今後水素エネルギーを基礎とする自立型エネルギーシステムの普及に繋がる。本研究開発では自立型エネルギーシステムにおける省エネルギー性及びCO2削減量の評価システムを構築する。
挿入因子IS1がコードするトランスポゼースの構造と機能に関する研究

トランスポゾンの転移は、トランスポゼースが両IRに結合した後、トランスポゼースの2量体形成により、両IRが近接した形の安定な複合体であるトランスポソゾームを形成することによって起こると考えられている。このような複合体においてトランスポゼースは、IR特異的DNA結合活性に加え、転移中間体中の少なくとも4本のDNA鎖が交叉した、ホリデー様構造に特異的なDNA結合活性を持つことにより、安定な複合体であるトランスポソゾームを形成しているのではないかと考えた。そこで、IRを含まないホリデー構造をとるX字形の基質を作成し、これを用いてトランスポゼースが結合するかどうか調べた。その結果、トランスポゼースはX字型DNAに結合し、2つのトランスポゼース分子が結合した複合体を形成することを見出した。また、トランスポゼースはX字型のみならず、Y字型DNAにも結合すること、この場合には1つのトランスポゼース分子が結合した複合体を形成すること、さらに、IR配列を持たない2本鎖DNAには結合しないが、バルジ構造を持つ2本鎖DNAには結合することが分かった。これらの結果は、トランスポゼースが折れ曲がった2本のDNAを認識するという構造特異的DNA結合活性を保持していることを示唆する。このことは、トランスポゼースがIR特異的DNA結合活性に加え、構造特異的DNA結合活性を保持することにより、安定な複合体であるトランスポソゾームを形成するという上記の仮説を支持する。次に、トランスポゼースのどの領域が上記の活性に関わっているか、いくつかのトランスポゼース欠失変異体を用いてX字型あるいはY字型DNAへの結合を調べた。その結果、トランスポゼースのN及びC末領域が、両基質への結合に関わっていることが分かった。また、N末領域においてはジンクフィンガーモチーフ、および、ジンクフィンガーとヘリックスーターンーヘリックスモチーフの問に存在するヘリックス領域が、C末領域においてはDDEモチーフの存在する領域が、この活性に関わることが分かった。また、トランスポゼースの結合ドメインの構造を解析するために、トランスポゼースのN末端領域とタンパク質Gの一部を融合したタンパク質を発現、生成した。これをサンプルとし、NMRを用いた構造解析を試みた。その結果、このタンパク質の一部のアミノ酸をNMRで認識することに成功した。IS1トランスポゼースにおける転移中間体構造特異的なDNA結合活性トランスポゾンの転移は、トランスポゼースが両IRに結合した後、トランスポゼースの2量体形成により、両IRが近接した形の安定な複合体であるトランスポソゾームを形成することによって起こると考えられている。また、N末領域においてはジンクフィンガーモチーフ、および、ジンクフィンガーとヘリックス-ターン-ヘリックスモチーフの間に存在するヘリックス領域が、C末領域においてはDDEモチーフの存在する領域が、この活性に関わることが分かった。

これらの結果は、トランスポゼースが折れ曲がった2本のDNAを認識するという構造特異的DNA結合活性を保持していることを示唆する。このことは、トランスポゼースがIR特異的DNA結合活性に加え、構造特異的DNA結合活性を保持することにより、安定な複合体であるトランスポソゾームを形成するという上記の仮説を支持する。次に、トランスポゼースのどの領域が上記の活性に関わっているか、いくつかのトランスポゼース欠失変異体を用いてX字型あるいはY字型DNAへの結合を調べた。その結果、トランスポゼースのN及びC末領域が、両基質への結合に関わっていることが分かった。また、N末領域においてはジンクフィンガーモチーフ、および、ジンクフィンガーとヘリックスーターンーヘリックスモチーフの問に存在するヘリックス領域が、C末領域においてはDDEモチーフの存在する領域が、この活性に関わることが分かった。また、トランスポゼースの結合ドメインの構造を解析するために、トランスポゼースのN末端領域とタンパク質Gの一部を融合したタンパク質を発現、生成した。これをサンプルとし、NMRを用いた構造解析を試みた。その結果、このタンパク質の一部のアミノ酸をNMRで認識することに成功した。
keVX線位相制御光学素子の開発

keVのX線位相制御は、多層膜構造に原子レベルの周期長の変調を加えることにより達成できる。計算機シミュレーションの結果は、一原子層のみ厚さの異なる複数の周期の組み合わせが、X線の反射波長を厳密に制御するのに特に有効であることを示した。このようなX線位相制御光学素子を実現するためには、密度の低い物質と高い物質を原子層単位で厳密に交互に積む必要がある。そこで、密度の低い物質としてAIPを選び、位相制御に必要な完全平坦面を保ち、かつ原子層単位の成長を実現すると考えられている原子層成長法を用いて結晶成長を行った。その結果、次のような成果を得た。(1)AIPの原子層成長に初めて成功した。(2)完全平坦な面を持つ単原子層成長の達成に、原料ガスが解離吸着する際に形成されるメチル基の存在が極めて重要な役割を果たすことが、原子間力顕微鏡による観測から見いだされた。(3)表面の粗さはメチル基の脱離とそれに続く原料ガスの多層吸着により形成され、その過程は、計算機シミュレーションによって忠実に再現できることを明らかにした(4)そのモデルに基づき極めて質の高い完全平坦面が実現できた。更にAIPに対して密度の高い物質として、MnGa系の化合物が適していることをシミュレーションにより見いだし、その化学気相成長法を試みた。その結果、初めてMn_3GaおよびMn_8Ga_5の薄膜成長に成功し、光学素子への適用の可能性を示した。特に、これらの結晶構造は、成長温度によって制御できることを見いだした。
サブナノオーダ欠陥評価のための物性分析光相関顕微鏡の開発

サブナノオーダ欠陥評価のための物性分析光相関顕微鏡の開発を行った.具体的には,光源開発と微弱光検出光学系の開発とを行った.また,ディープラーニングを適用することにより従来よりも800倍高速な計測も実現した.具体的には,フォトンカウンティングレベルまで離散化させた光を検出するに当たり,照明を開始した時間から最初に検出器に到達する時間を用いることで,約100フォトン程度でのイメージングが可能になった.そのため,サブナノオーダーの微小欠陥を撮影することが可能になった.一方で,光相関顕微鏡の課題として測定時間が膨大になるという課題があった.そこで,ディープラーニングの手法を適用することで高速化を実現した.ここでは,計算機上で再現した測定を教師データとすることで,実際の実験データを教師データとするよりも効率的な訓練を行った.また,検出画像に光が存在することを算出しそれらをマッピングすることでサンプルの画像を得た.実際の実験結果として,訓練回数は200回行った.サンプルには,一般的な顕微鏡では光が透過してしまうため判別が困難なマイクロビーズを用いた.従来の光強度相関を用いた手法では,ガラスビーズをイメージングするためには4000回程度の繰り返し計測が必要であった.しかし,ディープラーニングを組み合わせることにより,5回の繰り返し計測でイメージングが可能となった.800倍の高速化が実現したことにより,動画の撮影が可能となり,マイクロビーズを手動ステージにより移動させることでリアルタイムの映像を撮影することが可能になった.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,試料からの超微弱散乱光を用いて顕微イメージングし,さらに,分析する装置を開発するものである.超微弱光は一般的なイメージング方法ではSN比の観点から困難であるが,本研究では光相関を利用することで高いSN比を実現するところが特徴である.本年度は,基盤となる装置を試作してその基本性能を比較した.装置の開発状況は,基本的な光相関顕微鏡システムの構築を行った.光相関イメージング法では,ある光強度分布を有した照明光を測定試料に照明し,試料から散乱した光の強度を点型の検出器で検出し,その光強度と照明光強度分布の相関を計算することにより試料をイメージングする手法である.したがって,システムを構築するためには,ある光強度分布を試料に照明するための照明光学系,顕微鏡システムにするための縮小光学系,散乱光強度を取得するための検出光学系および相関演算を行う計算機を考慮する必要がある.具体的には進捗状況で後述するが,DMDプロジェクタを用いて投影系を構築し,一般的な顕微鏡対物レンズや光電子増倍管を検出器とし,LabViewを用いた機器の制御を行うことで基本システムを確立した.また,そのための微弱光特性などを測定することで基本性能の確認も同時に行った.光相関イメージング法は新しい技術であるためそもそもの発表が少なく,基本システムの性能評価の段階で学会発表を行った.その結果,微弱光性能に対する関心が高いことが判明し,次年度以降の進捗状況に反映させることも考えている.上述の通り,本年度は,基本システムの構築と光周波数コムレーザの作製を行う予定であったが,学会発表でえられた反応から基本システムの構築に注力した.これは,次年度以降の予定を前倒ししているため研究計画に対して大きな影響はない本年度は,光相関顕微鏡の基本システムを構築した.光相関顕微鏡の構成は大きく分けて,照明部,投影部,受光部および相関計算部からなる.照明部の主な役割は,試料にランダムな光を照明するための光強度分布を任意に作り出す装置である.本研究では,DMDプロジェクターを用いてランダムな光強度分布を作り出した.ここで用いたDMDは,最大90fpsのスピードを得ることができるために,将来的には高速なイメージングも視野に入れた装置の選定を行った.また,ランダムなパターンの生成は,制御用PCで行った.次に,投影部に関しては,顕微イメージングを行うためにリレーレンズと対物レンズを用いた縮小光学系を構築した.50倍の対物レンズで,DMDで生成したパターンをサンプル上に結像できる光学系とした.さらに,受光部の構築は2段階に分けて行った.まず,一般的な強度検出器であるフォトダイオードを用いて測定の基本アルゴリズムを確認した後に,光電子増倍管を用いて実際の光学系を構築した.フォトダイオードで検出した光強度は,A/D変換器を用いて演算用計算機に取り込んだ.最終的に得られた光強度は,制御用PCに取り込み相関演算を行った.制御用PCでは,相関演算に関する制御の他に,測定の精度検証など包括的な測定が行えるように汎用ソフトLabViewを用いた.これまでの研究成果としては,基本性能を確認するだけにとどまっているが,その性能を確認する段階で特徴的な結果が得られた.特に,フォトダイオードを検出器として用いたときのS/N比に関して,従来のイメージング法との比較を正確に行ったところ,ノイズとシグナルの区別がほぼつかない超低S/N比の領域でもイメージングが可能であることが分かった.これは,蛍光イメージングへの応用も視野に入れた展開が見込める本年度は,光相関イメージングのさらなる高感度化を目指した装置改良とそれに伴い得られた結果のアウトリーチ活動を行った.前年度で得られた知見より,光相関イメージング法の感度特性が優れているということから,究極の感度を目指すべく検出光学系にフォトンカウンティング装置を導入した.