hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本沿岸・近海の波力エネルギー分布の再推定

本研究で構築した波力エネルギー推定システムを活用することで、今後、波力エネルギー短期予測システムに展開することが可能となった。日本沿岸および近海の波力エネルギーの賦存量について、現場観測波浪データ、再解析データ、数値波浪モデルシミュレーションによって推定した。特に、数値波浪モデルシミュレーションによる推定では、異なる海上風を用いることに起因する波力エネルギーの不確実性を見積もった。また、1990年代半ば以降の太平洋の波候の変化を調べた。その結果、この太平洋の波候の変化は熱帯において貿易風が強化したラニーニャ状態に起因することが分かった。また、大気再解析データに衛星データを同化することで海上気候の推定に及ぼす影響を調査した。その結果、衛星データの同化が波力エネルギーの長期トレンドに有意な影響をもつことが分かった。気象庁の現業波浪モデルを用いた波力エネルギーの推定と検証については国際学会で研究発表を行った。また、数十年規模の波浪の活動度の変化傾向について気候学的な視点からの解析を行い、学会発表および学術論文として発表した。しかしながら、数値波浪モデルと複数の海上風データを用いた波力エネルギーの推定については、数値実験に予定よりも多くの時間を要したため、解析がやや遅れた。そのため、複数の海上風による波力エネルギーの推定に関する研究発表をできなかった。海洋物理、気候システム複数の海上風データを用いた波力エネルギーの推定に関する数値実験は9割程度完了したため、引き続き計算と解析を行う。研究成果を取り纏めると同時に平成27年度に学会発表と論文出版を行う。気象庁の波浪予報で用いられている波浪モデルの結果を用いて日本沿岸の波力エネルギーを見積もり、観測値と比較を行う系統的な手法を提案し、論文として投稿した。この比較を行うことで、最先端の波浪モデルの波力エネルギーバイアスの時空間特性を把握することができ、今後のモデルのバリデーションに有効と考えられる。また、波浪モデルでのテスト計算を実行した。概ね順調に進展していると言える。数値実験に予定よりも時間を要し、データ解析用のハードディスクを購入を見送ったため、次年度使用額が生じた。1.現在、波浪モデルを用いて波力エネルギーの推算を行っている。このモデルから見積もられる波力エネルギーが観測値とどの程度整合的であるかを、昨年度提案した比較手法によって比較を行う。2.昨年度行った波浪モデルの波力エネルギーと観測値の波力エネルギーの比較では、気候値の比較を行った。より詳細な比較を行うため、エルニーニョ時、ラニーニャ時の比較を行いモデルバイアスが気候変動の影響を受けているかを検証する。3.上記の研究結果について学会発表、論文投稿を行う。国際学会3回分の参加費・旅費、論文投稿料、データ解析用のハードディスクの購入に充てる。当初予定していた国際学会発表を取りやめたため、旅費の使用がない。また、投稿した論文は受理までに至っていないため、投稿料としてその他を使用していない。
海水中の炭酸ガス濃度測定器の試作

地表面や大気を保温し気候の温暖化をもたらす心配のある二酸化炭素濃度が大気中で着実に増加している。大気中の二酸化炭素濃度の増加の原因は人間活動による化石燃料の消費の増大にあり、化石燃料を燃やすことによって大気中に放出される二酸化炭素のうち、約1/2量が大気中にとどまり、残り1/2量が海洋と植物圏に取り込まれていると考えられていた。ところが、最近熱帯雨林の大規模な伐採や耕地化の進行により、植物圏は大気中の二酸化炭素の吸収源ではなく、逆に放出源になっているという考えが相次いで出され大気中の二酸化炭素を吸収する海洋の役割を明確にすることが急務になってきた。しかし、測定器の開発の遅れから、大気-海洋間の二酸化炭素の交換量の直接測定はあまり行なわれていない。本研究では、昭和62年度に海水中と大気中の二酸化炭素濃度の鉛直分布を測定する機器と二酸化炭素濃度の変動成分の測定器の開発を行った。そして、昭和63年度には、上記の測定器を新潟県にある京都大学防災研究所の観測桟橋に設置して、海面上での二酸化炭素の交換量を測定する空気力学的傾度法と渦相関法の確立をめざすと共に、二酸化炭素の交換の特徴を、観測に基づいて、見いだそうとした。観測結果は、海洋上での二酸化炭素の輸送方向は大気の成層状態によって決まり、運送量の大きさは風速によって支配されるという妥当な結論を示した。本研究により大気と海洋間の二酸化炭素の交換量を気象学的な方法によって直接測定できる見通しをもつことができた。これからの課題は、代表的な海域を選び、四季を通じて、大気-海洋間での二酸化炭素の交換量を直接測定すると共に、森林破壊の影響を含めた大気と植物圏間の二酸化炭素の交換の実態を明らかにし、二酸化炭素の増加に対して、海洋と植物圏が果たす役割を明確にすることである。大気中の二酸化炭素濃度をC、風速の鉛直成分をWとすると、濁相関法により、二酸化炭素の輸送量は<WC>^^^ー=<W′C′>^^^ー+W^^ーC^^ーで与えられる。ここで、ダッシュは平均値からの変動量を示し、横棒は測定時間についての平均値を表わす。生育の盛んな作物群落上では、光合成によって、作物群落に吸収される<W′C′>^^^ーの値が大きく、W^^ーC^^ーは<W′C′>^^^ーの5%程度である。海洋上での<W′C′>^^^ーとW^^ーC^^ーの大きさを知るために、新潟県中頸城郡大潟町にある京都大学防災研究所附属大潟波浪観測所の観測用桟橋を利用して、日本海海面上での二酸化炭素の輸送量の輸送量の観測を行った。得られた知見のうち主なものを以下に示す。1.二酸化炭素濃度は空気塊が鉛直上方に輸送される場合に2ppm程度急激に低下し、空気塊が鉛直下方に輸送される場合には高濃度のあるレベルに限界があるように変化する。このような二酸化炭素濃度の変化は気温や水蒸気の変化とは位相が180度異なっている。2.二酸化炭素濃度、水蒸気、気温のパワースペクトルはお互いによく似た周波数構造を有している。パワースペクトルは高周波数領域で周波数の-5/3乗に比例して減少する、いわゆる慣性小領域が存在することを示した。3. WCコスペクトルは全周波数領域で負の値を示した。これは二酸化炭素が乱渦によって鉛直下方に輸送されていることを意味している。また、二酸化炭素の乱流輸送<W′C′>^^^ーに最も大きく寄与しているのは0.010.1Hzの周波数領域であることが判った。4. W^^ーC^^ーの符号は顕熱と潜熱の輸送方向に依っているが、夏季と秋季の日本海上では正であった。
老人性痴呆症の機構解明:脳透析法を用いた新しい神経化学的研究

痴呆症患者脳には大脳皮質のアセチルコリン(ACh)量が減少していて、記憶の保持および思考能などに障害があると考えられている。本研究では神経活動によって放出されるAChを脳透析法を用いて生理的条件下で測定できるよう方法の改良を行なった。そしてアルツハイマ-痴呆症の治療薬の可能性があるSMー10888を末梢投与し、脳内ACh神経の活動を測定し、この薬物の治療効果への基礎的検討を行なった。脳透析用カニュ-レを麻酔下でラット大脳皮質、線条体、海馬にそれぞれ挿入し、1日後に無麻酔無拘束の状態でRinger液を潅流する。1時間2時間潅流後透析液を30分間隔で集め、HPLCーECD法によりアセチルコリンを定量した。尚、潅流液中にはアセチルコリンエステラ-ゼの阻害剤エゼリンは加えていない。SMー10888は生理食塩水に溶解して、1,3,5mg/kgを腹腔内投与した。ラット大脳皮質、線条体、海馬のbasalアセチルコリン量は数時間潅流を行なってもあまり変動はなく、また脳各部位間の差も見られなかった。潅流液にエゼリンを使用した場合、basalアセチルコリン量は線条体では大脳皮質の5倍以上も多く、海馬と比べて10倍以上も多い。2.<SMー10888末梢投与による脳内アセチルコリン放出への影響>___ータクリンの誘導体で脳移行性の高いSMー10888を1,3,5mg/kg腹腔内投与し、大脳皮質におけるアセチルコリン放出を測定したところ、用量依存的に増加した。一方5mg/kgSMー10888を投与し、線条体と海馬において同様にアセチルコリン放出を測定したところ、両部位ともアセチルコリン放出の増加は大脳皮質に比べて半分程度であった。これらの結果から、エゼリンの存在する場合と存在しない場合で脳内アセチルコリン放出が脳部位によって異なることが明かとなった。その原因として、線条体内にはアセチルコリン分解酵素が多く、放出させたアセチルコリンのほとんどが分解されてしまうためと考えられる。あるいは大脳皮質でのアセチルコリンの生合成と代謝回転が速いためとも考えられる。
歯胚形成過程ロにおける新規膜蛋白を介した内外分子相互作用の解析

マウス胎齢10. 5日(E10. 5)下顎に高発現する新規膜蛋白Protogenin(Prtg)の歯胚形成における機能的役割について検討した。PrtgはE10. 5下顎で顕著に発現し、その後劇的に減弱するが、歯胚に特異的な発現を示した。Prtgの機能阻害で著明な歯胚の発育抑制が生じ、Prtgが歯胚形成において機能的役割を担うことが示唆された。また、歯胚形成初期に高発現するPgk 1他の発現様式より、これらも歯胚の発生・形態形成に重要な役割を果たすことが示された。Tβ4が、歯胚発生関連因子の発現調節によって歯胚発生初期に関わることも捉えられた発生過程のド顎骨のcDNAサブトラクションにより得られた遺伝子のうち、細胞膜に受容体として存在する蛋白に関連した新規遺伝子(Prtg)について、歯胚の発生過程における機能的役割を明らかにし、歯胚再生の足がかりを見いだす事を目的とする研究である。Tβ4が、歯胚発生関連因子の発現調節によって歯胚発生初期に関わることも捉えられた本科学研究補助金により平成20年度に以下の研究成果を得た。・cDNAサブトラクション法により検出した歯胚の発生初期に発現する遺伝子のうち、その蛋白構造のモチーフから細胞膜表面の受容体と予想される因子について構造解析を行い、この因子が現在まで歯胚の発生・発育過程では報告されていない遺伝子、Protogenin(Ptg)である事を同定し、この因子の発現抑制をすると歯胚の形成が阻害される事から、粛胚の発生に重要なシグナル受容体であり、歯原性幹細胞との関連が示唆された。またin situ hybridization法による検索から,本遺伝子が神経堤由来の細胞に発現している事が解った。PrtgはDCCやNeogeninなどとともにimmunoglobulin superfamilyに属している事から、リガンドとしてnetrinが候補に挙がるのではないかという仮説の基に、現在検索中である。データが整い次第、論文発表を行う。・thymosin beta4(Tb4)について、我々はすでにこの遺伝子が歯胚の発生と分化に関連している事を明らかにし、Histochemistly and Cell Biologyに発表した(124:207-213,2005)。さらにTb4がDmp-1、Dspp、amebgenin、ameloblastinなどの歯牙形成に関わる遺伝子の発現を制御している事や、これらの遺伝子の上流にあるRunx2/CbfalやNucleolinの発現制御も担っている事を明らかにし、現在論文作成中である。本科学研究補助金により平成21年度に以下の研究成果を得た。・cDNAサブトラクション法により検出した、胎生12日の下顎に高発現する遺伝子Ribosomal protein L21(Rp121)の歯胚における発現様式を解析し、この遺伝子が歯胚の発生やエナメル質の形成に重要な役割を果たしている可能性を示し、論文に発表した。・蛋白構造のモチーフから細胞膜表面の受容体と予想される因子Protogenin (Prtg)について構造解析を行い、この因子が現在まで歯胚の発生・発育過程では報告されていない遺伝子である事を同定し、この因子の発現抑制をすると歯胚の形成が阻害され、さらに歯胚発生に重要な因子であるBone morphogenic protein 4の発現を抑制したる事から、歯胚の発生に重要なシグナル受容体であり、歯原性幹細胞との関連が示唆された。またin situ hybridaization法による検索から,本遺伝子が神経堤由来の細胞に発現している事が解った。一部については論文作成を終了し、投稿準備中である。本科学研究補助金により平成22年度に以下の研究成果を得た。2.蛋白構造のモチーフから細胞膜表面の受容体と予想されProtogenin(Prtg)について構造解析を行い、この因子が現在まで歯胚の発生・発育過程では報告されていない遺伝子である事を同定し、この因子の発現抑制をすると歯胚の形成が阻害され、さらに歯胚発生に重要な因子であるBone morphogenic protein 4の発現を抑制したる事から、歯胚の発生に重要なシグナル受容体であり、歯原性幹細胞との関連が示唆された。以上の結果について論文に発表した(highly accessed articleに選定された)。4.cDNAサブトラクション法により検出した、胎生10.5日の下顎に高発現する遺伝子(遺伝子Xと仮称)を扁平上皮組織由来のHaCaT細胞へ導入することにより、種々の歯原性因子を発現し、石灰化物の形成能を発揮するようになった事を明らかにし、歯原性上皮性幹細胞の作製の可能性を見いだした。現在論文作成中である。

本科学研究補助金により平成23年度に以下の研究成果を得た。2.Protogenin (Prtg)について機能的解析を行い、歯胚の発生に重要なシグナル受容体であり、歯原性幹細胞との関連が示唆された。またin situ hybridaization法による検索から,本遺伝子が神経堤由来の細胞に発現している事が解った。以上の結果について論文に発表した(highly accessed articleに選定された)。さらにPrtgを扁平上皮組織由来のHaCaT細胞に導入し、石灰化誘導培地で培養するとアリザニンレッドおよびコッサ染色陽性の石灰化物を形成した事から歯原性上皮細胞の誘導の可能性が示唆された。現在、in vitroにおける実験を継続中である。3.cDNAサブトラクション法により検出した、胎生10.5日の下顎に高発現する遺伝子(遺伝子Xと仮称)をHaCaT細胞へ導入すると、歯の発生に重要な役割を果たすtypeII/III Runx2など、種々の歯原性因子を発現し、in vitroにおいてアリザニンレッドおよびコッサ染色陽性の石灰化物を形成し、元素分析によりCaとPが検出された。また、石灰化物の免疫染色では同部位にRunx2の発現がみられた。以上より遺伝子Xの強制発現によりHaCaT細胞が歯原性上皮細胞の性質を発現している可能性が示唆された。現在この細胞をヌードマウスの背部皮下に移植し、in vivoにおける石灰化物形成能について検討中である。データがそろい次第論文発表の予定である。また本研究の結果について九州大学知的財産本部と特許出願の可能性を協議中である。
障がい／健康の区分を超えて―「メンタルヘルスの地理」の構築―

前年度までの知見をベースに現地調査を継続しつつ、研究成果の取りまとめを進めた。また、実証面での知見の理論的な考察を深めるために、英語圏の関連研究のさらなる検討を行い、有用となる視点の探索とそれらを踏まえた枠組みの構築に努めた。第一に、前年度までの調査結果を整理し、聞き取りやデータ収集が不十分な項目があることを確認した。これまでの調査から、精神障がい者の問題は、その他の障がいや高齢期の問題と関わるとともに、支援活動は複数の空間スケールにまたがる団体や制度・政策の動きと連関することが明らかとなった。これらの点をより詳細に検討するため、和歌山県内での現地調査を継続した。具体的には、精神障がい者の支援をめぐる地域差やスケールの問題に特に注目し、支援施設の設立者や医師、保健師、精神障がい者家族へのインタビューを実施した。併せて、「和歌山新報」などの地方紙の関連記事も収集した。1980年代後半に和歌山市で始まった精神障がい者の支援は、和歌山市の運動に関わっていた家族や地域の教育関係者、保健師などを通じて隣接する自治体にも広まり、情報交換を行う連絡団体が市や県のスケールで結成された。これらの動きは、より小さな地区のスケールでの支援の取り組みと相互に関わり合っていた。以上の知見を考察するにあたって、第二に、英語圏の関連研究をさらに深く検討した。主に癒しや感情とメンタルヘルスに関わる近年の地理学の文献をレビューし、理論的な考察に有効となる視点を整理した。複数の空間スケールにまたがる支援活動の展開やその地域差をとらえるためには、人文地理学における場所をめぐる研究の枠組みを踏まえたアプローチが有効となる。現地調査で得られた知見は、IGU(国際地理学連合)の地域大会で発表した。また、理論的な考察を加えた研究成果や、英語圏の文献のレビューについては、学術雑誌への投稿に向けて論文の執筆を進めた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、研究の全体像と分析枠組みを明確化することを目標に以下の3点に取り組んだ。まず、先行研究をレビューし、既存研究における不足点や問題点、概念の定義について整理を行った。国内外の障害の地理や健康の地理学に加え、社会学などの隣接分野の研究も参照しつつ、援用可能性のある知見や枠組みの不足点を整理するとともに、本研究の位置付けを確認した。また、メンタルヘルスや空間、地域社会などの概念について、地域福祉なども含めた研究のレビューを行い、用語として登場した背景、各分野における定義や類似表現との相違点などを検討した。次に、研究対象地域の選定にあたり、複数の候補地で予備調査を実施した。第一に、精神障がい者支援の先進的事例として知られる北海道および和歌山県の障がい者作業所で活動を見学・体験し、取り組みの現状や課題などを把握した。第二に、精神医療の偏在する地域の一例として、福岡県で資料収集やフィールドワークを行い、精神医療と社会・経済的な状況との関連を調べた。これらの調査から、地域の医療・福祉や教育関係者、障がい者やその家族を中心に支援活動が展開されてきたこと、人口減少や基幹産業の衰退などの社会・経済的な状況を背景に、医療・福祉や支援活動の地域的な特性が形成されていることなどを確認した。この他、採用以前より継続している東京都での調査も実施した。また、全国レベルで対象地域の背景を捉えるため、公的機関の統計データを整理し、精神障がい者の医療や福祉に資する機関や資源の地域的な差異を確認した。以上を踏まえ、研究の枠組みと分析視角の明確化に取り組んだ。理論面での検討と予備調査の結果とを付き合わせ、研究視点の構築を試みると同時に今後の課題を確認した。成果発表としては、東京都の事例に関する知見を日本地理学会大会で報告するとともに、内容の取りまとめを進め、近日中に学術雑誌への投稿を予定している。本年度の研究目的は、研究の全体像および分析枠組みを明確化することであった。この目的の達成のため、先行研究のレビュー、候補とした研究対象地域における予備的な調査、理論面と調査結果を総合した研究視点の検討の3点に取り組んだ。それぞれの進捗状況に対する自己評価は、以下のとおりである。まず、先行研究のレビューに関しては次のように評価する。地理学を中心とした文献の検討を通じて、既存研究の到達点を理解するとともに、問題設定や分析枠組みに内在する問題点・不足点や、本研究の位置付けを確認できた。隣接分野の既存研究の検討からは、援用可能性のある知見を把握できた。また、メンタルヘルスや空間、地域社会などの概念の整理についても、複数分野の研究を参照することで、各分野における定義や類似表現との相違点などを確認できた。次に、複数の候補地において現地調査を行ったことで、次の2つの成果を得た。第一に、それぞれの調査地における大局的な動向や現状、課題などを把握した。第二に、候補地間を比較し、研究目的に適う対象地域の選定に照準を合わせる段階まで研究を進めることができた。また、並行して統計データを整理する中で、対象地域の位置付けにあたっての背景的基盤を得ることができた。最後に、理論面の検討と予備調査を踏まえた研究視点の構築については、次のように評価したい。特に英語圏の地理学における先行研究のレビューを通じ、研究の大きな問題点として、メンタルヘルス研究の中に研究の位置付けや視点、手法が混在している状況を把握できた。

これらの混在は、統計調査や聞き取り調査といったデータの収集目的や方法に加え、調査対象を捉える際の立場性など、さまざまな側面の質的な相違と深く関係すると考えられる。この点を確認したことで、次年度以降の具体的な調査計画や理論構築にあたっての参照点を獲得できたことは、貴重な成果であったと評価している。本年度は、研究の理論的な視点や位置付けを明確化するとともに、実証面での知見の獲得を主な課題として研究を遂行した。まず、英語圏の地理学で取り組まれてきたメンタルヘルスに関する研究をレビューし、主題や方法論の詳細な検討を行った。1970年代に研究が始まった当初は、都市空間の中での精神科関連施設の立地や患者の分布を計量的に分析する手法が多くを占めていたが、1990年頃になると、政策的変化とローカルな帰結、「狂気」の歴史地理、精神障がい者の生きられた地理など、テーマとともに焦点となる時代や空間スケールが多様化し、質的な手法が広く取り入れられるようになった。こうした研究動向は、メンタルヘルスが日常の様々な空間と密接に結びつくことを示唆している。しかしながら、日本の地理学ではほとんど取り組まれてこなかった領域であり、本研究の重要性を再確認した。並行して、隣接分野を含めた関連概念や、「空間」や「場所」についての人文地理学の議論を整理することで、既存の研究における不足点や援用可能な視点を確認した。次に、昨年度の予備調査を踏まえ、和歌山県和歌山市で継続的に調査を行った。精神障がい者支援の中心となっている法人から協力を得て、障害福祉サービス事業所での参与観察や、関係主体へのインタビュー調査を実施した。主な知見として、1精神障がいをめぐる課題は、知的障がいなどの様々な障がいや高齢期の問題と重なり合っていること、2支援活動の展開には、ローカルな実践から県や全国の政策・制度の動向まで、複数のスケールが密接に関わっていることが明らかとなった。これらの知見は、研究対象を「障がい者」や「高齢者」などの属性で分断しがちであった従来の地理学的研究を超え、障がい/健康を連続的にとらえるとともに、複数の空間スケール間の関連性の中でメンタルヘルスの問題を検討する本研究の視点の有効性を示唆する。本年度の主な研究課題は、理論的な視点や研究の位置付けを明確化するとともに、実証面での知見を獲得することであった。双方について、以下のような理由からおおむね順調に進展していると評価する。まず、理論的な視点や研究の位置付けの明確化に対しては、次のように評価する。本年度とりわけ重点的に取り組んだのは、英語圏の地理学におけるメンタルヘルス研究のレビューである。英語圏では、メンタルヘルスが地理学の研究テーマの一つとして盛んに議論されてきたが、こうした動向は日本の地理学において十分な検討がなされてこなかった。研究の主題や方法論、空間スケールに着目して英語圏の動向を整理した本年度の成果は、本研究の視点や位置付けを明らかにすることにとどまらず、英語圏の議論を日本の地理学に批判的に取り込んでいく意味でも、貴重な取り組みであったと評価したい。次に、実証面での知見の獲得を目指した本年度は、和歌山県和歌山市で調査を実施した。
結び目理論の生物学への応用

結び目理論のバンド手術、デーン手術等の研究を行い、それをDNAに働く酵素の研究等に応用を行った。今回の主な研究成果は次の通りである。(1)交点数が7交点以下の結び目とトーラス絡み目の間のバンド手術の特徴付け。(2)+交差から-交差への符号付き交差交換と、-交差から+交差への交差交換の両方で結び目解消される結び目の特徴付け。(3)2平面間の間にある格子結び目の最少ステップ数の研究。(4)組み換え酵素Xerによる絡み目への作用で結び目が得られる場合の研究。(5)A-polynomialが因数を持つ背景の研究。これらの結果は論文として発表している。さらに、これらに関する結果を国際会議での招待講演で発表し、論説を執筆した。今年度の研究では、埼玉大学のサバティカル制度を利用し、1年間研究のみに専念することが出来た。その結果として下記の結果を得ることが出来、それぞれ論文として公表、および講演を行った。1.「DNAと結び目理論」というタイトルで論説記事を書き、雑誌「数学」に発表した。2。DNAに作用する酵素の働きは、バンド手術を用いてモデル化することが出来る。結び目と絡み目の間のバンド手術について、交点数が7交点以下の結び目とトーラス絡み目の間のバンド手術の特徴付けを行った。(Progress of The oretical Physics Supplementに発表)3.DNAに作用するトポイソメラーゼは交差交換によりDNA結び目を解消している。最近の研究で、その交差交換は、2橋結び目について、+交差から-交差への符号付き交差交換と、-交差から+交差への交差交換の両方で結び目解消される場合の特徴付けを行った。(Progress of The oretical Physics Supplementに発表)4.slabと呼ばれる2平面間の間にある格子結び目の最少ステップ数の特徴付けを行った。(J.Phys A:Math.Theor.に発表》5.Xerによる絡み目への作用で結び目が得られる場合の研究を行い、1997年、2007年の実験結果の数学的特徴付けに成功した。(Algebr.GeomTopol.に発表)今年度の研究では、下記の結果を得ることが出来、それぞれ論文として公表、および講演を行った。今年度は埼玉大学のサバティカル制度を活用することが出来たため、研究に集中することが出来、当初の計画以上の進展が得られた。24年度が最終年度であるため、記入しない。有理タングル手術の研究では、当初の予定していた内容に加え、バンド手術の特徴付けにも研究を発展させる。格子結び目に関しては、研究をさらに進めtube状領域の研究を行う。さらに、交差交換の研究を行い、DNAトポイソメラーゼの研究を行い、DNAトポロジーの研究を総合的に行う。
中脳水道周囲灰白質キンドリングにおける細領域別の検討

[目的]けいれんの発現における脳幹の役割を解明する目的で、背側中脳水道周囲灰白質dorsal midbrain periaqueductalgray (DPAG)に反復電気刺激を与え、発作症状および脳波を観察した。[方法]実験には正常無処置で2-3か月齢のSD系雄性ラット6匹を用た。麻酔下において、直径200μのステンレスティール線2本をより合わせた双極深部電極をDPAGに刺入し、また、右側感覚運動野と小脳皮質に相当する頭蓋骨にネジ電極を装着した。DPAGへの電気刺激(50μA、60Hzの2相性矩形波、1秒間)は、generalized tonic-clonic convulsions (GTCS)を誘発する刺激強度で1日1回行った。発作閾値は、刺激強度を50μAから50μAずつ上げて1日ごとに刺激する方法によって決定した。[結果](1)runningを誘発する刺激強度は50-350μA(平均150.0μA)であった。(2)GTCSを誘発する刺激強度は250-500μA(平均330.0μA)であった。GTCSはgeneralized tonic convulsionに引き続く前後肢のalternatingclonic convulsionが出現するものと(n=2/6)、後肢の強い伸展を伴う重篤なGTCS (maximal GTCS)を呈するもの(n=3/6)に分けられた。500μAまで刺激強度を上げてGTCSが出現しないもの(n=1/6)は反復電気刺激を終了した。反復電気刺激を行ったラット(n=5)は刺激回数(5-25回)が多くなるにつれてDPAGにおける後発射の振幅が増大し、かつ、感覚運動野からも後発射が出現するようになった。以上の結果から、DPAGは全般発作の出現に重要な役割を果たしており、かつ、DPAGにキンドリングが形成されることが明らかになった。
複素球面上の符号・デザインの研究

本年度は次の三つの研究を行った。1, Lethbridge大学のHadi Kharaghani氏との共同研究において、アダマール行列に対してbalancedly splittableと呼ばれる性質を定義し、そのようなアダマール行列の構成・存在性・性質を調べた。そのようなアダアール行列から、強正則グラフの構成や適切なラテン方陣を用いることでさまざまアソシエーションスキームの構成が挙げられる。また特別な例は、等角直線族や不偏なアダマール行列といった対象とのつながりも明らかになった。この結果は、国際雑誌Discrete Mathematicsにて出版された。2,釜山国立大学のAlexander GavrilyukとLjubljana大学のJanos Vidaliとの共同研究において、ハミングアソシエーションスキームH(n,6)の堅い4-デザインの非存在性を証明した。この結果は、1979年の野田隆三郎氏の結果において、存在性・非存在性が決定されていなかったケースについてである。Delsarte理論に由来するロイド型の定理を用いる手法では進展が得られていなかったケースを、ここ10年程の間に確立された球面上のコヒアラント配置の議論とアソシエーションスキームの三重交差数を巧みに用いることで非存在の結果を得るに至った。この結果は国際雑誌に投稿中である。3,釜山国立大学のAlexander Gavrilyukとの共同研究において、有向グラフの位数に関して、エルミート隣接行列の固有値の重複度に関する研究が進展中であり、現在論文を執筆中である。有向グラフと複素球面上の符号の議論について、進展があったため。【研究実績の概要】の1,2の成果については実球面上の場合に該当するが、いずれの場合も非公表であるが複素球面上の場合への一般化も考察されているため。有向グラフと複素球面上の符号について引き続き研究を行う。さらに可換アソシエーションスキームと複素球面上のよい符号との関連を研究し、今年度に確立された手法をさらに推し進めていく。予定していた海外出張の宿泊代が先方負担になったため。翌年度の海外出張の旅費として使用する。
アパタイト成膜３次元足場材による場所特異的遺伝子導入と血管を含む筋肉再生

再生医療における三大要素は、「細胞」、「分化誘導因子」、「足場材(スキャホールド)」とされている。本研究では、生体外で後者の2要素を複合化することで、血管を含む筋肉・骨などの組織の再生に有効な、in vivo組織再生用足場材の創製を目指している。平成30年度は、目的とする足場材創製のため、分化誘導因子を失活させることなく足場材と複合化するための手法について検討した。具体的には、リン酸カルシウム過飽和溶液法を用い、足場材に分化誘導因子とリン酸カルシウムを担持・複合化するための反応システムの構築ならびに条件検討を行った。足場材としては、3次元連通多孔質構造を有する生分解性コラーゲンゲルを用い、分化誘導因子としては線維芽細胞増殖因子ー2(bFGF)を用いた。まず、3次元足場材の連通多孔性を保ったまま表面全体にbFGFとリン酸カルシウムを担持・複合化するため、連通孔内部にまで反応液を浸透・拡散させるための減圧吸引器および振盪器を利用した反応システムを構築した。次に、構築した反応システムを用い、リン酸カルシウム過飽和溶液の条件(イオン濃度、温度など)について検討した。反応後の足場材の内部および外部表面を走査電子顕微鏡、エネルギー分散型X線分光分析装置などを用いて評価したところ、適切な条件下において、足場材の表面全体に渡ってリン酸カルシウムナノ粒子が析出することが分かった。また、反応後の足場材を無血清培養液に浸漬し、培養液中のbFGF濃度をELISAで測定した結果、同足場材からbFGFが放出されることが確認された。この結果は、反応後の足場材にbFGFが担持・複合化されたことを示している。以上の結果から、本法が、bFGFとリン酸カルシウムを担持・複合化した3次元足場材の作製に有効と考えられた。当初は、反応後の足場材の表面構造にばらつき・不均一性が認められたものの、連通多孔内に反応液を浸透・拡散させるための減圧吸引器および振盪器を導入することで解決できた。構築した反応システムを用い、リン酸カルシウム過飽和溶液の条件(イオン濃度、温度など)を調節した結果、bFGFの失活を招きにくい反応条件下(室温以下、中性付近)で、bFGFとリン酸カルシウムを担持・複合化した3次元足場材の作製に成功した。以上より、おおむね期待通りの成果が得られていると判断した。前年度に構築した反応システムを用い、bFGFとリン酸カルシウムを担持・複合化した3次元足場材を作製し、物性評価および組織再生用足場材としての機能評価を進めていく。まず、前年度最適化したリン酸カルシウム過飽和溶液条件を基本とし、bFGF添加濃度を調節することで、足場材へのbFGF担持量を制御する。得られた足場材について、昨年度実施した走査電子顕微鏡、エネルギー分散型X線分光分析装置などによる基礎的な構造・組成評価に加え、フーリエ変換赤外全反射分光分析装置、透過電子顕微鏡、高周波誘導結合プラズマ発光分光分析装置などを用い、より詳細な構造・組成評価を行う。また、足場材を無血清培養液に浸漬し、培養液中のbFGF濃度をELISAで測定することにより、足場材からのbFGF徐放挙動を調べる。以上の評価結果から選定される足場材について、in vitroおよびin vivo機能評価を進める。比較対象としては、未処理の足場材、ならびにリン酸カルシウムのみを担持・複合化した足場材(bFGF非担持)を用いる。in vitro機能評価においては、MC3T3-E1などの株化細胞を用いた細胞培養実験を行い、足場材表面における細胞の接着性・増殖性、細胞毒性、ならびに分化誘導能などを評価する。続いて、in vitro機能評価の結果から選定される足場材を用いてin vivo評価を実施する。in vivo評価においては、足場材をラット頭蓋骨欠損モデルに埋入し、生体内における足場材の生分解挙動ならびに組織再生能を評価する。得られたin vitro・in vivo機能評価の結果を反応条件にフィードバックし、足場材の改良・最適化を進めていく。

また、反応後の足場材を無血清培養液に浸漬し、培養液中のbFGF濃度をELISAで測定した結果、同足場材からbFGFが放出されることが確認された。この結果は、反応後の足場材にbFGFが担持・複合化されたことを示している。以上の結果から、本法が、bFGFとリン酸カルシウムを担持・複合化した3次元足場材の作製に有効と考えられた。当初は、反応後の足場材の表面構造にばらつき・不均一性が認められたものの、連通多孔内に反応液を浸透・拡散させるための減圧吸引器および振盪器を導入することで解決できた。構築した反応システムを用い、リン酸カルシウム過飽和溶液の条件(イオン濃度、温度など)を調節した結果、bFGFの失活を招きにくい反応条件下(室温以下、中性付近)で、bFGFとリン酸カルシウムを担持・複合化した3次元足場材の作製に成功した。以上より、おおむね期待通りの成果が得られていると判断した。前年度に構築した反応システムを用い、bFGFとリン酸カルシウムを担持・複合化した3次元足場材を作製し、物性評価および組織再生用足場材としての機能評価を進めていく。まず、前年度最適化したリン酸カルシウム過飽和溶液条件を基本とし、bFGF添加濃度を調節することで、足場材へのbFGF担持量を制御する。得られた足場材について、昨年度実施した走査電子顕微鏡、エネルギー分散型X線分光分析装置などによる基礎的な構造・組成評価に加え、フーリエ変換赤外全反射分光分析装置、透過電子顕微鏡、高周波誘導結合プラズマ発光分光分析装置などを用い、より詳細な構造・組成評価を行う。また、足場材を無血清培養液に浸漬し、培養液中のbFGF濃度をELISAで測定することにより、足場材からのbFGF徐放挙動を調べる。以上の評価結果から選定される足場材について、in vitroおよびin vivo機能評価を進める。比較対象としては、未処理の足場材、ならびにリン酸カルシウムのみを担持・複合化した足場材(bFGF非担持)を用いる。in vitro機能評価においては、MC3T3-E1などの株化細胞を用いた細胞培養実験を行い、足場材表面における細胞の接着性・増殖性、細胞毒性、ならびに分化誘導能などを評価する。続いて、in vitro機能評価の結果から選定される足場材を用いてin vivo評価を実施する。in vivo評価においては、足場材をラット頭蓋骨欠損モデルに埋入し、生体内における足場材の生分解挙動ならびに組織再生能を評価する。得られたin vitro・in vivo機能評価の結果を反応条件にフィードバックし、足場材の改良・最適化を進めていく。
一酸化窒素(NO)分泌制御による動脈硬化病変退縮の検討-NO合成酵素の遺伝子導入による動脈硬化治療-

目的)ヒトは、他動物に比し、血清コレステロール値が高く、加齢と共に動脈硬化病変が形成される。しかし、一旦形成された動脈硬化症の退縮を目ざした有効な治療法は報告されていない。我々は、NO合成酵素の遺伝子導入法を検討した。方法)eNOSとiNOSのcalmodulin結合能の違いに着目し、これを欠失したミュータントを用い分子レベルで活性を制御する事を考えた。eNOSのみならず、ONOO-の細胞障害性のために、悪者とされるiNOSにも着目し、双方を遺伝子導入する事を試みた。非増殖型アデノウィルスベクターを用いる事とし、上記の各遺伝子を導入した。進行動脈硬化病変は、家兎を用い、腹部大動脈をバルーン擦過し1%コレステロール食を負荷し全周性に病変を形成した。血管内超音波検査を施行した後、螺旋状血流保持カテーテルを大動脈内に留置し、遺伝子導入を行った。結果)1)非増殖型アデノウイルスベクターを作製し、eNOS,iNOSのcDNAを組み込んみ、eNOS,iNOSのin vivoでの投与方法を確立させた。2)eNOS,iNOSそれぞれに構造機能解析を用いてcalmodulin結合部位を有しないミュータントを作製した。3)上記の方法で、進行動脈硬化病変を形成し、遺伝子導入を行った。血管内超音波検査を施行し、病変を確認した後、1)、2)で精製したアデノウィルスベクターを血流保持カテーテルにより導入した。導入後、3-7日後に屠殺し、病変退縮度を形態及び免疫組織学、血管反応性より評価した.eNOS,iNOS同時投与にて興味深い結果を得たが、完全な退縮病変は認められなかった。結論)近年、抗高脂血症薬等で心血管病二次予防効果、冠動脈のNO分泌反応の改善が報告されたが、詳細な機構は解明されていない。本研究は、eNOS,iNOS双方に注目し、退縮における役割を検討したものである。免疫電顕を用いた検討からは、NOSの細胞内活性化機構等の更なる分子生物学的アプローチにより一層有効な退縮病変が期待される。1) eNOS, iNOSの遺伝子導入今年度は、in vivoでのNOS遺伝子導入のための予備実験として、培養牛胎児平滑筋及び胸部大動脈標本にeNOS, iNOSのベクターを導入し、mRNA量、蛋白量、活性を測定した。2) eNOS, iNOSそれぞれに構造機能解析を用いてcalmodulin結合部位を有しないミュータントを作製し、2量体形成時に活性を調節する手技を確立した。eNOS, iNOSのcalmodulin binding siteに着目しこれを欠失したミュータントを構造機能解析的に形成し,2量体形成時に,ホモ(calmodulin結合能欠失,不活型ホモ)又は活性を持つ野生型とのヘテロ型(不活型ヘテロ)をワタナベらの方法により作製した。3)進行動脈硬化病変を,病変の個体差をなくすために、血管内超音波を用い評価を行った。1%コレステロール食負荷家兎及び普通食負荷同家兎を用い、飼育時に腹部大動脈及び大腿動脈をバルーン擦過しさらなる内膜肥厚をはかる。本年は雄性群を用い、バルーン擦過12週後、血清脂質測定後、血管内超音波検査を施行した。

大腿動脈よりガイドワイヤー下に2.9Fr血管内超音波用カテーテルを挿入し動脈硬化病変を検索した。4)病態評価を,細胞薬理、分子生物学,超微細免疫形態学から行い、退縮のキ-ポイントを探った。NO関連血管反応性,NO分泌能,NO合成酵素活性,転写レベルの調節機構と,免疫電顕による形態評価を行った。転写レベルの調節機構は、血管壁をhomogenateしtotal RNAを抽出、RT-PCR法により、eNOS, iNOSそれぞれのmRNAを測定することから、開始した。免疫電顕により、高脂肪食負荷動脈硬化家兎大動脈病変内のマクロファージ系細胞のミトコンドリアにiNOSの特異的発現を認めた。目的)一旦形成された動脈硬化症の有効な治療法を検討する。方法)eNOSとiNOSのcalmodulin結合能に着目し、これを欠失したミュータントを用い分子レベルで活性を制御し、動脈硬化進行病変の治療を試みる。ONOOの細胞障害性のために、悪者とされるiNOSに着目し、O_2^-が産生されない状態で病変への投与を試み、治療手技とする可能性を考えた。遺伝子導入は、非増殖型アデノウィルスベクター及びカテーテルによるelectoporationにより試みた。結果)1):NOドナーとしての治療にむけてeNOS,iNOSのin vivoでの投与方法を確立した。今年度は、NOS遺伝子導入のためのアデノウィルス、べクターの作製を試みた。動脈壁細胞に遺伝子を導入できる非増殖型アデノウイルスベクターの作製を行った。レポーターgeneとしてLacZ遺伝子を用いた。さらにLacZ遺伝子のかわりにeNOS,iNOSのcDNAを組み込み作製した。2)eNOS,iNOSそれぞれに構造機能解析を用いてcalmodulin結合部位を有しないミュータントを作製した。baculo virusにくみ込まれた各種NOSアイソフォーム及び、ミュータントは蛋白、mRNAレベルで組成及び活性を評価した。3)進行動脈硬化病変は,血管超音波を用い,従来問題となった病変の個体差をなくした。(a)1%コレステロール食負荷家兎及び普通食負荷同家兎を用い、導入時に腹部大動脈又は,大腿動脈をバルーン擦過し内膜肥厚をはかる。本年は雄性群を用い、バルーン擦過12週後、血清脂質測定後、血管内超音波検査を施行した。上記1)-3)に関し、有意な結果を得たので、最終年度に実際の遺伝子治療を行う旨動物実験施設に申請した。目的)一旦形成された動脈硬化症の有効な治療法として、NO合成酵素の遺伝子導入の効果を検討した。方法)eNOSとiNOSのcalmodulin結合能に着目し、これを欠失したミュータントを用い分子レベルで活性を制御し、動脈硬化進行病変の治療を試みた。ONOOの細胞障害性のために、悪者とされるiNOSに着目し、O_2が産生されない状態で病変への投与を試み、治療手技とする可能性を考えた。遺伝子導入は、非増殖型アデノウイルスベクターを用い、螺旋状血流保持カテーテルを大動脈内に留置し行った。結果)1)eNOS、iNOSのin vivoでの投与方法を確立した。今年度は、各NOS遺伝をもつアデノウイルスベクターを作製した。
間葉系幹細胞が分泌する炎症抑制ペプチドを用いた組織再生を伴う歯周炎治療法の確立

本研究は、間葉系幹細胞(MSC)由来ペプチドSCRG1の有効性の証明を目的とする。炎症の場に集積したMSCから分泌されたSCRG1が、オートクリンにMSCのstemness維持と遊走促進に寄与するとともに、マクロファージ(Mφ)にパラクリンに作用して炎症ならびにそれに引き続く炎症性骨吸収を抑制することを明らかにする。平成30年度はSCRG1による炎症抑制を検証した。マウスMφ様細胞Raw264.7をSCRG1で処理するとケモカイン受容体C-Cchemokinereceptor type 7(CCR7)の発現が増加した。すなわち、MSCによって分泌されたSCRG1がパラクリンにMφに作用することでCCR7の発現が増加すると考えられた。SCRG1は、我々によって同定された受容体bonemarrow stromalcell antigen -1/integrin複合体を介してオートクリンにMSCのstemnessを維持する。加えて、Mφにパラクリンに作用することでLPS誘導性ケモカインCCL22の発現を抑制する。CCL22は受容体CCR4を発現する単球やTh細胞を炎症の場に誘引する。一方、本研究ではSCRG1がMφのCCR7の発現を促進することが示された。CCR7は7回膜貫通レセプターを有したGタンパク共役受容体で、CCL19やCCL21と結合することでT細胞や樹状細胞の炎症巣からの退出やリンパ組織へのリクルートに必須な因子として知られている。MφにおけるCCR7の発現の意義は明らかになっていないが、炎症の収束に伴ってMφが消失するメカニズムに関与する可能性は高い。以上の結果から、炎症部位に集積したMSCから分泌されたSCRG1は、オートクリンにMSCのstemness維持に寄与するとともに、パラクリンにMφに作用して炎症を調節する可能性が示唆された。研究計画に従って実施した結果、概ね期待される結果を得ることができた。本年度は主として免疫担当細胞であるマクロファージ(Mφ)と炎症抑制作用を有する間葉系幹細胞(MSC)の相互作用による炎症調節メカニズムに着目した。その結果、SCRG1が炎症関連因子であるケモカイン受容体の発現を調節することを明らかにすることができた。従って、概ね純中に進展していると判断した。次年度は、マクロファージ(Mφ)におけるCCR7の発現誘導メカニズムやリガンド感受性を詳細に解析することで、SCRG1による炎症調節のメカニズムを明らかする。最終的には歯周炎モデルマウスにおいて、SCRG1を投与することによって過剰な炎症抑制と炎症性骨吸収の改善、さらにはSCRG1を高発現させたMSCを移植することによって炎症抑制と歯周組織再生の両者が効率良く実現できることを証明する。次年度以降は、SCRG1機能ドメイン(SCRG1-FD)の合成ペプチドを用いて、歯周炎モデルマウスへ投与することで、炎症抑制と炎症性骨吸収の改善を検証する。加えて、歯周炎モデルマウスへSCRG1遺伝子改変MSCを投与し、炎症抑制と歯周組織再生を検証する。これらの結果から、軽度の歯周炎にはSCRG1-FDペプチドの投与、歯周組織の破壊を伴う重度の歯周炎にはMSCをセル・デバイスとする細胞治療の有効性ならびに臨床応用の可能性を評価する。本研究では、間葉系幹細胞(MSC)から分泌されたサイトカイン様ペプチドSCRG1が、マクロファージにパラクリンに作用して炎症ならびにそれに引き続く炎症性骨吸収を抑制することを明らかにする。本年度はマクロファージにパラクリンに作用したSCRG1が誘導するシグナル伝達経路を、in vitroの実験系において解析した。最初にマウスマクロファージ様細胞Raw264.7におけるSCRG1受容体BST-1の発現陽性をフローサイトメトリーで確認した。その後、Raw264.7をSCRG1で処理し、活性化されるシグナル伝達経路をMAPキナーゼを中心に抗リン酸化抗体を用いたウェスタンブロットで解析した。その結果、SCRG1はRaw264.7におけるERK1/2のリン酸化を増強した。興味深いことに、MSCの遊走促進時に主として活性化するPI3K/Akt経路はRaw264.7で活性化しないとともに、遊走能・増殖能・細胞接着能の何れも促進しなかった。ERK1/2シグナルは炎症性シグナルであるNFκB経路を制御する。そこで、LPSとSCRG1でRaw264.7を同時処理することで、炎症性サイトカイン・ケモカインの発現誘導への影響をプライマーアレイで解析した。その結果、SCRG1はLPS誘導性ケモカインCCL22の発現と分泌を有意に抑制した。この抑制効果はMAPK/ERK阻害剤であるU0126で解除された。即ち、SCRG1は炎症性細胞の集積を抑制することが示唆された。さらにSCRG1はケモカイン受容体CCR7の発現を促進した。CCR7は炎症性細胞の炎症巣からの退出やリンパ組織へのリクルートに必須な因子である。したがって、炎症の収束に伴ってマクロファージが消失するメカニズムにSCRG1が関与する可能性が示唆された。本年度は特にシグナル伝達経路の同定に注力し、マクロファージにおいてSCRG1が誘導するERK経路を同定することができた。加えてSCRG1が間葉系幹細胞にオートクリンに作用する効果と、マクロファージにパラクリンに作用する効果が全く異なるとの新規知見を得ることができた。

これらの知見は炎症巣における異なる細胞の複雑なサイトカインネットワークの存在を示唆しており、今後の進展が期待される。したがって、概ね順調に進展していると判断した。本研究は、間葉系幹細胞(MSC)由来ペプチドSCRG1の有効性の証明を目的とする。炎症の場に集積したMSCから分泌されたSCRG1が、オートクリンにMSCのstemness維持と遊走促進に寄与するとともに、マクロファージ(Mφ)にパラクリンに作用して炎症ならびにそれに引き続く炎症性骨吸収を抑制することを明らかにする。平成29年度は組換えSCRG1を作製した。当初はSCRG1機能ドメインのみを発現するベクターpSCRG1-FDを作製する予定であったが、大腸菌で発現後に液体クロマトグラフィーを用いて精製する過程で、GSTタグの切断が不十分であった。従って、SCRG1の親水性ドメイン(His39-Gly64、Pro80-Gln98)を中心に合成ペプチドを作製した。平成30年度はこれらの合成ペプチドを用いて、炎症抑制と炎症性骨吸収の改善、ならびに炎症抑制と歯周組織再生の両立を実現できるかを検証する。炎症反応はサイトカインやケミカルメディエーターといった液性因子のみならず、細胞間相互作用を介しても調節される。そこで、免疫担当細胞であるMφと炎症抑制作用を有するMSCの細胞間相互作用に着目し、細胞動態や遺伝子発現などの観点から解析した。サイトカインーサイトカイン受容体アレイを用いた実験において、マウス骨髄由来MSCと接着共培養したマウスMφ様細胞Raw264.7は、マウス線維芽細胞NIH3T3との接着共培養と比較してLPS誘導性PDGFRβの発現が有意に抑制された。PDGF-BBは破骨細胞前駆細胞に作用して破骨細胞分化を促進することから、炎症の場において炎症性骨吸収を促進する可能性は高い。一方、MSCと接着共培養されたRaw264.7におけるPDGFRβの発現は、LPS刺激によって増強しなかった。したがって、MSCはMφと細胞間接着を形成することで破骨細胞分化を抑制すると考えられる。研究計画に従って実施した結果、概ね期待される結果を得ることができた。本年度は主として組換えSCRG1の作製に注力した。アフィニティークロマトグラフィーを用いて精製する過程で、GSTタグの切断が不十分であったが、合成ペプチドを得ることで研究を進めることとした。従って、概ね純中に進展していると判断した。平成30年度はSCRG1による炎症抑制を検証した。マウスMφ様細胞Raw264.7をSCRG1で処理するとケモカイン受容体C-Cchemokinereceptor type 7(CCR7)の発現が増加した。
カオス的同期現象を利用した秘匿通信方式に適した新しい変復調技術の開発

本研究の目的は,カオス的協調現象を秘匿通信システムに適応する際に実用化可能な変復調方式を提案し,その有効性を実験的に検証することにある.昨年度は,その研究成果によってカオス的協調現象には重畳方式を用いた変調方式が適していると結論づけた.本年度は,重畳変調方式を用いたカオス通信システムの実用化を想定し,試作器の変調およびその基本特性の評価を行った.試作器は,大域結合型4-結合カオスシステムである.送信サイトはPLLによって発生されたカオス的なキャリア信号に送信信号を重畳することによって電送線路上にカオス的な信号を送り出す.受信サイトは送信サイトと逆の手続きによって送信された信号を復調するように設計している.また,実用化に向けて,(1)送信信号にはLEDディスプレイに表示された動画を用い,(2)電送線路上の信号はデジタル化したものを用い,(3)光通信を想定のもと電送線路にはフォトカプラを用いている.評価の結果,電送線路上を伝達する信号の時系列,パワースペクトラムから電送信号の情報を復調することができないこと,すなわち秘匿性が確保されていることを確認した.通信の品質は従来型の秘匿通信に比し著しく劣っているとは認められなかった.また,電送線路上の信号をデジタル化することにより,我々のグループが開発した従来型のものに比し通信の品質の向上も認められた.なお,通信品質向上のためにカオスの安定化に関して研究を行った結果,電子回路網における時間遅れフィードバック制御技術を用いたカオスの安定化に関して付加的な研究成果を得た.上記の研究成果は,これから展開するデジタル秘匿通信技術とカオス的協調現象を用いた秘匿通信技術との融合を図るための研究の基板となっている.本研究はカオスを用いた秘匿通信に適した変調方式を開発することを主たる目的として遂行されている.本年度は,(1)変調方式を決定するためのプリント基板実験,(2)システム設計に関する机上検討を行っている.(1)の実験では,AM変調を用いることを想定して,クオモ等の提案した従来型と本研究で提案する新型のカオス通信方式の安定性に関する検討が行われた.この検討結果より,新型カオス通信方式はAM変調下で従来型のものに比し安定であることが確認された.この結果を参考にして,本研究ではAM変調を基本としたカオス通信方式を開発する方針を立てた.また,この過程で新型の通信方式では,1つのシステムで複数のセッションが確立できる事が明らかとなった.これは,情報の高密度化に寄与できる事を示唆する結果である.(2)の検討では,シミュレーションだけでなく実験も行い,伝送遅延時間と安定性に関する解析が行われている.現在までに,遅れ時間はカオス同期に深刻な影響を与えるものの適切な回路形式と回路パラメータの設定によりカオス通信が可能であることが明らかとなった.しかしながら,伝送遅延時間がある通信システムでは遅れ時間の影響でSN比の劣化がおきるために,これを抑制するフィルタが必要である.現在これを開発中である.また,この過程での新しい成果として,選択的なカオス通信に利用できるあたらしいカオス的協調現象を実験により確認し,統計的手法を用いてその発生のメカニズムを明らかにした事が挙げられる.この成果はより秘匿度の高いカオス通信方式を開発できる可能性を示唆している.本研究の目的は,カオス的協調現象を秘匿通信システムに適応する際に実用化可能な変復調方式を提案し,その有効性を実験的に検証することにある.昨年度は,その研究成果によってカオス的協調現象には重畳方式を用いた変調方式が適していると結論づけた.本年度は,重畳変調方式を用いたカオス通信システムの実用化を想定し,試作器の変調およびその基本特性の評価を行った.試作器は,大域結合型4-結合カオスシステムである.送信サイトはPLLによって発生されたカオス的なキャリア信号に送信信号を重畳することによって電送線路上にカオス的な信号を送り出す.受信サイトは送信サイトと逆の手続きによって送信された信号を復調するように設計している.また,実用化に向けて,(1)送信信号にはLEDディスプレイに表示された動画を用い,(2)電送線路上の信号はデジタル化したものを用い,(3)光通信を想定のもと電送線路にはフォトカプラを用いている.評価の結果,電送線路上を伝達する信号の時系列,パワースペクトラムから電送信号の情報を復調することができないこと,すなわち秘匿性が確保されていることを確認した.通信の品質は従来型の秘匿通信に比し著しく劣っているとは認められなかった.また,電送線路上の信号をデジタル化することにより,我々のグループが開発した従来型のものに比し通信の品質の向上も認められた.なお,通信品質向上のためにカオスの安定化に関して研究を行った結果,電子回路網における時間遅れフィードバック制御技術を用いたカオスの安定化に関して付加的な研究成果を得た.上記の研究成果は,これから展開するデジタル秘匿通信技術とカオス的協調現象を用いた秘匿通信技術との融合を図るための研究の基板となっている.