hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
映像分析に基づくライティング情報の体系化とその評価手法の提案

本研究では,コンテンツ制作の意図を表現するドラマティックレンダリング技術の確立を目指す.このために次の2つのことを行った.(1)映像コンテンツの制作支援と高品質化のための演出設計支援データベースの構築,(2)脳波計測による定量的なライティングデザインの評価方法の提案である.この結果,暗黙知であった情報を形式知化したスクラップブックを構築し,絵コンテ制作支援が可能になった.さらに,脳波計測によるCGアニメーションの定量的な分析により,視聴時に受ける印象の共通する変化を分析した.これらによって,ライティングやキャラクター登場のタイミングなどとの関係を明らかにできた.映像制作工程のディジタル化に伴い,シナリオやキャラクターの制作,および演出手法の研究が行われ,視聴者の興味を保つとともに満足を与える制作手法が提案されている.しかし,それらは,経験則に基づいたものであり、十分なデータに基づいた分析が行われておらず、かつ主観的であり,定量的な評価指標はない.そこで本研究は,映像コンテンツの制作支援と高品質化のために,ライティングデザイン支援手法の開発と、脳波計測(Electroencephalogram,以下「EEG」)による演出デザインの評価方法の確立を目的とする.このために次のことを行った.1.脳波計測実験:映像コンテンツのタイムラインに沿ってどの周波数域の脳波がどれくらい出ているかを測定した.複数の映像において,同様の効果があるかを今後調査する.2.心拍計測実験:ストーリーの展開に沿って,心拍数が上下することが分かった.3.アイトラッキング実験:被験者が映像コンテンツのタイムラインに従って,キャラクターの顔を中心に追っていることが分かった.このほか,演出技術の分析のために,カメラワークや構図の分析にも取り組み,ライティング効果との関係の分析にも展開できる可能性を明らかにした.第一年目の計画に従って,ライティングデザインを対象に研究を進めており,既存のアニメーション,映画のライティングのシーン収集,および,3次元CGによるシーンの再現を行ってきた.より良い演出のために,カメラワークの分析も併せて行うことにした.これによって,初期のライティング情報の体系化がより充実した内容になると考えている.きわめて多数の研究者に興味を持たれたことから業者への注文数が予定数を大幅に超えた,アイトラッカーの納入がたいへん遅れたために,計測実験を十分に行うことができなかった.このために,映像コンテンツ制作のための重要な演出におけるライティングとともにカメラワークの調査分析を計測実験の事前準備として行った.映像制作工程のディジタル化に伴い,シナリオやキャラクターの制作,および演出手法の研究が行われ,視聴者の興味を保つとともに満足を与える制作手法が提案されている.しかし,それらは,経験則に基づいたものであり、十分なデータに基づいた分析が行われておらず、かつ主観的であり,定量的な評価指標はない.そこで本研究は,映像コンテンツの制作支援と高品質化のために,ライティングデザイン支援手法の開発と、脳波計測や視線追跡による定量的なライティングデザインの評価方法の確立を目的とする.このために次のことを行った.1.演出支援のライティングとカメラワークデータベースとその構図設計への活用:演出技法の分析を行い,演出設計のルールを明確にできた.この成果をもとにコンテンツ分析のためのデータベースの構築を行った.この成果は,日本図学会の研究論文,国際会議SIGRADの研究発表論文として発表した.2.映像コンテンツにおけるキャラクターの演出のためのポーズ制作:キャラクター演出支援のためにロボットのポーズの分析を行い,簡便なポーズ制作システムを構築した.これによって,演出意図にあうキャラクターポーズを短時間で制作することができるようになった.この成果は,画像電子学会論文誌でショートペーパーとして発表した.3.ライティング効果をよりよく表現するためのCGによるレンダリング手法の提案:映像コンテンツの分析の一分野として会話カットや怒りの要素を含むカットを取り出して,それらの特徴を分析した.この結果をもとに演出支援のテンプレートと検索システムを構築した.これによって,絵コンテ制作の高品質化と時間短縮を実現した.国内の学会大会で発表した.今年度は次の3つの分野で大きな成果があった.1.ライティングデザインのためのライティングとカメラワークの分析を行い,コンテンツ分析のためのデータベースの構築を行った.これらの成果は,日本図学会図学研究の研究論文,国際会議の研究発表論文として公表できた.2.演出支援には,キャラクターのポーズや動きの作成が必須である.キャラクター演出支援のためにロボットを例にして,ポーズの分析を行い,きわめて簡便なポーズ制作システムを構築した.この成果は,画像電子学会論文誌でショートペーパーとして公開できた.3.映像コンテンツの分析の一分野として会話カットや怒りの要素を含むカットを取り出して,それらの特徴を分析した.これらは日本図学会大会や映像表現・芸術科学フォーラムで研究発表を行った.脳波計測や視線追跡のデータ収集については,使用機器のデータ精度が低いということから新たな収集システムの開発を現在行っている.本研究は,映像コンテンツの制作支援と高品質化を目的とした.本研究の成果は次の通りである.1.映像分析に基づき,映像全体のなかで,登場人物の行動や登場方法などが与える影響についてフォラー映像を題材にして明らかにした.特に,ライティングやカメラワークの情報を精査し,データベースとしてまとめた.これはAFGS2017(Liselloteら)にて発表した.2.映像コンテンツには複数の登場人物が現れることが多く,その登場人物の関係の分析を行った.ロボットの戦闘,敵キャラクター登場における恐怖,登場人物の回避行動など様々な関係を分析して,カメラワークやライティングのデータを収集するとともに,3次元CGによって演出支援システムを構築した.この成果は,AFGS2017(Xuら)および,映像表現・芸術科学フォーラム(中釜ら,高村ら)で発表した.

3.シナリオ情報とディレクターの経験を分析して,3次元シーンにおける自動ライティング手法を提案した.これによって,映像制作時のライティング作業の効率化が実現できた.この研究成果は,AFGS2018(Andreasら)で研究発表した.4.短編CGアニメーションを視聴して,アニメーションにおけるキャラクターの脳波を計測した.特に視聴者である被験者の視聴時における集中と注意の変化とその特徴を分析した.この特徴的な部分とアニメーションにおけるキャラクターとライティングの設定の関係を定量的にあきらかにした.本研究課題の実施によって,映像コンテンツ制作におけるライティング情報抽出法とライティングデータベースの構築手法が確立できた.これによって,映像コンテンツの制作支援と高品質化に貢献できることを明らかにした.本研究では,コンテンツ制作の意図を表現するドラマティックレンダリング技術の確立を目指す.このために次の2つのことを行った.(1)映像コンテンツの制作支援と高品質化のための演出設計支援データベースの構築,(2)脳波計測による定量的なライティングデザインの評価方法の提案である.この結果,暗黙知であった情報を形式知化したスクラップブックを構築し,絵コンテ制作支援が可能になった.さらに,脳波計測によるCGアニメーションの定量的な分析により,視聴時に受ける印象の共通する変化を分析した.これらによって,ライティングやキャラクター登場のタイミングなどとの関係を明らかにできた.H28年度は,まず,ライティングデザイン手法で明らかにしたシーンと脳波計測によるEEGデータの比較を行い,この印象変化の共通ルールを見つけ出す.1年目で制作した3DCGの光源データとEEGデータとの関係を分析することによりそれらの特徴と共通性をあきらかにする.このとき,シナリオ情報を生かしたライティングの登録検索手法を提案する.さらに,ライティング情報を,演出意図に合わせて登録したり,検索したりするライティングデザイン支援手法を検討する.そして,ライティングのシミュレーションに適した入力手法と制御手法,より複雑なライティングのための直観的なインタラクティブな制御方法を提案する.映像分析で収集したライティングデータと脳波計測情報との比較を進め,演出におけるライティング設定手法を提案する.さらに2年目で構築したライティングおよびカメラワークスクラップブックの評価のためのシミュレーションシステムの構築とそれを用いた映像コンテンツ制作の評価を行う.
セルロース合成酵素複合体の会合構造決定

セルロース合成酵素複合体として引き続き酢酸菌をモデルとして選択して実験を進めた。機能上最小構成単位であるCesA・CesBタンパク質に加えて、さらにCesCタンパク質とCesDタンパク質を含めたより完全形に近いCesABCD複合体も実験試料に加えて、複合体精製を行った。まず大腸菌での発現条件最適化の結果、自動誘導法がCesABおよびCesABCD複合体の共発現に有効であることが判明した。すなわち自動誘導により発現量が増加することが、CesABとCesABCDの両方において観察された。そこで自動誘導法を使ってCesABおよびCesABCDタンパク質を発現し、精製実験へ供した。精製に用いる界面活性剤を何種類かテストし、いくつか使用できる界面活性剤の候補を選定した。これらの界面活性剤を使って金属アフィニティ精製を行ったところ、CesABとCesABCD両者においてサブユニット解離を抑えた状態で精製できる可能性を見出した。特にCesABCDタンパク質複合体の精製は、CesDのC末にHisタグを融合したコンストラクトを使ったところ、抗体でようやく検出できるレベルではあるが、CesDとともにCesA、CesBおよびCesCを共精製できることが確認された。一方でN末HisタグのCesDを使った場合では、CesAは抗体で検出できるレベルで共精製できたが、CesBとCesCは共精製できなかった。また興味深いことに、SDS-PAGE上でCesDの挙動がタグの位置によって異なることが判明した。おそらくHisタグの位置がCesDのホモ会合体の状態に影響を及ぼしたと考えられる。すなわちCesDタンパク質の会合体構造がCesABCD複合体形成にも影響を及ぼしていることが、間接的だが示唆される。本研究の目標であるクライオ電子顕微鏡法による構造解析のためには、良質なタンパク質試料調製のための精製プロトコルの確立が必須である。しかし現時点で、セルロース合成酵素のフル複合体精製のための発現系構築や、実験に使用可能な変異体タンパク質の選抜、タンパク質精製条件の絞り込みは進みつつあり、研究開始前よりも進歩していることは間違いないが、まだクライオ電子顕微鏡観察によるデータ取得に至る道筋までは見えていないことから、やや遅れていると判断した。「6.研究実績の概要」欄で記述した通り、CesABおよびCesABCD複合体を精製できる可能性が見えてきたので、引き続きタンパク質精製条件最適化を行い、より純度の高い複合体タンパク質試料を得るための精製条件確立を目指す。ある程度精製が進んだところで負染色法による観察を行い、ランダムコニカルティルト法による初期構造の構築あるいはクライオ電子顕微鏡による観察を行い、三次元再構成用のデータを取ることが適当な試料であれば、構造解析計算へと進む。以上の構造生物学による直接的なアプローチに加えて、生化学的なアプローチ(免疫沈降法や密度勾配遠心法)、あるいは顕微鏡法(凍結割断レプリカー免役ラベル法)によるアプローチも加えて研究を進める。セルロース合成酵素は複数の分子からなる複合体であることから、個々のサブユニットの立体構造(三次構造)だけでなく、サブユニット間の配置といった四次構造も、セルロース合成機能を理解する上で重要な情報であり、以上の生化学的な解析結果も含めて包括的にセルロース合成酵素複合体の全貌解明を目指す。セルロース合成酵素複合体の最小機能単位であるCesAB複合体を安定に精製することを目的として、大腸菌発現系の最適化を開始した。具体的には、CesAのN末およびC末を欠損させたコンストラクトの作製を行った。また我々の先行実験で、CesBのC末にHisタグをつけて発現・精製を行った場合、CesAとCesBは解離する傾向が強くCesAB複合体の精製が達成できなかった経緯がある。そこで、CesBではなくCesAにHisタグを付けてCesABを共発現する系も構築した。以上でCesAに導入した変異がタンパク質の構造を乱すようでは、本課題の目的である会合体構造解析に使用できる試料として不適である。そこで機能を保持していれば構造も保持されているだろうという前提の元に、上記で構築した発現系がセルロース合成活性を持つかどうか、我々が最近開発したセルロース大腸菌合成系CESECを使い実験を行った。その結果、1CesAのN末を10残基以上削りこむと酵素活性が失われる;2ただしCesAのN末欠損変異体にHisタグをつけると酵素活性が復活することがある;3CesAのC末12残基欠損変異体にHisタグをつけても酵素活性を示すこと;4機能欠損と考えられるCesAのN末欠損にC末欠損を組み合わせると酵素活性が賦活することがあるなどの結果を得ることができた。構造解析に使用できる酵素タンパク質試料を得るために、タンパク質に変異を導入して安定性の向上を図ることは、構造解析研究においてしばしば行われる。初年度は上述のように、導入した変異により酵素活性の増減が認められることが明らかとなった。以上から、次のステップであるタンパク質精製実験に使用する発現系について、現時点でのベストを選択できたことから研究は進展したと判断する。また精製実験の結果から、発現系のさらなる最適化が必要であることが十分あり得ると想定される。しかし上記と同様の方法で変異体タンパク質の評価を行うことで変異体の選抜が可能であり、今年度の成果は本課題遂行の上で大変重要な基盤となる。酢酸菌のセルロース合成酵素の機能上最小構成単位であるCesAB複合体のタンパク質精製に取り組んだ。

前年度までの結果に基づき選抜した、CesAのC末欠損体とCesBの共発現系を試行したが、複合体の解離を抑える条件を見いだすには至らなかった。一方で点変異体導入により大きく構造を欠損させずに機能を欠損させる点変異体を発見し、CesAタンパク質の酵素反応機構に関する情報を得ることに成功した。またCesAとCesBに加えてCesCとCesDを含む、より完全形に近いCesABCD複合体の発現・精製にとりかかった。構築した発現系を使って大腸菌で発現させたところ、CesA, CesB, CesCは細胞膜に、CesDは細胞膜と細胞質画分の両方に確認された。酢酸菌においても同様の分布パターンを示すことをすでに確認しており、この発現系を実験に使用できると判断し、細胞膜から複合体を可溶化する界面活性剤のスクリーニングを行った。また上記CesABCD複合体において、各サブユニットの相互位置関係や酢酸菌細胞内での局在(内膜、外膜、細胞質内、ペリプラズム画分、細胞外)について、免疫蛍光顕微鏡法により、A,B,C,D各サブユニットの酢酸菌細胞内局在を調査した。その結果、CesAとCesDについては細胞長軸方向に沿って一直線に並ぶ様子が観察され、酢酸菌細胞に観察されるセルロース合成酵素の規則的配列「ターミナルコンプレックス(Terminal complex, TC)」にCesAとCesDが含まれることが示唆された。この観察結果はCesA(触媒サブユニット)がTC中に存在することを示す初の証拠である。さらに抗体処理に先だって行う前処理の違いが抗体ラベルにおよぼす影響の分析から、CesAは内膜に、CesDは内膜の外側と外膜の内側の領域(ペリプラズム)に存在することを支持するデータを得た。免疫蛍光顕微鏡法を使って、細胞内におけるセルロース合成酵素複合体の構造について情報を得ることができた点では研究は進んだが、構造解析に先立つタンパク質精製については、まだ方法確立への糸口は見つかっていない。タンパク質精製条件の確立が急がれる点で、研究の進捗は「やや遅れている」と判断した。セルロース合成酵素複合体として引き続き酢酸菌をモデルとして選択して実験を進めた。機能上最小構成単位であるCesA・CesBタンパク質に加えて、さらにCesCタンパク質とCesDタンパク質を含めたより完全形に近いCesABCD複合体も実験試料に加えて、複合体精製を行った。まず大腸菌での発現条件最適化の結果、自動誘導法がCesABおよびCesABCD複合体の共発現に有効であることが判明した。すなわち自動誘導により発現量が増加することが、CesABとCesABCDの両方において観察された。そこで自動誘導法を使ってCesABおよびCesABCDタンパク質を発現し、精製実験へ供した。精製に用いる界面活性剤を何種類かテストし、いくつか使用できる界面活性剤の候補を選定した。これらの界面活性剤を使って金属アフィニティ精製を行ったところ、CesABとCesABCD両者においてサブユニット解離を抑えた状態で精製できる可能性を見出した。
機械的刺激による血管弾性線維形成機序の解明

血管弾性線維は動脈の構造を保つ上で極めて重要な要素であり、その破綻は老化や血管病と密接に関係している。血管特有のなんらかの機械的刺激が弾性線維形成に影響を及ぼすことが推定される。そこで本研究では機械的刺激の種類や強度などの変化が血管弾性線維形成に及ぼす影響について解明することを目的に研究を行った。ラット胎仔から採取した大動脈血管平滑筋細胞を用いた実験では、細胞の積層化や伸展刺激によって、平滑筋細胞分化がより亢進し、血管弾性線維形成が促進されることが分かった。弾性線維は一般に細動脈から大動脈へと圧負荷が増加するにつれて発達する。従って、血管特有のなんらかの機械的刺激(血流や圧など)が弾性線維形成に影響を及ぼすことが推定されるが、これまでに弾性線維形成を定量的に評価するための良い実験系がなかったことなどから、いまだに不明な点が多い。そこで本研究では機械的刺激(血流や圧など)の種類や強度などの変化が血管弾性線維形成に及ぼす影響について解明することを目的に研究を行った。本年度は平滑筋培養細胞の積層化技術を用いて、ラット胎仔から採取した大動脈血管平滑筋細胞を順次積層化し、7層まで細胞生存性を保ったまま、重層化することに成功した。この大動脈血管平滑筋細胞層の再構築系を用いて、血管弾性線維形成に影響を与える要素の検討を行った。その結果、1)血管平滑筋培養細胞は単層に比べて重層化する方が血管弾性線維の形成が促進されること、2)細胞培養液のウシ胎仔血清濃度を10%から1%へ低下させる、もしくは血清を除去すると血管弾性線維の形成が促進されること、3)プロスタグランジンE刺激を行うと血管弾性線維の形成が有意に抑制されること、4)血管平滑筋培養細胞への伸展刺激を繰り返すと血管弾性線維の形成が促進されること、を見出した。本結果に基づき、より定量的な解析のための準備を整えることが出来た。1)積層化大動脈血管平滑筋培養細胞における血管弾性線維形成機序の解明ラット胎仔から採取した大動脈血管平滑筋細胞を順次積層化し、7層まで細胞生存性を保ったまま、重層化した再構築系を用いて、血管弾性線維形成に影響を与える要素の検討を行った。重層化した平滑筋細胞では細胞分化がより亢進しており、収縮型に変化した。プロスタグランジンEやその受容体刺激を行うと血管弾性線維の形成が有意に抑制された。2)血管平滑筋培養細胞への伸展刺激による血管弾性線維形成が促進作用ラット胎仔大動脈血管平滑筋細胞に周期的な伸展刺激を加えるとエラスチンの分泌の亢進とともに血管弾性線維形成が促進した。3)ポリグリコール酸生体吸収高分子シートにラット胎仔大動脈血管平滑筋細胞を播種し、ハイブリッド血管の作成を試みた。シートに細胞が生着することを確認し、バイオリアクターへの装着を検討する段階に到った。
プリセプター教育支援プログラムの開発:プリセプターとしての経験知からのアプローチ

医療機関において新人看護師教育を担当しているプリセプターが、その役割を通して自ら成長してくために必要な教育支援に必要な要素をプリセプターの経験に焦点をあて検討した。プリセプターの経験を分析した結果、教育支援には自己の経験を学習化する能力の育成、自己の経験を可視化する機会の設定、プリセプティからの適切なフィードバックを得る機会の設定、プリセプターを支援できる人的資源の養成と職場環境の醸成の必要性が示唆された。本研究はプリセプターを経験した看護師に対し、経験した現象を問うことにより、プリセプターの役割を担う看護師の経験を明らかにし、その経験がどのように意味づけられているのかを明らかにすること。その経験を意味づけるに至ったプロセスを明らかにする事である。また、これらの調査のプロセスを経て明らかとなった結果を基盤に、プリセプター役割を担う看護師の支援に向けた教育プログラムを開発することを目指している。本年度は前年度プリセプターの役割を担った看護師が、役割を担った一年間において印象に残っている具体的な出来事、新入看護師や周囲スタッフとの関係性、プリセプター自身が知覚しているプリセプターとしての経験の意味や経験からの学びを中心にプリセプターとしての経験に関する個別面接調査を14名の看護師に実施した。現在面接調査から得られたデータについて上記視点により分析を実施中である。尚、上記調査に際しては神戸大学医学倫理委員会の承認を得て実施している。また、過去にプリセプターを経験し、現在プリセプターを支援する立場にある看護師4名に対し面接調査を実施した。4名の調査結果については、今後プリセプターを支援する立場にある看護師に対する調査の予備調査として位置付けている。今回の調査結果は、次年度以降、プリセプターを支援する立場にある看護師への調査のインタビューガイド作成の基礎的資料とすべく分析を継続していく。本年度の目的はプリセプターを経験した看護師の経験の様相を明らかにし、プリセプターへの教育的支援へ示唆を得ることである。昨年度データ収集した14名のうち、プリセプターとして1年間の経験を有した12名を対象に分析を行った。分析の結果、プリセプティ及び周囲との関係の相互作用によって生じた経験(11カテゴリ)、プリセプター自身の変化にかかわる経験(5カテゴリ)が見出された。プリセプターは、プリセプティとの関係を基盤に、関わりを模索する中で〔予測と現実とのかみあわなさへ直面〕し、〔自分の看護師としての力量を問われる〕という経験を契機に、〔自分自身への問い直し〕や〔サポートを使い分け(る)〕、〔自らの体験の活用〕をしながら〔自分の指導の拙さと限界の自覚〕をし、自分の現状を見つめつつ状況の打開を試みることでプリセプター自身の変化がもたらされていた。また、プリセプターを担う経験は、自己の〔看護観を自覚し、看護師としての力量の向上〕に寄与し、〔指導者としての立場の自覚と指導者としての構えの変化〕〔自分以外への周囲への関心の広がり〕などの変化をもたらす経験でもあることが明らかとなった。プリセプターが自己の経験を意味付けこの役割を担えるように教育的な支援を実施するためには、自己の経験を学習化する能力の育成を目指したプリセプターへの事前研修の実施、自己の経験を言語化し自分の経験を可視化できる機会の設定、プリセプティからのフィードバックを得る機会の設定、プリセプターを支援できる周囲の人的環境の整備とプリセプターがプリセプティと共に成長していけるための組織風土の醸成が重要であることが示唆された。本研究の結果をもとに、詳細な教育支援プログラムの作成・評価を行うとともに、プリセプターを支援する人材を育成するためのプログラムの作成が今後の課題である。
分裂酵母CENP-Aヌクレオソームと動原体の再構築

本研究では、染色体のなかで遺伝情報の後世への伝達のために中心的な役割を担うセントロメア領域が、なぜ世代を超えてセントロメアとして認識され続けるのか、セントロメアの維持・伝達機構の解明を目指すものである。セントロメアの部位に動原体を構成する際の足場となるのは、ヒストンH3のセントロメア特異的バリアントであるCENP-Aであり、本研究ではCENP-Aがどのようにセントロメアに呼び込まれ、かつ維持されるのかに焦点を当てて研究を進めた。我々を含む複数の先行研究から、分裂酵母Mis18-Mis19/Kis1複合体は、CENP-Aをセントロメア領域に呼び込むことで動原体の基盤を作ることが知られている。その一方で、CENP-Aを維持する仕組みは理解が進んでいなかった。我々は、動原体構成因子のなかでも特にMis6/CENP-Iに注目して研究を行った。mis6変異体ではCENP-Aの局在が低下するが、これはCENP-Aの呼び込みが低下した結果のみならず、CENPAのセントロメアに維持できない結果だと推測し、これを遺伝学的実験により検証した。その結果、我々の推測を支持するデータが得られた。これをさらに実証するためには、CENP-Aを維持するために具体的にどのような機構が働くのかを解明する必要がある。我々はすでに、CENP-IがCENP-A維持に寄与する分子機構の解明の糸口を見つけており、成果発表に向けて前進している。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,染色体のセントロメア領域にのみ動原体が形成される現象に着目し,その原点となるヒストンH3バリアントであるCENP-Aの局在制御の分子機構を解明するものである。これまでに我々は,CENP-Aの局在量が低下する変異体であるkis1-1変異体を遺伝学スクリーニングにより単離した。この変異体では,Mis6/CENP-Iタンパク質の局在も低下していたため,Kis1タンパク質の機能として,Mis6を動原体に局在させるすること,ならびにCENP-Aを動原体に局在させることの2つの機能が示唆されていた。本研究では,なぜkis1変異体でCENP-Aが局在できないのかに焦点を当てて,動原体の形成に新しい知見を得ることを第一の目的とした。その結果,kis1変異体ではCENP-Aの動原体への呼び込みができないことが分かった。これは既に他生物で知られていたことでもあるが,Kis1を含むMis18複合体がHUJRPを介してCENP-Aの呼び込みに関与することを確認した。また,分裂酵母においてCENP-Aのセントロメアへの呼び込みは分裂期に起きないことがFRAP実験から分かった。このことは,Kis1が分裂期に動原体から局在を消失することと一致する結果となった。言い換えると,他の時期(間期)にはCENP-Aのセントロメアへの呼び込みが常に起きるものの,分裂期にそれが起きないため,分裂期にはCENP-Aを何らかの形で維持する仕組みがあるとの結論に至った。平成28年度内には,クロマチンを用いた生化学実験に想定外の不安定性が生じて研究の遅れがみられたが,年度内に問題は解決し,その後の実験により,CENP-Aのセントロメアへの呼び込みについて得るべき成果を得られたため,おおむね順調と判断している。これまでの成果によって,kis1変異体では2つの現象,すなわち,CENP-Aの呼び込み量の低下と,Mis6/CENP-Iの局在量の低下が起きていることが分かっている。このうち前者についてはこれまでの実験で明確にその機序が説明できるようになった。しかし,後者については未解明であるため,今後はこれに焦点を当てて解析を継続する。
電気二重層内の高速プロトン移動による水素発生反応の高活性化

本研究では,界面水が関与する水素発生反応について,アルキルアンモニウムイオンのような疎水性有機カチオンにより界面水和状態を改良し活性化を目指す。水和水の構造,カチオン種との親和性やサイズで水素結合形態が変わり,水和プロトンの拡散障壁の低減や異なるプロトン伝導パスにより活性化エネルギーを低減させる。空間的・時間的分解能の高い界面情報および反応機構解析を実施し,水素発生反応を高活性化する要因を突き止め,さらなる高活性化を目指した電気二重層反応場を構築する。
根圏における土との接触相互作用による根の伸長肥大の表現

本研究においては,未耕うんと既耕うんというようなほ場土中の『物理』的変化構造において,土との相互作用の結果としての植物の根の『生物』的成長を記述できる力学モデルを創出することを最終目標とし,植物主根を対象に,重力の影響を体積力として,耕うんによる撹拌されたほ場土と主根の接触の影響は境界力として力学的境界条件により考慮し,伸長の原因として要素バネを想定するという簡単な数理計算力学モデルの考えを導入して,従来の生物的反応のみで説明される根の成長を土との接触にもとづく動力学現象とみなすことで,根の伸長・肥大モデルを構築することを目的とする.本年度においては,ダイコンの根の伸長肥大現象を対象として温度制御チャンバー内で栽培実験を実施し,根の肥大状況の時系列データを取得するとともに実験的な肥大モデルを作成し,根を有限要素で表現し,土壌との境界部に強制変位条件を付加することで肥大現象を表現した.この伸長ならびに肥大は,離散要素法で表現した土壌との接触問題を解くことで,時々刻々と根の形状が変化することになる.数値解析では,事前に根の全成長の所要時間から根の動的解析上の相当時間スケールを求める必要があるが,2次元有限要素-離散要素法による土粒子環境内の根の肥大成長を基本的に表現可能なことを確認した.なお,肥大の表現においては,当初根のモデルに内部圧を作用させることを考えたが,接触力の弱い部分に肥大が集中するなどの非現実的な形状となったため,実験的な肥大モデルとした.また今後3次元解析を実施することで,より現実に即した根の伸長肥大を表し,土との接触相互作用下の根形状の変化を高精度に解析できるものと考える.本研究は,土中の根圏環境に対して複雑な応答挙動を経て伸長形状が変化する植物の根を,生物化学的な刺激物質による応答という流れではなく,単純な機械的な接触に対する応答の結果であると仮定して,物理的な立場から根の伸長形状を解析するものである.本年度は根の伸長に着目して研究を遂行した.まず,根の伸長に関する過去の文献報告を調査し,対象植物として主根が観察しやすいことを条件に,エダマメを選定した.次に,既に開発していた離散要素法に基づく根の伸長解析プログラムについて,全面的に見直し,根の先端部に新たな要素を導入する方法について,パラメータの決定方法を検討するとともに,数回の根の栽培実験を実施し,得られた実験結果と数値解析結果の比較を行った.比較の際には,根の生長実験から得られた写真と数値解析から得られた解析結果とを比較すること,またフラクタル次元を計算し,その値を比較することを行った.その結果,今回改良した解析プログラムにより,伸長形状ならびにフラクタル次元の値とも,実験結果と遜色のない根の伸長解析が実施可能であること,また土壌内に硬軟の硬度差を設定した解析においても,良好に伸長解析ができることを確認した.なお,当初予定していた3次元セルラーオートマトンとの比較検証については,平成20年度の課題とし,離散要素解析における3次元化の準備,ならびに平成20年度に導入予定の肥大を表現するための根の有限要素モデルについての考察を開始した.本研究においては,未耕うんと既耕うんというようなほ場土中の『物理』的変化構造において,土との相互作用の結果としての植物の根の『生物』的成長を記述できる力学モデルを創出することを最終目標とし,植物主根を対象に,重力の影響を体積力として,耕うんによる撹拌されたほ場土と主根の接触の影響は境界力として力学的境界条件により考慮し,伸長の原因として要素バネを想定するという簡単な数理計算力学モデルの考えを導入して,従来の生物的反応のみで説明される根の成長を土との接触にもとづく動力学現象とみなすことで,根の伸長・肥大モデルを構築することを目的とする.本年度においては,ダイコンの根の伸長肥大現象を対象として温度制御チャンバー内で栽培実験を実施し,根の肥大状況の時系列データを取得するとともに実験的な肥大モデルを作成し,根を有限要素で表現し,土壌との境界部に強制変位条件を付加することで肥大現象を表現した.この伸長ならびに肥大は,離散要素法で表現した土壌との接触問題を解くことで,時々刻々と根の形状が変化することになる.数値解析では,事前に根の全成長の所要時間から根の動的解析上の相当時間スケールを求める必要があるが,2次元有限要素-離散要素法による土粒子環境内の根の肥大成長を基本的に表現可能なことを確認した.なお,肥大の表現においては,当初根のモデルに内部圧を作用させることを考えたが,接触力の弱い部分に肥大が集中するなどの非現実的な形状となったため,実験的な肥大モデルとした.また今後3次元解析を実施することで,より現実に即した根の伸長肥大を表し,土との接触相互作用下の根形状の変化を高精度に解析できるものと考える.
魚の生理状態の可視化と測定：双方向通信技術を用いた魚類のためのバイオセンシング

本研究の目的は,双方向通信技術を用いて,遊泳している魚の生理状態を目視で容易に判別でき,かつ指標物質となる各種パラメーターを定量的にリアルタイムモニタリングできる新しいバイオセンシングシステムを創出することである.今年度は,魚類の生理状態を把握するための各種バイオセンサシステム(産卵時期予測,早期雌雄判別)の製作および,双方向通信回路の基本設計及び製作を行った.まず,魚の産卵時期予測を可能にするためのバイオセンサの製作を試みた.魚類は,環境要因や生理学的要因により成熟・排卵時期が変動するが,排卵前に17α,20β-dihydroxy-4-pregnen3-one(DHP)を急激に分泌するため,これを指標とすることにより産卵時期の予測が可能であるといわれている.そこで,抗-DHP抗体とグルコースオキシターゼをディスク型金電極表面に固定化することにより,DHP測定用バイオセンサを作製した.また,電極反応における生体素子にグルコースオキシターゼを利用することにより,生体への毒性が極めて少ないバイオセンサを構築を試みた.次に,未成熟状態の魚の雌雄判別を可能にするためのバイオセンサの製作を試みた.魚類の血中に含まれる11-Ketotestosterone(11-KT)の濃度は雌雄の間で大きく異なり,その雌雄判別の指標として用いられている.そこで,抗-11-KT抗体を自己組織化単分子膜(SAM)が形成されたディスク型金電極に固定化することにより,11-KT測定用イムノバイオセンサを製作した.さらに双方向通信については,電波を伝達手段とした通信回路の設計を行い,バイオセンサによって得られた出力電流値を基に,PC上でLED点灯色の校正を双方向通信により行い,魚のストレス応答の大小に応じた点灯色の変化を検証した.産卵時期予測のためのバイオセンサについては,DHP濃度7.8 500 pg/mlの範囲で測定が可能であり,血漿中に含まれると推測される他種ステロイドホルモン(コルチゾル,エストリオール,テストステロン)には反応せず,DHPの特異的検出が可能であった.そして,キンギョ血漿試料中のDHP濃度を測定したところ,その産卵時期予測が可能であることがわかった.次に,雌雄判別測定のためのバイオセンサについては,抗原抗体反応前後における電極表面の電気化学的微小変化をサイクリックボルタンメトリーで解析することで11-KTの定量を試みたところ,0.05 1.65pmol/mlの範囲で測定が可能であった.また,実試料への適用として,ナイルティラピア(雄および雌)血漿試料中の11-KT濃度を測定し,従来法(ELISA)の測定値との相関を検討したところ,両者の間には良い相関関係が認められた(R = 0.9976).一方,設計・製作した双方向通信回路の作動については,PC上でLED点灯色の校正が可能であることが確認でき,次年度の研究計画に十分対応できることがわかった.前年度からのコルチゾル測定用小型フローシステムの試作については,改良が必要な項目が幾つか残っており,引き続き検討を重ねて行くこととした.以上の理由から,本研究の進捗状況は計画通り順調に進展していると考えている.本年度において,双方向通信システムをほぼ完成させることができたので,平成31年度は実際にこれを魚体に装着して,複数の魚を遊泳させた状態でのストレス応答モニタリングを試みる.本システムは,バイオセンサによって得られたストレス応答の変動を,双方向通信により陸上端末(PC)に転送し,ストレス指標物質となるグルコースの濃度を測定する原理に基づいている.まず,試験魚となるナイルティラピアに,双方向通信回路とバイオセンサを装着し,魚を遊泳させた状態で魚体上のLEDの点灯・消灯の作動を検証する.次に,本システムを複数の個体に各々装着し,水槽内で対面させることにより,各個体のストレス応答をモニタリングすると同時に,複数の魚の中から目的とする個体を双方向通信により識別することを試みる.一方,これまではバイオセンサを魚体に装着する際に,血中グルコース濃度との相関関係が確認されている魚類眼球外膜間質液(EISF)中にセンサを留置してきた.しかしながら,EISFの存在が確認されている魚種はそれほど多くなく,システムの適用が限定されていた.そこで次年度は,新たな留置場所として魚の腹腔中の腹水に着目し,ストレス応答モニタリングの可能性を検討する.まず,ナイルティラピアの腹腔から腹水を採取し,比色定量法によりそのグルコース濃度を測定し,実際の血糖値との相関関係を調べる.そして,両者の間に良い相関性が認められたら,魚の腹腔内にセンサを留置し,魚を遊泳させながら一定のストレスを負荷し,そのストレス応答モニタリングの実現を試みる.本研究の目的は,双方向通信技術を用いて,遊泳している魚の生理状態を目視により簡単に判別でき,さらに指標物質となる各種パラメーターを定量的にリアルタイムモニタリングできる新しいバイオセンシングシステムを創出することである.今年度は,魚類の生理状態を把握するための各種バイオセンサシステム(ストレスの一次応答測定,魚病診断)の製作および双方向通信回路の基本設計を行った.まず,ストレスの一次応答を測定するために新しいコルチゾル測定用バイオセンサの作製を行った.本研究では,将来的にバイオセンサを魚体内に留置することを計画しているため,生体にやさしいセンサシステムの開発を試みた.我々がこれまでに開発したコルチゾル測定用センサは,電子メディエーターにフェリシアン化カリウムを用いていたため,生体への毒性が懸念されていた.そこで,センサの測定系に抗-コルチゾル抗体と共に酵素(グルコースオキシダーゼ)を用いることにより,新しい免疫バイオセンサシステムを構築した.

次に,コルチゾルの連続測定を可能にするために,バイオセンサが迅速交換可能なチェンジャーシステムと微小バイオセンサを設計・製作し,これらをフローシステムに組み込むことにより,コルチゾルの迅速・簡便な測定法を確立した.さらに,魚病診断のためのバイオセンサとして,エドワジェラ・イクタルリ(E. ictaluri)を検出するためのシステムの開発を試みた.本研究では,抗-E. ictaluri抗体を固定化した免疫磁性ビーズを用いて菌体を特異的かつ効率的に濃縮し,それをPCR法の測定試料とすることにより,従来よりもE. ictaluriを高感度に検出できるシステムを構築した.一方,双方向通信については,次年度の計画に対応した電子回路の設計を行い,試作機を製作した.コルチゾル測定用バイオセンサについては,酵素反応と免疫反応を組み合わせた全く新しいバイオセンサを構築することにより,コルチゾル濃度1.0200 ng/mlの定量が可能であった.この値は,従来のイムノセンサの測定最大限界値の約20倍の値を示した.次に,本センサの特異性を検討したところ,上記の他種ホルモンには応答しないことが確認され,コルチゾルの特異的検出が可能であることがわかった.また,魚病診断については,考案したシステムを用いてE. ictaluriの検出を試みたところ,1ml当たり100 cfuまでの菌体溶液で検出が可能であり,従来のPCR法と比較して約100倍の検出感度を実現することができた.一方,試作した双方向通信回路の作動については,次年度の研究計画に十分対応できることが確認できた.以上の理由から,本研究の進捗状況は計画通り順調に進展していると考えている.本研究の目的は,双方向通信技術を用いて,遊泳している魚の生理状態を目視で容易に判別でき,かつ指標物質となる各種パラメーターを定量的にリアルタイムモニタリングできる新しいバイオセンシングシステムを創出することである.今年度は,魚類の生理状態を把握するための各種バイオセンサシステム(産卵時期予測,早期雌雄判別)の製作および,双方向通信回路の基本設計及び製作を行った.まず,魚の産卵時期予測を可能にするためのバイオセンサの製作を試みた.魚類は,環境要因や生理学的要因により成熟・排卵時期が変動するが,排卵前に17α,20β-dihydroxy-4-pregnen3-one(DHP)を急激に分泌するため,これを指標とすることにより産卵時期の予測が可能であるといわれている.そこで,抗-DHP抗体とグルコースオキシターゼをディスク型金電極表面に固定化することにより,DHP測定用バイオセンサを作製した.また,電極反応における生体素子にグルコースオキシターゼを利用することにより,生体への毒性が極めて少ないバイオセンサを構築を試みた.次に,未成熟状態の魚の雌雄判別を可能にするためのバイオセンサの製作を試みた.魚類の血中に含まれる11-Ketotestosterone(11-KT)の濃度は雌雄の間で大きく異なり,その雌雄判別の指標として用いられている.そこで,抗-11-KT抗体を自己組織化単分子膜(SAM)が形成されたディスク型金電極に固定化することにより,11-KT測定用イムノバイオセンサを製作した.
曲面の微分幾何と可積分な微分方程式

「第一基本形式と平均曲率では決まらない曲面を分類せよ」というBonnetによる問題は長い歴史をもつが、4次元空間形内における同様の考察は今まで殆どなされていない。そこで4次元空間形内の曲面で臍点のないものを考え、平均曲率ベクトルの長さを保ちながら局所的に等長的に変形できるものを3次元空間形内の場合に倣ってBonnet曲面とよぶことにすると、これは極小曲面や更に一般に平行な平均曲率ベクトルをもつ曲面を例として含むスペクトル径数をもつ曲面である。4次元空間形内のBonnet曲面のスペクトル径数は一般には2次特殊ユニタリ群に値をとるが、上の2つの例のように本質的に円周に値をとる場合を考え、このようなものを単純であるということにする。このとき、法ベクトル束が平坦な単純Bonnet曲面は全測地的または全臍的3次元空間形内のBonnet曲面であることが分かった。これは極小でない平行な平均曲率ベクトルをもつ曲面に対するChen-Yauの簡約定理の一般化とみなせる。Bonnet曲面のように点に依存するスペクトル径数をもつ曲面として他に調和逆平均曲率曲面とよばれる曲面が知られているが、Euclid空間内で考えるとこれらのもつ幾何的不変量の中に相似変換で不変なものが見い出される。そこで相似幾何的観点から両者を統一的に扱い、特徴的性質をもつものを分類した。また、共形幾何的観点からWillmore曲面がSchwarz微分を保つ変形をもつ曲面として特徴付けられることを示した。調和逆平均曲率曲面と同様な性質をもつ曲面としてEuclid空間内ではBianchi曲面とよばれる曲面が知られていたが、これは空間形内の場合にも自然に定義できることが分かった。更に調和逆平均曲率曲面の場合に知られていた、はめ込みをあたえる公式、曲面間の対応、特徴的な性質をもつものについて調べた。3次元Euclid空間内の2つの曲面は接線叢があたえられ,対応する2点間の距離が一定で,更に対応する2点での法ベクトルのなす角が一定のとき負定曲率曲面となる.このような曲面族は古くから可積分系理論の分野で知られるsine-Gordon方程式として記述される.上述の曲面の変換を一般化し,接線叢があたえられ,対応する2点でのGauss曲率がともに負で等しいことを要請すると,Gauss曲率の-1倍の平方根の逆数が漸近線座標に関してLorentzの意味で調和となり,このような曲面族はBianchi曲面とよばれる.一方3次元Euclid空間内の平均曲率一定曲面の自然な一般化として定義される調和逆平均曲率曲面はその双対ともいえるBonnet曲面と合わせて筆者等により今日まで多くの研究がなされている.調和逆平均曲率曲面が主曲率の比を保ったまま第一基本形式を共形的に変形できるのに対し,Bianchi曲面は主曲率の比を保ったまま,即ちChebyshev角を保ったまま第二基本形式を共形的に変形できる.今年度では負定曲率曲面や極小曲面を含む一般化されたChebyshev網により径数づけられた曲面とでもよぶべき概念を導入した.これは平均曲率一定曲面,Bonnet曲面,調和逆平均曲率曲面において曲率線に沿った等温座標が取れるという概念に対応する重要なものであると期待できる.特にそのような性質をもつChebyshev角が一定のBianchi曲面は常螺旋面の一部であることを示した.Gauss曲率一定のBonnet曲面は平坦である。Bonnet曲面は調和逆平均曲率曲面と共に平均曲率一定曲面の自然な一般化であるが、調和逆平均曲率曲面は主曲率の比を保ちながら第一基本形式を共形的に変形できる。主曲率の比が一定のisothermicな調和逆平均曲率曲面は平坦Bonnet曲面となる事が分かるが、これは上の事実の双対版ともいえる。平均曲率一定曲面を記述するGauss-Codazzi方程式がsinh-Gordon方程式となる事に注目すると、これは可積分な非線形波動方程式の一種と見なせる。このような方程式は平均曲率一定曲面、Gauss曲率一定曲面、アファイン球面を記述するものとなるが、残り2つの曲面もBonnet曲面、調和逆平均曲率曲面と同様に一般化できる。まずGauss曲率一定曲面の一般化であるが、これはBianchi曲面とよばれる曲面で、主曲率の比を保ちながら第二基本形式を共形的に変形できる曲面である。漸近線座標により径数付けられた曲面に対してはisothermicな曲面に対塔する概念として一般化されたChebyshev網をもつ曲面とよばれるものが定義できるが、主曲率の比が一定の一般化されたChebyshev網により径数付けられるBianchi曲面は常螺旋面となる事が分かった。次にアファイン球面の一般化であるが、これは一般化されたアファイン球面とよばれる曲面で、中心アファイン計量を保ちながら変形できる曲面である。一般化されたアファイン球面についても上と同様の事を考察した。

4次元空間形内のBonnet曲面のスペクトル径数は一般には2次特殊ユニタリ群に値をとるが、上の2つの例のように本質的に円周に値をとる場合を考え、このようなものを単純であるということにする。このとき、法ベクトル束が平坦な単純Bonnet曲面は全測地的または全臍的3次元空間形内のBonnet曲面であることが分かった。これは極小でない平行な平均曲率ベクトルをもつ曲面に対するChen-Yauの簡約定理の一般化とみなせる。Bonnet曲面のように点に依存するスペクトル径数をもつ曲面として他に調和逆平均曲率曲面とよばれる曲面が知られているが、Euclid空間内で考えるとこれらのもつ幾何的不変量の中に相似変換で不変なものが見い出される。そこで相似幾何的観点から両者を統一的に扱い、特徴的性質をもつものを分類した。また、共形幾何的観点からWillmore曲面がSchwarz微分を保つ変形をもつ曲面として特徴付けられることを示した。調和逆平均曲率曲面と同様な性質をもつ曲面としてEuclid空間内ではBianchi曲面とよばれる曲面が知られていたが、これは空間形内の場合にも自然に定義できることが分かった。更に調和逆平均曲率曲面の場合に知られていた、はめ込みをあたえる公式、曲面間の対応、特徴的な性質をもつものについて調べた。
特殊観測技術による作物の収量構成要素・葉群構造推定のための新規光学的指標の構築

分光光学的・画像工学的な近接センシングにより、作物の収量構成要素、形態・構造および栄養状態情報を評価するための新たな手法群を開発した。特に夜間計測、中間赤外域、偏光度画像およびテクスチャ解析など、これまで利用されなかった時間帯、波長帯域などの可能性を検討し、草高、葉面積、窒素量、乾物重、フェノロジー、モミ重、葉色、葉群傾斜などの新規な推定手法を提案した。近接リモートセンシングにより、野外に栽培された穀実作物の各収量構成要素、ならびにこれらに影響を及ぼす生産構造すなわち葉面傾斜角分布などの形態・構造情報を分光光学的・画像工学的にモニタリングするための新たな光学計測指標(群)を開発する。夜間計測、中間赤外域、偏光度画像およびテクスチャ解析など、これまで一般に観測がなされていなかった時間帯、波長帯域など未開拓なキーテクノロジー(特殊観測技術)に着眼する。穀実作物の収量関連形質およびそれらに影響を及ぼす形態学的データを取得する手法を探索・開発するとともに、将来は栽培技術や生理生態研究および育種現場への活用などを目指す。H21年度は夜間反射スペクトルによるイネの葉色およびモミ重推定に関する知見を論文発表するとともに分光偏光画像撮影装置と組み合わせる光源を観測波長帯に合ったキセノンランプから選定し、夜間水田において実地試験を行った。中間赤外分光による穂密度、穀粒成熟度等イネ収量関連形質の野外推定法に関する実験データをとりまとめた(国際誌印刷中)。また牧草、イネ、ムギ等作物群落の葉群傾斜特性を偏光分光画像計測により判別・評価する方法を開発し、野外で予備実験した(学会発表および論文投稿中)。定点連続スペクトルカメラにより、イネ、ムギの反射率画像をそれぞれ二作期にわたり撮影・蓄積し、葉面積、葉色、窒素含有率などの生体情報と対応可能なデータセットを整備した(葉面積に関する論文審査中)。夜間フラッシュ撮影が可能な直下視型定点撮影システムにより、イネ、オオムギ、コーンの草丈と乾物重を高い精度で推定する独創的手法を開発した(国際誌論文印刷中)。イネの生育ステージを斜方視画像を二次元フーリェ変換処理して得られるパラメータから推定するため、富山農林水産総合技術センター内で定期的に作物圃を撮影し、時期別画像データを解析した(学会発表)。H22年度は前年までに開発した偏光分光画像を野外で計測する装置により、コムギの施肥量が葉群形態に及ぼす変化を遠隔画像として捉える実験を行い、成果を論文発表した。さらに上空からの作物種の判別などへの適用可能性を検討するための幼植物によるモデル実験を実施し、垂直葉型と水平葉型作物の画像判別の可能性を示唆する結果を得て論文投稿した。中間赤外分光による穂密度、穀粒成熟度等イネ収量関連形質の野外推定法は関連特許が登録された。デジタルカメラと太陽光センサを組み合わせた定点連続スペクトルカメラにより、イネ、ムギの反射率画像を撮影・蓄積し、特にイネの葉面積の非破壊推定法に関する新知見を得て、論文発表した。また前年度に特許申請した夜間フラッシュ撮影が可能な直下視型定点撮影システムにより、各種作物のフェノロジー(草丈と乾物重などの季節的推移)を高い精度で推定可能なことを示し、新規性の高い光学指標を国際誌上で提案した。さらに水面反射を抑制する偏光フィルタ付きカメラで富山農林水産総合技術センター内の水田を定期的に撮影し、斜方視画像を二次元フーリエ変換処理して得られるパラメータからイネの生育ステージを推定する手法を確立し学会等で発表した。近接リモートセンシングにより、作物の各収量構成要素や生産構造すなわち葉面傾斜角分布などの形態情報を分光光学的・画像工学的にモニタリングするための新たな光学計測指標(群)を開発する。夜間計測、中間赤外域、偏光およびテクスチャ解析など、従来観測されなかった時間帯、波長帯域など未開拓な観測技術に着眼し、収量関連形質やそれらに影響を及ぼす形態学的データを取得する手法を開発し、将来は栽培技術や生理生態研究および育種現場への活用などを目指す。H23年度は1.これまで未開拓だった中間赤外域(波長34μm)の野外分光反射特性による穂密度、穀粒成熟度等イネ収量関連形質の野外推定法に関する研究成果をとりまとめた論文を国際誌に掲載した。2.前年度に試作したデジタルカメラと太陽光センサを組み合わせた定点連続二眼分光カメラの概要を論文発表した。

この分光カメラを用いてイネ、ムギの野外反射率画像を定点で間歌撮影(10分間隔)し、週一回の作物生育調査データと組み合わせて解析した。このうちイネについて植物体の窒素濃度と関係の密接な葉色の推定手法(葉緑素量を植物体現存量と群落形態で補正)を考案し、論文投稿した(受理済)。さらに23年度春までに得られたデータを用いて、同手法のムギへの適用性を検討している。3.夜間フラッシュ撮影が可能な直下視型定点撮影システム(特許審査中)により、作物の生育パラメータ(草丈と乾物重)の季節的推移を高い精度で推定可能な新規性の高い手法(前年度までに開発)をイネ、コーン、ダイズ、コマツナを使って検証し、結果を国際誌上や内外の学会で発表した。4.水面反射を抑制する偏光フィルタ付きカメラで水田を定期的に撮影した。前年度作成したイネの草丈と葉色を推定するモデルの適用性を、今年度の画像を用いて検証し、良好な結果を得た。このモデルは斜方視画像を二次元フーリエ変換処理(FFT)して得られる数値の関数として表される。モデルの適用性をひろげるため、サーバーにアプロードされた画像を自動的にFFT解析するソフトを開発した。