hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
汎用的な海水中溶存有機物態放射性炭素分析システムの開発

海水中の溶存有機物を構成する炭素(Dissolved Organic Carbon: DOC)の循環を正しく把握することは、地球表層での炭素循環に関する理解を深める上で不可欠である。海水中のDOCが持つ放射性炭素(DOC-14)の同位体比を加速器質量分析装置(AMS)によって精度よく分析し、その年代を決定することにより、海洋での溶存有機物の分布に時間軸、すなわち、溶存有機物の分解速度や、海域間での移動時間等の情報を加えることが可能である。本研究では、その方法の煩雑さから報告例が極めて限られていた海水DOC-14分析について、従来の方法に比べて安全で容易な手法を開発することにより、海洋物質循環研究を加速化させる基盤を整えることを目的とした。はじめに、従前の方法に比べて供試料量を1/8まで低減させた海水中有機物の分解装置を試作し、その効率向上のための改良を加えた。並行して、海洋調査においてDOC-14分析用の試料を採取する際の汚染を最小限とする方法を検討した。次いで、海洋調査で得た海水試料を上記の装置で処理し、先行研究で得ている結果との比較等によって装置の性能を検証した。海水への紫外線照射によって生じる塩素ガスによるC-14同位体比への影響が見られたため、問題点を改善し、装置の一次版を完成させた。さらに、より幅広いDOC濃度およびC-14同位体比の範囲をもつ海水試料に本法を適用し、その精度が、年代換算で最大±200年程度の範囲に収まることを確認した。また、常温で保存可能な標準物質を用いる水試料中のDOC-14分析確度の検証法を確立し、保存条件等の問題からこれまで困難とされてきた、実験室間での結果の相互比較を可能とした。本研究で開発した海水中の有機物分解法は、C-14ばかりでなく、例えば有機態ヨウ素等の多くの有機態元素・同位体の分析への適用も期待される。海水中の溶存有機物の主要構成成分である有機炭素(Dissolved Organic Carbon: DOC)の総量は、大気中の炭素量に匹敵することが知られている。このため、海洋におけるDOCの循環を正しく把握することは、地球表層での炭素循環に関する理解を深める上で不可欠である。海洋のDOCを構成する放射性炭素(C-14)の同位体比を加速器質量分析装置(AMS)によって精度よく分析し、その年代を決定することで、海洋での溶存有機物の分布に時間軸、すなわち、溶存有機物の分解速度や、海域間での移動時間等の情報を与えることが可能となる。研究代表者らはこれまでに、海水中のDOC-14分析を国内で初めて成功させていたものの、分析には比較的多く(4L程度)の海水試料を必要としたばかりでなく、大型の前処理装置を用いる必要があり、その分析を広く適用させるには至っていなかった。本研究では、より汎用性の高いDOC-14の分析・計測手法を開発し「標準法」として整備することにより、海洋における物質循環研究を加速化・複層化させることを目的とする。平成28年度は、従前の方法に比べて簡便・高効率に有機物を分解可能な装置を試作するとともに、分解効率の向上、試料の汚染の低減のための改良を加えた。結果として、従前の方法に比べて、システムの大きさを約半分に、供試料量を最大で1/8にまで低減させた。製作した装置の性能を検証するため、幅広いC-14同位体比を持つ3種類の溶存有機物試料について炭素を抽出・精製し、そのC-14同位体比を国内2か所のAMS施設で計測した。全ての標準試料について、本法で得た結果は理論値と有意な差がないことを確認した。加えて、2つのAMS施設間での計測結果にも有意差が見られないことから、本法の応用先が特定のAMS施設に限定されるものではないことを実証した。平成28年度は、下記1から3の項目を実施した。1.溶存有機物分解装置の試作と改良:本課題におけるDOCのC-14同位体比測定には、原理的には既往の方法を踏襲し、試料水に紫外線(UV)を照射して生じた二酸化炭素を回収・精製し、C-14同位体比をAMSで計測する方法を採用した。ただし、UV光源にエネルギー効率の高い(有機物の分解に適した短波長のUVが照射可能な)低圧水銀ランプを導入することにより、有機物分解効率の向上と装置の小型化を試みた。さらに、短波長UVによる溶存有機物の分解特性を考慮しながら、反応容器の形状変更等の改良を加えた。後述する供試料量の低減化の効果も相まって、標準物質を用いた実験では、従前の方法で22時間を要した分解時間を4時間にまで短縮させるとともに、装置の大きさを約半分に小型化させた。2.供試料量の低減のための手法の検討:有機物試料の酸化処理で生成させた二酸化炭素を、黒鉛に還元させる工程においては、当初、二酸化炭素を水素と反応させる小型容器の新規開発を計画したが、既存器材の小変更のみで供試料量を1/8にまで低減させた。少試料化に伴い、実験器材等からの炭素混入の影響が大きくなることが懸念されたため、実験で用いる一連の器材について、炭素混入の程度を再検討し、紫外線への耐性が高い新素材等を積極的に採用した。

3.標準試料を用いた分析システムの性能検証:上記で試作した装置を用いて、標準試料中のDOCを抽出・精製し、十分な回収率が得られることを確認するとともに、日本原子力研究開発機構及び東京大学大気海洋研究所がそれぞれ所有する2つのAMSによって、C-14同位体比を測定し、一連の分析システムの性能検証を行った。標準物質は国際原子力機関(IAEA)のものを用いた。本システムで得た標準物質中のC-14同位体比がIAEAの推奨値と一致することを確認した。海水中の溶存有機物を構成する炭素(Dissolved Organic Carbon: DOC)の総量は、大気中の炭素量に匹敵することが知られており、海洋におけるDOCの循環を正しく把握することは、地球表層での炭素循環に関する理解を深める上で不可欠である。その方法のひとつとして、海洋のDOCに含まれる放射性炭素(C-14)の同位体比を加速器質量分析装置(AMS)によって精度よく分析し、その年代を決定することで、海洋での溶存有機物の分布に時間軸、すなわち、溶存有機物の分解速度や、海域間での移動時間等の情報を得ることが可能である。近年、AMSは国内外の多くの研究機関に積極的に導入されている一方で、海水DOC中のC-14については、その分析の煩雑さから、その報告例が極めて限られている。本研究では、安全で取扱いの容易なDOC-14の分析・計測手法を開発し「標準法」として整備することにより、海洋における物質循環研究を加速化・複層化させることを目的としている。平成28年度は、従前の方法に比べて供試料量を1/8まで低減させた海水中有機物の分解装置を試作し、有機物分解の効率を最大とするための改良を加えた。さらに、幅広いC-14同位体比を持つ3種類の溶存有機物試料について、実試料を模擬した試料を処理後、AMSによるC-14同位体比計測を行い、得られた結果が推奨値と一致することを確認した。平成29年度は、海洋調査で得た海水試料を上記の装置で処理し、先行研究で得ているC-14同位体比との比較等によって装置の性能を検証した。海水への紫外線照射によって生じる塩素ガスによるC-14同位体比への影響が見られたため、問題点を改善し、装置の一次版を完成させた。さらに、幅広いDOC濃度およびC-14同位体比を持つ海水試料への本法の適用を開始した。平成28年度は、(a)溶存有機物分解装置の試作、(b)供試料量の低減のための改良、および(c)標準試料を用いた分析システムの性能検証を実施した。(a)では、本課題におけるDOCのC-14同位体比測定の基本原理として、試料水に紫外線(UV)を照射して生じた二酸化炭素を回収・精製し、C-14同位体比をAMSで計測する方法を採用した。UV光源にエネルギー効率の高い低圧水銀ランプを導入することにより、有機物分解効率の向上と装置の小型化を実現した。(b)では、生成させた二酸化炭素を黒鉛に還元させる工程で用いる器材の小変更により、反応効率を向上させた。(c)では、上記で試作した装置を用いて、標準試料中のDOCを抽出・精製し、概ね十分な回収率が得られることを確認した。平成29年度は、(d)模擬海水試料を用いた溶存有機物分解装置の試験、(e)試料処理容器・ラインからの炭素混入防止のための改良を実施した。(d)では、海水と同程度の塩分の模擬海水を用いて装置動作を試験し、得られた二酸化炭素中のC-14同位体比をAMSで計測した。結果として、試料に含まれている炭素以外に、石油由来および大気由来の炭素(計30マイクログラム程度)が試料処理工程で混入したことが示唆された。
記憶・学習の分子機構

ヒトの記憶や学習の成立がどのようにしてなされるか高次機能の一つとして,大きな研究課題であった。この20年来の生命科学の大きな伸展が,これまで,電気生理学的,行動学的にのみ把握されてきた高次脳機能に,漸く分子レベルでのアプローチの可能性がわずかに見い出されてきたといえる。これらの高次脳機能を解明するには,単独の研究手法のみでは十分ではなく,生理学,生化学,薬理学,生物学形態学,発生学,遺伝学,行動学を統合した学際的手法が求められている。アプローチの方法として,大きく分けて2種の仕方が考えられる。I.全個体としての動物を用い,記憶・学習における行動学的解析とその脳組織における分子レベルの解析.II.ラット海馬臓器培養組織,成熟ラット海馬切片,成熟ラット大脳皮質視覚領野切片を用いての解析.平成7年7月17日19日の3日間にわたり,東京において「学習と記憶の細胞決定因子:受容体,イオンチャネル,遺伝子発現の燐酸化反応と調節」のタイトルの下にシンポジウムを開催した。本シンポジウムには,1.開会講演,2.受容体とチャネル,3.シナプス可塑性の分子機構,4.シナプス伝達の調節,5.学習の分子決定因子,6.遺伝子発現,の各セッションに分け,班員ならびにそれぞれの分野で著明な研究業績を有する研究者を招待して,公開討論会を挙行した。現時点における研究情報の交換が十分に行なわれ,それぞれの分野における問題点が指摘された。さらに,今後の研究の方向づけ,展望が論じられ,班会議の目的が達成された。
共有二分決定図による論理関数の効率的処理とそれに基づく論理設計支援に関する研究

本研究では、論理関数の表現法、効率的処理手法の研究を行ない、その成果を種々の論理設計支援に適用した。1.論理関数の効率的表現法及び処理手法に関する研究共有二分決定図による論理関数の表現及び、属性エッジの提案やベクトル計算機向きのアルゴリズムの開発などその処理の効率化手法を研究した。また、ノ-ド数の少ない共有二分決定図を得る変数の順序づけの手法を研究した。2.共有二分決定図の論理設計支援に関する研究論理回路の故障診断、タイミング検証への応用の研究を行なった。故障診断に関しては、多重故障に対する故障シミュレ-ションの効率的計算法、効率的な故障検査系列の生成のためテスト集合の圧縮法を開発した。タイミング検証に関しては、論理回路中の素子遅延のばらつきを考慮したシミュレ-ション手法を開発した。3.共有二分決定図を利用した論理設計検証に関する研究状態遷移図を論理関数を用いて表現する手法を提案し、これを用いた分岐時間正則時相論理による形式的検証アルゴリズムを開発、順序機械の検証システムを実現した。4.論理関数処理の計算複雑さに関する研究二分決定図で効率的に表現・処理できる関数のクラスを明らかにした。また、二分決定図の処理の並列化手法を示し、その計算量を明らかにした。5.論理設計支援システムに関する研究論理設計支援ツ-ルにおける共有二分決定図処理を容易にするためのパッケ-ジを作成した。本年度は、論理関数の効率的表現法、処理手法の研究を行なうとともに、種々の論理設計支援への適用を検討した。1.論理関数の効率的表現法及び処理手法に関する研究有二分決定図による論理関数の表現の研究を行ない、必要記憶量の削減と処理速度の向上を図る「属性エッジ」を考案した。また、ベクトル・ス-パコンピュ-タによる論理関数処理の高速化手法を開発した。2.共有二分決定図を利用した論理設計検証に関する研究順序回路を対象とした設計検証の研究を行ない、状態遷移グラフを共有二分決定図によってコンパクトに表現する方法、およびその表現法に基づく検証法について研究を行なった。3.共有二分決定図の論理設計支援に関する研究論理関数処理のテスト生成、故障シミュレ-ションへの適用を検討した。テスト生成に関しては、記号故障シミュレ-ションに基づくテスト集合の圧縮法を開発した。故障シミュレ-ションに関しては、多重縮退故障に対する故障シミュレ-ションを効率的に行なう手法を開発した。4.論理設計支援システムに関する研究ワ-クステ-ションにより分散環境化でのユ-ザ・インタフェ-ス、設計デ-タの管理などの研究を行なった。5.論理関数の処理の計算複雑さに関する研究共有二分決定図により効率的に表現・処理が行なえる論理関数のクラスを明らかにした。本年度は、論理関数の効率的処理手法の研究をさらに進めたほか、種々の論理設計支援への適用を行ない、その有効性を実証した。1.論理関数の効率的表現法及び処理手法に関する研究幅優先探索によるベクトル処理向きの共有二分決定図処理プログラムをベクトルス-パ-コンピュ-タ上に実現し、性能評価を行なった。また、変数の順序の入れ換えにより共有二分決定図を最小化する手法を開発した。前年度に提案した、多重故障に対する故障シミュレ-ション、およびテスト集合の圧縮の手法についてプログラムを試作し、その効果を実証した。タイミング検証に関しては、論理回路中の素子遅延のばらつきを考慮したシミュレ-ション手法を開発・実現した。3.共有二分決定図を利用した論理設計検証に関する研究状態遷移図を論理関数により表現する手法を用いた、分岐時間正則時相論理による形式的検討アルゴリズムを開発し、これに基づく順序機械の検討システムを実現した。4.論理関数処理の計算複雑さに関する研究二分決定図に対する基本的処理の並列化手法を示し、その計算量を明らかにした。
電磁機器の解析・最適化のための圧粉磁心の数理モデルに関する研究

申請者は本研究以前に電磁界解析を用いて,圧粉磁芯を構成する磁性粒子のミクロな物性からマクロな磁気特性を推定する数値解析手法を開発していた.これまで一般的に圧粉磁芯のマクロ磁気特性の推定に用いられていたのはOllendorffの式と呼ばれる理論式であり,申請者が開発した推定手法は線形磁気特性時にはOllendorffの式で得られる推定値と一致したマクロ磁気特性が得られる.本研究では,その開発した推定手法を磁性粒子の(1)渦電流特性,(2)ヒステリシス特性,(3)応力による粒子形状の不均質性,以上の3点を考慮した拡張を行うことを目的としていた.採用1年度目では(1)の研究を進めていく中で,圧粉磁芯の製造時に発生する磁性粒子間の物理的接触や磁気的結合が圧粉磁芯のマクロ磁気特性に大きな影響を与えており,それらが磁性粒子の体積充填率を実効的に上昇させていることを明らかにした.採用2年度では,上記で明らかになった原因を考慮した新たな数値解析手法を開発した.採用以前に申請者が開発した数値解析手法は,有限要素法による電磁界解析を用いた手法であるため,有限要素モデルを作成する必要がある.採用1年度目では,実際の圧粉磁芯の断面図写真から2次元有限要素モデルを作成したが,より高い精度を実現するためには3次元有限要素モデルを作成しなければならない.しかし,磁性粒子間の物理的接触や磁気的結合を含んだ3次元有限要素モデルの作成は非常に困難であり,実現はほとんど不可能である.したがって,有限要素法を使用せず,磁気回路法を用いることで磁性粒子間の物理的接触や磁気的結合を考慮した圧粉磁芯の3次元モデルを作成し,電磁界解析を行う新たな手法を開発した.この新たな推定手法を開発したことにより,磁性粒子間の物理的接触や磁気的結合を考慮した(1),(2),(3)への拡張が現実的となった.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。申請者は,本研究以前に,電磁界解析技術を用いて,圧粉磁芯を構成する磁性粒子のミクロな物性からマクロな磁気特性を求める数値解析手法を開発していた.これまで一般的に圧粉磁芯のマクロ磁気特性の算出に用いられていたのはOllendorffの式であり,線形磁気特性時には申請者が開発した数値解析手法はOllendorffの式と一致したマクロ磁気特性が得られる.本研究は,その開発した数値解析手法を磁性粒子の1.渦電流特性,2.ヒステリシス特性,3.応力による粒子形状の不均質性,以上の3つを考慮して拡張することが目的である.採用1年度目では,上記の1,2を計画していた.1の研究を進めていく中で,圧粉磁芯を構成する磁性粒子の体積充填率が重要なパラメータであることがわかった.Ollendorffの式あるいは開発した数値解析手法を用いて圧粉磁芯の渦電流損失を算出すると,実測値の1/3程度になることがわかった.実測値と同様な渦電流損失を得るには,実効的な体積充填率を用いなければならず,それはいずれの場合も体積充填率より大きな値となる.この原因として考えられるのは,磁性粒子間の物理的接触や,磁性粒子間の非磁性体膜・空隙の不均一な分布が挙げられる.したがって,上記がどの程度,圧粉磁芯のマクロ磁気特性に影響するのかを究明するのが先決と考えた.上記を究明するために,実際の圧粉磁芯の断面図写真をもとに2次元有限要素法を用いて電磁界解析を行い,申請者が開発した手法で圧粉磁芯のマクロ透磁率を算出すると実測値に近い値が得られた.Ollendorffの式やこれまでの数値解析手法では,実測値との決定的なずれが生じる知見が得られたことの意義は大きい.また,申請者は,磁気回路法を基礎として,磁性粒子と非磁性体膜・空隙の分布を対数正規分布で表現し,圧粉磁芯のマクロ磁気特性が予測できる数値解析手法を開発した.申請者は本研究以前に電磁界解析を用いて,圧粉磁芯を構成する磁性粒子のミクロな物性からマクロな磁気特性を推定する数値解析手法を開発していた.これまで一般的に圧粉磁芯のマクロ磁気特性の推定に用いられていたのはOllendorffの式と呼ばれる理論式であり,申請者が開発した推定手法は線形磁気特性時にはOllendorffの式で得られる推定値と一致したマクロ磁気特性が得られる.本研究では,その開発した推定手法を磁性粒子の(1)渦電流特性,(2)ヒステリシス特性,(3)応力による粒子形状の不均質性,以上の3点を考慮した拡張を行うことを目的としていた.採用1年度目では(1)の研究を進めていく中で,圧粉磁芯の製造時に発生する磁性粒子間の物理的接触や磁気的結合が圧粉磁芯のマクロ磁気特性に大きな影響を与えており,それらが磁性粒子の体積充填率を実効的に上昇させていることを明らかにした.採用2年度では,上記で明らかになった原因を考慮した新たな数値解析手法を開発した.採用以前に申請者が開発した数値解析手法は,有限要素法による電磁界解析を用いた手法であるため,有限要素モデルを作成する必要がある.採用1年度目では,実際の圧粉磁芯の断面図写真から2次元有限要素モデルを作成したが,より高い精度を実現するためには3次元有限要素モデルを作成しなければならない.しかし,磁性粒子間の物理的接触や磁気的結合を含んだ3次元有限要素モデルの作成は非常に困難であり,実現はほとんど不可能である.

したがって,有限要素法を使用せず,磁気回路法を用いることで磁性粒子間の物理的接触や磁気的結合を考慮した圧粉磁芯の3次元モデルを作成し,電磁界解析を行う新たな手法を開発した.この新たな推定手法を開発したことにより,磁性粒子間の物理的接触や磁気的結合を考慮した(1),(2),(3)への拡張が現実的となった.本研究は,申請者が開発した圧粉磁芯を構成する磁性粒子のミクロな物性からマクロな磁気特性を求める数値解析手法を,磁性粒子の1.渦電流特性,2.ヒステリシス特性,3.応力による粒子形状の不均質性,以上の3つを考慮して拡張することが目的である.採用1年度目では,上記の1,2を計画していた.1の研究を進めていくなかで,圧粉磁芯を構成する磁性粒子の分布の不均一性の考慮法の検討に時間がかかったため,研究計画遂行の遅れが発生した.しかし,上記の不均一性を考慮せずに1,2を遂行しても実測値との決定的なずれが生じる知見が得られたことの意義は大きい.したがって,研究目的の達成度に関してはやや遅れはあるものの,確実に目的に近づいていると考えている.27年度が最終年度であるため、記入しない。圧粉磁芯を構成する磁性粒子の不均一性がもたらす影響の知見が得られたため,これを考慮して申請者が開発した,電磁界解析技術を用いて圧粉磁芯を構成する磁性粒子のミクロな物性からマクロな磁気特性を求める数値解析手法の,次の3点を考慮した拡張を行う.1.渦電流特性,2.ヒステリシス特性,3.応力による粒子形状の不均質性の3点である.さらに,申請時にすでに開発していた数値解析手法とともに,1年度目に開発した磁気回路法を用いた新たな数値解析手法においても上記3点における拡張を試みる.また,圧粉磁芯を構成する磁性粒子の物性値から,圧粉磁芯の渦電流損失やマクロな透磁率などのマクロ磁気特性が算出できるガイドラインのような等価式を,上記の解析結果から経験則的に構築していく.27年度が最終年度であるため、記入しない。
ヨガによる高齢者の不整脈予防効果の検討：心・血管および自律神経機能解析の応用

本年度は最終年度であったが,不整脈を有する高齢者で,ヨガ療法のボランティアに応募に応じる方が少なく,若年成人を含めた研究となった.ヨガ療法を週2回,3か月間施行し,各回施行前後で血圧,脈拍の計測を行い,開始前および3か月のヨガ療法終了後に血圧,脈拍,血管スティッフネスパラメータ(β),実効動脈エラスタンス(EA),心血管指標であるwave intensityの最大値(W1),不整脈,心拍変動解析における交感神経指標(LH/HF)を計測した.期間中,ヨガ療法中にホルター検査を行い,心拍数・不整脈の変化を見た.また,ヨガ療法前後で気分プロフィール検査(POMS2)を行い,緊張,抑うつ,怒り,活気,疲労,混乱の変化および総合的気分状態(TMD得点)の評価を行った.ヨガ療法はリラクゼーション,アーサナ,呼吸法,瞑想で構成された60分間のプログラムで行った.検討の結果,収縮期血圧,拡張期血圧,LH/HFは有意な低下を示したが,心拍数,β,EA,W1はいずれも有意な変化を認めなかった.ヨガ療法中の心拍計測ではLH/HFの低下は特に呼吸法施行時に大きく認められた.不整脈の減少は約3割に認められた.血圧と交感神経緊張指標であるLH/HFの有意な低下を認め,ヨガ療法により,交感神経緊張が緩和されていることが推測された.一方,気分プロフィール検査ではヨガ療法後,緊張,抑うつ,疲労,混乱の各得点で有意な変化を認め,TMD得点は有意に減少した.ヨガ療法には後負荷軽減効果はないが,ヨガ療法により交感神経緊張の緩和と,緊張,抑うつ,疲労,混乱という気分の改善が認められた.ヨガ療法による不整脈改善は,随意筋の緊張と弛緩に伴う血管拡張作用,呼吸法による心拍コントロールという自律神経への作用に加え,中枢神経の関与も推測される.今後もこの研究を続け,さらに解明していきたい.本研究の目的は高齢者における不整脈疾患の罹患率を減らすため,心房性不整脈に影響を与える自律神経機能不全改善に有効であるとされるヨガ療法が,実際にどのように心血管系に影響するかを検討することである.検討する手段として我々が今まで行ってきた血管スティッフネス計測やwave intensity,さらに大動脈エラスタンス等の心血管系計測指標を用いて評価を行う.本年度はヨーガ教師養成講座に参加してヨガの科学的評価法を検討した.ヨガ療法における呼吸法や瞑想法の評価法を検討するため,多くの文献を調査し,ヨガ療法士の方々に意見を伺った.また,いままでのヨガ療法を受けた方のアンケートを参考としてヨガのプロトコル作成を行っている.当初,瞑想法を主体にする予定であったが,瞑想法を嫌がる傾向を示す症例が多かった.このことより,ヨガ療法を受ける方の精神的要素の検討が必要と思われた.ヨガ施行場所が決まらなかったため,結果発表には至らなかったが,来年度には学会にて報告予定である.本年度は高齢者において駆出機能の負荷となる血管スティッフネスが運動により改善するか,また,僧帽弁閉鎖不全症において血管スティッフネスが心機能にどのように影響を与えるかを検討し,学会にて報告した.また超音波による新しい血管スティッフネス計測法に関しての報告と,血管スティッフネス増大に伴う心機能への影響に関してwave intensityを用いて検討した結果を学会にて報告した.今後ロボットによる自動計測をめざしており,ロボットを用いた計測方法の有用性に関して検討し,報告した.血流計測に関して,超音波で計測するには計測部位や角度などの制約があるため,シミュレーションによる血流計測の可能性を検討し,四肢の血流のシミュレーションを行い,学会にて報告した.今後はヨガ療法が大動脈エラスタンスおよび血管スティッフネスに与える影響を検討する.本年度はまず,ヨガを基本的に理解し,医学に応用されているヨガ療法の詳細を研究するため,ヨーガ教師養成講座に参加して,ヨガの歴史,現状,ヨガにおける呼吸法や瞑想法の重要性を理解した.また,心身症にヨガ療法が応用されている状況と,自律神経機能のコントロールをどのように行っていくかについて講義を受けた.自律神経は不整脈においても重要な要素であり,これをいかに科学的に解明するかが検討課題となった.現在,60分のヨガ療法のプロトコルを作成中である.第二に研究に協力していただけるヨガのインストラクターを探した.このことに関してはヨーガ療法士さんに引き受けていただけることとなった.第三にヨガ施行場所および研究対象例の選択方法に関して,共同研究病院の長山雅俊先生と検討を行ったが,当初の病院施設内で行うことに問題が生じたため,現在対処法を検討中である.研究内容に関しては施行場所が決定次第,倫理委員会に提出する予定である.第四に心拍変動計測用の装置を準備していくつか予備実験を行った.そしてスペクトル解析の高周波成分(HF)と低周波成分(LF)およびLF/HFを計測し,交感神経優位時にはLF/HFが,副交感神経優位時にはHFが優位となることを確認した.第五に気分プロフィール検査の検査用紙を準備した.これは“気分"というあいまいな感情を定量的に評価するもので,ヨガにより気分がどのように変化するかを検査し,自律神経と感情との関係を検討する予定である.超音波計測システムはほぼ完成し,データ保存用のハードディスクも用意した.血管ステイッフネスの新しい計測方法のソフトを用いて,エコートラッキング法で得られた計測値と比較検討中である.実効大動脈エラスタンス計測における実測値のばらつきを改善するため,心臓モデルを含む循環回路を作成し,より簡易的に計測できる手法を検討中である.

本研究の目的は高齢者における不整脈疾患の罹患率を減らすため,心房性不整脈に影響を与える自律神経機能不全改善に有効であるとされるヨガ療法が,実際にどのように心血管系に影響するかを検討することである.検討する手段として我々が今まで行ってきた血管スティッフネス計測やwave intensity,さらに大動脈エラスタンス等の心血管系計測指標を用いて評価を行う.本年度は健常例におけるヨガの効果を検討した.研究プロトコルに従い3か月のヨガ療法施行前後で血圧,心拍数計測,超音波検査による大動脈エラスタンス,wave intensityおよび血管スティッフネス計測,自律神経機能検査,体の柔軟度検査,気分プロフィール検査を施行した.また,ヨガ単回施行前後における自律神経活動の変化をジョギングおよびエルゴメーターによる運動療法と比較し,検討を行った.3か月のヨガ療法の後,血圧,心拍数,大動脈エラスタンス,血管スティッフネスに有意な変化は認められなかったが,wave intensityの駆出初期の圧縮前進波(W1)の低下を認めた.自律神経機能検査の交感神経指標である安静時LF/HF値は低下した.気分プロフィール検査であるPOMSII検査においてTMD得点の低下を認め,情動機能に関するネガティブな感情が減少していることが推測された.長座体前屈では柔軟性の向上を認めた.ヨガ単回施行前後では心拍数,血圧,LF/HF値とも有意な低下を認めたが,LF/HF値の低下率は運動時より低かった.これらの結果は来年度に発表する予定である.また,心疾患の治療前後や運動時の血管wave intensity指標と血管スティッフネスおよび大動脈エラスタンスの変化に関し基礎的研究を行い,ヨガ療法の評価方法に関しての検討を行った.統計処理等の手法は完成し,超音波装置の準備もできているが,研究が遅れている一番の理由はボランティアが集まらないことである.前後の検査を大学で行うため,大学まで来ていただくことが必要であるが,高齢者が一人で最寄り駅から15分近ほどかかる坂道を歩いてくることは困難なため車で送迎が必要となる.大学近隣にビラを配ったが,応募者はいなかった.一方,知り合いのクリニックに依頼し,ボランティアに適合する方を探していただいたが,いずれも関東近県に在住であり,週2回大学に通っていただくことは難しかった.このようなことから,来年度はヨガ施行場所を都心で駅から近くの部屋を探し,ヨガ療法を行うこととした.また,遠方の方にはスカイプによりヨガ会場と交信しながら行うことができるように準備を行うこととした.ボランティアが集まらないもう一つの要因は検査説明時にいろいろなリスクについて説明すると応募を取り下げる方がいることである.今回も5人ほど,途中で撤回された.検査を大学まで行かなくてはならないことが煩雑であるという声もある.どうにか近隣のクリニックで受けることができないか検討している.本年度は最終年度であったが,不整脈を有する高齢者で,ヨガ療法のボランティアに応募に応じる方が少なく,若年成人を含めた研究となった.
側頭骨内知覚神経節ウイルス再活性機構の解明とその阻止

はじめに、この研究の一つの大きな骨格であるヒト側頭骨の検索について、開頭許可を承諾して頂いた剖検例がここ数年に比べて非常に少なく、従って摘出できた側頭骨もすくなかった事をまず記さなければならない。既にラセン神経節、膝神経節、前庭神経節においてPCR法でHSV-1核酸の検出が確認されていたが、潜伏感染→再活性化を確認するために摘出側頭骨の右側のラセン神経節、膝神経節、前庭神経節を通常のホルマリン固定、パラフィン包埋し、また左側のラセン神経節、膝神経節、前庭神経節はEMEM培地中で35日間培養した後に同様にホルマリン固定、パラフィン包埋して、分子に生物学的HSV、VZV核酸の検出に左右で差が認められるかどうかに焦点をおいた。例数が少ないために現在、検討中である。また潜伏感染→再活性化・発症にいたるまでの過程を明らかにするためには、実際に耳疾患に罹患した症例の検索が必要である。セロイジン包埋ヒト側頭骨標本は、以前から様々な耳疾患についての形態学的研究のために利用されてきている。このため分子生物学的検索をセロイジン標本についても検討した。すなわち既往歴のはっきりした1972年から1985年までに作製されたセロイジン包埋ヒト側頭骨切片より部位として前庭を選び、この切片からRNAを抽出しRT-PCR法を用いて解析するための必要な条件について検討した。その結果セロイジン1枚分の前庭組織および最も古い1972年の標本からα-tubulinの抽出が可能であった。以上より実際に実際に耳疾患に罹患した症例のヒト側頭骨標本について、RNAの抽出およびRT-PCR法を用いたRNAの解析が可能であり、今後の病態解明に利用できると考えられた。
耐環境半導体材料SiCを用いた能動電子デバイスの開発

耐環境半導体材料3C-SiCを用いた能動素子の製作に関する基礎研究を行った。まず、素子製作のために必要な単結晶の成長面の平担性を確保し、素子製作に使う微細加工の要素技術を確立し、これを用いてMOS,Schottky.pn接合の簡単な素子を製作した。ついで、能動素子としてMESFETを取り上げ、素子構造の設計と特性の予測をし、素子を試作した。以下の結果が得られた。(1)成長面の平坦化:種々の面方位((100),(110),(111))のSi基板上への結晶成長を検討した。直径2インチの大面積の3C-SiC単結晶が可能となるとともに、表面凹凸の原因となるanti-phase-domainの観測をして、これをなくす方法を考察した。(2)微細加工法の確立:【CF_4】と【O_2】のプラズマを用いたエッチング技術を確立した。エッチング速度は【O_2】濃度によって制御でき、Crがマスク材に用いられることを明確にした。(4)MESFETの設計と試作:製作した3C-SiC単結晶の物性を用いてMESFETの素子構造を設計し、その電気的特性を予測した。ついで、【B_2】【H_6】添加による高抵抗p形3C-SiC上にundoped3C-SiC層を形成し、Schottkyゲートを用いたFETを試作した。Schottky特性は良効であったが、ソース・ドレインのオーム性接触が十分でないため、FETとしての動作は観測できなかった。オーム性電極の改善によって、所期の目的は近々達成できると確信している。
有孔虫殻密度の３次元高解像測定による最終融氷期の海洋酸性化影響の定量的復元

本研究は、過去に大気中の二酸化炭素濃度が上昇し、海洋表層の酸性化が進行した「最終退氷期」に着目し、酸性化が浮遊性有孔虫の骨格形成にどのような影響を与えたのかを復元することを目的としている。そのために本研究では従来利用されてきた殻重量指標に代わるマイクロフォーカスX線CTスキャナ(以下MXCT)を利用した有孔虫殻密度測定を新たに導入した。平成30年度は、南大洋チリ沖で採取したピストンコア試料についてMXCTによる有孔虫殻密度測定を集中的に実施し、大気二酸化炭素濃度変動にとって重要な役割を果たしていると考えられている南大洋における最終退氷期の有孔虫殻密度変動を復元した。また、高精度な年代モデルの構築および本研究海域を専門とする研究者との活発な意見交換を行うため、南大洋の豊富な研究試料と高度な分析技術を有するAlfred-Wegener研究所(ドイツ,ブレーマーハフェン)に滞在し、同研究所のFrank Lamy博士の指導のもと在外研究を実施した。その結果、有孔虫の殻密度変動から推測される深層水炭酸イオン濃度が大気中二酸化炭素濃度の上昇に合わせて著しく変化していることが明らかになった。この結果は、海洋炭素循環に関する古海洋データ極めて不足している南大洋太平洋セクターにおける初めての成果であり、今後の古海洋研究の議論を大きく進展させることが期待される。また平成30年度の研究成果公表として、4月にウィーン(オーストリア)で開催されたヨーロッパ地球科学連合大会(EGU)に出席し、ポスターによる研究発表を行なった。また11月に仙台(宮城県)で行われた地球環境史学界に参加し、口頭による研究成果発表を行なった。またこの時、同学会奨励賞を受賞した。本研究は高精細3次元計測技術(マイクロフォーカスX線CTスキャナ:MXCT)を利用して環境変動が主要な炭酸塩生物である有孔虫の殻密度に与える影響を定量的に評価する手法の実用化に取り組んでいる。2018年度は南大洋チリ沖のコア試料の分析の結果、最終退氷期に大気中二酸化炭素濃度の上昇にあわせて有孔虫殻密度が著しく変化していたことが明らかになった。このことから本海域の深層水炭酸イオン濃度が大きく変動していたことが推測できた。これは南大洋の海洋炭素循環が大気中二酸化炭素濃度の変動にとって重要な役割を担っていたことを示唆する極めて貴重な成果であり、これまでの古海洋研究で行われてきた海洋炭素循環の議論に制約条件を与える重要なものである。現在はその成果をまとめた論文を執筆中であり、当初予定されていた研究計画と比較しても概ね順調な進捗状況である。今後は現在執筆中の最終退氷期における南大洋チリ沖の有孔虫殻密度変動に関する論文の執筆を継続し、2019度中の出版を目指す。また本年度5月から7月に実施されるIODP. Exp.383南大洋掘削航海に参加し、より長時間スケールのコア試料を採取する。これによりこれまでの研究で明らかになった最終退氷期の有孔虫殻密度変動が、それ以前の退氷期でも当てはまるのかの検証を行い、本研究をさらに発展させたいと考えている。また、国内外の学会・研究集会においてこれまでに得られた研究成果を積極的に発表し、活発な研究成果の公表と社会への情報発信に努める。本研究は、最終氷期以降の海洋酸性化が浮遊性有孔虫の殻形成に与えた影響の復元を目的としている。平成29年度に得られた研究の成果および実績について以下に記す。まず2017年地球惑星科学連合大会(千葉県千葉市)において「海洋表層環境が浮遊性有孔虫(G. bulloides)の殻形成に与える影響の評価」というタイトルで成果発表を行った。この成果は、浮遊性有孔虫の殻密度と周辺海水の炭酸イオン濃度が相関することを初めて明らかにしたものである。これは地球温暖化に付随する環境問題である海洋酸性化が海洋炭酸塩生物を代表する有孔虫の殻密度低下をもたらすことを世界で初めて定量的に示した成果である。この研究成果をまとめた論文は、本研究の測定技術の特許出願後に国際誌へ投稿する予定である。また2017年度地球環境史学会(福岡県福岡市)において「南大洋チリ沿岸域における最終氷期以降の深層水炭酸イオン濃度変動の復元」というタイトルで平成29年度に実施した研究成果を発表した。この成果は海洋炭素循環にとって重要な海域である南大洋において最終氷期以降の深層水炭酸イオン濃度の変動を定量的に復元した世界でも初めての研究である。この研究の結果、大気二酸化炭素濃度が上昇したされる最終退氷期において、この海域では深層水炭酸イオン濃度の顕著な変動が起きていたことが初めて明らかにされた。今後は更なるデータ収集および他の研究者との議論を行った上で国際誌への論文投稿を目指す。平成29年度は、その第一段階として「有孔虫殻(Globigerinoides sacculiferおよびGlobigerinoides ruber)の無機的な溶解プロセスの解明」という課題に取り組んだ。本研究は産業技術総合研究所(茨城県つくば市)において人為的な殻溶解実験を実施し、その後所属研究機関においてMXCTによる有孔虫殻密度の測定を行った。その結果、各種有孔虫の無機的な殻溶解プロセスが明らかになり、さらにMXCT測定により得られるCT値ヒストグラム(殻密度分布を表す)を利用して殻溶解プロセスの数値化が可能であることを明らかにした。

以上のように平成29年度に計画していた実験を予定通り実施し、想定される研究成果が得られたことから本研究の進捗状況はおおむね順調である。現在この研究成果をまとめた論文を執筆中であり、平成30年度中に国際誌への投稿を目指す。本研究は、過去に大気中の二酸化炭素濃度が上昇し、海洋表層の酸性化が進行した「最終退氷期」に着目し、酸性化が浮遊性有孔虫の骨格形成にどのような影響を与えたのかを復元することを目的としている。そのために本研究では従来利用されてきた殻重量指標に代わるマイクロフォーカスX線CTスキャナ(以下MXCT)を利用した有孔虫殻密度測定を新たに導入した。平成30年度は、南大洋チリ沖で採取したピストンコア試料についてMXCTによる有孔虫殻密度測定を集中的に実施し、大気二酸化炭素濃度変動にとって重要な役割を果たしていると考えられている南大洋における最終退氷期の有孔虫殻密度変動を復元した。また、高精度な年代モデルの構築および本研究海域を専門とする研究者との活発な意見交換を行うため、南大洋の豊富な研究試料と高度な分析技術を有するAlfred-Wegener研究所(ドイツ,ブレーマーハフェン)に滞在し、同研究所のFrank Lamy博士の指導のもと在外研究を実施した。その結果、有孔虫の殻密度変動から推測される深層水炭酸イオン濃度が大気中二酸化炭素濃度の上昇に合わせて著しく変化していることが明らかになった。この結果は、海洋炭素循環に関する古海洋データ極めて不足している南大洋太平洋セクターにおける初めての成果であり、今後の古海洋研究の議論を大きく進展させることが期待される。また平成30年度の研究成果公表として、4月にウィーン(オーストリア)で開催されたヨーロッパ地球科学連合大会(EGU)に出席し、ポスターによる研究発表を行なった。また11月に仙台(宮城県)で行われた地球環境史学界に参加し、口頭による研究成果発表を行なった。またこの時、同学会奨励賞を受賞した。本研究は高精細3次元計測技術(マイクロフォーカスX線CTスキャナ:MXCT)を利用して環境変動が主要な炭酸塩生物である有孔虫の殻密度に与える影響を定量的に評価する手法の実用化に取り組んでいる。2018年度は南大洋チリ沖のコア試料の分析の結果、最終退氷期に大気中二酸化炭素濃度の上昇にあわせて有孔虫殻密度が著しく変化していたことが明らかになった。このことから本海域の深層水炭酸イオン濃度が大きく変動していたことが推測できた。これは南大洋の海洋炭素循環が大気中二酸化炭素濃度の変動にとって重要な役割を担っていたことを示唆する極めて貴重な成果であり、これまでの古海洋研究で行われてきた海洋炭素循環の議論に制約条件を与える重要なものである。現在はその成果をまとめた論文を執筆中であり、当初予定されていた研究計画と比較しても概ね順調な進捗状況である。平成30年度からは南大洋チリ沖で採取された海底堆積物コア試料(MR16-09)の分析に取り組む。南大洋チリ沖は、当初の研究計画とは異なる海域であるが大気海洋間の二酸化炭素交換にとって重要な海域であり、最終退氷期には海洋表層から大気への活発な二酸化炭素放出と海洋表層の酸性化が進行したと考えられている。
原子核の集団運動と量子カオス

原子核を記述するハミルトニアンが完全に乱雑であれば、エネルギーレベルの最近接分布統計はウィグナー分布以外には現れないことが知られている。ところが最近、実験のレベルの統計を詳しく分析すると、軽い原子核に比べ、重い原子核ではポアソン分布に近い統計が存在することがわかった。つまりこのことは、重い原子核での運動は軽い核に比べて規則正しいことを意味する。対称性という見地から見ると、これは原子核が重くなるに従って何らかの対称性を有するようになることを意味している。原子核ではスピン・パリティーしか厳密に保存しないことを考えると、このことは決して自明ではない。そこで我々は、この原因を重い原子核でSU(3)量子数がよい量子数になるせいではないかと推測した。このことを具体的に調べるために、多くの原子核を統一的に、しかも簡単に扱うことができるジノキオ模型を用いて解析した。ジノキオ模型には殻の縮重度を表わす変数OMEGAがあり、この変数によりシェル(殻)の大きさが決まる。すなわち重い原子核ほどシェルが大きいので、この変数OMEGAは大きくなる。一方、ジノキオ模型はOMEGAが大きくなるにしたがって、相互作用するボソン模型に近づいて行くことが知られている。ジノキオ模型自身は、強く変形した場合においても、SU(3)のような対称性は存在しない。そこで我々は次のような仮説を立てた。すなわち、OMEGAが大きくなるにしたがって、変形核を記述するジノキオ模型にSU(3)対称性が復元するので、レベルの統計はウィグナー分布とは違ったものが現れる、というものである。この研究では、この仮説を実際に数値的に検証し、OMEGAだけの違いにより、レベルの統計が軽い核から重い核に渡って変化する実験値を定量的に再現することに成功した。
森林の水土保全機能の流域論的評価と流域管理計画に関する研究

本研究の目的は、時間的・空間的に変動の激しい「森林場」における水土の動態の機構的解明を通して、森林のもつ水土保全機能の一般化をはかりその機能の流域論的評価をおこない、機能活用のための流域管理のあり方を明らかにすることにある。そこで本研究を大きく次の二つの分けて、それぞれの研究成果をのべることにする。1.森林の水土保全機能に関する基礎的研究(1)森林土壌中における浸透流出の機構:非均質土壌である森林土壌中の雨水の浸透流出は、水土の動態を規定している根本である。この非均質土壌中の水ポテンシャルの時間的・場所的変動特性によって浸透径路、および流出の発生が変化することを水理実験、数値シミュレーションにより水理学的に明らかにした。(2)森林流域における蒸発散量の推定:流域内の蒸発散量の場所的変動を現地実験により明らかにし、土地利用区分別に蒸発散数量を推定するモデルを作成した。(3)森林破壊流域における水土流出特性:林野火災跡地における水土の流出の現地調査によって、植生の回復と共に水土の流出が減少すること、および、植生の繁茂、枯死に関係して水土流出に季節性がみられることを明らにした。また、携帯用の侵食実験装置による受食性の推定方法を実用化した。さらに、リモートセンシング技術による森林植生の時・空間変化の追跡方法を開発した。2.森林の水土保全機能の流域論的評価と流域管理計画への応用的研究基礎的研究の成果を流域管理計画に応用するために、長短両用の総合的流出モデルを作成し、土地利用の改変にともなう水土保全機能の変化を定量的に評価する方法を開発した。本年度は,森林の水土保全機能の評価に関して,次の3課題の基礎的な研究をおこない,それぞれ極めて新しい知見,成果を得ることができた.1.森林土壌中における浸透流出の機構:森林土壌は著しく孔隙分布の広い土壌であり,この孔隙特性による浸透流出の機構は,洪水,渇水,表層崩壊,表面侵食の現象を解明する基礎的な問題である.この基本的な浸透流出機構の解明のために,大孔隙と小孔隙が接したモデル土層を作成し,浸透流出実験によって,その経路を可視化し,水理学的解析をおこなった.その結果,大孔隙に浸透した雨水が,毛管力により小孔隙に吸引された後,地下水面近くで大孔隙へ流出することを示し,水ポテンシャル流動として説明した.2.森林流域の蒸発散の流域的分布特性:森林の水源涵養機能の評価に対して最も重要な問題である,流域内での蒸発散量の場所的変化を明らかにするために,試験流域内の谷部と尾根部で熱収支法による蒸発散量の計測をおこない(サーモダックEによる記録),晴天日において谷部の蒸発散量が多いことを示した.この原因として,午前中は,尾根から谷への熱の移流,午後は尾根部の乾燥による蒸発散の抑制があることが明らかにされた.3.森林破壊流域における水土保全機能の変化:林野火災によって森林が破壊された後,森林の回復に伴う水土保全機能の変化について,火災直後から3年間の水流出,土流出の観測調査,解析をおこなった.その結果,全体として植生の回復と共に水土の流出は,減少しているが,植生の繁茂,枯死などに関係して水土流出に季節性がみられることを明らかにした.しかし,流域内での表層土層の場所的変動が著しいため,小型の侵食実験装置を用いて,浸透及び受食性の分布を求める水土流出量推定の方法を実用化した.以上により,水土保全機能を評価するため,降雨流出モデルとして,森林斜面土層の3層モデルを作成した.昭和62年度におこなわれた研究成果をもとに、本年度は次の課題について研究を進め、最終的に本研究のとりまとめをおこなった。1.森林の水土保全機能に関する基礎的研究

(1)森林土壌中における浸透流出の機構:森林の水土保全機能の機構に最も深く関与している森林壌中における浸透流出の水理学的特性を明らかにするために、昨年のモデル土層の水理実験結果の数値シミュレーションをおこなった。その結果、不飽和透水係数の水理特性が、大孔隙から小孔隙への雨水の移動、さらに小孔隙から大孔隙の逆流を規定していることが検証された。また、毛管飽和帯に雨水が到達しなくても流出が生起することも明らかにされた。(2)森林流域の蒸発散の流域的分布特性:流出モデルと同精度の実蒸発散量を推定するためのモデルを作成し、土地利用変化に対応できる実蒸発散量の推定が可能となった。(3)リモートセンシングによる森林破壊程度の同定:林野火災跡地を森林破壊流域として燃焼による森林破壊程度をランドサットデータによって同定し、燃焼程度に関与する要因を明らかにした。この方法により、森林植生の変化を時間的・空間的に追跡することが可能となった。2.森林の水土保全機能の流域論的評価と流域管理計画への応用的研究1.研究成果をもとに、流域管理における蒸発散量推定モデルと流域管理計画のための長・短両用の総合的流出モデルを作成した。この結果、土地利用管理計画に必要な土地利用改変による水土保全機能の変化が定量的に評価できるようになった。3.本研究による研究成果のとりまとめと公表1.2.の研究を森林場における水土の動態の時・空間変動という視点よりとりまとめて研究成果報告書(約120頁)を印刷公表した。
単一の培養ヒト皮膚線維芽細胞を用いた電気生理学的研究

線維芽細胞は長期間の培養により瘢痕・ケロイドと類似した組織像を示すことが知られているため、これら培養ヒト線維芽細胞を研究することにより創傷治癒における線維芽細胞の作用機序について検討することができる。上記の目的に対して、我々は培養ヒト皮膚線維芽細胞を単一細胞レベルから、電気生理学的手法を用いた実験を施行した。昨年観察されたヒスタミン(10^<-5>mol)投与における緩徐な内向き電流応答は、ヒスタミンH_1受容体の選択的ブロッカーであるトリプロリジンの前投与によって消失し、ヒスタミンH_2受容体の選択別ブロッカーであるシメチジンの前投与では影響は受けなかった。これらのことから、ヒスタミン投与による内向き電流応答はヒスタミンH_1受容体の活性化によるものであることが明らかとなった。また、瘢痕・ケロイドに有用な治療薬として注目されている薬剤(TGF:transforming growth factor)で実験を行い、TGF familyのβ1およびβ2のサブタイプで実験を行ったところ、TGF β2投与によって内向き電流応答が惹起された。このことより線維芽細胞におけるTGFβ2受容体の存在が推測された。今年度の実験結果は上記に示した如くであるが、ほぼ計画通りの実験が施行でき、得られた結果も満足のいくものであった。今後は現行の実験をさらに発展させ、予定としては、種々のchemical mediatorおよびサイトカインを実験に用いて、瘢痕・ケロイドの治療に対する臨床応用に発展させる予定である。
ベクトル量子化を用いた電子ホログラフィの高効率圧縮伝送方式

究極の3次元映像技術とも称される電子ホログラフィにおいて,3次元映像の再生に必要なデータ量の膨大さは実用化に向けた重要課題である.従来,3次元映像の記録媒体である計算機合成ホログラム(CGH)に対して画像符号化方式等を適用する研究が多くなされてきたが,画像的な特性が自然画像と異なることなどから圧縮効率に課題があった.本研究では,3次元情報である点群をベクトル量子化を用いて高効率に圧縮符号化し,伝送後にCGHに変換する手法によって解決を図る.伝送路容量を削減できる反面,受信側の計算負荷が高くなるデメリットがあるが,符号化方法に工夫を加えることで,受信側での計算負荷低減を同時に実現する.電子ホログラフィ方式の3次元映像技術において,実用化課題の1つであるデータ圧縮に関する研究課題である.先行研究に多く見られる3次元映像の記録媒体である計算機合成ホログラム(CGH)自体を圧縮伝送する方式に対し,本研究では3次元映像そのものである点群を圧縮し,受信側でCGHに変換する方式をとっている.具体的には,(1)点群自体を高効率に圧縮する符号化方式,(2)符号化された点群データから計算機合成ホログラム(CGH)を高効率に生成する方式,の2点を研究している.この方式では,特に受信側における計算負荷の低減が大きな課題となる.本年度は,まず,奥行方向に連続する点群をベクトル量子化によって符号化圧縮・伝送する方式を開発した.複数の点群を1つの符号語にまとめることで点群情報を圧縮できる.また,圧縮は点群座標情報のソートのみで完結するため,圧縮に伴う計算負荷も小さく抑えられる.次に,符号化点群を復号せずに高効率にCGHを生成するVQ-LUT法を開発した.VQ-LUT法は,事前計算値を用いて計算量を削減するテーブル参照法に基づいており,符号化された複数の点群が作るCGH計算の要素情報(複素振幅分布)を事前計算値としてメモリに保持,利用することで,受信側の計算負荷を削減できる方式である.VQ-LUT法では,一般にテーブル参照法において課題となるメモリ量削減を,奥行方向に連続する点群が作る複素振幅分布が円対称性を持つこと利用して実現したことに特徴がある.約200万画素のCGHを伝送する方式に比較して伝送量の観点で優位となる検証結果が得られている.また,従来のテーブル参照法と比較して,CGH変換に伴う計算負荷を軽減できることも確認できている.以上の成果は,米国光学会(OSA)のOptics Express誌に研究論文として掲載された.プロトタイプとなる方式を完成させ,その成果が光学分野における有力誌に掲載されていることは大きな成果である.プロトタイプ完成後は,さらなる圧縮率向上や計算負荷低減を目指した最適化や,ベクトル量子化単位についての検討を進めており,一部において有効とみられる方式が見つかっている.以上の理由から,本研究は順調に進展している.本年度の検討結果より,点群自体を圧縮する方式の有効性が確かめられたことから,今後は,点群のベクトル量子化方式について改良を進め,特に3次元像に依存しない符号化方式の実現を目標に,有効な方式を探索する.また,本年度は映像フレームごとの圧縮のみを実施したが,フレーム間での類似性を考慮した圧縮方式の検討も進める.これは既存の映像圧縮手法で有効性が認められており,本研究においても有効であることが期待できる.究極の3次元映像技術とも称される電子ホログラフィにおいて,3次元映像の再生に必要なデータ量の膨大さは実用化に向けた重要課題である.従来,3次元映像の記録媒体である計算機合成ホログラム(CGH)に対して画像符号化方式等を適用する研究が多くなされてきたが,画像的な特性が自然画像と異なることなどから圧縮効率に課題があった.本研究では,3次元情報である点群をベクトル量子化を用いて高効率に圧縮符号化し,伝送後にCGHに変換する手法によって解決を図る.伝送路容量を削減できる反面,受信側の計算負荷が高くなるデメリットがあるが,符号化方法に工夫を加えることで,受信側での計算負荷低減を同時に実現する.電子ホログラフィ方式の3次元映像技術において,実用化課題の1つであるデータ圧縮に関する研究課題である.先行研究に多く見られる3次元映像の記録媒体である計算機合成ホログラム(CGH)自体を圧縮伝送する方式に対し,本研究では3次元映像そのものである点群を圧縮し,受信側でCGHに変換する方式をとっている.具体的には,(1)点群自体を高効率に圧縮する符号化方式,(2)符号化された点群データから計算機合成ホログラム(CGH)を高効率に生成する方式,の2点を研究している.