hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
台湾総督府文書の蒐集と学際的研究-日本の台湾統治政策に関する総合的研究-

このため、「台湾総督府文書」の目録については明治37年分までしか編纂できなかった。明治34年分については4月下旬に『台湾総督府文書目録』第6巻としてゆまに書房から出版し、来年度中には第7巻・第8巻の発刊を予定している。2.台湾統治史研究については、一昨年の研究総括会議の成果を踏まえて、それを総合的に検討してこれをまとめるために、1月14日と2月6日に中京大学で検討会を行った。3.台湾省文献委員会での文書収集と編纂作業においては、中央研究院台湾史研究所籌備処から台湾総督府文書についての文書学的・歴史学的知識の提供と文書目録編纂についての人材養成を、との支援要請に基づき、同処研究員をはじめ台湾師範大学教授呉文星氏・政治大学副教授黄紹恒氏と文献委員会研究員三名が参加し、我々に協力した。更に、同処の要請により8月30日台湾総督府文書に関する応用知識の提供のために「日治時期台湾総督府律令制定権之研究」と題して検討会を行った。1.資料収集としては、7月27日8月30日の期間、17名の共同研究者及び研究協力者を南投県中興新村にある台湾省文献委員会に派遣して、主に明治30年代までの「台湾総督府文書」と明治大正期の台湾統治関係史料を収集し、その一部をデータベース化した。しかし、明治期後半は多くが水没の被害をうけたことから、文書の破損が著しく収集及び編纂作業は極めて困難であったことと、台湾側の態度が急変し極めて非協力的であったことから計画通りに進展できなかった。このことは、国際的研究を行う場合に、時期と条件を考慮して即応する態勢を整備しておくことが必要であることを示唆していよう。このため、「台湾総督府文書」の目録については明治38年分の一部までしか編纂できなかった。尚、研究成果の公表として『台湾総督府文書目録』は本年中の5月に第7巻を、第8・第9巻は12月中にゆまに書房から観光することにした。2.台湾統治史研究については、台湾総督府文書を文書学的問題について検討してまとめたもので、本年7月頃を目途に『台湾総督府文書の基礎構造』として日本語と中国語で刊行するが、日本では刊行経費の関係から取り敢えずデータベース化して公表することにした。3.台湾省文献委員会での文書収集と編纂作業においては、中央研究院台湾史研究所籌備処から台湾総督府文書についての文書学的・歴史学的知識の提供と文書目録編纂についての人材養成を、との支援要請に基づき、台湾師範大学教授の呉文星氏・同研究所助研究員の鐘淑敏氏・研究助理の何義麟氏が参加し、我々に協力した。4.9.21台湾大地震における「台湾総督府文書」被害を救援するため、10月10日15日まで台湾省文献委員会へ出張し、自然災害と史料保存・管理・修復について検討し、その成果はデータベース化して公表することにした。
塩基配列特異性に多様性を示す基本転写因子の構造研究

大腸菌由来のσ因子、σ28とσ38及びσ70の結晶化を集中的に試みると共に、溶液中での物理化学的性質やプロモータDNAとの相互作用を調べた。蛍光偏光度測定と表面プラズモン共鳴測定によるプロモータDNAへの結合実験では、σ28とσ38はプロモータDNAオリゴマーに結合することが可能で、しかも、-10領域に強く結合することが分かった。また、-35領域の上流側の突出配列を切り込むことによって、-10と-35領域を含むプロモータDNAオリゴマーとの結合を増強できることを示した。これらのDNAとσ因子との複合体の結晶作成には成功していない。一方、種々の条件検討の結果、全長のσ38単体の結晶を得ることに成功した。中性付近で得られるこの結晶は、超高輝度X線発生装置と点収束光学系,迅速な自動測定が可能な広い受光面をもつ回折計、及び試料低温装置からなるデタ収集系を用いた予備的実験から、六方(あるいは三方)晶系に属し、格子定数は、a=b=61.68Å, c=356.46Åであった。0.20mm×0.070mm×0.070mmの小型の六角柱状の結晶であったが、分解能5.5Åまでの回折を与えた。更に、基本転写因子に働きかける転写因子類の構造研究として出芽酵母の転写調節因子PH04のDNA結合ドメインPH04 (63)とDNAとの複合体、のデータ収集及び構造解析を行った。この結晶は結晶中の溶媒含量が非常に高く、分解能が低い、モザイク性が高い、あるいは不安定である等の蛋白質/DNA複合結晶の問題点のほとんどを含んでいたが、特に、実験室レベルであっても高い輝度のX線ビームを用いることによるデータの質の向上を図ることに成功し、構造決定した。また、低温装置による結晶寿命と分解能の改善を図ることによ、インターフェロン関連遺伝子の転写因子一つである。IRF-2のDNA結合ドメインとDNAとの複合体結晶と分裂酵母由来の転写因子Pap1とDNAとの複合体結晶、更に、蛋白質結晶であるが上記の困難な問題をもつDNA複製関連遺伝制御因子DREFのDNA結合ドメインとGSTとの融合蛋白質のデータ収集と構造解析を推進した。これらについては現在構造解析中である。大腸菌由来のσ因子、σ28、σ32、σ38及びσ70の結晶化を試みると共に、溶液虫での物理化学的性質やプロモータDNAとの相互作用を調べた。先ず、動的光散乱法とゲル濾過法を用いて溶液中での分散系を調べた。その結果、σ28とσ38は多くの条件下で多分散系として存在するが、大部分のσ28は単量体として、また、σ38は二量体として存在することが明らかとなった。更に、円二色性スペクトル測定の結果、σ28とσ32は二次構造含量が同程度であるが、σ38は少なく、高次構造が崩れている領域があることが示唆された。

蛍光偏光度測定と表面プラズモン共鳴測定によるプロモータDNAへの結合実験では、σ28とσ38はプロモータDNAオリゴマーに結合することが可能で、しかも、_-10領域に強く結合することが分かった。また、_-35領域の上流側の突出配列を切り込むことによって、_-10と_-35領域を含むプロモータDNAオリゴマーとの結合を増強できることを示した。大腸菌由来のσ因子、σ28とσ38及びσ70の結晶化を集中的に試みると共に、溶液中での物理化学的性質やプロモータDNAとの相互作用を調べた。蛍光偏光度測定と表面プラズモン共鳴測定によるプロモータDNAへの結合実験では、σ28とσ38はプロモータDNAオリゴマーに結合することが可能で、しかも、-10領域に強く結合することが分かった。また、-35領域の上流側の突出配列を切り込むことによって、-10と一35領域を含むプロモータDNAオリゴマーとの結合を増強できることを示した。これらのDNAとσ因子との複合体の結晶作成には成功していない。一方、種々の条件検討の結果、全長のσ38単体の結晶を得ることに成功した。中性付近で得られるこの結晶は、超高輝度X線発生装置と点収束光学系、迅速な自動測定が可能な広い受光面をもつ回折計、及び試料低温装置からなるデータ収集系を用いた予備的実験から、六方(あるいは三方)晶系に属し、格子定数は、a=b=61.68Å,c=356.46Åであった。0.20mm x 0.070mm x 0.070mmの小型の六角柱状の結晶であったが、分解能5.5Åまでの回折を与えた。更に、基本転写因子に働きかける転写因子類の構造研究も平行して行った。出芽酵母の転写調節因子PHO4のDNA結合ドメインPHO4(63)とDNAとの複合体、のデータ収集及び構造解析を行った。この結晶は結晶中の溶媒含量が非常に高く、分解能が低い、モザイク性が高い、あるいは不安定である等の蛋白質/DNA複合体結晶の問題点のほとんどを含んでいたが、特に、実験室レベルであっても高い輝度のX線ビームを用いることによるデータの質の向上を図ることに成功し、構造決定した。また、低温装置による結晶寿命と分解能の改善を図ることにより、インターフェロン関連遺伝子の転写因子の一つであるlRF-2のDNA結合ドメインとDNAとの複合体結晶と分裂酵母由来の転写因子PaplとDNAとの複合体結晶、更に、蛋白質結晶であるが上記の困難な問題をもつDNA複製関連遺伝制御因子DREFのDNA結合ドメインとGSTとの融合蛋白質のデータ収集と構造解析を推進した。これらについては現在構造解析中である。
医療・ヘルスケアを目的とした磁界方式人体通信システムの開発研究

2018年度の研究成果は,以下の通りである.1.信号伝送損失の測定と改善:ベクトルネットワークアナライザを用いて,送受信コイル間の信号伝送損失を測定した.対象とする通信領域は,生体信号を計測する可能性が高い腕部や胴体などの上半身を対象とした.実用化を視野に入れ,非共鳴誘導結合の他に,無線電力伝送で提案されている低Q共鳴結合と高Q共鳴結合を用いて,信号伝送損失の改善も試みた.送受信コイルの位置関係として互いに向き合いかつ直線状に配置された条件に絞り研究した.解析周波数は100 kHz10 MHz,送受信コイル間距離は人体通信の想定通信範囲と考えられる100 cmとした.非共鳴誘導結合では,これまでと同様に,各送受信コイル距離において信号損失量は基本的に23 MHzで最小となった.2種類の共鳴結合では,それぞれ共鳴周波数2 MHzで信号損失は最小となり,非共鳴誘導結合と比較して,10 dB20 dB程度特性を改善できることを確認した.2.最適設計の検討:等価回路モデル解析によって,各結合方式の周波数特性を決める要因について検討した.非共鳴結合方式の周波数特性に関しては,信号損失量が最小となる周波数は自己インダクタンスによって,全体的な信号損失量は結合係数によって決まることを明らかにした.また高Q共鳴結合の共鳴特性に関しては,基本的に負荷抵抗と送信コイルペア間と受信コイルペア間の結合係数によって決まることを明らかにした.これは,磁界方式人体通信の最適設計に関する重要な指針になる.3.生体安全性の評価:数値電磁界解析によって,人体内及び周囲の電磁界分布及び局所SARを計算し,生体への安全性についても検討した.送信信号電圧1 Vの場合,体内電界強度は一般環境制限値より二桁以上小さく,局所SARは四桁ほど小さくなり,磁界方式は生体への安全性が非常に高いことを確認した.おおむね当初の計画どおりに研究が進展している.ベクトルネットワークを用いた測定系と数値電磁界及び等価回路モデルのベースが完成し,基本的な送受信コイル位置での各種解析を実施できた.基本的に当初の研究計画どおりに実施する.まず,今年度解析した内容について,各種条件を変更してより深く検証する.次に,もう一つの信号伝送損失の改善手法であるマッチングネットワークを利用した方法について本格的に検討する.最後に,各種結合方式における通信特性を解析するための人体通信路信号伝送損失モデルを作成し,通信特性を評価する.2018年度の研究成果は,以下の通りである.1.信号伝送損失の測定と改善:ベクトルネットワークアナライザを用いて,送受信コイル間の信号伝送損失を測定した.対象とする通信領域は,生体信号を計測する可能性が高い腕部や胴体などの上半身を対象とした.実用化を視野に入れ,非共鳴誘導結合の他に,無線電力伝送で提案されている低Q共鳴結合と高Q共鳴結合を用いて,信号伝送損失の改善も試みた.送受信コイルの位置関係として互いに向き合いかつ直線状に配置された条件に絞り研究した.解析周波数は100 kHz10 MHz,送受信コイル間距離は人体通信の想定通信範囲と考えられる100 cmとした.非共鳴誘導結合では,これまでと同様に,各送受信コイル距離において信号損失量は基本的に23 MHzで最小となった.2種類の共鳴結合では,それぞれ共鳴周波数2 MHzで信号損失は最小となり,非共鳴誘導結合と比較して,10 dB20 dB程度特性を改善できることを確認した.2.最適設計の検討:等価回路モデル解析によって,各結合方式の周波数特性を決める要因について検討した.非共鳴結合方式の周波数特性に関しては,信号損失量が最小となる周波数は自己インダクタンスによって,全体的な信号損失量は結合係数によって決まることを明らかにした.また高Q共鳴結合の共鳴特性に関しては,基本的に負荷抵抗と送信コイルペア間と受信コイルペア間の結合係数によって決まることを明らかにした.これは,磁界方式人体通信の最適設計に関する重要な指針になる.3.生体安全性の評価:数値電磁界解析によって,人体内及び周囲の電磁界分布及び局所SARを計算し,生体への安全性についても検討した.送信信号電圧1 Vの場合,体内電界強度は一般環境制限値より二桁以上小さく,局所SARは四桁ほど小さくなり,磁界方式は生体への安全性が非常に高いことを確認した.おおむね当初の計画どおりに研究が進展している.ベクトルネットワークを用いた測定系と数値電磁界及び等価回路モデルのベースが完成し,基本的な送受信コイル位置での各種解析を実施できた.基本的に当初の研究計画どおりに実施する.まず,今年度解析した内容について,各種条件を変更してより深く検証する.次に,もう一つの信号伝送損失の改善手法であるマッチングネットワークを利用した方法について本格的に検討する.最後に,各種結合方式における通信特性を解析するための人体通信路信号伝送損失モデルを作成し,通信特性を評価する.計測機器(ベクトルネットワーク)が見込み予算よりも高額になったことと,測定系の予定外の支出を考量し,本年度は他の物品購入を見合わせた.本年度に生じた残額は,購入予定の機器・ソフトウェアの購入に充てる.
関数微分方程式系の研究とその応用

関数微分方程式の解の漸近挙動への"遅れ時間"の影響を調べるために、当初の計画では、まず、Volterra積分微分方程式の安定条件とx'(t)=-ax(t-1)のπ/2安定条件とを比較する予定であったが、non-convolution型のVolterra積分微分方程式をも取り扱うためには、もう少し一般化した方程式x'(t)=p(t)x(t-r)を考える必要があった。そこで、まずx'(t)=p(t)x(t-r)の解の挙動をコンピューターによってシュミレートを行った。その結果、非常に興味深い現象をとらえることができた。それは、"遅れ時間"をゼロにしたときには漸近安定にならないが"遅れ時間"を持たせると漸近安定になるということ、また"遅れ時間"を大きくすると解は振動しやすいということである。これらの現象の内、特に前者を解析的に調べてみた。その概要は以下の通りである。p(t)=sin tの場合、r=0では解は周期解となり、漸近安定解にはならないことは明らかであるが、一方、0<r<0.6096では漸近安定となることが証明できた。実際には、もう少し一般化したp(t)(振動的周期係数と名付けた)について、同様の結果を得た。従来、p(t)が負の値しかとらないような場合についてはかなり研究されているが、正負両方の値をとるような場合についてはほとんどなされていない全く新しい結果である。今後は、0.6096という値をコンピューターシュミレーションで得た値0.863に近づけると共に、解の振動についても"遅れ時間"との関連性という立場で調べていきたい。また、これらの結果をVolterra積分微分方程式にも応用していく予定である。
有限要素法シミュレーションによるEVAR術後の長期的影響に関する流体力学的解明

本研究の目的は,腹部大動脈瘤ステントグラフト治療後患者において,有限要素法シミュレーションを用いた血液の流体力学的情報を,従来のCT検査に付加することである.このシミュレーションには,3Dプリンターで作製した血管モデルと流体ポンプを用いたファントム実験,および,健常ボランティアに対し,心電図同期併用三次元シネ位相コントラスト法を利用したMRI検査を行うことで,解析値の検証とパラメータの補正を行い,高い精度を確保することが重要である.本研究代表者の所属施設へ平成30年4月に新規導入されたMRI装置を使用し,健常ボランティア10名についてMRI検査を実施し,それらの平均から正常な腹部大動脈への流速波形を定義することが可能となった.この正常例における流速波形を再現可能な流体ポンプを使用し,腹部大動脈瘤モデル内の圧・流速値を測定する検証実験を行うことで,有限要素法シミュレーションの解析精度との比較検証を可能とする.ファントムとして用いる腹部大動脈瘤モデルを3Dプリンターによって作製することを予定しているが,この瘤形状を決定するにあたって,本研究代表者の所属施設で過去に腹部大動脈瘤に対するステントグラフト治療が実施された症例を参照する.そのために2002年9月まで遡ってデータを収集し,現在までに400例を超えるステントグラフト治療症例を登録することが可能となった.これら症例におけるCT画像から瘤の位置・径・形状(紡錘状,嚢状)等についての三次元的なデータ分析作業が進行中である.今後,3Dプリンターで作製した血管モデルと流体ポンプを用いたファントム実験を当初の計画通り進めると同時に,膨大なCT血管画像データの流体解析のために,ソフト面(プログラムの最適化)およびハード面(解析マシンの高速化と協力スタッフの増員)を考慮した研究実施の効率化を計画している.4D-Flow MRI検査が可能なMRI装置は平成30年4月に研究代表者の所属施設へと新規導入され,健常ボランティア10名における心電図同期併用三次元シネ位相コントラスト法を利用した撮像実験は予定通り終え,正常な腹部大動脈内への流入波形を定義すること可能となった.しかし,4D-Flow MRIを用いた血管内の流速・流線画像を解析するアプリケーションの導入が平成31年3月に遅延したため,ボランティア実験およびファントム実験における血管内の流体解析を実施できない状況であった.その間,次年度に予定していた,過去に腹部大動脈瘤ステントグラフト治療が行われた症例におけるCTアンギオグラフィー画像検査のデータ収集が進み,現在までに当初の目標を大幅に上回る475例を登録することができた.そのため,これらの症例の中から流体ファントム実験に最適なモデルを選定することとし,その三次元的なデータ分析作業が進行中であり,同時に3Dプリンターによって作成する腹部大動脈瘤ファントムを血管壁と同等の弾性率とするための素材および厚さについて検証中である.流体ファントム実験に必要な流体ポンプは他施設から借り入れることが可能となった.健常ボランティア実験で得た正常な腹部大動脈への流速波形をこの流体ポンプに入力し,MRIおよびカテーテルを使用したファントム実験下で利用できることを確認した.以上より,本研究課題の進捗状況はおおむね順調に進展していると考える.3Dプリンターで作製した血管モデルと流体ポンプを用いたファントム実験を当初の計画通りに実施する.血管モデルにおける素材や厚さの選定や,模擬血流の密度・粘度調整といった実験設定等について予期しない課題が発生し,さらに実験の完遂が遅延する可能性もある.そのため,ステントグラフト治療を受けた症例について,その術前および術直後,さらにその後の経過観察におけるCTアンギオグラフィー画像のデータ分析や,ステントグラフトの形状,素材,メーカ等の情報収集についても同時に進行する必要がある.当初の計画における目標数を大きく上回るCTアンギオグラフィー画像データ数を登録できているが,それらの詳細なデータ収集作業や,三次元的なデータ分析,有限要素法シミュレーションの解析時間に大幅な延長が予想される.そのため,ソフト面(プログラムの最適化)およびハード面(解析マシンの高速化と協力スタッフの増員)を考慮した研究実施の効率化を検討している.本研究の目的は,腹部大動脈瘤ステントグラフト治療後患者において,有限要素法シミュレーションを用いた血液の流体力学的情報を,従来のCT検査に付加することである.このシミュレーションには,3Dプリンターで作製した血管モデルと流体ポンプを用いたファントム実験,および,健常ボランティアに対し,心電図同期併用三次元シネ位相コントラスト法を利用したMRI検査を行うことで,解析値の検証とパラメータの補正を行い,高い精度を確保することが重要である.本研究代表者の所属施設へ平成30年4月に新規導入されたMRI装置を使用し,健常ボランティア10名についてMRI検査を実施し,それらの平均から正常な腹部大動脈への流速波形を定義することが可能となった.この正常例における流速波形を再現可能な流体ポンプを使用し,腹部大動脈瘤モデル内の圧・流速値を測定する検証実験を行うことで,有限要素法シミュレーションの解析精度との比較検証を可能とする.ファントムとして用いる腹部大動脈瘤モデルを3Dプリンターによって作製することを予定しているが,この瘤形状を決定するにあたって,本研究代表者の所属施設で過去に腹部大動脈瘤に対するステントグラフト治療が実施された症例を参照する.そのために2002年9月まで遡ってデータを収集し,現在までに400例を超えるステントグラフト治療症例を登録することが可能となった.これら症例におけるCT画像から瘤の位置・径・形状(紡錘状,嚢状)等についての三次元的なデータ分析作業が進行中である.

今後,3Dプリンターで作製した血管モデルと流体ポンプを用いたファントム実験を当初の計画通り進めると同時に,膨大なCT血管画像データの流体解析のために,ソフト面(プログラムの最適化)およびハード面(解析マシンの高速化と協力スタッフの増員)を考慮した研究実施の効率化を計画している.4D-Flow MRI検査が可能なMRI装置は平成30年4月に研究代表者の所属施設へと新規導入され,健常ボランティア10名における心電図同期併用三次元シネ位相コントラスト法を利用した撮像実験は予定通り終え,正常な腹部大動脈内への流入波形を定義すること可能となった.しかし,4D-Flow MRIを用いた血管内の流速・流線画像を解析するアプリケーションの導入が平成31年3月に遅延したため,ボランティア実験およびファントム実験における血管内の流体解析を実施できない状況であった.その間,次年度に予定していた,過去に腹部大動脈瘤ステントグラフト治療が行われた症例におけるCTアンギオグラフィー画像検査のデータ収集が進み,現在までに当初の目標を大幅に上回る475例を登録することができた.そのため,これらの症例の中から流体ファントム実験に最適なモデルを選定することとし,その三次元的なデータ分析作業が進行中であり,同時に3Dプリンターによって作成する腹部大動脈瘤ファントムを血管壁と同等の弾性率とするための素材および厚さについて検証中である.流体ファントム実験に必要な流体ポンプは他施設から借り入れることが可能となった.健常ボランティア実験で得た正常な腹部大動脈への流速波形をこの流体ポンプに入力し,MRIおよびカテーテルを使用したファントム実験下で利用できることを確認した.以上より,本研究課題の進捗状況はおおむね順調に進展していると考える.3Dプリンターで作製した血管モデルと流体ポンプを用いたファントム実験を当初の計画通りに実施する.血管モデルにおける素材や厚さの選定や,模擬血流の密度・粘度調整といった実験設定等について予期しない課題が発生し,さらに実験の完遂が遅延する可能性もある.そのため,ステントグラフト治療を受けた症例について,その術前および術直後,さらにその後の経過観察におけるCTアンギオグラフィー画像のデータ分析や,ステントグラフトの形状,素材,メーカ等の情報収集についても同時に進行する必要がある.当初の計画における目標数を大きく上回るCTアンギオグラフィー画像データ数を登録できているが,それらの詳細なデータ収集作業や,三次元的なデータ分析,有限要素法シミュレーションの解析時間に大幅な延長が予想される.そのため,ソフト面(プログラムの最適化)およびハード面(解析マシンの高速化と協力スタッフの増員)を考慮した研究実施の効率化を検討している.ファントム実験に必要な流体ポンプの購入に本助成金を使用予定であったが,他施設から借り入れることが可能となったため,その費用を今年度に使用する必要がなくなり,次年度使用額が生じた.しかし,当初の計画よりも大幅に解析対象数が増加したため,解析プログラムの最適化や,より高速な解析マシンの追加導入が必要となったため,翌年度分として請求した助成金と合わせてこれらにも使用する予定である.
コンクリート中の鉄筋腐食と耐久性改善へのセメント添加物の効果に関する研究

これまでに研究していた電気化学的な手法による鉄筋腐食の非破壊試験方法の精度及び信頼性の向上を中心に研究を行った。そこで,熊本大学の我が研究室で精力的に研究を行っているアコースティック・エミッション(AE)法との統合に非常に関心をもち、それを主なテーマとして研究を遂行した。その間に、カナダでの調査結果に基づいた成果をとりまとめ、(社)日本非破壊検査協会平成16年度秋季大会にて論文発表を行った。さらに,博士課程学生Leelerlerkiet Veerachaiの博士論文及び学部生・樫木大樹の卒業論文の指導にも携わった。そして,セメント添加物の鉄筋腐食防止への効果に関して,既に国際誌Construction and Building Materialsに1報の論文を投稿し,掲載可の連絡を受けている。これは,2005年春には発行の予定である。2005年3月にはイタリア・トリノで開催される11^<th> International Conference on Fracture (IFC-11)にて,研究成果の発表が予定されている。これは、Ismail氏が主に研究を行ってきた電気化学的な鉄筋腐食の非破壊検査法と我が研究室で改良を実施してきた自然電位法との融合実験の成果である。この他に,彼の研究成果として,AE法を加えた定量的な非破壊検査方法の提案を,6月にハワイ・マウイ島で予定されている第3回日米非破壊シンポジウムで行う予定である。
超高速ワイヤレスシステムのための未利用周波数帯高機能アンテナ技術に関する研究

本研究の目的は,未利用周波数帯域における高速無線伝送方式に対応可能な高機能アンテナ技術を開発・提供することにより,超高速ワイヤレスシステムの飛躍的発展と,同システムにおける新しい周波数資源の利活用促進に資することにある.今年度は,MIMO対応マルチアンテナ技術に関する検討を行い,以下の成果を得た.1. MIMO対応アンテナシステムのための素子アンテナとして,広帯域葉状アンテナ素子を複数用いたアンテナ系につき,時間領域差分法(FDTD法)などによる数値シミュレーションを行った.その結果を踏まえながら,素子アンテナ間の相互干渉を抑えつつ複数のアンテナ素子間隔を最小化することを目標として,アンテナ素子の配置法および形状の最適化を行ったことに加えて,給電回路構成法の最適化を行った.2. MIMO対応アンテナシステムのための素子アンテナとして,広帯域特性を有する平面ループアンテナを新たに開発し,その設計法について明らかにした.また,本アンテナを用いたMIMO対応アンテナシステムの構成法に関して検討した.3. MIMO対応アンテナシステムにおけるビーム形成実現のための基本技術として,葉状アンテナ素子からなる広帯域アレーアンテナ上に,複数の誘電体板を配置する手法を提案し,時間領域差分法(FDTD法)による数値シミュレーションによって,その有効性を明らかにした.4.上記13のアンテナ系を試作し,その諸特性の測定を行うとともに,最適化されたアンテナ系の使用を想定したモデルについて,大規模数値シミュレーションによる電波伝搬特性推定を行った.その結果を適宜フィードバックすることで,MIMO対応マルチアンテナ構成法を確立した.本研究の目的は,未利用周波数帯域における高速無線伝送方式に対応可能な高機能アンテナ技術を開発・提供することにより,超高速ワイヤレスシステムの飛躍的発展と,同システムにおける新しい周波数資源の利活用促進に資することにある.今年度は,MIMO対応アンテナシステムのための素子アンテナ技術に関する検討を行い,以下の成果を得た.1,MIMO対応アンテナシステムを構成するための素子アンテナとして,誘電体基板上に作成可能であり,未利用周波数帯への対応も可能な特徴を有する広帯域葉状モノポール及びノッチアンテナを開発した.初めに,これらのアンテナ素子について理想的な励振を仮定し,低マイクロ波帯において,放射指向性及び利得などのアンテナ諸特性がMIMO対応アンテナシステムに適合するように,放射素子の形状・配置法等について,数値シミュレーションと測定の両面から最適化を行った.次に,放射素子を励振するための伝送線路として,平面型伝送線路であるマイクロストリップ線路を採用し,上述のアンテナ素子と,本伝送線路とを同一基板上に集積化した場合について,アンテナ素子と線路との最適な結合法を開発した.更に,高マイクロ波帯であるUWBハイバンド(7GHz10GHz)において,上記の過程を繰り返すことで,MIMO対応アンテナシステムのための素子アンテナ技術を構築した.2,MIMO対応マルチアンテナを模擬した基本モデルとして,上記1,の素子アンテナを同一基板上に複数個配置したアンテナ系について,数値シミュレーションを行い,その結果を踏まえつつ,素子アンテナ間の相互干渉抑制の観点から,素子アンテナの形状及び配置法の最適化を行った.本検討は,高マイクロ波帯であるUWBハイバンド(7GHz10GHz)において行われた.次年度以降,本成果を踏まえて,ミリ波帯などの未利用周波数帯の利用を想定した検討を行うMIMO対応アンテナシステムを構成するための素子アンテナ技術を開発するとともに,MIMO対応マルチアンテナを模擬した基本モデルにおける素子アンテナの形状及び配置法の最適化を行った.本年度に計画していた課題について,予定していた成果が得られていることから,おおむね順調に進展していると判断される.本研究の目的は,未利用周波数帯域における高速無線伝送方式に対応可能な高機能アンテナ技術を開発・提供することにより,超高速ワイヤレスシステムの飛躍的発展と,同システムにおける新しい周波数資源の利活用促進に資することにある.今年度は,MIMO対応マルチアンテナ技術に関する検討を行い,以下の成果を得た.1. MIMO対応アンテナシステムのための素子アンテナとして,前年度において開発された広帯域葉状モノポールアンテナ及びノッチアンテナを複数(6素子)用いたアンテナ系に,前年度に確立されたアンテナ素子間干渉抑制手法を導入した場合につき,時間領域差分法(FDTD法)などによる数値シミュレーションを行った.その結果を踏まえながら,素子アンテナ間の相互干渉を抑えつつ複数のアンテナ素子間隔を最小化することを目標として,アンテナ素子の配置法および形状の最適化を行ったことに加えて,給電回路構成法の最適化を行った.2.最適化されたアンテナ系を試作し,その諸特性の測定を行うとともに,最適化されたアンテナ系の使用を想定したモデルについて,大規模数値シミュレーションによる電波伝搬特性推定を行った.その結果を適宜フィードバックすることで,MIMO対応マルチアンテナ構成法を確立した.前年度の成果を発展させることで,MIMO対応マルチアンテナ構成法を確立することができた.本年度に計画していた課題について,予定していた成果が得られていることから,おおむね順調に進展していると判断される.本研究の目的は,未利用周波数帯域における高速無線伝送方式に対応可能な高機能アンテナ技術を開発・提供することにより,超高速ワイヤレスシステムの飛躍的発展と,同システムにおける新しい周波数資源の利活用促進に資することにある.今年度は,MIMO対応マルチアンテナ技術に関する検討を行い,以下の成果を得た.1. MIMO対応アンテナシステムのための素子アンテナとして,広帯域葉状アンテナ素子を複数用いたアンテナ系につき,時間領域差分法(FDTD法)などによる数値シミュレーションを行った.その結果を踏まえながら,素子アンテナ間の相互干渉を抑えつつ複数のアンテナ素子間隔を最小化することを目標として,アンテナ素子の配置法および形状の最適化を行ったことに加えて,給電回路構成法の最適化を行った.

2. MIMO対応アンテナシステムのための素子アンテナとして,広帯域特性を有する平面ループアンテナを新たに開発し,その設計法について明らかにした.また,本アンテナを用いたMIMO対応アンテナシステムの構成法に関して検討した.3. MIMO対応アンテナシステムにおけるビーム形成実現のための基本技術として,葉状アンテナ素子からなる広帯域アレーアンテナ上に,複数の誘電体板を配置する手法を提案し,時間領域差分法(FDTD法)による数値シミュレーションによって,その有効性を明らかにした.4.上記13のアンテナ系を試作し,その諸特性の測定を行うとともに,最適化されたアンテナ系の使用を想定したモデルについて,大規模数値シミュレーションによる電波伝搬特性推定を行った.その結果を適宜フィードバックすることで,MIMO対応マルチアンテナ構成法を確立した.本年度で得られた成果を発展させることで,未利用周波数帯におけるMIMO対応マルチアンテナ技術の開発を進める.本年度で開発した素子アンテナを複数(3素子以上)用いたアンテナ系に,アンテナ素子間干渉抑制手法を導入した場合につき,時間領域差分法(FDTD法)などによる数値シミュレーションを行う.その結果を踏まえながら,素子アンテナ間の相互干渉を抑えつつ複数のアンテナ素子間隔を最小化することを目標として,アンテナ素子の最適配置法および形状の最適化を進める.更に,多くの素子アンテナの給電線路からなる給電回路についても,上記の目標をクリアすることができるように,給電回路構成法を最適化する.以上の過程で最適化されたアンテナ系を試作し,その諸特性の測定を行うとともに,試作アンテナ系を用いた伝搬測定を行い,数値シミュレーションによる最適化の妥当性を確認する.測定結果を適宜フィードバックすることで,MIMO対応マルチアンテナ構成法を確立する.以上の検討は,初めに低マイクロ波帯などの既存周波数帯において行う.その結果を踏まえて,上記の課題に関して高マイクロ波帯やミリ波帯などの未利用周波数帯を想定した検討を行うことで,未利用周波数帯におけるMIMO対応マルチアンテナ技術を確立する.次世代の超高速ワイヤレスシステムにおいて導入が見込まれる大規模MIMOへの対応を念頭においたマルチアンテナに係わる基本技術を開発する.具体的には,本年度において開発された,MIMO対応マルチアンテナ技術を拡張することで,非常に多数の素子アンテナからなるマルチアンテナを構成するための基本技術を開発する.更に,大規模MIMOへの対応において必要となる,高精度なビーム形成実現のための基礎技術に関して検討を進める.以上の検討は,初めに低マイクロ波帯などの既存周波数帯において行う.
生体内ナノイメージングによる細胞ダイナミクスの解析

本研究では、腫瘍細胞や心筋・血管平滑筋細胞内の構造タンパク質(α-actininやEB1)を取上げ、共焦点顕微鏡を用いたin vivo高速ナノイメージングを駆使して観察と動態解析を行った。その結果、培養細胞および三次元培養系では、微小管伸長速度が温度依存性に上昇することを確認した。また、生きたマウスの心臓においては、単一サルコメア動態を世界で初めて観察することに成功した。産前産後の休暇又は育児休業の取得に伴う補助事業期間延長制度の利用により、平成24年度1年間の補助事業の中断を行った。産休前の平成24年度当初に、計画通り蛍光顕微鏡と心電図および左心室圧を同期して測定可能な装置系の構築を完了した。これによりナノイメージングによる生体内分子動態情報と生理学的情報の同時取得および薬剤投与への応答解析への道筋がついた。また、生体内での顕微鏡観察において不可避である心拍や呼吸による振動によるZ軸方向のブレを回避するため、ピエゾによる対物レンズコントロールシステムを導入した。これにより、より高い精度での顕微鏡観察が可能となった。平成25年度は、前年度までに構築した蛍光顕微鏡像と心電図・左心室圧を同時測定可能な高速イメージング系を用いて、生体内でのタンパク質動態を観察、解析することに成功した。心電図、左心室圧などの生体マクロ情報を取得しつつ観察することで、マウスのコンディションを一定に保ち、また心拍などの振動の影響をピエゾアクチュエータを用いて除去することにより、生きたマウスの体内を鮮明にとらえることが可能になった。EB1-GFP発現腫瘍細胞を移植した担癌ヌードマウスにおいて、微小管動態のin vivo観察を行って微小管伸長速度の解析を行い、腫瘍内の位置によって細胞内微小管の平均伸長速度が異なる(30%)ことを発見した。腫瘍組織内における微小管動態の変化の原因を特定すべく、虚血モデルや微小管安定化試薬等を用いて解析を続けている。また同じ装置を用いて、心筋細胞の収縮を担う分子複合体「サルコメア」の運動をナノスケールかつ高速(in vivo, 100fpsでのSD=23nm)撮影することに成功した。さらに蛍光膜染色試薬を用いて心筋細胞収縮時のイオンの出入りに重要な膜構造であるT管の観察、および心筋細胞内の毛細血管をin vivo観察することにも成功した。加えて、サルコメアのナノスケールでのライブイメージングと左心室圧を同時計測可能な装置系を活かし、サルコメア動態と左心室圧の関係を解析することにも成功した。その結果、左心室の変動(ΔLVP)とサルコメア収縮(ΔSL)の間には直線的な相関関係があることも確認された。これは半世紀以上前からFrank-Starlingの心臓の法則として知られてきた心筋の機能を、生きたマウスにおいて分子レベルで確認することに成功した成果である。これらの成果は日本生物物理学会、日本生理学会、アメリカ生物物理学会等において成果発表を行い、現在論文を作成中である。本研究は、マウスin vivoにおいて生体内分子動態をナノメーター精度で観察しつつ、それと同時に生理学的情報も同期取得することにより、生きた個体内の機能性タンパク質の挙動を個体の生理学的情報と融合して解析する手法を開発することを目的としている。具体的には、運動性の高い腫瘍細胞や、心筋・血管平滑筋細胞中の構造タンパク質および関連タンパク質(例えばα-ActininやEB1)の動態変化をマウス・ラットの生体内においてナノメーター精度・高時間分解能で解析定量する手法の開発を目指している。23年度は主にin vivo観察のためのマウス手術法およびそれに必要な器具の設計を行い、in vivo観察に適したマウス手術法を確立した。それと並行して観察する対象に合わせた顕微鏡周辺器具の設計・改造も行った。具体的には、心拍・呼吸による振動を抑えて保持する特注マニピュレータ・カバーガラスを作製した。また、より高い観察精度を達成するために画像を水平方向または鉛直方向へ合わせるカメラ回転装置も作製した。その結果、in vivoでの観察において100fps、30nmの高い時間分解能と観察精度を達成した。このことは、生体の細胞内に存在する細胞内タンパク質の挙動をナノメーター精度で経時的に観察することが可能になったことを意味しており、あらゆる疾患の病態および細胞外環境変化や薬剤などの影響に関する、分子レベルの詳細な観察を可能にする技術の基礎となるものである。平成26年度は、前年度までに構築した蛍光顕微鏡に新しい高輝度レーザを導入することにより蛍光像の像質を改善し、高い空間・時間分解能(3 nm, 10 ms)を持つ顕微鏡系を構築することに成功した。この顕微鏡系による撮像と心電図および左心室圧測定を同期して行い、生体内でのタンパク質動態を観察。これらのデータを解析し、学会発表と論文の執筆・投稿を行った。EB1-GFP発現細胞を移植した担癌マウス中の微小管動態のin vivo解析については、現在、微小管安定化剤の影響に関する追加データの取得を行いつつ、ひきつづき論文作成中である。

心筋サルコメア動態の高速in vivoイメージングと解析に関しては、生体マクロ情報(心電図および左心室圧)を取得しながらサルコメア長動態の観察を行い、心拍と呼吸による振動の影響をピエゾアクチュエータによるZ方向の焦点移動と画像の再構成によって除去する方法を確立した(100 fpsでのSD=20 nm)。また、in vivo観察において必須である開胸手術と吸入麻酔の影響を調査し、血圧は開胸操作によって約20%低下するが、心拍数に変化がないことを確認した。以上の成果は日本生理学会のシンポジウムにて成果発表を行った。またこれらの成果をまとめた論文をJ. Gen. Physiol.誌に投稿し、現在改訂中である。生物物理学産前産後の休暇又は育児休業の取得に伴う補助事業期間延長により1年間の補助事業の中断を行ったが、平成24年度に行う予定であった蛍光顕微鏡と心電図および左心室圧を同期して測定可能な装置系の構築を完了したほか、ピエゾによる対物レンズコントロールシステムの導入も完了し、顕微鏡の観察精度向上に成功した。これにより本研究の目的である細胞内分子情報に対応した薬理および生理学的情報取得法が確立され、今後の薬剤投与に対する応答解析への道筋をつけることに成功した。平成25年度までに、マウスを用いて個体や臓器の"動き"の中から細胞内分子の挙動をナノスケールで測定する技術を構築した。in vivoにおいて細胞内「1分子」の挙動を観察するためには更なる開発が必要である。自家蛍光の強い生体内における蛍光観察には、蛍光標識法と励起法(レーザー光源)の適切な調整が非常に重要であり、現在この部分の最適化に時間を要している。これまでの成果として、開発した装置系を用いて、担癌マウスの腫瘍細胞内の微小管動態をEB1-GFPを用いて観察・解析することに成功し、腫瘍内での位置によって腫瘍細胞内の微小管伸長速度が異なる(30%)現象を観察し、この現象には血流と温度が重要であることを発見した(論文作成中)。また、同じ装置を心筋細胞に応用し、サルコメア動態と左心室圧の関係を解析した結果、左心室の変動(ΔLVP)とサルコメア収縮(ΔSL)の間には直線的な相関関係があることも確認された。これは半世紀以上前からFrank-Starlingの心臓の法則として知られてきた心筋の機能を、生きたマウスにおいて分子レベルで確認することに成功した成果である(論文作成中)。本研究は細胞内の構造タンパク質とその関連タンパク質を取り上げ、「動きの仕組み」を分子レベルから組織・個体レベルまで一貫して理解することを目指しており、当初の予定よりもやや時間がかかったもののこれらの成果は本研究の目的に照らして一定の成果を上げていると考えられる。23年度は主にin vivo観察のためのマウス手術法およびそれに必要な器具の設計を行い、in vivo観察に適したマウス手術法を確立した。それと並行して観察する対象に合わせた顕微鏡周辺器具の設計・改造も行った。具体的には、心拍・呼吸による振動を抑えて保持する特注マニピュレータ・カバーガラスを作製した。また、より高い観察精度を達成するために画像を水平方向または鉛直方向へ合わせるカメラ回転装置も設計・作製した。その結果、in vivoでのGFP標識タンパク質の観察において100fps、30nmの高い時間分解能と観察精度を達成した。
サンゴ骨格の分析による新しいトレーサーの開発

小笠原諸島父島はエルニーニョ現象の鍵を握る西太平洋暖水塊の北端にあたり,この海域のサンゴ年輪試料を用いて過去の海面水温や塩分の復元をおこなうことは,気候変動の研究において重要な意味をもつ.しかしサンゴの生育環境は島に近接した浅海底であり,サンゴ骨格に記録された水温・塩分などの指標が必ずしも外洋の環境と一致していない恐れがある.このことを検証するため,昨年度は父島宮乃浜の塊状ハマサンゴの近傍に水温・塩分測定装置(アレック電子製・MDS-CT)を設置した.今年度は,データの回収および宮乃浜のハマサンゴ骨格のコア採取のための現地調査を行った.サンゴコア採取は,小笠原諸島が国立公園に指定されており,通常の油圧式のコアラーを用いたコア採取が望ましくないことから,コンプレッサーからの圧縮空気を用いてコアラーを回転させるエアドリルを使用した.2つのハマサンゴ群体について,それぞれ70cm,140cmの2本のコアが採取できた.しかし水温・塩分データに関しては,昨年記録的な台風に見回れたためか,回収した測器が浸水しており,全くデータを回収することができなかった.このため,実測した水温・塩分とサンゴの記録の比較を行うという当初の計画は変更せざるを得なくなった.そこで98年12月に測器を修理後,浸水対策を十分に行って再び宮乃浜にMID-CTを設置した.また既存の海面水温データを,東京都立小笠原水産センターから入手した.これは父島二見湾で1974年1月から現在まで毎日測定されたものである.このデータと採取されたサンゴの水温日変化の記録がどの程度対応しているのかについて現在分析を進めている.今回の研究では,設置した測器のデータ回収に失敗したため,予定の2年間で研究を終了することができなかったが,当初計画していた水温・塩分の実測値とサンゴの記録の比較についてもデータが回収出来次第,行う予定である.小笠原諸島父島はエルニーニョ現象の鍵を握る西太平洋暖水塊の北端にあたり,この海域のサンゴ年輪試料を用いて過去の海面水温や塩分の復元をおこなうことは,気候変動の研究において重要な意味をもつ.しかし,サンゴ年輪の酸素同位対比やSr/Caが実際どの程度の時間分解能で過去の環境変動を復元しうるかについては,厳密な検討が行われていない.そこで塊状サンゴの横に観測点をもうけ,連続的に水温・塩分の記録をとった後,サンゴのコアをとり,実測した水温・塩分とサンゴ骨格の記録を比較する目的で,このような観測に適した場所をサンゴ礁の調査により選定した.サンゴ年輪研究に最適の大型の塊状サンゴが分布することと,強い波浪による水温・塩分計の破損の可能性が少ないことを考慮し,父島の宮乃浜沖の水深約5mの海底に,水温・塩分計を設置した.この水温・塩分計は1年間記録をとり続けた後,今年10月に回収すると同時に,サンゴコアを採取して直ちに1日単位の時間分解能で金属元素の分布を測定する予定である.サンゴ年輪の記録を用いて過去の塩分を推定するさいには,酸素同位対比とSr/Caの両方を正確に測定する必要があり,長時間の記録を復元するには膨大な手間と時間がかかるため,現実的ではなかった.従来の研究でサンゴ試料にγ線をあて,ESR(電子スピン共鳴)測定を行うと,CO_2-とSO_3-の信号が観測され,これらの比をとると酸素同位体比の変化と酷似した変化を示すことが知られていた.ESRでは,少量の試料から信号の絶対強度を測定し,比較することは困難なため,これまで行われていなかったが,厳密に条件を統一して各信号の信号強度を測定したところ,CO_2-は水温の変化を示していること,SO_3-は塩分のみの変化を示している可能性の高いことがわかった.小笠原諸島父島はエルニーニョ現象の鍵を握る西太平洋暖水塊の北端にあたり,この海域のサンゴ年輪試料を用いて過去の海面水温や塩分の復元をおこなうことは,気候変動の研究において重要な意味をもつ.しかしサンゴの生育環境は島に近接した浅海底であり,サンゴ骨格に記録された水温・塩分などの指標が必ずしも外洋の環境と一致していない恐れがある.このことを検証するため,昨年度は父島宮乃浜の塊状ハマサンゴの近傍に水温・塩分測定装置(アレック電子製・MDS-CT)を設置した.今年度は,データの回収および宮乃浜のハマサンゴ骨格のコア採取のための現地調査を行った.サンゴコア採取は,小笠原諸島が国立公園に指定されており,通常の油圧式のコアラーを用いたコア採取が望ましくないことから,コンプレッサーからの圧縮空気を用いてコアラーを回転させるエアドリルを使用した.2つのハマサンゴ群体について,それぞれ70cm,140cmの2本のコアが採取できた.しかし水温・塩分データに関しては,昨年記録的な台風に見回れたためか,回収した測器が浸水しており,全くデータを回収することができなかった.このため,実測した水温・塩分とサンゴの記録の比較を行うという当初の計画は変更せざるを得なくなった.そこで98年12月に測器を修理後,浸水対策を十分に行って再び宮乃浜にMID-CTを設置した.また既存の海面水温データを,東京都立小笠原水産センターから入手した.これは父島二見湾で1974年1月から現在まで毎日測定されたものである.

このデータと採取されたサンゴの水温日変化の記録がどの程度対応しているのかについて現在分析を進めている.今回の研究では,設置した測器のデータ回収に失敗したため,予定の2年間で研究を終了することができなかったが,当初計画していた水温・塩分の実測値とサンゴの記録の比較についてもデータが回収出来次第,行う予定である.
土砂災害の予兆検知のための遠距離高精度計測法の汎用化に関する研究

本研究は,画像を用いたパッシブステレオ計測において,量子化誤差を低減することにより高精度計測を可能とする独自技術に基づいている。これまで,この計測技術が他の計測技術に比べて優位な計測環境である屋外・遠距離での計測に取り組み,樹木や岩等の微小な動きの高精度な計測結果から土砂災害発生の予兆検知において成果を挙げた。本研究期間には,この土砂災害発生の予兆検知の種類や範囲を拡大すること,および,計測結果の伝送について検討を行うものである。具体的には,これまでの研究では人工マーカーを用いた計測について成功しており,本研究期間には,人工マーカー以外にも自然マーカーを対象とすることで一般ターゲットの計測を検討して,さらに計測距離を延ばすことについての取組みも行っている。2年度は,次のテーマについて鋭意研究を進めた。テーマ1計測システムの開発および計測の実施:自然マーカーを用いた計測において最重要な対応点探索の精度向上に関して,テンプレートの工夫やマッチング手法について様々な検討を行った。それらの検討結果を反映させた計測システムを用いて屋外における計測の実施を行った。その結果,検討結果が精度向上に有効であることを確認できた。また同時に,屋外計測の課題を明確にすることができた。テーマ2計測結果の伝送実験:(小型人工衛星から撮影する画像の画質を考慮して)遠方にある微小かつ低画質なターゲットの撮影を行い,画像特徴量抽出を検討することで計測結果伝送の可能性の確認を継続した。具体的には,高解像度化,および,低画素数のマーカー像からの特徴点抽出について検討を開始した。さらに,本計測方法が当初の予想以上に様々な応用があることが分かってきており,それらの応用についても鋭意検討を行っている。特に,防災に関する展示会に出展した結果,本研究の優位性があると考えられる計測条件が見つかったため検討を開始した。・計画にあるテーマ1,2をほぼ達成できたこと。なお,小型人工衛星からの画像取得についても,衛星の放出および軌道投入に成功しており,画像取得について調整を行う段階にある。・画像計測において新たな知見を複数見出し,当初計画以上に新しい手法(誤差低減,対応点探索,特徴点抽出等)を提案できたこと。そして提案手法を現実の屋外計測において確認できたこと。さらに,屋外計測における課題を明確にできたこと。・本計測方法が当初の予想以上に,様々な分野において有効であることが明らかになった。具体例としては,インフラ構造物の検査に高精度計測を生かして従来技術では行えないような汎用的な計測を行えると見込んでいる。さらに,防災計測において,本研究が(既存技術では実現できていない)広範囲の計測の新方法となる可能性が見つかったためその研究に着手した。当初の目的通り,次のテーマおよび新規応用先について鋭意研究を進める計画である。・テーマ1について,自然マーカーをターゲットを対象とした高精度計測について理論と実験の両面から研究を進める。・テーマ2について,計測結果の伝送方法についての検討を進める。小型人工衛星を使った伝送について,衛星画像を得られ次第検討に入る。・新しく見つかった応用先(インフラ構造物の検査,防災のための広範囲計測)についても研究を進めていく。初年度は,次のテーマについて鋭意研究を進めた。テーマ1計測システムの開発および計測:自然マーカーの計測の対応点探索のために,マッチング手法について様々な検討を行った。並行して,計測対象のターゲット・カメラ設置可能位置を考慮した模擬環境にて,菱形領域(離散的な画素により生じる視線と視線の交差で構成される,平面的に描くと“菱形状の領域"を指す。これを複数のステレオカメラを用いて小さくすることが本質である)の重なりを効率的に制御する高精度化のアイディアに基づき,カメラ配置と計測精度との関係を綿密に調べ,高精度計測を実現できる最適条件(カメラシフト量,シフト回数など)を理論および実験により検討した。テーマ2計測結果の伝送実験:(小型人工衛星から撮影する画像の画質を考慮して)遠方にある微小かつ低画質なターゲットの撮影を行い,画像特徴量抽出を検討することで計測結果伝送の可能性を確かめた。また,研究過程において本計測方法が当初の予想以上に様々な応用があることが分かってきており,それらの応用についても鋭意検討を行っている。・計画にあるテーマ1,2を達成できたこと。・さらに,本計測方法が当初の予想以上に様々な分野において有効であることが明らかになった。具体例としては,構造物検査・気象に関連する防災・野鳥計測等に高精度計測を生かし,従来技術では得られないような有意義な計測を行えると見込まれている。

これまで,この計測技術が他の計測技術に比べて優位な計測環境である屋外・遠距離での計測に取り組み,樹木や岩等の微小な動きの高精度な計測結果から土砂災害発生の予兆検知において成果を挙げた。本研究期間には,この土砂災害発生の予兆検知の種類や範囲を拡大すること,および,計測結果の伝送について検討を行うものである。具体的には,これまでの研究では人工マーカーを用いた計測について成功しており,本研究期間には,人工マーカー以外にも自然マーカーを対象とすることで一般ターゲットの計測を検討して,さらに計測距離を延ばすことについての取組みも行っている。2年度は,次のテーマについて鋭意研究を進めた。テーマ1計測システムの開発および計測の実施:自然マーカーを用いた計測において最重要な対応点探索の精度向上に関して,テンプレートの工夫やマッチング手法について様々な検討を行った。それらの検討結果を反映させた計測システムを用いて屋外における計測の実施を行った。その結果,検討結果が精度向上に有効であることを確認できた。また同時に,屋外計測の課題を明確にすることができた。テーマ2計測結果の伝送実験:(小型人工衛星から撮影する画像の画質を考慮して)遠方にある微小かつ低画質なターゲットの撮影を行い,画像特徴量抽出を検討することで計測結果伝送の可能性の確認を継続した。具体的には,高解像度化,および,低画素数のマーカー像からの特徴点抽出について検討を開始した。さらに,本計測方法が当初の予想以上に様々な応用があることが分かってきており,それらの応用についても鋭意検討を行っている。特に,防災に関する展示会に出展した結果,本研究の優位性があると考えられる計測条件が見つかったため検討を開始した。・計画にあるテーマ1,2をほぼ達成できたこと。なお,小型人工衛星からの画像取得についても,衛星の放出および軌道投入に成功しており,画像取得について調整を行う段階にある。・画像計測において新たな知見を複数見出し,当初計画以上に新しい手法(誤差低減,対応点探索,特徴点抽出等)を提案できたこと。そして提案手法を現実の屋外計測において確認できたこと。さらに,屋外計測における課題を明確にできたこと。・本計測方法が当初の予想以上に,様々な分野において有効であることが明らかになった。具体例としては,インフラ構造物の検査に高精度計測を生かして従来技術では行えないような汎用的な計測を行えると見込んでいる。さらに,防災計測において,本研究が(既存技術では実現できていない)広範囲の計測の新方法となる可能性が見つかったためその研究に着手した。当初の目的通り,次のテーマおよび新規応用先について鋭意研究を進める計画である。・テーマ1について,一般のターゲットを対象とした高精度計測について理論と実験の両面から研究を進める。・テーマ2について,伝送方法について検討を進める。