hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高齢ドライバの無信号交差点通過行動の危険度評価手法の確立

出会い頭事故は,死亡,重傷事故になる割合が高く,高齢ドライバが起こしやすい事故である.熟練度の高いドライバ(自動車教習所の教官)と高齢ドライバの運転行動データを取得し,前者のデータをお手本として後者の危険運転の因子を明らかにすることを目的としている.現在は,これらの実データをもとにシミュレーションプログラムを作成し,安全確認行動が重要であることから,特に目の前を横断する自転車に注目し,自転車が飛び出すシミュレーションプログラムを用い,自車と自転車の衝突件数と,左右の安全確認中に発生する死角に注目し,運転行動のリスク評価を行っている.以前行っていたこのシミュレーションプログラムでは,ドライバの顔向きによる安全確認行動のみによる評価しかできていなかったが,視線計測装置を用いることにより視線の動きを把握できたことから,シミュレーションプログラムに視線の向きおよび滞留時間を組み込み,より詳細なデータを得たうえで,交差点に進入する際と通過する際のリスク指標の確立を試みている.熟練度の高いドライバが効率よく交差点内の対象事象を確認している一方で,高齢ドライバの中には気づいていない場合も見られた.しかし,高齢ドライバでも,熟練ドライバのような安全運転を行っているドライバがおり,自車と自転車の衝突件数も非常に低い例も見られた.危険な運転をしてしまう高齢ドライバと安全な運転を行っている高齢ドライバの運転行動の違いも明らかになると想定される.平成29年度に異なる分野の勤務先に異動したため遅れている.シミュレーションプログラムによる視線行動の解析時に,顔向きによる評価に加え,視線の対象物に対する滞留時間を用いる.その後,機械学習を用いて,交差点の各位置,例えば一時停止線の手前,停止線と自転車の走行ラインの間などで,安全確認行動,減速行動のいずれが重要なのかを解析し,出会い頭事故を減らすために重要な指標を明らかにする.本研究は無信号交差点における高齢ドライバの出会い頭事故の低減を大きな目的としている.これまで行ってきた研究で,熟練ドライバ(自動車教習所の指導員)の運転行動をお手本とし,高齢ドライバの運転行動をそれと比較することにより高齢ドライバの運転行動の危険因子について明らかにしてきた.その際,安全運転行動の評価は,顔の向きから判断しており,ドライバが交差車両である自転車などの対象をどのような優先順位で,またどの程度の時間をかけて見ているのかは不明であった.そこで,今回は視線計測を行うことにより,交差点を通過する時のドライバの視線の移動を測定した.なお,研究費の申請時は,模擬市街路上に以前行った実車実験で構築した見通しの悪い無信号交差点と同寸法の交差点を構築する予定であったが,使用する予定であった模擬市街路の改築が実験期間と重なったことや,視線データの取得が曇天以外の天候では困難であったことが予備実験時の知見として得られたことから,実験実施の円滑性を優先し,本学所有のドライビングシミュレータを用いて実験を行った.非優先の無信号交差点を構築し,交差点内に交差車両として自転車や自動車,歩行者が存在するシナリオを作成し,その交差点を通過する際の熟練ドライバと高齢ドライバが注意を払う対象の優先順位や視線の移動を視線計測装置により計測した.同時に,停止位置や加速位置等の運転行動も取得した.熟練ドライバが一時停止線で停止した後,低速度で直進しながら左右に存在する交差車両や歩行者に順に注意を払うのに対し,高齢ドライバの中には,交差点付近で停止するものの,左右に対する視線の動きの幅が狭く,注意を払うべき対象物を確認せず直進する例が確認された.これらの結果を平成29年度は自転車が飛び出すシミュレーションプログラムに導入し,高齢ドライバの運転行動の危険因子の定量化を目指す.ドライビングシミュレータを用い,熟練ドライバと高齢ドライバの運転行動および安全確認行動の全体的な解析が終了している.高齢ドライバによる出会い頭事故が多発していることや,高齢ドライバが生活道路をよく用いることから,見通しが悪く,また信号が設置されていない交差点に進入および通過する際のドライバの運転行動を解析してきた.運転行動の中でも,特に安全確認行動に注目し解析を行ってきた.しかしこれまでは,この安全確認行動をドライバの顔の向きだけで解析しており,ドライバが歩行者の方向に顔を向けていても,その歩行者を見ていたのか,もしくは見落として,他の対象物を見ていたのかまでは明らかにできていなかった.そこで本研究では,ドライバの視線の動きの計測を行うことにより,ドライバが何をどのように見ているかを把握しようと試みた.具体的には,ドライビングシミュレータ上に信号のない交差点を走行するシナリオを構築し,熟練ドライバと高齢ドライバが,その交差点に進入する際の減速行動や,安全確認行動などの運転行動を比較した.熟練ドライバ,すなわち自動車教習所の教官は,一時停止線で必ず停止し,左右を何度も確認するが,効率よく確認するため,交差点内に滞在する時間が短かった.一方,高齢ドライバの大半は,一時停止線で停止しなかったり,速度が高いため交差点内に滞在する時間が短くても,左右を確認する時間を確保できなかったり,左右方向のどちらかのみを確認したりと,熟練ドライバと異なる運転行動が見られた.これらの結果は,以前より行ってきた,交差点から飛び出してくる自転車と自車の運転行動の関係を示したシミュレーション結果のより詳細な考察に有用であったことから,今回の実験の運転行動のパラメータを用いると,より精度の高いシミュレーションを行うことが可能となることがわかった.今年度は,精度の高いシミュレーションプログラムの構築を行う予定である.平成29年度に勤務先を異動したため,当初の計画より遅れている.出会い頭事故は,死亡,重傷事故になる割合が高く,高齢ドライバが起こしやすい事故である.熟練度の高いドライバ(自動車教習所の教官)と高齢ドライバの運転行動データを取得し,前者のデータをお手本として後者の危険運転の因子を明らかにすることを目的としている.

現在は,これらの実データをもとにシミュレーションプログラムを作成し,安全確認行動が重要であることから,特に目の前を横断する自転車に注目し,自転車が飛び出すシミュレーションプログラムを用い,自車と自転車の衝突件数と,左右の安全確認中に発生する死角に注目し,運転行動のリスク評価を行っている.以前行っていたこのシミュレーションプログラムでは,ドライバの顔向きによる安全確認行動のみによる評価しかできていなかったが,視線計測装置を用いることにより視線の動きを把握できたことから,シミュレーションプログラムに視線の向きおよび滞留時間を組み込み,より詳細なデータを得たうえで,交差点に進入する際と通過する際のリスク指標の確立を試みている.熟練度の高いドライバが効率よく交差点内の対象事象を確認している一方で,高齢ドライバの中には気づいていない場合も見られた.しかし,高齢ドライバでも,熟練ドライバのような安全運転を行っているドライバがおり,自車と自転車の衝突件数も非常に低い例も見られた.危険な運転をしてしまう高齢ドライバと安全な運転を行っている高齢ドライバの運転行動の違いも明らかになると想定される.平成29年度に異なる分野の勤務先に異動したため遅れている.解析したデータをもとに,無信号交差点通過行動の危険性の定量化を行う.これまでに確立したシミュレーションプログラムに,今回取得した視線行動のパラメータを導入する予定である.これまでは安全確認を顔の向きで判断していたが,視線の滞留時間などを考慮することが可能となる.今後は,高齢ドライバおよび熟練ドライバの安全確認行動,たとえば,左右の安全を確認する位置や確認する対象をシミュレーションプログラムに導入することにより,交差点への安全な進入行動を明らかにし,定量化する予定である.シミュレーションプログラムによる視線行動の解析時に,顔向きによる評価に加え,視線の対象物に対する滞留時間を用いる.その後,機械学習を用いて,交差点の各位置,例えば一時停止線の手前,停止線と自転車の走行ラインの間などで,安全確認行動,減速行動のいずれが重要なのかを解析し,出会い頭事故を減らすために重要な指標を明らかにする.学会発表のための旅費や学会参加費等を計上していたが,勤務先を異動したため,当初の実験計画が遅れたため.シミュレーションプログラムの稼働が難しい場合があり,有識者との議論および追加データの取得の回数が多くなったため.
ケイ素化合物の特性制御による新規光電機能材料設計指針の確立

本研究はケイ素化合物特有の反応を基礎に、ケイ素-酸素結合の1次・高次構造、物性、また、新規機能発現に重要な立体化学を精密に制御して「ケイ素化合物の特性制御による新規光電機能材料設計指針の確立」を確立することを目的とした。具体的には、(1)ケイ素-酸素結合の1次、3次元構造、物性制御による実装材料、新規機能材料設計指針ケイ素-酸素結合を形成する脱水素縮合重合成法の精緻化、多孔化、3次元規則構造シルセスキオキサンの選択的合成、液晶とシロキサンの非相溶性の利用など、新規機能材料設計指針の確立(2)ケイ素-ケイ素結合の1次構造、共役特性制御による新規機能材料設計指針オリゴシランの鎖長、置換基、枝分れ、立体化学の制御、電荷輸送・高効率発光機能材料の開発(3)立体化学制御による高性能化について検討した。本研究では、これらの研究課題に対し、代表者が発見したケイ素化合物の反応や特性を用いてアプローチした。種々有益な結果を得たが、特に、シランと水の脱水素反応によるケイ素-酸素結合を有するポリマー合成は、独創的で新規性が高いものである。また、POSS構造を利用する高発光効率材料の開発も独創的な着想である。さらに、光学活性ケイ素アニオンを用いて、得られる材料の立体化学を制御し、一層の高性能化を行った。また、ポリシルセスキオキサンの生成機構を解明し、新規構造の創成、ホログラフィー材料への展開などを行い、研究全般に渡って、所期の目的を達成することができた。ケイ素化合物、中でもシロキサン材料は絶縁性や柔軟性、無機性を有しており、その特徴をいかして、これまでに前年材料や、シリコーンオイル、コンタクトレンズ、界面修飾剤などに応用されてきた。川上は、このような特徴を有するシロキサン結合を含む高分子を、精製の容易な多官能性シラン化合物と、入手が容易な水を原料に用いた、触媒的縮合反応により副生成物として水素ガスしか発生させないクリーンな方法で合成することに成功している。本年度は、このようにして開発したシロキサン系材料の無機性を利用して、高分子分散型液晶ホログラム材料の開発を行った。高分子分散型液晶ホログラム(Holographic Polymer Dispersed Liquid Crystal=HPDLC)は、従来の光重合型ホログラムの系に非重合系液晶化合物を分散させ、光重合時に高分子化するマトリックスに対し、非重合系液晶化合物が相分離することにより、ホログラフィックグレーティングを形成する。したがって、高分子マトリックスと液晶化合物の相分離が効率的に生じれば、より高効率かつ高解像度の画像形成ができる。本年度、川上らは光重合性部位としてシクロヘキサンオキシドを有する種々のオリゴシロキサンを合成し、液晶化合物存在下で光カチオン重合を行った。その結果、従来の系に比べて、高解像度のホログラフィックグレーティングを形成することに成功した(Y.H.Cho, M.He, B.KKim, Y.Kawakami, Sci.Tech.Adv.Mater.,5(3),319-323(2004);Y.H.Cho, R.Kawade, T.Kubota, Y.Kawakami, Sci.Tech.Adv.Mater.,in press(2005))。構造制御した籠状オリゴシルセスキキサンは、籠構造の各コーナーにあるケイ素原子に有機系置換基を導入することができる、ユニークな有機-無機ハイブリッド型材料として、最近、新しいタイプの機能性材料への応用に注目を集めている。導入された有機系置換基は一般に放射状に面しているため、ここに光・電子機能性クロモフォアを導入すれば、これらのクロモフォアはオリゴシルセスキオキサン骨格の嵩高さとシロキサン結合の非共役性により、立体的にも電子的にも隔離され、凝集や二量化などクロモフォア間に生じる相互作用を抑制できるものと期待できる。

本研究では、光電子機能基としてカルバゾールを有する籠状オリゴシルセスキオキサン(POSS-Cz)を合成し、その固体状態での発光特性を評価した。POSS-CzのDSCを測定したところ、1回目の昇温過程では、融解に基づく鋭い吸熱ピークが観測されたのに対し、2回目はガラス転移に基づくベースラインシフトのみが観測された。ガラス状態のPOSS-Czの粉末X線回折測定から、このガラス性固体が非晶質であることが確認できた。POSS-Czの固体状態の発光スペクトルは、溶液状態とほとんどかわらないモノメリックな発光挙動を示した。このことは、中心のPOSS核が剛直であるために、カルバゾール部分が固体状態でも凝集することなく散在していることを意味している(I.Imae, Y.Kawakami, J.Mater.Chem.,15(43),4581-4583(2005))。ケイ素化合物の分子設計により、優れた耐熱性、特異な電子・光的特性を有する、半導体周辺実装材料やホログラフィ材料などの設計指針を確立することを目的とした。本研究で開発した触媒カップリング反応を用いて、低誘電率、高強度ポリアリーレンシロキサンを合成し、LSI用封止材料に展開するために、側鎖にエポキシ基などを導入した、基盤との密着性に優れ、膨張係数のマッチングもよく、反りが無い耐電圧破壊特性の高い材料を開発した。さらに、ダブルデッカー型シルセスキオキサンの選択的合成法を開発し、官能化を行い、その耐熱性、低熱膨張率、低誘電率を生かした回路用絶縁材料の設計について検討した。2.ホログラフィー材料オルソスピロエステルなどの非収縮性の光開環イオン重合性モノマーを用いて、液晶分子を効率的、かつシャープに相分離し、解像度、コントラストの高い画像を形成させる指針を確立できた。また、ゾル-ゲル反応との組み合わせ、光重合時に極性を変化する材料の開発などを行い、さらに高性能グレーティングを形成できる材料の開発を中心に研究を進めた。3.液晶材料立体的に特異な構造を持つシルセスキオキサンを用い、色素間の会合を抑えてシャープなモノメリック発光を行う材料を開発した。また、種々の核構造を持つ新奇液晶材料の開発の設計指針を確立した。4.高性能材料構成単位としてのシルセスキオキサン合成法の開発特異な構造を持つシルセスキオキサンの選択適合性条件を確立した。また、シルセスキオキサンを導入したポリシロキサンを開発し、講耐熱性、硬度、何延性に優れたコーティング材料の開発に見通しをつけた。本研究はケイ素化合物特有の反応を基礎に,ケイ素-酸素結合の1次、高次構造,物性,また,新規機能発現に重要な立体化学を精密に制御して「ケイ素化合物の特性制御による新規光電機能材料設計指針の確立」を確立することを目的とした。具体的には,(1)ケイ素-酸素結合の1次,3次元構造,物性制御による実装材料,新規機能材料設計指針ケイ素-酸素結合を形成する脱水素縮合重合の精緻化,3次元規則構造シルゼスキオキサンの選択的合成,蒸着膜の作製,高性能色素分散系の作製,液晶とシロキサンの非相溶性の利用など,新規機能材料設計指針の確立(2)ケイ素-ケイ素結合の1次構造,共役特性制御による新規機能材料設計指針(3)立体化学制御による高性能化について検討した。平成19年度は,主に,(1)の課題につき研究を展開するとともに,本研究の総合的とり纏めを行った。
多種多様な攻撃への耐性を実現する電子透かし方式とその実験的検証

(1)複数電子透かし方式による埋め込み方式による実験システムの試作平均値攻撃後の電子透かし残存条件を調査した。埋め込み方法としては、画像上の埋込位置を指定可能である必要があるため、画像を離散ウェーブレット変換したHL、HH、LHの各係数の組み合わせでビットを表現する方法を用いた。埋め込んだ透かし情報の残存条件の調査のため、複数の画像間で同一位置に同一透かし情報を埋め込んだ場合と異なる位置に同一透かし情報を埋め込んだ場合で相違を比較した。画像の異なる位置に埋め込まれた情報は平均値攻撃を受けた場合、平均値をとる画像枚数が増えると埋め込んだ透かし情報が予想より早く劣化していくことが分かった。一方、同一位置に埋め込んだ情報の場合、平均値をとる画像枚数が増えても埋め込み情報が残存可能であることを確認した。以上より、埋め込み情報を分割し優先度を設定し、優先度が高い部分は画像の同一位置に埋め込むような工夫をすれば、優先度が高い埋め込み情報については平均値攻撃後にも残存可能であると考えられる。(2)高速かつ簡易な画像検索アルゴリズムによる実験システムの試作高速かつ簡易な画像検索アルゴリズムの適用については、2段階検索手法において検索対象画像への多様な画像処理の対処を提案した。2段階検索のうち前段探索処理において、コーナー特徴点を用いて探索を行うことによって、切り抜き画像に対する検索処理も可能とし、さらに検索処理に要する計算量削減のために、コーナー特徴点の画素値のみで類似度判定が可能である。(1)複数電子透かし方式による埋め込み方式による実験システムの試作実験システムの試作について若干遅れが生じている。具体的には埋め込み情報の検討などについて遅れが生じている。(2)高速かつ簡易な画像検索アルゴリズムによる実験システムの試作実験システムの試作については特に問題は生じていない。(1)複数電子透かし方式による埋め込み方式による実験システムの試作埋め込み情報の検討については人員を加えて実験システムの試作の進捗速度を速めるようにする。また、これ以外の部分については、計画に沿って透かし情報を埋め込んだテスト画像についての攻撃耐性を調査し研究を進める予定である。(2)高速かつ簡易な画像検索アルゴリズムによる実験システムの試作当初の計画通り、これまで提案した画像検索技術を踏まえて画像への適用を検討し、総合的な電子透かし用画像検方式としての確立を図る予定である。平均値攻撃を受けた場合に画質劣化を生じさせることで、攻撃を抑制するSeam Carvingを用いた領域変位方式を提案していた。平成29年度の研究では、この方式の改善のため、顕著性マップによるRegion Of Interest(ROI:重要領域)の自動設定を検討した。このため、様々な顕著性マップの導出方法を調査すると同時に、Ittiらの顕著性マップ導出方法およびGraph-Based Visual Saliency(GBVS;Ittiらの方法を基にグラフベースモデルを導入したもの)モデルについて、Seam Carvingを用いた領域変位方式にそれらの処理を導入した場合のROIの自動設定の効果を調査した。その結果、2つの顕著性マップ導出方法では、Ittiによる方法の方が若干良いが、ほぼ同様な効果が得られることが分かった。しかし、Semラインを削除または追加することによる画質劣化については、十分な効果が得られないことが分かった。このため、Seamラインの削除または追加後の予測画像をも考慮した顕著性マップの導出アルゴリズムを検討する必要がある。高速かつ簡易な画像検索アルゴリズムの適用については、電子透かし画像の高速2段検索法を提案し、様々な電子透かし攻撃手法への対応策を拡張していた。平成29年度に研究では、探索精度および速度の向上のため、機械学習モデルのひとつである畳み込み自己符号化器から得られる圧縮特徴量を2段階探索法に導入する方法について検討した。この結果、検出漏れ、誤検出などの検出精度が向上し、同時に処理時間の短縮も実現できることがわかった。Seam Carvingを用いた領域変位方式に顕著性マップを用いたROI領域の自動設定については、種々の顕著性マップの適用などの検証に時間がとられている。また、本方式ではSeamラインの削除または追加後に特有な画質劣化が生じることがわかった。このため、単に顕著性マップの導出アルゴリズムの適用だけでは十分ではなく、この特有の劣化に対応した顕著性マップの導出方法が必要であった。高速かつ簡易な画像検索アルゴリズムの適用については、機械学習モデルのひとつである畳み込み自己符号化器から得られる圧縮特徴量を2段階検索法に導入することによって、探索精度と処理速度の向上が順調に進んでいる。

(2)高速かつ簡易な画像検索アルゴリズムによる実験システムの試作高速かつ簡易な画像検索アルゴリズムの適用については、2段階検索手法において検索対象画像への多様な画像処理の対処を提案した。2段階検索のうち前段探索処理において、コーナー特徴点を用いて探索を行うことによって、切り抜き画像に対する検索処理も可能とし、さらに検索処理に要する計算量削減のために、コーナー特徴点の画素値のみで類似度判定が可能である。(1)複数電子透かし方式による埋め込み方式による実験システムの試作実験システムの試作について若干遅れが生じている。具体的には埋め込み情報の検討などについて遅れが生じている。(2)高速かつ簡易な画像検索アルゴリズムによる実験システムの試作実験システムの試作については特に問題は生じていない。Seam Carvingを用いた領域変位方式のROIの自動設定による改善については、検証する顕著性マップの種類を増やし、加えてSeamラインの削除または追加後の画像も用いてROIを予測する方法を検討する。なお、平成30年度の計画内容である、コンテンツIDなどの情報を複数の電子透かし方式による埋め込み処理を適用することで、平均化攻撃を受けた際の埋め込み情報の残存率の向上についても同時に検討する予定である。高速かつ簡易な画像検索アルゴリズムの適用については、畳み込み自己符号化器から得られる圧縮特徴量の導入による探索速度と探索精度の向上について、今後も計画通りに進める予定である。(1)複数電子透かし方式による埋め込み方式による実験システムの試作埋め込み情報の検討については人員を加えて実験システムの試作の進捗速度を速めるようにする。また、これ以外の部分については、計画に沿って透かし情報を埋め込んだテスト画像についての攻撃耐性を調査し研究を進める予定である。(2)高速かつ簡易な画像検索アルゴリズムによる実験システムの試作当初の計画通り、これまで提案した画像検索技術を踏まえて画像への適用を検討し、総合的な電子透かし用画像検方式としての確立を図る予定である。次年度使用額が生じた理由は出張行程等の選択により費用が節約できたためであり、次年度の消耗品や旅費等で使用する予定である。研究に使用するソフトウェアMatlabのライセンス更新のタイミングが3月直後となるため、該当予算額を用いて平成31年度に更新する予定である。
Outer radial glia誕生がもたらす神経幹細胞の場と時間特性の変化

ヒトなど複雑な大脳組織構造を持つ生物種では、脳の発生が進むにつれて脳室帯よりも外側の領域で未分化性を保ったまま分裂増殖する神経幹細胞が増加してくる。これらは脳室面で分裂する神経幹細胞aRG (apical radial glia)に対してoRG (outer radial glia)と呼ばれる。oRGは、一部のaRGが脳室面に対し斜め/垂直な分裂をすることによって生み出されると考えられている。本課題研究は、発生の時間軸上の限られた期間でaRG細胞集団の中から斜め分裂を行うものが出現する分子機構と、それらがoRGの示す特徴的な細胞挙動に与える影響を明らかとすることを目的としている。本研究で扱うLzts1は代表者の先行研究により分化細胞の脳室面からの離脱を引き起こすことが示された分子である。Lzts1はマウス脳原基において(分化細胞だけでなく)一部のaRGでも弱く発現しており、昨年度までのマウス脳原基への低レベル強制発現実験等によってaRGの斜め分裂を惹起し多数のoRG様細胞の誕生を促すことが観察されている。本年度は脳回を有しマウスよりも多数のoRGが存在するフェレットを実験モデルとし、CRISPR/Cas9システムによるin vivoゲノム編集の手法を用いたLzts1のノックアウト実験を中心に研究を遂行した。あわせてsiRNAノックダウンに対するレスキュー実験やコントロール群の追加などこれまでに得られた成果をより厳密に証明するための追加実験も行っている。これらの実験から、大脳発生過程の限られた時期に一部のaRGで発現するLzts1が、マウスおよびフェレット脳でaRGの斜め分裂を惹起することでoRG誕生を正に制御していることを明らかとした。このことによりoRG誕生と分化細胞の離脱という異なる2つの生命現象が共通の分子機構で制御されていることが示された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。ヒトなど複雑な大脳組織構造を持つ生物種の脳原基には、脳室帯よりも外側の領域で未分化性を保ったまま分裂する神経幹細胞が存在しており、その分裂増殖が大量のニューロン供給に貢献している。これらの幹細胞は、脳室面で分裂する神経幹細胞aRG (apical radial glia)に対してoRG (outer radial glia)と呼ばれる。一方、oRGは、一部のaRGが脳室面に対し斜め・垂直な分裂をすることによって生み出されると考えられている。したがって、発生のある時期にみられる脳室面付近におけるaRGの分裂軸変化という「細胞レベルでの微小な変化」は、誕生するoRGがもたらす多数のニューロン産生を介して、最終的に形成される3次元的な脳組織構造に大きな影響を及ぼしている可能性が高い。本課題研究の目的は、発生の時間軸上の限られた期間でaRG細胞集団の中から斜め分裂を行うものが出現する分子機構と、それらがoRGの示す特徴的な細胞挙動にどのように関与しているのかを明らかとすることである。本年度は、分化細胞の脳室面からの細胞離脱を制御する分子が、同時にaRGの分裂軸変化も制御している可能性について検討を行った。具体的には、マウス胎児脳組織への本分子の強制発現あるいはノックダウン・ノックアウトがaRGの分裂軸変化と生じるoRG様細胞に与える影響を、ライブイメージングならびに固定組織を用いて評価した。これらの研究から、発生のある時間枠内において捉えられる本分子のaRG細胞集団内での発現の揺らぎが、aRGの分裂軸変化とoRG産生に貢献していることを示唆する知見を得た。ライブイメージングや固定組織での解析を機能実験と組み合わせることで、aRGの分裂軸変化に本分子がどのように関与するかを明らかにできた。特に連携研究者との共同研究によって、本分子のノックアウト時においてaRGの斜め分裂が減少することが明らかとなり、その結果、本分子の発現によってもたらされる斜め分裂が生理的な発生過程でも分裂軸の変動に関与していることが示唆された意義は大きい。

これらの実験から、大脳発生過程の限られた時期に一部のaRGで発現するLzts1が、マウスおよびフェレット脳でaRGの斜め分裂を惹起することでoRG誕生を正に制御していることを明らかとした。このことによりoRG誕生と分化細胞の離脱という異なる2つの生命現象が共通の分子機構で制御されていることが示された。本研究成果を取りまとめて国際学術誌に投稿した論文に対して、査読者から複数の追加実験の必要性を指摘されており、平成30年度はそれらに対応して論文のリバイズを行う。特に、oRGがマウスよりも多数存在することが知られているフェッレト胎児脳に対するin vivoノックアウト実験を連携研究者との共同研究として行う予定にしている。これらの実験を通して、aRGの分裂軸変化を惹起する分子機構がoRGの数と脳組織構造に及ぼす影響を評価する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
模倣と模倣抑制訓練で脳内ミラーシステムの活動は変化するか

本研究の目的は,他者の行為を観察したときに自動的に発生する脳内のミラーリング活動と,そのミラーリング活動の抑制に関わる脳活動について、明らかにすることであった。本年度は,3か年計画の最終年度として、平成28年度および平成29年度に得られたデータの解析と、学会や論文誌等での成果発表が予定されていた。年度の前半には、昨年度の終わりに終了した第3実験のデータも含め、これまでに得られたすべてのデータを用いて研究のまとめを行った。またこれらの成果について、国内学会や国際学会で発表を行い、他の研究者からのフィードバックを受けた。また、その他の国内学会にも参加し、当該研究分野に関する最新動向の収集に努めた。年度の後半では、引き続き成果のまとめ作業を行い、国際誌に論文を2本投稿した。1本はすでに掲載済みであり、もう一本も現在査読対応中である。並行して博士学位論文も執筆した。過去3年間で得られたデータをまとめて解析した結果、前頭の活動指標と脳内ミラーリング活動の指標の間に関連がみられ、前頭の抑制系ネットワークが脳内ミラーリングの活動抑制に関わっている可能性が示された。また、従来はfMRIを用いて研究が行われることが多かったが、本研究では脳内ミラーリング活動の抑制に関わる脳活動を脳波で捉えることができた。これらの研究成果については、Journal of Physiological Anthropology等への論文投稿・掲載をはじめ、日本生理人類学会の感性脳科学研究部会から依頼された口頭発表も行った。したがって、模倣抑制訓練による脳内ミラーリング活動への影響、およびそのメカニズムの検討は、一通りの完成を見たといえる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。他者の行為を観察したときに脳内で自動的に発生するミラーリング活動は、経験などの要因によって変化する。また他者行為観察時の自動模倣を敢えて抑制することで、その後の他者観察に関わる脳活動に変化が起こる。そこで本研究では、模倣と模倣抑制訓練が脳内ミラーシステム活動に与える影響を検証する。年度初期には文献調査と実験計画の精査を行った。その結果、実験中のタスク(自動模倣抑制訓練に用いる課題)については、予定していたタスクよりも適当なタスクを発見したため、計画を変更して実施することとした。また脳波データについても、科学者コミュニティーで配布されているツールボックスを使用することで、より詳細な調査ができることが示唆された。より多角的に脳内ミラーシステムの活動が評価できると考えたことから、このツールボックスを使用する環境を整備し解析を試行している。年度中期には成人対象の予備実験および本実験を実施した。実験では群ごとに模倣、実行あるいは模倣抑制訓練と、その前後でミラーシステム活動の測定を行い、訓練による脳内ミラーシステムへの影響を評価した。また実験参加者には、共感などに関わる個人特性を評価する質問紙調査にも回答してもらった。当初の計画通り、3群合わせて45名のデータを得たところで本実験を終了とした。実験終了から年度末にかけてはデータのとりまとめ及び解析を実施した。速報用データとして従来の方法で解析を行った結果、模倣訓練と模倣抑制訓練で脳内ミラーシステムの活動が高まることが示唆された。これは申請時から想定されていた結果であるが、一方で模倣訓練と模倣抑制訓練の効果の違いは今後より詳細な解析が求められる。上記のツールボックスを用いた解析も年度末より開始しており、ツール使用方法の習熟と解析を平行して行っている。今回得られた成人のデータは今春開催される学会で発表予定である。本年度は情報収集に特に力を入れた一年となった。一方で成人対象の実験を計画通り年度内に終了しており、実験計画についてもおおむね予定通りに遂行することができた。データ解析においては当初計画とは異なった実験課題および解析方法を用いたために、当初計画よりも若干の遅れが発生した。しかし、これはより精度の高いデータを得るために必要なコストであったと考えられる。また遅れの程度についても、すでに新手法での解析を開始できたことから、全体の計画遂行には問題のないレベルであると考えている。本研究では,他者の行為を観察したときに自動的に発生する脳内のミラーリング活動と,そのミラーリング活動の抑制に関わる脳活動について調べている。本年度は,平成28年度に実施した実験のデータ解析および第2実験が予定されていた。年度初期には平成28年度に実施した第1実験のデータ解析と,第2実験の実験計画策定を行った。第1実験の結果から,模倣抑制訓練がその後のミラーシステム活動に影響を及ぼすことが示唆された。よって第2実験では,課題中のミラーシステム活動とミラーシステム活動を調整している脳活動の両方に着目した実験を策定した。策定した実験計画に基づき,年度中期に第2実験の予備実験および本実験を実施した。先行研究の自動模倣抑制課題よりも複雑な指上げ課題を実験参加者に課したうえで,課題中の脳活動を多チャンネル脳波計で計測した。課題成績についても,指の動きを検知するセンサーを用いて計測した。条件は指が動く刺激映像を見ながら行う模倣条件と,黒点が上下に動く刺激映像を見ながら行う空間条件を設定し,クロスオーバーデザインで実施した。男女合わせて27名のデータを得たところで本実験を終了した。年度の後半には,第2実験のデータを解析するとともに,刺激の提示割合を一部変更した第3実験も実施した。これは当初計画にはなかったが,より詳細にミラーシステムによる自動模倣と自動模倣抑制課題の関連を検証するために追加で実施した。

こちらは男女合わせて23名のデータを得たところで終了とした。得られた結果については,国内外の学術会議や学会で発表済みである。参加によって研究遂行に資する情報・コメントも得られている。今後はより詳細なデータ解析を行うとともに,早期の論文受理を目指す。本年度は実験の計画および実施に力を入れた一年となった。夏に第2実験を実施し,冬には追加の第3実験を実施した。第2実験では得られなかったデータも第3実験では得ることができたため,予定外の実験ではあったが追加で実施する価値があったと考えている。第3実験の実施によってデータ解析および論文執筆等に若干の遅れが生じているが,最終年度で取り組むことができるため,全体の研究遂行には問題のないレベルであると考えている。本研究の目的は,他者の行為を観察したときに自動的に発生する脳内のミラーリング活動と,そのミラーリング活動の抑制に関わる脳活動について、明らかにすることであった。本年度は,3か年計画の最終年度として、平成28年度および平成29年度に得られたデータの解析と、学会や論文誌等での成果発表が予定されていた。年度の前半には、昨年度の終わりに終了した第3実験のデータも含め、これまでに得られたすべてのデータを用いて研究のまとめを行った。またこれらの成果について、国内学会や国際学会で発表を行い、他の研究者からのフィードバックを受けた。また、その他の国内学会にも参加し、当該研究分野に関する最新動向の収集に努めた。年度の後半では、引き続き成果のまとめ作業を行い、国際誌に論文を2本投稿した。1本はすでに掲載済みであり、もう一本も現在査読対応中である。並行して博士学位論文も執筆した。過去3年間で得られたデータをまとめて解析した結果、前頭の活動指標と脳内ミラーリング活動の指標の間に関連がみられ、前頭の抑制系ネットワークが脳内ミラーリングの活動抑制に関わっている可能性が示された。また、従来はfMRIを用いて研究が行われることが多かったが、本研究では脳内ミラーリング活動の抑制に関わる脳活動を脳波で捉えることができた。これらの研究成果については、Journal of Physiological Anthropology等への論文投稿・掲載をはじめ、日本生理人類学会の感性脳科学研究部会から依頼された口頭発表も行った。したがって、模倣抑制訓練による脳内ミラーリング活動への影響、およびそのメカニズムの検討は、一通りの完成を見たといえる。今後は、採用1年目に行ったデータを新手法をもちいて解析を進めつつ、今夏に予定している第2実験に向けての準備、予備実験等(4月より開始済み)を行う予定である。加えて、昨年度に得た研究結果を国内外の学会で報告し、論文の執筆投稿も並行して行う。予定された実験はすべて終了しているため,3つの実験で得られたデータ解析と,なるべく早い論文受理を目指す。加えて国内外での成果発表も並行して行っていきたい。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
形状効果によるラチェット挙動に基づく超伝導ナノブリッジダイオード開発とその応用

超伝導回路用バイアス電流供給回路などへの応用を目指して,非対称高温超伝導体ナノブリッジのラチェット効果を利用した超伝導ダイオードの開発に関する研究を行った。作製プロセスの最適化を行い,単独ブリッジで臨界電流は数mA十数mA,磁場による臨界電流変化率は9%程度のものが得られている。ブリッジ配置位置による特性の違いや,SQUID構造において見られた特性のヒステリシスは,デバイスの動作物理を検討するための有用な情報と考えられる。計算による特性解析では,膜中に設けた四角形の穴の周辺でのボルテックス挙動に場所依存性が見られ,電流分布の違いによるポテンシャル・バリアの違いによるものとして理解された。23度は11月の研究開始後,加工装置の不具合のため予備実験が延長し,予定の内容について期間を24年度まで延長して実施した。(1)ナノブリッジ・ダイオードの構造検討および作製:初年度として,非対称形状の単独ブリッジを用いたデバイス構造およびブリッジ作製プロセスについて検討した。磁場印加はコイルを用いて行った。構造に関して,配線の一部を細くしてブリッジを形成する際,配線の幅方向の位置によりブリッジ特性に違いがある可能性が示唆された。単独ブリッジの臨界電流は数mA十数mA,磁場による臨界電流の変化率は9%程度のものが得られている。(2)計算によるブリッジ特性の解析: (1)と並行して,ブリッジ特性を計算により解析するため,時間依存ギンツブルグーランダウ(TDGL)方程式を用いた超伝導薄膜中のボルテックスの振る舞いの検討を行った。差分法による計算では,実験と同様の非対称括れ形状においては境界条件の設定に問題があことがわかり,今後の検討課題とした。代わりに類似の構造を持つ,膜中に設けた四角形の穴の周辺でのボルテックスの挙動について,その場所依存性について調べた。その結果,穴の角付近と角から離れた辺付近でボルテックス挙動に違いが見られ,電流分布の違いによるポテンシャル・バリアの違いによるものとして理解された。(3)整流回路の検討:ダイオードとともに整流回路を構成するインダクタンスおよびキャパシタンスについて,それらの値と使用する交流周波数との関係を等価回路を用いて検討した。また,インダクタンスやキャパシタンスを超伝導膜で実現するために,いくつかの素子形状について電磁界シミュレータによりインダクタンスやキャパシタンスの評価を試みた。(1)ナノブリッジ・ダイオードの構造検討および作製:ブリッジ単体での特性の磁場依存性に加えてSQUIDの特性の磁場依存性を利用して磁場変調量の増大を目指して,非対称ナノブリッジによるSQUIDの特性を作製し,その特性を調べた。磁場印加により非対称形状に由来するラチェット効果による臨界電流の変化とSQUIDによる臨界電流の変調をそれぞれ確認できた。臨界電流の変化率の増大に向けてSQUID面積の小さいものを作製した。外部磁場による周期的な変調は見られなかったが,ナノブリッジの発熱密度が大きいことが原因であると考えられた。また,発生電圧の印加磁場依存性などの特性にヒステリシスが観測された。これは当初予想していなかった特性である。ジョセフソン接合によるSQUIDではこのような特性は現れず,非対称ナノブリッジを用いたもの特有の現象であるといえる。定性的には大きなLIc積と非対称構造のために磁束量子の侵入部と排出部に流れる電流量に差が出るためと考えられる。この現象は非対称ナノブリッジを用いたSQUIDの動作の物理を検討するための役に立つとともに,その応用についても検討する価値があると考えられる。(2)計算によるブリッジ特性の解析:前年度に引き続き,時間依存Ginzburg-Landau (TDGL)方程式を用いたシミュレーションを有限要素法で行うためのプログラム作成を進めた。また,(1)で述べたヒステリシスの解析を行うため,ブリッジの端でのボルテックス出入りをジョセフソン接合で模した計算を試みるために,多接合並列回路の特性の計算を行うための条件の検討を行った。平成24年度はスパッタリング製膜が不調となり,対策および修理に半年ほど要したため実験が延長し,予定の内容について期間を25年度まで延長して実施した。(1)ナノブリッジ・ダイオードの構造検討および作製:ブリッジに接続する配線部分はブリッジよりもかなり幅が広く,マイスナー効果により排除された磁束がブリッジ付近に集中すると考えられることから,配線の幅方向のブリッジ位置の異なるものについて,印加磁場に対する臨界電流の変化量のブリッジ場所依存性を調べた。その結果,ブリッジ場所依存性が観測され,括れ側に流れる遮蔽電流の大きさが臨界電流の変化量に影響するためと考えられた。また,ブリッジの電流ー電圧特性において,電圧状態での発熱が特性に支配的影響を及ぼしていることが考えられた。ブリッジの本来の確認するため,特性ナノブリッジに電子ビームを照射して臨界電流密度を制御して低減化する試みを行った。

試料数は少ないが,電子ビーム照射により臨界電流密度の減少を示す結果は得られている。(2)SQUID構造を有するナノブリッジ・ダイオードの構造検討および作製:非対称ナノブリッジを2本並列にしたSQUID構造を作成した。作製した試料において両ブリッジのブリッジ幅にばらつきが見られたため,作製条件の検討を行った。(3)計算によるブリッジ特性の解析:時間依存Ginzburg-Landau (TDGL)方程式を用いた磁束移動のシミュレーションに関して,差分法では実際の形状に対する境界条件の設定に問題があったため,有限要素法による計算を行うためにプログラムの作成を開始した。また,差分法での計算では,括れた部分での磁束挙動に関して,膜中に設けた四角形の穴周辺でのボルテックス挙動について前年度に引き続いて検討し,磁場侵入長とコヒーレンス長の比が異なる場合についてなどの検討を行った。平成23年度に薄膜加工に用いる装置の故障があり,平成24年度に延長して実験を実施したが,平成24年度に入って試料特性の劣化が見られるようになり,製膜・加工条件の検討,製膜装置の不具合部分の検討などに時間がかかり,計画が遅延した。25年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度に薄膜加工に用いる装置の故障があり,平成24年度に延長して実験を実施したが,平成24年度に入って試料特性の劣化が見られるようになり,製膜・加工条件の検討,製膜装置の不具合部分の検討および製膜装置の修理などに時間がかかり,計画が遅延した。ナノブリッジ・ダイオードの構造検討および作製については,単独ブリッジの特性評価に基づいて作製プロセスの改善を図りつつ,大きな特性非対称性を得るためにブリッジを2本並列にしたSQUID構造を作製する。このSQUID構造を有するナノブリッジ・ダイオードについて,両ブリッジの形状を独立に変化させた場合の特性や,配線も考慮したブリッジの配置方法についても検討し,最適構造を決定する。計算によるナノブリッジ・ダイオード特性の解析については,時間依存Ginzburg-Landau (TDGL)方程式を用いた数値計算によるシミュレーションを引き続いて行い,ブリッジ内での磁束量子の移動の様子等の検討を行うとともに,SQUID特性についての理論計算も行う。これら計算結果と実際のデバイスの測定結果との比較からデバイス特性の解析を進めるとともに,デバイス設計へフィードバックをかけ,デバイス構造の改善を行う。整流回路の検討については,まず半波整流回路の設計・試作を行い,1交流入力に対して1直流出力を出す整流回路において,模擬負荷での出力電流の確認の後,簡単なSFQ回路へのバイアス電流供給試験を目指す。その後,複数直流出力への拡張を検討する。
ヘリコバクターピロリの血清診断法の開発とその集団健診への応用に関する研究

本研究の目的は、ヘリコバクター・ピロリ菌(以下H.pylori)の疫学調査を行うために、簡便で安価な精度の高い血清診断法を開発すること、将来的には集団健診の場においてH.pyloriのスクリーニング検査を行うことである。そこで血清診断法の開発の基礎的研究として、標準抗原タンパクの抽出を行い、モノクローナル抗体の作製を行った。まず胃炎、胃・十二指腸潰瘍などの内視鏡検査から得られた生検組織から、H.pyloriを分離・培養した。これらの菌株のウレアーゼ(urease)活性、空胞化毒素の値はまちまちであった。得られたH.pyloriを増殖させ、菌体および培養液中の菌体外成分のそれぞれからタンパクを抽出した。その結果標準抗原としてウレアーゼに注目し、菌体から精製したウレアーゼを基にアジュバンドをつくり、balb/cマウスの皮下に投与して抗H.pylori-ureaseマウスモノクローナル抗体を作成した。その際効率よく大量に抗体を得るために、マウス由来の抗体産生細胞とガン細胞を細胞融合させた。そのようにして得られた抗体をさらに分離・精製するために、さらにスクリーニング・クローニングを行い、最終的なH.pylori-ureaseマウスモノクローナル抗体とした。今後は今回精製したH.pylori-ureaseを固相抗原としてH.pylori感染血清と非感染血清での抗体価を測定し、より感度・特異性の高い抗体測定系の構築に努める予定である。
腫瘍ウイルス感染に伴うエピゲノム異常による発癌機構の解明

癌ウイルスとして知られるEpstein-Barr (EB)ウイルスの感染モデルを用いて発癌ドライバーとしてのエピゲノム異常の誘導機構とその発癌誘導機構を解明する。EBウイルス感染後に発現解析とChIP-seqでのエピゲノム解析を時系列で行い、エピゲノム異常誘導因子を同定し、機能解析を行う。また、Hi-C法によるクロマチン構造解析を行うことで、エピゲノム異常が転写制御に与える影響を明らかにし、領域特異的なエピゲノム編集による検証を行う。最後にEBウイルス陽性胃癌の臨床検体でエピゲノム異常と誘導因子の発現状態を検証し、治療標的としての可能性を検討する。
多階層の協調によるメモリシステム消費エネルギー最適化フレームワーク

組込みシステムの性能や計算精度を保証しながら消費エネルギー最適化を実現することは,非常に重要な課題である.本研究では,省消費エネルギーでありソフトウェア制御のオンチップSRAMであるスクラッチパッドメモリ(SPM)の活用に着目し,組込みシステムのプロセッサおよびメモリシステムを対象とした消費エネルギー最適化技術の確立を目指す.平成23年度では,まず,前年度から行ってきた研究の継続で,シングルプロセッサーマルチタスク環境で適用できる,SPMの効率的かつ柔軟な活用を実現する手法を提案した.本手法は,高い実時間性が要求されるリアルタイムシステムにおいて適用でき,これらのメモリシステムの消費エネルギー最小化を実現できる.次に,組込みリアルタイムシステムのアプリケーション開発における消費エネルギー最適化フレームワークを提案した,本フレームワークは,複数の要素技術を統合的かつ段階的に適用することで,リアルタイム性を保証しつつ,システム動作時の平均消費エネルギーを最小化する.提案した技術は,組込みリアルタイムアプリケーションの消費エネルギーの自動最適化を支援するソフトウェア・ツールチェーンとして実装した.TV会議システムのアプリケーションをケーススタディとした評価により,実装成果物の有用性と実用性を立証した.さらに,SPMの配置内容を実行時に管理できる機構を組み込んだリアルタイムOSを設計および実装した.本手法は,設計時におけるSPMの配置決定情報と実行時におけるタスクのSPM活用状況を基にして,小メモリ量かつ低性能オーバヘッドでSPMの実行時再配置を実行できる.評価実験により,開発したリアルタイムOSは,組込みシステムの消費エネルギー削減に寄与することを確認した.組込みシステムの消費エネルギー最適化は,非常に重要な課題である.本研究では,プロセッサ全体の約半分の消費エネルギーを占めるメモリシステムの消費エネルギー最適化を目指す.本研究の到達点は,マルチプロセッサーマルチタスク環境において適用可能なメモリシステム管理技術を確立することである.さらに,コンパイラやリアルタイムOSといった,多階層に跨る統合的なメモリシステム消費エネルギー最適化フレームワークを開発する.その第一段階として,平成21年度では,シングルプロセッサーマルチタスク環境で適用可能なメモリシステムの効率的かつ柔軟な活用を実現するアルゴリズムの提案を行った.まず,非プリエンプティブなマルチタスク環境に対応した,スクラッチパッドメモリ(SPM)領域の効率的な分割手法を示した.提案するSPM分割方針は,消費エネルギー最小化を目的関数とした整数計画問題に定式化している.さらに,プリエンプティブな固定優先度ベースのスケジューリング方式に従って処理されるマルチタスク環境で適用可能な3種類のSPM活用戦略を提案した.空間活用法では,各タスクに与えるSPM容量およびSPMに配置するコードを静的に決定する.時間活用法では,実行状態にあるタスクがSPMの全容量を独占して使用する.混合活用法は,基礎戦略は空間活用法であるが,高優先度タスクはより低優先度のタスクの空間活用領域を時間活用法で"横取り"して活用できる.それぞれの戦略は,タスクごとに割当てるSPM容量,および,SPMへのコード配置を同時決定可能な整数計画問題に定式化している.定式化の際に,タスクの優先度を考慮し,消費エネルギー最適なSPMの活用を実現しているのが特徴である.提案手法の評価実験の結果,提案するSPM活用戦略の有効性を示した.組込みシステムの性能や計算精度を保証しながら消費エネルギー最適化を実現することは,非常に重要な課題である.本研究では,省消費エネルギーでありソフトウェア制御のオンチップSRAMであるスクラッチパッドメモリ(SPM)の活用に着目し,組込みシステムのプロセッサおよびメモリシステムを対象とした消費エネルギー最適化技術の確立を目指す.平成22年度では,まず,前年度から行ってきた研究の継続で,シングルプロセッサーマルチタスク環境で適用できる,命令SPMの効率的かつ柔軟な活用を実現する手法を提案した.さらに,この研究をデータSPMに適用できるよう手法を拡張した.高いリアルタイム応答性が要求されるマルチタスク環境において,タスク毎のデータSPMへのデータ割当ておよび各タスクへのデータSPM領域の分配量は,消費エネルギー最小化を目的関数として定式化した整数計画問題により決定される.次に,組込みリアルタイムシステムのアプリケーション開発における消費エネルギー最適化開発支援フレームワークを提案した.本手法は,複数の要素技術を統合的かつ段階的に適用することで,リアルタイム性を保証しつつ,システム動作時の平均消費エネルギーを最小化する.本フレームワークは,タスク毎とタスク間の解析・最適化,および,リアルタイムOSによる実行時最適化の3段階に分かれる.プログラム設計時の解析・最適化は,まずタスク単位でその性質を解析し,単体最適化を行った上で,タスク間の解析・最適化を適用する.リアルタイムOSは,設計時最適化によって得られた情報を活かすことにより,アプリケーション実行時の消費エネルギー最小化を実現する.組込みシステムの性能や計算精度を保証しながら消費エネルギー最適化を実現することは,非常に重要な課題である.本研究では,省消費エネルギーでありソフトウェア制御のオンチップSRAMであるスクラッチパッドメモリ(SPM)の活用に着目し,組込みシステムのプロセッサおよびメモリシステムを対象とした消費エネルギー最適化技術の確立を目指す.平成23年度では,まず,前年度から行ってきた研究の継続で,シングルプロセッサーマルチタスク環境で適用できる,SPMの効率的かつ柔軟な活用を実現する手法を提案した.本手法は,高い実時間性が要求されるリアルタイムシステムにおいて適用でき,これらのメモリシステムの消費エネルギー最小化を実現できる.次に,組込みリアルタイムシステムのアプリケーション開発における消費エネルギー最適化フレームワークを提案した,本フレームワークは,複数の要素技術を統合的かつ段階的に適用することで,リアルタイム性を保証しつつ,システム動作時の平均消費エネルギーを最小化する.提案した技術は,組込みリアルタイムアプリケーションの消費エネルギーの自動最適化を支援するソフトウェア・ツールチェーンとして実装した.TV会議システムのアプリケーションをケーススタディとした評価により,実装成果物の有用性と実用性を立証した.

さらに,SPMの配置内容を実行時に管理できる機構を組み込んだリアルタイムOSを設計および実装した.本手法は,設計時におけるSPMの配置決定情報と実行時におけるタスクのSPM活用状況を基にして,小メモリ量かつ低性能オーバヘッドでSPMの実行時再配置を実行できる.評価実験により,開発したリアルタイムOSは,組込みシステムの消費エネルギー削減に寄与することを確認した.
藻類利用可能懸濁態リンの藻類増殖試験と連続抽出による定量法開発と流出負荷量評価

明谷川および長良川流域で調査採取した河川水中懸濁物質および流域土壌を用いて、化学的連続抽出法による懸濁態リンの分画実験と藻類増殖試験を行った。連続抽出法では懸濁態リンを9成分に分画し、藻類増殖試験では、リン源として懸濁態リンのみを添加した。その結果以下の知見を得た。1)降雨時流出懸濁態リンの主成分は塩基可溶性無機リン、有機態リン、Fe,Mn結合無機態リンであり、全体の7590%を占めた。また微生物分解などにより比較的早く利用される有機態リンは概ね3040%程度であった。2)森林表層土壌は有機態リンが50%ほど含まれており、ほぼ100%が生物利用可能であった。水田土壌は施肥由来と考えられるFe,Mn結合無機リン、吸着リンが40%を占め、90%が生物利用可能であった。3)懸濁態リンの流出源である流域の土壌や底質中のリンを用いた藻類増殖試験により、懸濁態リンが藻類増殖に利用されていることが明らかになった。4)藻類増殖試験では、森林表層土壌に含まれるリンは60%程度が藻類に利用され、水田土壌は90%近くが利用された。5)藻類に利用可能と考えられている分画から求めた藻類利用可能態リンの懸濁態リンに占める比率は7590%であり、藻類増殖試験から求めた値は30%程度であった。流域土壌の藻類利用可能態リンの比率も連続抽出法で求めた場合が、藻類増殖試験で求めた場合よりも高くなった。これらの結果から、連続抽出法により、藻類利用可能態リンを定量評価することは可能であると考えられる。ただし、どの分画が藻類に利用されるかは、対応が必ずしも明確にされていないため、今後さらに検討する必要がある。本研究において、藻類利用可能態リンの定量方法の方向性を示すことができた。今後、連続抽出法を改良し、藻類増殖試験を組み合わせてどの分画が藻類利用可能リンかを明らかにすることで、藻類利用可能態リンの定量法が確立できる。藻類に利用可能な懸濁態リンの定量法を開発するために、懸濁態リンをリン源とした藻類増殖能試験と、懸濁態リンの連続抽出法について検討を行った。藻類増殖試験においては、降雨時流出河川水を用いたリン制限下での増殖試験の結果、溶存態リンのみを含むろ過水よりも懸濁態リンも含む未ろ過水の方が藻類増殖量が多く、懸濁態リンによる藻類の増殖が確認できた。また、前処理として試料水に滅菌操作を行った後、少量の河川水を添加したバクテリアが存在する系と、河川水無添加でバクテリアが存在しない系での藻類増殖能の比較から、バクテリアによる分解も懸濁態リンの藻類利用にとって重要な経路であること、バクテリア分解を伴う藻類増殖には時間遅れが生じていることがわかった。この懸濁態リンによる藻、類増殖量は、リン酸態リンの場合に比べて低く、懸濁態リンのすべてが藻類増殖に利用されているわけではないこともわかった。連続抽出法においては、種々用いられている連続抽出法を検討し、懸濁物質を1M塩化アンモニウム溶液、0.11MBD溶液、1M水酸化ナトリウム溶液、0.5