hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超高精細・超広視野角3Dホログラフィック表示のための大規模ピクセル計算技術

ホログラフィック3Dディスプレイは、特別な機器を装着せずに3D表示が可能であることから、これからのヒューマンインタフェースとして長年実用化が期待されて来た。このための課題の一つが、コンピュータ上でホログラムデータを生成するための計算コストが高いことがあげられる。特に高精細・高視野角ディスプレイを実現するには、ギガピクセル規模のホログラム計算が必要となるため、その計算コストは膨大なものとなる。この課題に対して、本研究では、我々が先に考案したオブジェクト分割法と呼ぶデータ分割法を活用し、これをマルチGPUクラスタ上に実現して高性能化を図っている。本年度は具体的に次の(1),(2)を実施した。(1)ギガピクセル規模のフレネルホログラムの計算に適用した結果に基づき、(i)3つのレイヤーにおける並列化の可能性があること、(ii)光学実験により3Dイメージが正しく再構成できること、(iii)シミュレーションにより16ノード(各1GPU)上で1レイヤーの並列性を活用して2倍の高速化、16ノード(各16GPU)上で2レイヤの並列性を活用して20倍の速度向上が可能であることを明らかにした。(2)上記シミュレーションによる評価結果を踏まえ、当初の目標であった2GPUを搭載したノードを8台組み合わせたマルチGPUクラスタを構築すると共に、この実機上での並列化、最適化を試みた。この結果、3.2ギガピクセルオブジェクトから1.6ギガピクセルホログラムの生成が4.28秒で行えること、さらにこれが、通常のCPUでの逐次処理の237.92倍、マルチコアCPU上でのマルチスレッド実行の41.78倍の速度向上であることを確認した。(1)の成果をApplied Opticsにおいて公表した。(2)の成果は、ApPLIED国際会議で発表し、さらにIEICE論文誌に投稿して採録が決定した。我々の考案したオブジェクト分割法をギガピクセル規模のフレネルホログラムの計算に適用した結果、3Dイメージが正しく再構成できることを光学的な実験により明らかにし、さらにシミュレーションにより高速化を見積もって、その成果をApplied Opticsにおいて公表したこと、及び構築した8ノードのマルチGPUクラスタにおいて、並列化、最適化の効果を具体的かつ詳細に検討して、その成果を国際会議において公表し、論文誌に採録が決定したこと、これによってさらなる大規模化、高速化のための基礎固めを行えたことによる。ここまでの実験結果の解析から、従来の各ノード内での最適化だけでなく、ノード間通信の高速化に目を向ける必要があることが分かり、ネットワークの高速化を具体的に考えて行く予定である。また、さらにデータサイズが大規模になったときの性能がどのようになるかを実験的に検討する予定である。ホログラフィック3Dディスプレイは、ヘッドマウントディスプレイのように特別な機器を装着することなく3D表示を実現できるため、これからのヒューマンインターフェイスとして実用化が期待されている。原理的には、3Dオブジェクトデータを入力として、コンピュータ上で対応するホログラム(Computer-generated hologram, CGH)を計算し、SLM(Spatial Light Modulator)に記憶、再生光を照射することによって再構成像を得る。本方式の実現に際しては、メガピクセルオーダの計算に数百秒掛かるなどCGHの計算コストが大きいことが課題である。本研究では、更に高精細、広視野角の3Dディスプレイの実現を目指して、ギガピクセル規模のリアルタイム処理を目指した高速化を行っている。本年度は、マルチGPUクラスタ上に我々の提案するオブジェクト分割法を実現し、マルチコアCPUとマルチGPUを内蔵する個々のノード内の最適化、及びノード間のデータ転送の最適化を図った。特にノード内最適化に関しては、オブジェクト分割法の変更、CPU-GPU間のデータ転送量の削減、カーネル統合、ストリーム処理の活用、マルチGPUによる並列化等を行った。このコードを用いて、ギガピクセルオーダの3Dオブジェクトを入力として、ギガピクセルCGHを生成する実験を行った結果、8ノード構成において4.28秒で処理が行えることを確認した。これは、通常のCPUでFFTを用いて処理した場合と比べて、237.92倍高速となっている。これらの成果は、国内研究会で発表すると共に、国際会議において発表した。本研究の大きな目標であるギガピクセルレベルの3Dオブジェクトデータを処理し、これをマルチGPUクラスタ上で我々の提案するオブジェクト分割法を用いて処理することを実現するとともに、CPU上で逐次コードを使用した場合と比べて、237.92倍の高速化を達成したことによる。

(2)上記シミュレーションによる評価結果を踏まえ、当初の目標であった2GPUを搭載したノードを8台組み合わせたマルチGPUクラスタを構築すると共に、この実機上での並列化、最適化を試みた。この結果、3.2ギガピクセルオブジェクトから1.6ギガピクセルホログラムの生成が4.28秒で行えること、さらにこれが、通常のCPUでの逐次処理の237.92倍、マルチコアCPU上でのマルチスレッド実行の41.78倍の速度向上であることを確認した。(1)の成果をApplied Opticsにおいて公表した。(2)の成果は、ApPLIED国際会議で発表し、さらにIEICE論文誌に投稿して採録が決定した。我々の考案したオブジェクト分割法をギガピクセル規模のフレネルホログラムの計算に適用した結果、3Dイメージが正しく再構成できることを光学的な実験により明らかにし、さらにシミュレーションにより高速化を見積もって、その成果をApplied Opticsにおいて公表したこと、及び構築した8ノードのマルチGPUクラスタにおいて、並列化、最適化の効果を具体的かつ詳細に検討して、その成果を国際会議において公表し、論文誌に採録が決定したこと、これによってさらなる大規模化、高速化のための基礎固めを行えたことによる。オブジェクト分割法では、ノード間転送が起きるのは最初に3Dオブジェクトデータを転送するときだけであるが、それでも最終的な処理時間の約半分を占めている。これを高速化するためには、ソフトウェアの最適化には限界があり、この先はネットワークの高性能化が必要と考えている。また、現在、入力オブジェクトとして元々の3Dオブジェクトを圧縮したものから処理を開始しているが、本来の3Dディスプレイの実現のためには圧縮前の3Dデータを圧縮するところから検討を加える必要がある。今後は、リアルタイム3Dディスプレイの実現に向けて、これらの課題に取り組む予定である。ここまでの実験結果の解析から、従来の各ノード内での最適化だけでなく、ノード間通信の高速化に目を向ける必要があることが分かり、ネットワークの高速化を具体的に考えて行く予定である。また、さらにデータサイズが大規模になったときの性能がどのようになるかを実験的に検討する予定である。本研究では、既設のGPUクラスタを有効活用して、実験を実施することができたため、GPUクラスタに充てる予算を次年度に使用して、既設のGPUクラスタの課題となっている通信性能の改善に充てる予定である。マルチGPUクラスタの計算ノードおよびノード間接続ネットワークについて、これまでの成果を十分に見極めた上で、性能向上により効果的な部分を拡充したいと考えているため。具体的な拡充候補としては、ネットワークの高速化やノード数の増加などを考えている。
脳腫瘍幹細胞の局在の解明

ヒト悪性脳腫瘍における脳腫瘍幹細胞の局在についてメチオニンPET(MET-PET)を用いて調査した結果、術前のdynamic-MET-PETが星状細胞系腫瘍と乏突起細胞系腫瘍の鑑別に有用となる可能性が示唆された。脳腫瘍幹細胞の局在を摘出標本を用いて検討した。腫瘍辺縁を含めた広範囲な摘出症例は少数であったこと,摘出標本とナビゲーションシステムとの整合性が困難等であったことより,摘出標本自体からの腫瘍幹細胞の局在に関しては結論を得ていない。現在引き続き症例を重ねる予定である。これと同時に脳腫瘍に対するdynamic-methionine-PETを施行し,これが腫瘍の鑑別や悪性度診断,脳腫瘍幹細胞の局在新段位に有用となりうるか検討した。【結果】星状細胞系腫瘍ではGBMを除いて,またmixed gliomaでは経時的な集積の変化を認めなかった。一方稀突起細胞系腫瘍とGBMでは経時的に集積の低下がみられた。また髄膜腫では悪性を除いて経時的な集積低下を認めた。さらに悪性リンパ腫では経時的な集積の変化はみとめなかった。【結論】代謝画像は脳腫瘍の悪性度診断や浸潤範囲の同定に有用であるが,dynamic-METは補助画像診断の一つとして今後有用となりうる可能性を示唆した。脳腫瘍幹細胞の局在に関しては今後画像所見との比較を重ねる。本研究の成果は現在論文投稿中である。脳腫瘍幹細胞の局在について摘出標本を用いて検討したが、術後の脳機能を温存するため腫瘍辺縁を含めた広範囲な全摘出症例は少数となったこと、また術中の脳偏位により摘出標本とナビゲーションシステムとの整合性が困難となったことなどから、摘出標本自体からの腫瘍幹細胞の局在に関しては結論を得られなかった。次にメチオニンPET(MET-PET)とMRIにて術前に腫瘍境界などをコンピューター処理し、MET-PETの集積度と脳腫瘍幹細胞の局在について相関性があるか病理学的検討を行ったが、これについてもMET-PETの集積度と腫瘍の悪性度の相関は得られるものの腫瘍幹細胞の局在に関しては結論を得るに至らなかった。またMET-PETを用いて脳腫瘍の浸潤程度の評価を併せて施行したが、この中で特にdynamic-MET-PETについてこれが腫瘍の鑑別や悪性度診断に有用となるか検討した。その結果、星状細胞系腫瘍では、膠芽腫で統計学的に有意なMETの経時的な集積の低下がみとめられたが、退形成性星細胞腫とびまん性星細胞腫では有意となる経時的集積低下をみとめなかった。一方、乏突起細胞系腫瘍では、退形成性乏突起膠腫と乏突起膠腫のいずれも統計学的に有意なMETの経時的集積低下をみとめた。今回悪性度による差異はみられなかった。この結果から術前のdynamic-MET-PETが星状細胞系腫瘍と乏突起細胞系腫瘍の鑑別に有用となる可能性が示唆された。この研究成果は医学誌に掲載されることとなっている。
神経用途カーボンナノチューブバンドル電極の開発と評価

ナノ/マイクロメートルサイズの先端径を持つ柔軟針状電極を,カーボンナノチューブ(CNT)のバンドル集合体により作製し,それらの神経電極としての実用性を,生体神経細胞・脳組織を試料とした生理学実験等により評価した。その結果,我々の開発したCNTバンドル電極が,細胞刺入型および脳刺入型の刺激/記録電極として有用であることが実証された。これらの電極は,世界的に前例がなく,神経インターフェイスに新しい可能性を与えるものと考える。本申請研究は,次世代の神経用途電極の可能性として,優れた物理化学的特性を併せ持つカーボンナノチューブ(CNT)バンドルを用いた新規電極の開発を行い,その神経インターフェイスとしての性能を,生体神経組織/細胞を試料とした電気生理学実験によって定量的に評価することである。今年度は,1)CNTバンドルの表面に対してシリコーンエラストマーを顕微塗布するための電動マイクロマニュピレータ制御装置を構築した;2)先端部以外が絶縁被覆されたCNTバンドル電極の作製と電気的特性の計測を繰り返し,作製方法/手順の改良を行った;3)電極の先端露出部直径は300nm以下,生理食塩水中での電気インピーダンスは0Hzで100MΩ以下,1kHzで2MΩ以下,通電可能電流は1kHzで±100nA以上となり,細胞内刺入に通常用いるガラス微小電極の使用水準を上回った。さらに予備実験ながら,4)ラット網膜組織より急性単離した単一神経細胞の細胞内へ,CNTバンドル電極先端を刺入し,電圧印加刺激によって活動電位発火を誘発することに成功した。以上により,微細な先端径を持つと同時に,良導電性と生体親和性を有する新規の神経用途電極を作製できることが実証され,交付申請書記載の研究実施計画については,ほぼ完遂できたと考える。従って次年度以降は,上記4)の本実験を行うと共に,CNTバンドル電極を用いた神経活動計測の可能性を生理学実験により検討する。本申請研究は,次世代の神経用途電極の可能性として,カーボンナノチューブ(CNT)バンドルを用いた新規電極の開発を行い,その神経インターフェイスとしての性能を,生体神経細胞/組織を試料とした電気生理学実験によって評価することである。2年目となる本年度は,我々が開発した細胞内刺入用CNTバンドル電極を製作し,ラット網膜組織から急性単離した単一神経細胞を試料として電極性能の評価を行った。ガラス電極を同時に用いた穿孔パッチホールセル記録法による計測から,細胞内へのCNTバンドル電極刺入の前後について, 1)細胞の静止膜電位の変化は,10mV未満であり,多くの場合で検出できない程小さいこと, 2)細胞の受動的な膜抵抗および膜容量の変化は検出できず,従って,細胞膜とCNTバンドル電極表面との間でギガオームシールが形成可能なこと,が分かった。さらに, 3)細胞内CNTバンドル電極と細胞外参照電極との間の電圧印加刺激によって,細胞の活動電位発火が誘発可能なこと, 4)パッチ電極からの細胞内電流注入により誘発された活動電位と,上記3)で誘発された活動電位との間で,その波形に差異が認められず,従って,細胞内に刺入したCNTバンドル電極による細胞内環境の変性が,少なくとも観測中(1時間未満)には起こらないこと,が示された。さらに予備実験ながら, 5)先端直径1ミクロン程度に太束化されたCNTバンドル電極を製作し, 6)これが,マウス脳切片試料内100ミクロン程度の深部へ,形状を維持したまま直接刺入できる機械的強度/柔軟性を持つことを見出した。以上14)により,これまでに開発したCNTバンドル電極が,細胞内刺入型刺激電極として使用可能なことが実証され,さらに5,6)により,CNTバンドルの細胞外電極としての可能性が示された。本申請研究は,次世代の神経用途電極の可能性として,カーボンナノチューブ(CNT)バンドルを用いた新規電極の開発を行い,その神経インターフェイスとしての性能を,生体神経細胞・組織を試料とした生理学実験によって評価することである。最終3年目となる本年度は,我々の提案するCNTバンドル電極が,細胞内のみならず細胞外電極としても使用可能な特性を持ち得るかを検証するため,1CNTバンドル部を先端径15ミクロンおよび長さ50300ミクロンに太束・長針化して作製し,これらを用いて,2脳組織の機械的特性と同程度以上(0.51%)に調整したアガロースゲル内部への刺入試験,3リン酸緩衝生理食塩水中および人工脳脊髄液中におけるサイクリックボルタンメトリ,インピーダンス分光,パルス電流通電に対する界面電位応答の測定を行った。その結果,今回作製した電極が組織刺入に対する十分な機械的強度を持ち,また同じ幾何表面積を持つ白金電極よりも一桁以上高い電荷注入能と低い液界面インピーダンスを持つ事が明らかとなった。続いて,マウス大脳皮質切片試料における近赤外顕微観察では,4電極先端を組織内約100ミクロンの深部へ刺入した時にも電極の顕著な変形は無く,5通常の細胞外刺激に用いるパルス状電流印加による電極・組織変性も,少なくとも5時間程度の間には確認されなかった。

さらに,上記の細胞外電流刺激によって大脳皮質の興奮性神経活動を誘起できることが,細胞内Ca2+イメージング法を用いた生理学実験によって示された。これらの成果を国内外の学会等で発表した。加えて,別の生理学実験において,8)大脳皮質内神経細胞の活動電位発火を細胞外単一ユニットとして記録することに成功した。以上により,我々が独自開発したCNTバンドル電極が,細胞内刺入型および細胞外組織刺入型の神経用途電極として有用であることが実証された。交付申請書の研究実施計画に記載した5つの項目を全て実施した。項目14については良好な成果を得たが,項目5の"CNTバンドル電極による細胞膜電位計測の試み"については,実施したものの,残念ながら計測成功には至らなかった。ただし前述の通り(『9.研究実績の概要』),CNTバンドルの細胞外電極としての可能性を見出したことは,当初の計画以上の成果である。従って,自己点検の評価区分として,(2)を選択した。24年度が最終年度であるため、記入しない。これまで,CNTバンドル電極の細胞内刺入型電極としての評価を行った。今後は,『9.研究実績の概要』に記載した項目5,6の実験を本格的に実施し,神経組織刺入型電極としての実用性評価を行う。さらに,我々の開発するCNTバンドル電極が,刺激用のみならず計測用としても使用可能か否か,引き続き検討する。
造血および白血病幹細胞ニッチの分子機構とその制御

造血幹細胞は細胞周期をゆっくりと回っている。この静止期性により、幹細胞は外界からのストレスを受けにくくなっていて、長期にわたる造血にもかかわらずその消耗を免れていると考えられる。幹細胞の静止期性は、内的および外的因子によって制御されている。我々は造血幹細胞の代謝を検討し、それらは低酸素性ニッチでHIF-1aを発現し、嫌気的代謝を営んでいることを見出した。HIF1-a欠損マウスの造血幹細胞は好気的代謝により、その静止期性を失い、消耗老化が進むことを見出した。造血は、哺乳類においては骨髄で、魚類においては腎臓で営まれ、それは腎髄と呼ばれる。従来、造血の場は、腎臓の間質とされるだけで詳細な検索はなされていなかった。1)魚類造血幹細胞マーカー遺伝子の探索我々はゲノム情報が豊富なゼブラフィッシュを用いて腎臓SP細胞を分離し、マイクロアレイによる網羅的な遺伝子発現解析を行った。SP細胞(造血幹細胞)とnon-SP細胞(造血前駆細胞や成熟血球など)とで発現データを比較し、SP細胞で発現増加の認められる遺伝子を約1,000個抽出した。次に、NCBIのデータベース上に登録されているヒトおよびマウス造血幹細胞のマイクロアレイデータを得て、3種の造血幹細胞で共通して発現増加している遺伝子を探索した。その結果、40個の共通発現増加遺伝子を抽出することに成功した。これらの遺伝子にはgata2、id1、egr1など造血幹細胞の機能に必須な遺伝子が含まれていた。これらの40個の遺伝子のうち、ゼブラフィッシュの腎臓SP細胞で特異的に発現しているjamla(junctional adhesion molecule la)に着目した。(2)ゼブラフィッシュ造血幹細胞の可視化jamlaの遺伝子制御領域の下流にEGFPを挿入したコンストラクトをゼブラフィッシュの胚にマイクロインジェクションし、安定的にGFPを発現するトランスジェニック系統(jamla:EGFP)を確立した。jamla:EGFPの腎臓においてフローサイトメトリー解析を行ったところ、GFP(+)細胞のうちの約15%がSP細胞と重複していた。次に、腎臓内のGFP(+)細胞の分布を観察したところ、GFP(+)細胞は腎臓内で両側性に分布する集合管の周囲に認められた。驚くべきことに、他の造血細胞の多くは腎臓の間質に認められたのに対し、GFP(+)細胞は集合管上皮において管腔側の上皮細胞間隙に入り込んでいることが明らかになった。造血幹細胞ニッチをより詳細に解析するため、昨年に引き続き、炎症における造血幹細胞の動態を検討した。cyclic-di-GMP (c-di-GMP)は、大腸菌やサルモネラ菌から産生される核酸で、この分子が造血幹細胞およびそのニッチにどのような影響を与えるかを検討した。i)c-di-GMP(cdG)投与により、マウス骨髄造血幹細胞は減少しその機能も低下した。一方、脾臓では、幹細胞の増加が認められた。これにより、幹細胞の骨髄からの移動が考えられた。ii)c-d-GMPの上記の効果は、cdGの細胞内受容体であるSTING欠失マウスでは見られなかった。iii)Angpt-1,Kitlのようなニッチ因子は、骨髄間葉系細胞で低下し、血管内皮細胞で増加していた。ゆえに、病原体由来のc-d-GMPは、幹細胞とニッチへの両作用により、造血を変動させることが明らかとなった。これらの研究を通して「炎症性造血ニッチ」の実態が明らかとなった.また、これに類似して、CMLの造血においても、サイトカインによる造血ニッチの異常が起きていることを確認した[Kobayashi CI,etal: Blood, in press]。造血幹細胞ニッチの研究として、炎症における造血幹細胞の動態を検討した。i)PGE2の受容体EP4をノックダウンした造血幹/前駆細胞(LSK細胞)では移植後の骨髄再構築能が低下する一方、EP4アゴニストで前処理したLSK細胞が高い骨髄再構築能を獲得することを示し、PGE2/EP4シグナルが造血幹/前駆細胞に直接に作用し骨髄再構築能の向上に寄与することを明らかにした。ii)間葉系前駆細胞が、PGE2刺激によってKitl、Fgf1、Angpt1、TnC、Has1といった造血幹/前駆細胞の維持や増殖に重要なニッチ関連因子を高発現するようになりLSK細胞のコロニー形成能に対する高い支持能を獲得することが明らかとなった。iii)マウスへの5-FU投与による骨髄抑制からの骨髄回復実験において、PGE2あるいはEP4アゴニスト投与によって、骨髄回復が促進されることが示され、これはPGE2あるいはEP4アゴニストの直接的/間接的な造血幹細胞への作用の結果と考えられた。(Blood, 2013に発表)(2)cyclic

-di-GMP (c-di-GMP)は、大腸菌やサルモネラ菌から産生される核酸で、この分子が造血幹細胞およびそのニッチにどのような影響を与えるかを検討した。i) c-di-GMP投与により、マウス骨髄造血幹細胞は減少しその機能も低下した。一方、脾臓では、幹細胞の増加が認められた。これにより、幹細胞の骨髄からの移動が考えられた。ii)c-d-GMPの上記の効果は、STING欠失マウスでは見られなかった。iii)Angpt-1,Kitlのようなニッチ因子は、骨髄間葉系細胞で低下し、血管内皮細胞で増加していた。ゆえに、病原体由来のc-d-GMPは、幹細胞とニッチへの作用により、造血を変動させることが明らかとなった。哺乳類における造血幹細胞ニッチ制御の研究は順調に進展しているが、この成果は、白血病幹細胞との関連で、本研究の後半にとりまとめて報告する。さらに、昨年度は、ゼブラフィッシュ造血幹細胞とそのニッチの研究が急速に進展した。「造血幹細胞が上皮内に嵌入する」という全く新しい事実を発見した。25年度が最終年度であるため、記入しない。以前より、炎症に伴う造血の変動(例えば、敗血症時の白血球減少など)が知られていたが、本研究により、炎症・細菌分子には造血幹・前駆細胞に対する作用とそのニッチに対する作用の両方があることがわかった。我々は、造血システムの基本形を有する魚類において、幹細胞およびそのニッチの研究を進め、哺乳類に敷衍する。これをもとに、幹細胞の維持、老化、白血病化の気候を解析する。最近、PGE2による造血幹細胞の増幅、COX Inhibitorによる造血幹細胞の動員が報告されており、我々の研究もより、臨床的応用を目指したいと考えている。
A novel, non-invasive, MRI based approach to the measurement of OEF, CBF and CMRO2 in the human brain.

本研究課題で開発したOEF画像の後処理法を用いて、健常者を対象とした覚醒下麻酔中データに適用し、OEF計測が可能であることを示した。引き続き研究課題として、ASLを用いたより正確なCBF測定法の開発が必要となるが、当初予定していた本学7T MRIによるASL撮像が不可能となり、共同研究先のマンチェスター大学の3T MRIを用いて、マルチバンド法とLook Locker readoutを用いたASL撮像法の開発を試みた。本技術が開発されれば、全脳領域におけるCBF測定が可能となる。しかし、本科研費研究期間内のみでは、全脳のCBF測定技術の開発までには至らず今後も研究開発を行う予定としている。
X線を中心としたスターバースト銀河での巨大ブラックホール形成の多波長観測的研究

(1)M82X-1:スターバースト中での中質量ブラックホールの形成過程の理論的研究を行ない、スターバーストから中質量ブラックホールを経由し、巨大ブラックホールが形成される自然なシナリオを示した。「あすか」で得られたX線スペクトルをべき関数型で説明する事はできず、ジェットソースの可能性はほぼ否定された。多温度円盤ブラックボディの場合温度と光度の間に相関が見られなかった。これにより、単純な降着円盤等で説明する事は困難であることが分かった。(2)NGC253の多派長詳細観測:カンガルー望遠鏡によりTeVガンマ線が検出されたNGC253に関して、多波長観測の結果をまとめ理論的考察を行い、TeVガンマ線放射メカニズムを明らかにした。それにより、X線での銀河風の観測の重要性などを示し、AstroE2衛星での観測提案に繋がった。(3)X線を中心とするNGC2146の多派長詳細観測:チャンドラの観測から70個に及ぶX線源を検出した。その中で7個はULXと呼ばれるカテゴリーである。一方、M82X-1に匹敵する中質量ブラックホールは存在しないことが分かった。拡散成分は、スターバースト活動に伴う高温プラズマ起源のkT=0.3keVの低温成分と、銀河面に沿う高温成分の2成分である。(4)X線CCDカメラの試作:X線CCDの較正試験を行なうために、容易に移動が可能な小型CCDカメラボディの製作を行い、新型のN型CCDの開発を行った。その結果、空乏層厚み換算300μmの検出効率を達成した。1)X線を中心としたM82の多派長詳細観測「すばる」IRCSの分光観測のデータ解析を行った。残念ながら、観測条件のため観測データの質が非常に悪いことがわかったものの、解析の報告を2001年秋の天文学にて報告した。これについては、引き続き解析をすすめ、追観測を行うべく観測提案を行う予定である。2)中質量ブラックホールと巨大ブラックホール形成過程の理論的研究理化学研究所、東京大学と共にスターバースト中での中質量ブラックホールの形成過程の理論的研究を行ない、スターバーストから中質量ブラックホールを経由し、巨大ブラックホールが形成される自然なシナリオを示した。この研究は新聞発表を行い、大きな反響を得た。3)X線CCD用小型チェンバーの整備X線CCDの較正試験を行なうために、容易に移動が可能な小型CCDカメラボディの設計製作をすすめた。その際、あらたにメカニカルクーラーを導入した。1) X線を中心としたNGC2146の多派長詳細観測チャンドラ衛星を用いたスターバースト銀河NGC2146び観測を開始した。これは、数回に渡ってモニター観測を行なうことで、中質量ブラックホールを検出する試みである。現在、1回目の観測が終了し、数個の点源と拡散成分を検出した。2)NGC253の多派長詳細観測カンガルー望遠鏡により、TeVガンマ線が検出されたNGC253に関して、多波長観測の結果をまとめ理論的考察を行うことで、TeVガンマ線放射メカニズムを明らかにした。3)X線用N型CCDの開発X線CCDの較正試験を行なうために、容易に移動が可能な小型CCDカメラボディの製作を行い、新型のN型CCDの開発を行った。その結果、空乏層厚み130μmを達成した。1)X線を中心としたNGC2146の多派長詳細観測チャンドラ衛星を用いたスターバースト銀河NGC2146の観測のデータ解析を行った。その結果、70個に及ぶ点源を検出した。その中で7個は2e+39ergs/sを超えるUltra Luminous X-ray Sourceと呼ばれるカテゴリーである。

一方、M82 X-1に匹敵する1e+41に到達する中質量ブラックホールは存在しないことが分かった。拡散成分は、スターバースト活動に伴う高温プラズマ起源のkT=0.3keVの低温成分と、銀河面に沿う高温成分の2成分であることが分かった。高温成分はおそらく分解できない点源の寄せ集めと考えられる。現在、以上の結果をまとめた論文作成の最終段階であり、間もなくサブミットする予定である。2)NGC253の多派長詳細観測の提案カンガルー望遠鏡により、TeVガンマ線が検出されたNGC253に関して、多波長観測の結果SubMeVガンマ線および硬X線での観測が重要であることがわかった。そこで、INTEGRAL衛星に観測提案を行い、ランクは低いものの提案が認められた。
腫瘍内低酸素環境を標的としたがん治療法の開発研究

悪性化の過程で、がん微小環境が重要な役割を果たしている事が、最近の研究で明らかになってきた。多くのがんで共通するがん微小環境特性を利用すれば、汎用性の高い抗がん剤の開発が期待される。本研究では、腫瘍内微小環境の共通因子のひとつである低酸素に着目し、低酸素誘導転写因子HIFに関連する因子を標的とした新たな治療薬の開発をめざした。まずは、低酸素に加えて、炎症や血管新生などに対するがん細胞応答を同時に観察できるマルチレポーターシステムを構築して、腫瘍内がん細胞の状態をより詳細に調査した。更に、転移能の異なる骨肉腫細胞を用いて、肺転移関連因子の同定をめざし、いくつかの肺転移標的候補因子を得た。悪性化の過程で、がん微小環境が重要な役割を果たしている事が、最近の研究で明らかにされつつあるが、治療に繋がる成果は未だに報告されていない。これまで、世界中の多くの研究者が、がんの発生や増殖にかかわる多くの分子を標的として治療薬開発を行い、いくつかの分子標的薬はがん治療に大きな貢献をしている。しかしそれらの効果は、特定のがんに限られており、また、薬剤耐性の問題は解消されていない。腫瘍内「低酸素環境」は、がん種や組織を問わず腫瘍に共通して存在するため、「低酸素環境」を標的とした抗がん剤は、多くのがんで適応可能であると期待される。また、厳しい低酸素環境に、がん細胞が適応する過程で起こっている様々な変化(pH制御、代謝、腫瘍増殖、転移・浸潤、薬剤耐性、血管新生、アポトーシス回避)に深く関わる因子を同定し、解析する事で、がんの悪性化に対応したセンサー型ドラッグをデザインする上で有用な情報が得られると考えられる。このような仮定のもとに、低酸素環境特異的抗がん剤の開発を行う事を目的として、昨年度は、低酸素環境に応答して発現が変化する因子をRNAマイクロアレイの解析結果を元に絞り込みを行った。がん細胞を用いて、それらの因子の低酸素に対する応答を転写レベルで解析するとともに、機能が分かっている物に関しては、センサーとして機能するペプチドのデザインに取りかかった。また、センサー型ドラッグには、標的因子に特異的に結合する事が必須な場合も想定して、並行してそれらの因子に特異的に結合するペプチドをスクリーニング系を構築して、センサー型ドラッグの特異性を決定する部位の開発準備も開始した。腫瘍内微小環境の複雑なシグナルネットワークを解析する上で、HIFとNF-κBやTGF-βの相互作用は、重要な知見をもたらすと考えられる。これらの活性をin vivoでモニターするために、基質の異なるルシフェラーゼ発光酵素遺伝子のプロモーター領域に、HIF-1,NF-κB、Smad4結合領域を組み込んで、それぞれの活性をモニターできるルシフェラーゼレポーター遺伝子を構築した。更に、これらのルシフェラーゼレポーター遺伝子をゲノムに組み込み、安定にルシフェラーゼレポーター遺伝子を保持する腫瘍細胞を構築した。同一腫瘍内での腫瘍形成過程におけるこれら因子の活性変化を、生体発光イメージングで非侵襲的にモニターすることを目指して、免疫不全マウスに移植したが、いずれのがん細胞も定着して腫瘍を形成するに至らなかった。培養細胞系において、低酸素刺激やTNF-α,TGF-β添加によりそれぞれ、HIF,NF-κBやTGF-β活性の変化を経時的にモニタリングすることで、これらの因子間のクロストークを観察した。今後、移植腫瘍モデルにおけるこれらの活性と悪性化の関連を明らかにし、微小環境内シグナルネットワーク解析を試みるとともに、これらの因子の活性変化に相関して変化する因子の検索を行う。その因子の活性に応答するセンサー型のドラッグをデザインすることで、目的である『環境標的薬』開発を進める。また、上記評価系を用いて昨年度のスクリーニングで候補としてあがってきた複数の腫瘍内微小環境特異的因子の応答を上記評価系で検証し、センサー型のドラッグをデザインするための候補因子の絞り込みを行う。本研究では、腫瘍内低酸素環境での厳しい環境へ適応する過程で、細胞に起こる様々な変化を遺伝子発現レベルで制御している転写因子HIFのがん悪性化機構への寄与について、マウスモデルを用いて生体レベルで解析し、新たな微小環境関連の治療標的を探索する事を目的として主に以下の研究を実施した。(1)腫瘍内微小環境におけるシグナルクロストークの解析:HIF, NF-κBやTGF-β活性の変化を発光で経時的にモニタリングできるマルチレポーターシステムを保持した細胞株を樹立し、皮下腫瘍および転移がんモデルを用いて、腫瘍内におけるこれらの因子のシグナルクロストークを観察する。腫瘍増殖とクロストークの関連を解析することで、微小環境変化と腫瘍増殖・悪性化との関連を明確にし、新たな環境標的薬の開発に繋げるため、より多くのがんモデルにおいて、これらの因子のクロストークを解析する。

(2)骨転移治療標的因子の同定:24年度までに、肺転移優位から骨転移優位の表現型を示すがん細胞を単離した。これらの細胞を用いて、前立腺がんで多発する造骨性骨転移モデルの構築に成功した。これまで、「造骨性の骨転移でも頻繁に溶骨性病変が観察される」ことや「溶骨作用を示すRANKLというタンパク質特異的な抗体を投与することで、前立腺がん患者での骨転移発症が抑制された」という臨床報告があったが、溶骨作用が造骨性転移に及ぼす影響やメカニズムについては不明であったが、25年度の解析で、以下の事が明らかになった。(i)がん細胞が転移する際に溶骨が進んでいるとがんの骨への初期増殖を助ける。(ii)骨髄内の低い酸素濃度により、がん細胞のHIFが活性化し、溶骨作用で増加した増殖因子IGF-1がHIFとポジティブフィードバックを形成し、がん細胞の増殖を促進する。これらの知見は、前立腺がんなどに多発する造骨性骨転移を予防・治療する上で重要である。本研究では、腫瘍内低酸素環境での厳しい環境へ適応する過程で、細胞に起こる様々な変化を遺伝子発現レベルで制御している転写因子HIFのがん悪性化機構への寄与について、マウスモデルを用いて生体レベルで解析し、新たな微小環境関連の治療標的を探索する事を目的として主に以下の研究を実施した。(1)腫瘍内微小環境におけるシグナルクロストークの解析:HIF, NF-κBやTGF-β活性の変化を発光で経時的にモニタリングできるマルチレポーターシステムを保持した細胞株を樹立し、転移がんモデルを用いて、ゾレドロン酸投与による骨転移巣におけるHIFとNF-κB活性変化のモニタリングを行った。ゾレドロン酸投与によりHIFとNF-κB活性は、ともに減少したが、変動バターンが異なった。今後、治療効果と両因子活性の変動を解析することで、より良い治療法の開発につながる事が期待される。(2)骨転移治療標的因子の同定:25年度までに、肺転移優位から骨転移優位の表現型を示すがん細胞を単離し、がん細胞の特性解析を行った。更に、肺転移しなくなったがん細胞から、肺高転移株が得られたことから、両がん細胞の転移能特性を調べたところ、肺高転移株が肺の血管から肺組織に侵入する過程に大きな変化がある事が分かった。また、遺伝子発現の違いをマイクロアレイで網羅的に解析したところ、HIFに関連の深いある転写因子の発現レベルが大きく異なっていた。更に、肺高転移株のこの転写因子発現をノックアウトしたところ、肺転移能が大きく低下した。この転写因子により制御される下流の因子を探る事で、新たな骨転移の治療標的の同定が可能になると期待される。(3)最終的な目標である新規治療ペプチドについても、ペプチドライブラリーの構築、標的スクリーニング法の構築が完了し、当初の目的である治療標的に特異的なペプチドのデザインを行うことができた。平成23年度までに、肺転移優位のがん細胞から、骨転移優位のがん細胞を単離してきた。この細胞を左心室から移植することで樹立した骨転移モデルは、2週間程度で造骨性骨転移がほぼ全身の骨におこり、その経緯を光イメージングでモニタリングできる。この骨転移モデルを用いて、以下の解析を行った。
ネットワーク符号化における線形誤り訂正符号の結合重み分布を用いた誤り特性評価

情報を効率よく伝送する手法としてネットワーク符号化の理論が知られている。ネットワーク符号化の高信頼化のためには、効率化のために符号化されたデータを誤り訂正符号により再度符号化して、通信で生じる誤りを訂正する。本研究では、研究代表者によるネットワーク符号化向け誤り訂正符号に関する従来研究をもとに、結合重み分布の計算法の確立を行い、それを用いた誤り特性評価を行う方法を検討した。本報告では主として結合重み分布の計算について、GPUを用いた高速化や符号の構造を用いた高速化について述べる。(1)結合重み分布の計算法:前年度に考案した結合重み分布の計算法を基に、符号のトレリス構造の利用による共通計算の排除などアルゴリズムの効率化を図り、改良を行った。具体的には2つの符号語の結合重みの計算において、トレリス構造に基づき、共通の部分符号語対の結合重みの計算をうまく再利用できるアルゴリズムやデータ構造を設計した。これにより、必要な記憶量は増加するが、計算時間をかなり減らすことができる。(2)ペア重み分布の計算法:符号語とその符号語の1ビット循環シフトした語の間に限定した結合重みの分布はペア重み分布と呼ばれる。当初予定していなかったが、この分布の計算法について、符号のトレリス構造を用いて、前項と同様に効率的に計算する方法を考案した。また、その計算法を実現するプログラムを試作し、計算時間の評価を行った。さらに、リード・マラー符号について、最小ペア距離と最小距離の関係を示した。ペア重み分布に関する知見は、結合重み分布の計算に役立つとともに、ペア重み分布本来の問題である高密度記憶装置の性能に関して知見を与える。(3)各種の復号法についての評価アルゴリズムの考案とそれを用いた評価:ネットワーク符号化において線形誤り訂正符号を用いる場合について、これまでに、最尤復号法や準最適復号法をいくつか考案している。最尤復号法と一部の準最適復号法について、復号誤り確率の上界式や下界式の導出を行った。評価は今後行う。(1)結合重み分布の計算法の実現:与えられた2元線形符号の組に対して結合重み分布を計算するプログラムを作成し、その計算速度やメモリー使用量等の性能を評価し、プログラムの改良を行った。特に1台の計算機上にある複数のプロセッサを用いて並列計算を行う場合の改良について検討した。これは、通常のCPUを対象としたプログラムであるが、所属研究科内の他研究グループの協力を得て、GPUを用いた計算プログラムの開発も行った。その結果、GPUを用いればそのハードウェアの性能差程度の利得は得られるが、並列実行等を考慮すれば、GPUを使う利点はそれほど大きくないことがわかった。そのため、今後は主として、通常のCPUを用いて計算を行うこととした。(2)双対符号の結合重み分布を用いた結合重み分布計算アルゴリズムの効率的実現:与えられた2元線形符号の組に対して、各符号の双対符号の組に対する結合重み分布とKrawtchouk多項式の一般形を用いて、結合重み分布を計算する方法を検討し、プログラムを試作した。また、その高速化について検討を行った。さらに、2元線形符号でなく多元線形符号の場合に、双対符号の組に対する結合重み分布から、結合重み分布を求めるMacWilliamsの等式を導出した。(3)結合重み分布計算アルゴリズムを用いた線形誤り訂正符号の性能評価:ハミング符号やいくつかの2元BCH符号について、その結合重み分布の計算を行った。通信の効率化を目指すネットワーク符号化において、線形誤り訂正符号を用いて、冗長性をもたせたデータ伝送により信頼性向上を行う場合の性能(誤り特性)解析手法の確率を目指して研究を実施した。1.性能評価に重要な役割を果たす結合重み分布計算アルゴリズムの開発と効率的な実現に関して以下のことを行った。アルゴリズムに関してはトレリス構造を用いて計算時間を短縮する方法を中心にいくつかのアルゴリズムを開発した。そして、GPUを用いた実現や通常のCPUを用いた実現を行った。最終年度には、2つの符号の結合重み分布について、符号のトレリス構造を用いた計算アルゴリズムにおいて共通化できる部分符号語の対の結合重みの計算の削減を実現した。なお、このアルゴリズム自体がすべての符号について十分効果があるわけではないため、これまでに実現したアルゴリズムおよび本アルゴリズムの実現について詳細に高速化を行った。2.結合重みを用いた性能評価法に関して以下のことを行った。いくつかの性能評価法として復号誤り率や正しく復号する確率の評価式を導出した。最終年度には、より詳細な結合重みを用いた性能評価法について検討した。具体的には最尤復号法や限界距離復号法を対象とし、復号誤り確率のより精密な評価式を導出した。これらに加えて、ネットワーク符号化における誤り制御システムにおいて、中継ノードで誤り訂正を行う場合の全体での復号誤り確率の評価法についても最終年度に検討を行った。これらを通じて、ネットワーク符号化における線形符号による誤り訂正の性能評価の基盤として重要な結合重み分布を用いた性能解析に関して、基礎的な解析方法が整ったと言える。情報理論、符号理論、情報セキュリティ

海外の研究者との議論については、スケジュールの都合上、前年度十分にはできなかったが、結合重み分布の計算法やそれを用いた評価については順調に進展しており、当初予定していなかったペア重み分布についての成果を得ているため、おおむね順調と考えられる。研究実績の3つ目の項目である、結合重み分布計算アルゴリズムを用いた線形誤り訂正符号の性能評価については、やや遅れているが、多元符号におけるMacWilliamsの等式の導出も含め、計算アルゴリズムの開発は順調に進んでいる。また、計算法の実現についてはGPUでの検討等当初予定していたこと以外のことも実施できている。これらのことから、おおむね順調に進展していると考えられる。スケジュールの都合上、前年度十分にはできなかった海外の研究者との議論については、今年度は実施する。また、残りの当初計画およびペア重み分布に関する研究を実施する。平成25年度には、符号の性能評価を実施した上で、当初予定通り、計算法の改良やその実現を行い、性能評価を進める。海外の研究者を訪問し、研究成果や関連研究について討論する予定であったが、双方のスケジュール調整がうまくいかず延期となったため。今年度、7月頃に海外の研究者との討論を実施予定であり、その経費として使用する予定である。若干の残額が発生したが、次年度の消耗品等物品購入に充てる予定である。
第５世代移動通信ヘテロジニアスネットワーク用ミリ波高機能平面アンテナシステム

H27年度に試作した300GHz帯16x16素子平面アンテナの特性を測定した。シリコンウエハ表面に形成した金膜の実効導電率は1.6×10の7乗S/mと見積もられた。1cmあたりの直線導波路の損失は1.1dBとなった。設計周波数350GHzにおける実現利得の実測値は29.5dBiとなった。測定装置の都合上,340GHzになったが,損失の定量的評価を行った。その結果,放射素子が0.3dB,並列給電回路が1.2dB,入力部給電損が0.3dB,反射損が0.2dBの合計2.0dBとなった。残りの0.8dBの差については現時点では原因がわかっていない。利得3dB低下帯域幅は,計算値で50.8GHz,測定値で44.6GHzとなった。アンテナの利得の広帯域性を測定により初めて実証できた。また,H27年度に検討を行った120GHz帯システム用ビーム機械的走査平面アンテナの設計を行った。120GHz帯アンテナの物理寸法はかなり細かいため,固定給電部分の平面波励振用並列給電回路,可動放射部のスリットアンテナアレー,可動部周囲からの電磁波の漏れを防ぐため固定部に先端開放のピンを密に配置した構造の製作法の検討を行った。その結果,製造法がかなり難しかったため,まずは60GHz帯で試作を行った。計算値と測定値では良好な一致を得た。正面方向から±60度の範囲までビーム走査が可能であることを確認した。また,電圧定在波比が2以下の比帯域は13%であった。アンテナ利得は正面方向で29.3dBi,42度方向で25.0dBiとなった。アンテナ構造内での導体損失は0.5dBと少ないことが分かった。アンテナ効率は約90%と高い。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。300GHz帯単一ビームアンテナの給電回路の形式を検討し,並列給電構造を採用することとした。16x16素子アンテナ用の並列給電回路を設計周波数300GHzで設計した。積層した銅膜付きシリコンウエハの拡散接合によるアンテナ実現のため,シリコンウエハへの給電回路パターンを正確にエッチングする条件,シリコンウエハの両面に良好な金属膜を形成する条件(下地に無電解ニッケルメッキを用いる)と複数のシリコンウエハを正確な位置に積層し良好な導電性の接合を得るための条件(温度300度で9kNの加重で接合する)を明らかにした。これらをふまえてアンテナを試作した。しかし現時点では特性測定を行っていない。120GHz帯アンテナシステムの要求条件を,アンテナの利得・効率,帯域幅,カバー角度範囲,サイドローブレベル等の観点から検討し,垂直面方向は周波数変化により,水平面方向は機械的な可動により,ビームを2次元的に走査する漏れ波アンテナを用いることとした。固定部には平面波を励振する並列給電導波管回路を設け,可動部には放射用のスリットアンテナアレーを設けた。また,可動部周囲からの電磁波の漏れを防ぐため,固定部に先端開放のピンを密に配列した構造を設けることとした。給電回路と放射スリットアンテナアレーとの電磁波の結合量を解析,設計して,周波数変化による放射スリットアンテナアレーの垂直面でのビーム走査量を明らかにした。また,電磁波の漏れを抑圧する先端開放のピンを密に配列した構造の形状も明らかにした。300GHz帯単一ビームアンテナについては,給電回路の形式の選択および設計,アンテナ実現のための製作条件の洗い出しおよび試作を行った。しかしながら,アンテナの特性測定までには至っていない。120GHz帯アンテナシステムに関しては,要求条件に基づきアンテナ形式を決定し,アンテナの設計を進めている。アンテナと給電回路の一体化についても検討を進めている。

正面方向から±60度の範囲までビーム走査が可能であることを確認した。また,電圧定在波比が2以下の比帯域は13%であった。アンテナ利得は正面方向で29.3dBi,42度方向で25.0dBiとなった。アンテナ構造内での導体損失は0.5dBと少ないことが分かった。アンテナ効率は約90%と高い。300GHz単一ビームアンテナについては,試作したアンテナの特性を測定する。その結果をふまえ,製作法の改善や500GHz帯等のさらなる高周波化についても検討する。120GHz帯アンテナシステムに関しては,アンテナ設計を完成させる。120GHz帯アンテナの物理寸法はかなり細かいため,製作法の検討を行うととともに,アンテナ動作の確認として60GHz帯での試作によることも検討する。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
非金属埋設管探査へのボアホールレーダ計測の応用

1.クロスホールデータを用いた反射体検出アルゴリズムの開発従来、クロスホールデータを用いた反射体検出にはトモグラフィ法、マイグレーション法が用いられてきたがその分解能は十分ではなかった。そこで、超解像スペクトル推定法の一つであるMUSIC法の適用可能性を検討した。本研究では、異なる送信位置から得られる受信アレイ信号において、複数の孤立反射体からの反射波が、互いにインコヒーレントとみなせることを示し、従来適用困難であったアレイ近傍からのコヒーレント波の超高分解能位置推定法の有力な手法を開発することができた。また、数値シミュレーションにより従来法に比べ高分解能な推定結果が得られることを示した。MUSIC法ではS/N比が分解能に大きく依存するため定量的な比較は困難であるが、4波長離れた直径0.4波長の二つの非金属埋設管についてS/N比23dB程度では、垂直方向で5倍程度、水平方向では従来法では識別できないが、本手法によりその位置まで正しく推定可能であることがわかった。前年度の研究により、5mの坑井間隔において23dB程度のS/N比は実験的に取得可能となっており、原理的に水平に2m離れた直径20cm程度の非金属埋設管の位置を推定可能であるといえる。これにより、ほぼ所望の性能を有するアルゴリズムの開発は達成できたものと考えている。2.実験データへの適用東京ガス(株)において非金属埋設管探査のための基礎実験を行った。しかし、本フィールドは埋立地にあり、地下水の影響も強く、非常に不均質な媒質であったため、本アルゴリズムの実験的検証は困難であった。しかし、このことは、本手法を確立する上で重要な知見となった。今後、強い不均質中でも適用可能なアルゴリズムも開発するとともに、比較的均質な媒質にフィールドを作成し、実験的検証を行うことが必要不可欠であると考えられる。1、導体円筒上スロットアンテナの土壌中におけるアンテナ特性の評価導体円筒上軸方向スロットアンテナを作成し、東京ガス(株)所有の実験フィールドにおいて、本アンテナの土壌中での放射特性、指向性特性をネットワークアナライザにより計測した。放射特性については従来使用されていた水平ボウタイアンテナと比較した結果、地中伝播において重要な周波数帯域である150MHz以下においてスロットアンテナはボウタイアンテナより6dB程度ゲインが高いことがわかった。また、指向性についても無指向性であり、計測に支障はないと考えられる。また、今回、導体円筒上にボウタイ状に導体をくり貫いた磁気型のボウタイアンテナを新たに考案し、アンテナ特性の取得を行った。このアンテナはスロットアンテナの150MHz以下でのゲイン向上を目的としている。計測の結果、本アンテナはボウタイ部の傾きが2のとき、スロットアンテナに対し6dB程度ゲインが向上する結果が得られた。また、指向性特性、偏波特性もスロットアンテナと同様であり、本アンテナを水平埋設管探査用のアンテナとして採用することとした。2、水平偏波に対する垂直な同軸ケーブルへの誘導雑音の影響の評価偏波に対して垂直な信号ケーブルの影響による誘導雑音の影響は90dB程度であった。これは、2.5mの地中伝播では全く問題にならない程度の弱い信号であるが、5mの地中伝播ではアンテナ同士の直接波が大きく減衰し、誘導波が相対的にほぼ同程度の振幅となった。しかし、両者の到達時刻が異なるため、時間領域で両者を分離可能であることがわかった。このことにより、ネットワークアナライザ、同軸ケーブル、水平偏波アンテナを用いた、本レーダシステムにより、従来困難であった、5m区間での地下埋設管イメージングのためのトモグラフィデータの取得が可能であることが明らかとなった。
モンゴル語の形状語の構造的研究

平成25年度は、ひたすら形状語の意味分析と文学作品からの実例の日本語訳出の2点に、研究時間の大半を費やした。具体的には、各見出し語の下、1)意味用法(構成される意味成分の記述)、2)原義、転義の明示、3)対応する日本語(Jap.)の類義のオノマトペあるいは表現、4)モンゴル文学作品例(一部、外国人特別研究員による作成例を含む)、及びその日本語訳の4項目に従って、それぞれ分析し記述を進めた。この研究過程で、外国人特別研究員は、形状語の見出し語の抽出、整理の他、上述の1)、2)及び4)の3工程を、また受入教員は、特に3)の対応する日本語の類義の選出、及び4)の日本語訳のチェックの2工程を、それぞれ分担して行った。《大きい(太い、厚い)/広い》の意味グループより、研究成果の一端を以下、簡単に紹介する。1. (原義)[人や動物の頭、縦状の物の上部:大きい、目立つ、不釣合い](Jap.「頭でっかち」、「ばかでかい」)2. (原義)[動物:太い、大きい、厚い](Jap.「ばかでかい」、「ぼてっ」)3. (転義)[人(主に男) :傲慢、振舞う、威厳のある](Jap,「肩で風を切る」)4. (転義)[構造(政治、計画など): (マイナスイメージで)大きくなる、広がる、影響する](Jap.「波及する」、「拡大する」)なお、モンゴル文学作品に現れる実例は、ここでは割愛することにする。以上の例のように、合計620語余りの、特に頻度の高い形状語が、意味分析、例文つきで提示される。モンゴル語の形状語総数は、博士論文執筆時(2010)には、およそ500語余りと予想したが、昨年平成24年度に広範な資料を用いて、再度入念に調査した結果、予想より大幅に上回る900語余りであることが明らかとなり、研究の過程で目標対象を設定し直したことが、その原因にあげられる。しかしながら、これは比較的早い時期であったため、その後は、現代モンゴル文学作品に見られ、しかもモンゴルの日常会話にも散見される、特に頻度の高い620語余りに絞って記述を進めている。モンゴル語形状語の研究対象620語余りのすべての分析を早急に終え、近いうちに『モンゴル語形状語小辞典』の完成を目指す。本書の構成は、次のように計画している。第1章:形状語辞書編...モンゴル語キリル文字アルファベット順に、各形状語を意味成分、例文つきで提示する。第2章:形状語構造編...意味グループごとに、家族形状語と独立形状語に分類して記述し、ともに意味成分のみを提示する。第3章:形状語研究編...形状語の言語学的特徴(音声的特徴・派生方法・構造など)を述べる。平成24年度(2012.4.12013.3.31)の当初の研究実施計画は、以下の通りであった。1研究段階1:全総数の残り3分の2の形状語の分析博士論文『モンゴル語の形状語に関する研究』(2010)で取り扱った形状語は、全形状語総数(およそ500語)のほぼ3分の1に相当する160語であり、残り3分の2に相当するおよそ340語余りの形状語を抽出し、その形態及び意味分析を行う。2研究段階2:モンゴル文学作品より形状語の使用例の抽出上述した残り3分の2の形状語の形態及び意味分析を終えた後、それに相当する形状語の使用例を、現代モンゴル文学作品より抽出し、実際の場面に即した実例でもって、その意味の裏付けを行う。この一年間、「モンゴル語の形状語の構造的研究」という研究課題の下、研究を実施した結果は、以下の通りである。1.研究段階1に対して:全形状語の抽出完了研究当初、モンゴル語の全形状語総数は、およそ500語余りと予想していたが、研究を進め、最新の辞書やモンゴル文学作品等の広範囲な資料より再度調査した結果、予想よりも大幅に上回り、800語余りであることが明らかとなった。これは、想定外であったが、この一年間の研究の大きな成果であると考えている。いずれにせよ、モンゴル語の全形状語の抽出を無事完了し、モンゴル語で意味分析を行うとともに、使用頻度に応じて分類をし終えた。その際、モンゴル語の形状語に関する、意味論的観点からの新たな研究視点、すなわち1.形状語の多義性、2.形状語の転義性という2点に着目し、研究を進めている。2.研究段階2に対して:形状語の使用例の抽出を8割完了研究段階1を行う過程で、同時に現代モンゴル文学作品より、形状語の使用例を抽出する作業を行い、その8割を完了した。