hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
糖タンパク質選別輸送装置の超分子形成および作動機構の解明

分泌経路の入り口である小胞体では、糖鎖を目印とした品質管理システムを通じて、タンパク質の立体構造形成、分解、および選別輸送が行われている。例えば、モノグルコシル化された糖鎖を有する糖タンパク質は立体構造形成の途上にあることを示唆している。小胞体-ゴルジ体間における糖タンパク質の選別輸送は、細胞内レクチンERGIC-53による糖鎖認識と、カルシウム結合タンパク質MCFD2によるポリペプチド鎖認識が協働することにより担われている。本年度は、ERGIC53ーMCFD2複合体の作動メカニズムを解明するために、MCFD2によるポリペプチド鎖認識の構造基盤を明らかにすることを目指した。そこでNMRおよび等温カロリメトリーによる相互作用解析を実施し、ERGIC53ーMCFD2複合体による血液凝固因子のポリペプチド鎖認識の構造基盤に関する情報を収集した。さらに本研究では、立体構造が未完成の糖タンパク質に選択的にモノグルコシル化するフォールディングセンサー酵素UGGTの基質認識ドメインの一部に関して3次元構造情報を得ることに初めて成功した。26年度が最終年度であるため、記入しない。血液凝固第V・第VIII因子の細胞内輸送は、カーゴレセプターERGIC-53とカルシウム結合タンパク質MCFD2の複合体からなる糖タンパク質選別輸送装置により担われている。本年度は、ERGIC-53による糖鎖認識メカニズムを解明することを目的として、ERGIC-53、MCFD2、α1-2マンノトリース3糖からなる3者複合体のX線結晶構造解析を行った。その結果、ERGIC-53はたった1残基のアミノ酸の違いによって、同一な糖鎖リガンドに対して2パターンの異なった様式で立体障害を回避しつつ相互作用し、これによって幅広い糖鎖結合特異性を獲得していることが明らかとなった。また、血液凝固因子の細胞内輸送を理解する上では、ERGIC-53による糖鎖認識に加えて、MCFD2によるポリペプチド鎖との相互作用メカニズムを明らかにする必要がある。そこで、MCFD2が認識するアミノ酸配列をバイオインフォマティクス解析とNMR解析によって探索し、第Vおよび第VIII因子のBドメインに候補配列を見出した。以上本年度の研究を通じて、血液凝固因子ペプチドを用いて詳細な構造生物学解析を行う基盤を整えることができた。本年度は、ERGIC-53、MCFD2、α1-2マンノトリース3糖からなる3者複合体の結晶構造解析に成功した。本研究成果は、2014年2月3日付けの米国の科学雑誌PLoS ONEに掲載された[Satoh et al. (2014) PLoSONE, 9, e87963]。以上、総合的に判断して概ね順調に研究は進展していると考えている。本年度までに同定した血液凝固因子上におけるERGIC-53/MCFD2との相互作用部位を中心に構造生物学解析に最適な部分ペプチド配列を設計・作出し、これを用いて活性型MCFD2との相互作用をNMRを用いて精密解析する。さらに、X線結晶構造解析を用いて、ERGIC-53・MCFD2・血液凝固因子ペプチドの複合体の立体構造解析を行い、糖タンパク質選別輸送装置による血液凝固因子の認識メカニズムを解明することを目指す。
ヒト悪性黒色腫における細胞外マトリックス変化と増殖因子との関連についての研究

悪性黒色腫の浸潤、進展の過程における、癌周囲の細胞外マトリックスの変化、血管新生の程度、マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)の発現、塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)の発現を悪性黒色腫切除材料(皮膚原発:24例、粘膜原発:55例)、培養細胞株(HMV-I)を用いて検索した。1.4型コラーゲン、ラミニン、ヘパラン硫酸等の免疫染色を行って検討したところ、腫瘍浸潤部の細胞外マトリックス成分の増加は皮膚原発のものでは75%で明瞭であったのに対し、粘膜原発のものでは80%の症例で不明瞭であった。2.血管新生の程度を第八因子の免疫染色、レクチン染色を用いて単位面積あたりで測定すると、粘膜原発のものでは平均38.0/mm2であったのに対し、皮膚原発のものでは25.7と低く、細胞外マトリックスの発達の程度とは逆相関を示した。3.MMP、その阻害因子のTIMPの発現については、各因子に対するモノクローナル抗体を用いた免疫染色を行い検討した。MMP-1,3は主として癌浸潤部周囲の間葉系細胞に、一部新生血管に、NMP-9、TIMP-1,2は癌浸潤部周囲の新生血管にそれぞれ発現しており、いずれも粘膜原発のもので発現が強い傾向があった。4.bFGFの発現はモノクローナル抗体を用いた免疫染色を行い検討した。培養細胞にはbFGFの発現は認められたが、組織では腫瘍細胞自体における発現はほとんど認められず、癌浸潤部のマトリックス増生部に一致して発現が認められた。腫瘍細胞自体のbFGFの産生については、さらに_mRNAを用いたin situ hybridizationによって確かめる必要がある。増殖因子とマトリックス、血管新生の関係はヒト組織を用いてさらに検討する必要がある。
大腸がん細胞におけるデシタビンに対する耐性獲得防止法と自然耐性克服法の開発

エピジェネティック機構を標的としたDNAメチル基転移酵素(DNMT)阻害薬は新たな抗がん薬として注目されている。DNMT阻害薬であるデシタビン(DAC)は、他の抗がん薬との併用効果が期待されている。本研究では、ヒト大腸がん細胞を用いてDACに対する獲得耐性の防止法と自然耐性の克服法を見出すことを目的とした。獲得耐性の耐性化メカニズムとして、DACの活性化酵素dCKのタンパク発現低下が主な要因と考えられた。dCK発現低下の機構として、dCK安定化に関わるHuRの発現を検討したところ、発現変動は認められずdCK発現の低下機構の同定には至らなかった。今後、耐性の防止法を見出すためには、dCK発現の低下機構を精査する必要がある。DAC耐性獲得機構としてdCK発現低下が明らかになったため、効果発現にdCKが関与しない他のDNMT阻害薬(ヌクレオシド系と非ヌクレオシド系)を用いて、DAC獲得耐性細胞のDAC耐性を改善し得るか否か検討した。その結果、検討した阻害剤のDNAメチル化阻害作用はアザシチジンのみで認められ、その作用はDACより弱かったものの、DAC耐性を改善する可能性が示された。なお、DNMT阻害効果があると報告されている、DNMTのクライアントタンパクHSP90の阻害剤(17-AAG、17-DMAG)を用いてDAC耐性改善効果を検討したが、獲得耐性及び自然耐性の改善には至らなかった。DACに対する自然耐性細胞では、DAC感受性細胞と比較してWNTシグナル経路遺伝子の発現上昇が以前の検討結果より認められていたため、各種WNT経路阻害剤をDACと併用したところ、CP21R7阻害剤で相乗的な殺細胞効果が認められた。以上の知見は、がん化学療法においてDACに対する耐性への対策を講じる際に、有益な情報になると考えられる。従来の抗がん薬とは異なるエピジェネティック機構を標的としたDNAメチル基転移酵素(DNMT)阻害薬は新たな抗がん薬として注目されている。DNMT阻害薬であるデシタビン(DAC)は、直接関連性のある類似物質は存在せず、従来の薬からは予測不能な未知の作用の存在が考えられる。DACの承認は血液系がんのみであり、固形がんでは他の抗がん薬との併用による効果増強が期待されている。本研究ではヒト大腸がん細胞を用いて、DACに対する耐性獲得の防止法と自然耐性の克服法を見出すために以下の検討を行った。DAC感受性、DNAメチル化制御遺伝子の発現により判断し耐性細胞を作製したところ、HCT116及びSW620細胞共にDAC処置後約100120日目に耐性を示した。両DAC耐性細胞において、DACの活性化酵素dCKのタンパク発現低下及び不活化酵素CDAの増大が認められたがmRNA発現は不変であり、両酵素の基質ゲムシタビンに交差耐性を示したが、他のDNMT阻害薬や大腸がんに適応の抗がん薬には示さなかった。HCT116細胞ではsiRNA実験によりDACの作用への寄与はdCK>CDAと考えられた。アザシチジン耐性化ではDNA損傷応答の関与が報告されており、DNA損傷マーカーγH2AXのタンパク発現を検討したところ、HCT116耐性細胞でもDAC処置により増大していた。マイクロアレイ解析では、HCT116DAC耐性化細胞ではインターフェロン刺激遺伝子の発現が増大していた。今後はこれらの関与について検討を加える。HT29及びSW480細胞は元々DACに耐性を示す自然耐性細胞であるが、獲得耐性と異なり代謝酵素以外の関与が考えられた。HT29細胞では、一部のWnt経路阻害薬や大腸がんに用いられる抗がん薬L-OHPとの併用によりDACの殺細胞効果が増強し、併用療法により耐性を改善できる可能性が考えられた。耐性化初期段階の細胞及び耐性化細胞の作製は完了した。2年目に計画していた実験の一部(交差耐性)を1年目に行った。マイクロアレイ解析により抽出した変動遺伝子の中には、耐性化への寄与が小さいものもあったため、引き続き抽出を行い検討する。

DACに対する自然耐性細胞では、DAC感受性細胞と比較してWNTシグナル経路遺伝子の発現上昇が以前の検討結果より認められていたため、各種WNT経路阻害剤をDACと併用したところ、CP21R7阻害剤で相乗的な殺細胞効果が認められた。以上の知見は、がん化学療法においてDACに対する耐性への対策を講じる際に、有益な情報になると考えられる。HCT116及びSW620細胞のDAC獲得耐性細胞共に、DACと同様のシチジン系DNMT阻害薬アザシチジンやゼブラリンに交差耐性を示さなかったことから、これらによりDACの代替療法が可能か検討する。さらに、DNAに組込まれた後にDNMTと結合するシチジン系DNMT阻害薬とは異なり、直接DNMTを阻害する物質として、薬(ヒドララジン等)のみならずサプリメント・食品成分(クルクミン、緑茶カテキン等)が報告されており、これらの検討も行う。代謝酵素以外の耐性化の要因として、インターフェロン経路について検討する。インターフェロンと抗がん薬の効果の関係性は、標的細胞(がん細胞か免疫細胞)や反応のキネティックス(急性か慢性)によって異なると考えられている。また、DNA損傷はインターフェロン経路に影響を及ぼすとの報告があり、HCT116DAC耐性細胞でもDNA損傷マーカーγH2AXの発現がDAC処置により増大していた。DAC長期処置によりDNA損傷応答による修復機能亢進やアポトーシス阻害が生じ、耐性化の要因となっていることも考えられ、DNA損傷応答経路の阻害剤による耐性克服が可能か検討する。また、自然耐性HT29細胞でも同様に検討する。逆相HPLC法により、HCT116耐性化細胞でのdCK活性低下、CDA活性亢進が認められたが測定精度の改善が必要であり引き続き検討する。マイクロアレイ解析において、HCT116細胞にDACを単回処置した場合とDACを長期処置した場合で異なる変化を示す遺伝子(獲得耐性の防止・克服)、HCT116とHT29細胞間でDAC処置により異なる変化を示す遺伝子(自然耐性の克服)、HT29細胞でDACとL-OHP併用で変化を示す遺伝子(自然耐性の克服)を見出す。獲得耐性についてはHCT116以外にもSW620で、自然耐性についてはHT29以外にもSW480でも実験を行う。
ロッカーファンクションにより構築した筋骨格型ロボット歩行シミュレータの開発

本研究の目的はロッカーファンクションを再現しうる、実歩行可能な筋骨格型ロボット歩行シミュレータを開発することである。H30年度は、シミュレータの筋強度ならびに駆動タイミングを調整して実歩行を行ない、歩容をヒトに歩行データと比較した。また、特にロッカーファンクションの説明において最初に説明される荷重応答期からヒールロッカーに重要な役割を果す、前脛骨筋の強度を変化させた場合の歩容の変化について調査を行ない、前脛骨筋弛緩の場合に立脚中期において底屈、すなわち地面に対し脛骨が後傾するとともに、前脛骨筋による脛骨の牽引減少による腰部速度の低減が起ることが確認された。また、9mm程度の段差乗越え試験においては、位置エネルギ上昇により、乗越え頂点での腰部速度が半分以下となったが、これは、本シミュレータが倒立振子としての考え方から運動エネルギと位置エネルギを相互変換しながら歩行する様子として確認された。足部構造については、アーチ構造と前足部を再現する機構を構成し、シミュレータに装着した上で、歩行可能であることが確認された。詳細な解析はこれからであるが、前足部のない前モデルと比較し他場合、前足部のないモデルでは蹴り出しを行ないながら歩行するというヒト歩行と類似しない面を持っていたのに対し、足部構造のある場合は蹴り出しではなく、ヒト歩行のように脛骨の押し出しに類似する様子で歩行したが、これらの調整と定量的解析が求められる。本助成で一つの項目であった軽量コンパクトかつ高出力で力制御可能な小型ギヤボックスの開発を行ない、力覚条件下で6ユニットマルチラテラル制御において衝突可能な反応速度を持つ制御系の構成を行い、性能を確かめた。コンピュータシミュレーションでは筋力を力制御することで実機同様に歩行可能であった。概ね当初の計画通り進めている。まずH30年度は当初のシミュレータについて、定量的な歩容の解析を行なうとともに、前脛骨筋弛緩モデルで荷重応答期立脚中期の歩容の変化とそれに伴う腰部移動速度の解析を行なった。また段差乗越えによりヒト同様の倒立振子様の歩行であることを確認した。H30年度の一つの主要な開発目標としていた、筋特性に近づける軽量コンパクトな力覚を有するギヤボックスは、現状のモータ個数と同じ6ユニット開発し、力覚性能と駆動性を6ユニットによるマルチラテラル力覚動作により確かめた。これにより駆動時の実筋力計測が可能となる予定である。また、足部構造については前足部とアーチ構造を持つシミュレータを実歩行させ、特に前遊脚期の弾性反跳と関連する前足部の強度と歩容の変化について調査を行なった。学会発表を2件行い、内1件は賞を拝受した。コンピュータシミュレーションは歩行が可能であったが、学会発表時に動画を紹介するのみであったため詳細については今後発表する計画である。足部構造を有するシミュレータの実歩行は、前足部強度の変化と歩容の関係について定性的な内容に留まる内容で学会発表を行なったが、弾性反跳の役割やアーチ構造といった足部構造の具体的な解析を進める計画である。特にアーチ構造は申請者等の想像以上に衝撃吸収能やそれに続く歩容に影響を与えそうである。H31(R1)の一つの大きな目標は、新たに開発した力覚可能な軽量高速ギヤボックスを使用したシミュレータを開発し、当初モデルでモータ駆動速度の限界により再現し得なかったよりヒト歩行に近い歩容の再現が可能となることが期待される。

H30年度の一つの主要な開発目標としていた、筋特性に近づける軽量コンパクトな力覚を有するギヤボックスは、現状のモータ個数と同じ6ユニット開発し、力覚性能と駆動性を6ユニットによるマルチラテラル力覚動作により確かめた。これにより駆動時の実筋力計測が可能となる予定である。また、足部構造については前足部とアーチ構造を持つシミュレータを実歩行させ、特に前遊脚期の弾性反跳と関連する前足部の強度と歩容の変化について調査を行なった。学会発表を2件行い、内1件は賞を拝受した。コンピュータシミュレーションは歩行が可能であったが、学会発表時に動画を紹介するのみであったため詳細については今後発表する計画である。足部構造を有するシミュレータの実歩行は、前足部強度の変化と歩容の関係について定性的な内容に留まる内容で学会発表を行なったが、弾性反跳の役割やアーチ構造といった足部構造の具体的な解析を進める計画である。特にアーチ構造は申請者等の想像以上に衝撃吸収能やそれに続く歩容に影響を与えそうである。H31(R1)の一つの大きな目標は、新たに開発した力覚可能な軽量高速ギヤボックスを使用したシミュレータを開発し、当初モデルでモータ駆動速度の限界により再現し得なかったよりヒト歩行に近い歩容の再現が可能となることが期待される。
ウェアラブル機器向けのセキュリティフレームワーク

本年度では、一連のイベントに対する脳波反応に基づいたウエアラブル機器向け認証システムを構築した。提案されたシステムでは、提案された認証システムで参加者のウエアラブル機器から脳波データを収集するために市販の脳波ヘッドセットを使用し。.脳波データ収集プロセスの後、システム内で認証トークンとして機能し、認証システム自体をサポートするために、脳から特徴を抽出するために機械学習ベースのアプローチを提案した。また、ウエアラブル機器用の代表的軽量化暗号をホワイトボックス方式の実装に関連する実用上の問題を検討し、SPNおよびFeistel構造が持つ軽量化暗号KLEIN、Present、およびLBlockのホワイトボックス実装した。そのパフォーマンスとコストをホワイトボックスのAES実装と比較し、ホワイトボックスの実装がブロックと暗号化鍵の長さだけでなく、暗号の構造とそのホワイトボックスの実装方法も実装コストに強く影響することを示した。その研究をさらに展開して,Google Brainなどの研究機関で提案されたニューラルネットワークに基づいた自動セキュリティ保護方式に注目し、IoT機器の安全性強化の応用に検討した。これは、既存の共通鍵暗号設計原則とは異なるアプローチであり、対称鍵暗号化がどのように機能するのか、およびこの方式に対するセキュリティ要件は何かについてのIoT機器に置かれる状況によって変える可能性がある。我々はいくつかの統計モデルに基づいて提案された共通鍵暗号化方式の安全性を理論と実装で検討した。そしてさらに、我々ははるかに強力な敵対者を導入することによって、高度なディープラーニング技術に基づくIoT機器やその利活用の情報基盤向けのセキュリティ要件の強化手法を示した。安全なバイオ特徴を基づいた軽量暗号方式と認証方式を開発し、アクセス制御のモジュールを実装検証した。また、証明書を使わない署名とPallierペアリング暗号を統合した軽量暗号方式を提案した。提案された方式では、セキュリティ操作中に計算が制限されたIoT機器に適用するようなプロセスを改良した。提案された方式の堅牢性を保証するために厳格なセキュリティ分析も行われた。さらに、IoTベースのテストベッで、提案されている暗号化プロトコルを1GHz ARM Cortex-A53 64-bits processorで実装検証を行い、実行時間は4.93秒で実用性を示した。クラウドコンピューティングと統合された認証技術が、大規模なウエアラブル機器を利用したネットワーク上での安全なデータ検索および堅牢なアクセス制御のために速やかに研究されている。ただし、堅牢なセキュリティを備えたIoTとクラウドコンピューティングを同時に展開するためのベストプラクティスは提案されていない。台湾側との共同研究では、クラウドサーバと組み合わせたIoTベースのアーキテクチャのための新しい認証方式を提案した。最高の効率を追求するために、一方向ハッシュ関数や排他的論理和演算などの軽量暗号モジュールが認証方式に採用した。それは計算の負担を取り除くだけでなく、我々の提案した方式をセンサーやIoTデバイスのようなリソースが限られたオブジェクトにも適したものにした。Proverifによって提供された正式なセキュリティ検証を通じて、提案された認証方式のセキュリティの堅牢性が保証される。さらに、性能評価でユーザが許容可能な計算コストの範囲内に提案した方式の実用性を示した。スマートハウスや工場生産現場でウェアラブル機器を利用して他のIoT機器と協働することが多いが、ほとんどのIoT機器は工場出荷後にセキュリティソフトウェアを更新できない。マルウェア感染や外部ネットワークからの脅威を防ぐため、IoT機器の脆弱性の対応としてソフトウェア更新や端末認証などのセキュリティ強化の仕組みが必要とされる。多くのIoT機器が計算能力、ネットワーク接続性、またはエネルギー供給の点で厳しい制約を受けているため、従来のPC用のオペレーティングシステムおよびアプリケーションソフトウェアのように安全なソフトウェア更新メカニズム(定期的に所定の更新サーバに接続して、新しいパッチが利用可能かどうかをチェック)使用できない。これらの問題を解決するために、リソースが制約されているウェアラブル機器とIoTデバイスからインターネットに接続されているゲートウェイへのアップデートを確認し、コストの高いプロセスをアウトソースする安全な方式を研究する。ゲートウェイは対応するデバイスメーカの更新サーバ上のすべてのIoTデバイスの更新を定期的にチェックさせる。新しいパッチが利用可能になると,ゲートウェイはDTLSなどの標準プロトコルを使用してそれをダウンロードし、対応するIoT機器にプッシュ・転送する。同時接続の機器が定数を超えたら、エラー発生するので、ウェアラブル機器を使い、同時接続する機器の数を管理する。

我々はいくつかの統計モデルに基づいて提案された共通鍵暗号化方式の安全性を理論と実装で検討した。そしてさらに、我々ははるかに強力な敵対者を導入することによって、高度なディープラーニング技術に基づくIoT機器やその利活用の情報基盤向けのセキュリティ要件の強化手法を示した。安全なバイオ特徴を基づいた軽量暗号方式と認証方式を開発し、アクセス制御のモジュールを実装検証した。また、証明書を使わない署名とPallierペアリング暗号を統合した軽量暗号方式を提案した。提案された方式では、セキュリティ操作中に計算が制限されたIoT機器に適用するようなプロセスを改良した。提案された方式の堅牢性を保証するために厳格なセキュリティ分析も行われた。さらに、IoTベースのテストベッで、提案されている暗号化プロトコルを1GHz ARM Cortex-A53 64-bits processorで実装検証を行い、実行時間は4.93秒で実用性を示した。クラウドコンピューティングと統合された認証技術が、大規模なウエアラブル機器を利用したネットワーク上での安全なデータ検索および堅牢なアクセス制御のために速やかに研究されている。ただし、堅牢なセキュリティを備えたIoTとクラウドコンピューティングを同時に展開するためのベストプラクティスは提案されていない。台湾側との共同研究では、クラウドサーバと組み合わせたIoTベースのアーキテクチャのための新しい認証方式を提案した。最高の効率を追求するために、一方向ハッシュ関数や排他的論理和演算などの軽量暗号モジュールが認証方式に採用した。それは計算の負担を取り除くだけでなく、我々の提案した方式をセンサーやIoTデバイスのようなリソースが限られたオブジェクトにも適したものにした。Proverifによって提供された正式なセキュリティ検証を通じて、提案された認証方式のセキュリティの堅牢性が保証される。さらに、性能評価でユーザが許容可能な計算コストの範囲内に提案した方式の実用性を示した。スマートハウスや工場生産現場でウェアラブル機器を利用して他のIoT機器と協働することが多いが、ほとんどのIoT機器は工場出荷後にセキュリティソフトウェアを更新できない。マルウェア感染や外部ネットワークからの脅威を防ぐため、IoT機器の脆弱性の対応としてソフトウェア更新や端末認証などのセキュリティ強化の仕組みが必要とされる。
自由貿易推進体制下における北海道土地利用型農業の競争力強化に関する研究

2018年度は「自由貿易推進体制」をめぐって大きな動きがあった。まず、2018年12月30日にTPP11協定が、続く2019年2月1日に日EU・EPAが相次いで発効した。日本農業は文字通りの「メガFTA時代」を迎えたと言える。メガFTAが農業に与える影響は大きく3つに整理される。第1に、関税の削減・撤廃による価格影響である。第2に、関税削減プロセスに伴う保護財源の喪失である。この第1、第2の影響については政府もある程度想定済みであり、基本的には「対策の充実」と「予算の確保」が方針として示されてきた。しかしながら第3に、輸入の増大による国内市場の喪失、国内生産の縮小という事態も今や想定しておかなければならない。この3つの影響の現れ方は、品目によって異なると思われる。特に第3の影響については、関税割当(輸入枠)を設定している品目では当面の輸入増加は見込み難いと言えるが、重要品目のなかでも牛肉・豚肉はこのような枠組みをもっていない。特に牛肉では、2019年1月以降の輸入急増が早くも注目される状況となっており、メガFTAによるトレンドの変化を見極めること自体が、本研究にとっても重要な前提作業となることが明らかである。本研究は北海道の土地利用型農業を対象として、競争力強化の方向を、自らの生産物を確実に「内需」と結びつける「商品化アプローチ」と、自らが抱える「構造的欠陥・脆弱性」を克服する「構造問題アプローチ」に求めた。そして地域農業の現局面は、稲作・畑作・酪農を横断した「供給不足」の側面が強まっていると言わざるを得ない。メガFTA時代においては、地域農業の生産基盤を維持することが何よりも重要な課題であり、本年度はそれに結びつく「担い手育成」「労働力確保」「営農支援」の3つをポイントとして、水田・畑作地帯の実態分析をおこなった。本研究は北海道の土地利用型農業における体質強化策を具体的に検討することを課題としている。その際、自らの生産物を確実に「内需」に結びつけること(商品化アプローチ)と自らが抱える「構造的欠陥・脆弱性」を克服すること(構造問題アプローチ)というふたつの視点を置いた。そして地域農業の現局面は、北海道土地利用型農業の「三本柱」である稲作・畑作・酪農を横断して「内需」に応え切れていない「供給不足」の状況にあり、その背景には各地域が抱える「担い手・構造問題」がある。そこで、当初設定した「商品化アプローチ」はやや後景に退き、地域農業の生産基盤の維持に結びつくような諸対応を分析することに本研究のウェイトを置くようになっている。本年度は、あらかじめ定点観測の対象として設定した畑作・酪農地帯について、1農協を中心とした新たな営農支援システムの充実・強化(オホーツク管内津別町)、2地図情報システムを活用した輪作体系の再構築と農協による営農指導の強化(オホーツク管内小清水町)、3農協独自の「分場方式」による新規参入支援システムの構築(根釧管内浜中町)といったように、新たな地域農業システムの姿をまとまったかたちで描けるような段階に到達したことから、研究のとりまとめに向けて順調に進捗していると言える。ただし、2018年9月6日に発生した北海道地震の影響により、予定していた酪農地帯の調査ができなかったことから、該当部分の調査を2019年度に実施することとした。本研究の当初期間は2018年度までであったが、2018年9月6日に発生した北海道地震により予定していた酪農地帯の調査が実施できなかったことから、研究期間を1年延長し、当該部分の調査を2019年度に実施することとした。具体的には、根釧管内浜中町における「分場方式」を活用した独自の新規参入支援システムの構築にかかわり、農協が主体となっている農地利用集積円滑化団体を活用した農地の中間保有に関する実態把握を中心とする。ただし、この円滑化団体の仕組みそのものが、2019年に予定されている農地バンク法の改正に合わせて変更されることから、地域が必要とする新たな対応についてもフォローする必要がある。併せて、同じく根釧管内のJAけねべつやオホーツク管内のJAつべつが主導する第三者継承タイプの新規参入支援にかかわる追加調査を実施する。2019年度は研究の最終年度であり、調査対象地域における新たな地域農業システムを全体として整理すると共にその特徴づけを行い、メガFTA時代における地域農業の生産基盤の維持にかかわる新たな知見を提示する。TPP交渉は2015年10月に大筋合意に至り、2016年2月の署名を経て、協定は成立した段階にある。我が国の農林水産品の関税撤廃率は、HS2007ベースで81.0%、HS2012ベースで82.3%であり、従来のEPAと比べても自由化率は大幅に引き上げられている。

北海道農業の基幹部門である稲作(コメ)、畑作(小麦、雑豆、砂糖)、酪農(乳製品)、畜産(牛肉)に即して言えば、1コメはアメリカ・オーストラリアに対する主食用米の特別輸入枠の設定(最終年78,400実トン)、2小麦は国家貿易枠内のマークアップの45%削減、3雑豆は関税割当枠内の関税(10%)の即時撤廃、4砂糖は高糖度粗糖(ハイポール)の調整金削減と加糖調製品の輸入枠設定(最終年9.6万トン)、5乳製品はバター・脱脂粉乳のカレント・アクセス枠外の輸入枠(TPP枠)の設定(最終年7万トン・生乳換算)及び一部のナチュラルチーズとホエイの最終的な関税撤廃、6牛肉は現行の38.5%から9%までの関税削減、といった譲歩を含む内容となった。関税等の撤廃・削減に伴う価格低下がもたらす農業への影響について、政府試算(19品目)による影響額は計1,516億円(下限値)であるが、このうち牛肉・豚肉・乳製品の畜産3品の影響額が82%を占めており、畜産に被害が集中することが懸念される。加えて、関税等の財源を喪失することは、国内助成(保護)を構成する各種の経営安定対策の財源不足を引き起こし、その安定的運用に支障を来すことも懸念される。本研究の課題は、畑作・酪農を中心として北海道の土地利用型農業の体質強化策を具体的に検討することであるが、初年にあたる2015年度は稲作農家に対するアンケート調査(配付1,000戸)、酪農経営を対象とした地代負担力およびTMRセンターの利用効果、畑作地帯における複数戸法人の設立・運営状況に関する調査研究を実施した。本研究は、畑作・酪農を中心として北海道土地利用型農業の体質強化策を具体的に検討するために、あらかじめ定点的な観測をおこなう調査地点を設定している。1根釧酪農地帯・浜中町、2道東中山間地帯・津別町、3道東畑作地帯・小清水町の3地域であるが、現地関係機関の協力のもと、地域農業全体にかかわる動向の把握と、個別的なトピック(1は高品質生乳生産と農地流動化問題、2はオーガニック酪農とTMRセンター利用、3は農協単位の六次産業化と中規模畑作経営の体質強化)にかかわる調査研究の実施もおおむね順調に推移している。また、水田農業の動向も視野に入れることとし、大規模なアンケート調査を実施することができた(集計・分析は次年度の課題である)。TPPについては、2016年2月の12カ国による署名を承けて、協定が「成立」している状況には変わりがないが、2017年1月30日にアメリカ政府が「離脱」の意向を正式に通知したことにより、当初の12カ国によるTPP協定は発効が見通せない状況にある。他方、交渉が継続している日EU協定については、農業分野の自由化レベルを少なくとも「TPP並み」と想定していることが伝えられており、加えて、日米間の「二国間貿易」の枠組みに関しても、2017年2月10日の日米首脳会談を承けて、新設する「日米経済対話(ハイレベル対話)」にその具体化が委ねられ、トランプ新政権が重視する「バイ」の枠組み=日米FTAに進展する可能性が否定できない状況である。したがって、本報告の出発点である「自由貿易推進体制」への対応が、我が国および北海道の農業に求められている状況は継続しており、日EU交渉並びに予見し得る日米FTAの農業分野における自由化レベルも、依然としてTPPの合意内容を参照する必要がある。そこで、2016年度においては、1TPP協定の農業分野における合意内容を詳細かつ包括的に検討すると共に、2本研究がフィールドとして設定している北海道畑作地帯の対応方向に関して、農業所得増大の方策を具体的に検討すると共に、生産効率を飛躍的に引き上げる革新技術の導入可能性について検討するために、ビート収穫技術を中心に大陸ヨーロッパ(ドイツ、フランス)の実態調査を実施した。さらに、3本研究が対象としているもうひとつのフィールドである酪農地帯については、実態調査を通じて経営・経済状況を包括的に整理・分析すると共に、規模拡大によるコストダウンの可能性について具体的な検討を行った。これらの成果については、書籍、研究報告、報告書としてそれぞれ取りまとめを行った。
次世代シーケンシングを用いた動物の悪性腫瘍の病態解析

本研究では獣医臨床において重要性の高い犬の悪性腫瘍を対象とし、次世代シーケンサーによる網羅的な遺伝子発現プロファイルおよびゲノム異常をバイオインフォマティクスを用いて解析し、その解析結果を基に腫瘍ごとの適切な治療法選択と正確な予後予測を可能とすることを目指している。本年度は、昨年度に中心的に解析を行なっていた犬の組織球性肉腫に関して、さらに多くの症例を用いてエキソーム解析およびRNAシーケンシング解析を行なった。その結果、エキソーム解析においては全216遺伝子の変異が抽出され、これらの統計学的な解析により、特定の細胞内シグナル伝達経路に関わる遺伝子群における変異が犬の組織球性肉腫の症例に共通する可能性が見出された。また、RNAシーケンシングによって、この細胞内シグナル伝達経路に関わる受容体型チロシンキナーゼが全症例で高発現していることが明らかとなった。これらの結果は犬の組織球性肉腫において、この受容体型チロシンキナーゼから開始する細胞内シグナルが腫瘍細胞の生存や増殖に重要な役割を果たしている可能性を示唆するものと考えられる。また犬の組織球性肉腫の約半数で認められることが明らかとなったTP53遺伝子に関しては、これまでに特定の挿入変異が38%の症例で共通して認められることを報告したが、この挿入変異の臨床的意義に関しては不明となっていた。そこで、各種臨床検査所見とこの挿入変異との関連を調べたところ、同変異を保有する症例群では有意に転移病巣を有する症例が多いことが明らかとなった。上記のように、特に重点的に解析を行なって来た犬の組織球性肉腫に関しては、特定の細胞内シグナル伝達に共通して異常が認められる可能性が見出された。この知見は病態の根源を標的とした新規治療法の確立に至る可能性がある非常に重要なものであると言える。本年度は最終年度であり、引き続き犬の悪性腫瘍組織における分子異常の網羅的探索を実施するとともにそこで得られた知見を学会発表および学術論文としてまとめていく予定である。まずは、これまで中心的に行ってきた犬の組織球性肉腫を対象としたエキソーム解析およびRNAシーケンシングによって同定された、症例間で共通する異常シグナル経路に関して、さらに多くの症例を用いてタンパク質レベルでの確認を行なっていく。さらにこのシグナル経路を治療標的と捉えその経路を特異的に阻害する分子標的薬の抗腫瘍効果を検討するとともに、新規治療法としてその臨床応用の可能性を探索する。また、昨年度も引き続き収集を行っていたリンパ腫および肥満細胞腫の腫瘍組織サンプルに関しても、エキソーム解析およびRNAシーケンシングを実施しそのデータ解析を行う予定である。さらに、これらのデータを用いて、各腫瘍間の遺伝子発現プロファイルや遺伝子異常の違いをバイオインフォマティクスによって解析することで、その生物学的意義を探索するとともに、各症例の臨床情報と統合することで各腫瘍性疾患の分子病理学的な細分類の可能性を見いだす予定である。本研究では獣医臨床において重要性の高い犬の悪性腫瘍を対象とし、次世代シーケンサーによる網羅的な遺伝子発現プロファイルおよびゲノム異常をバイオインフォマティクスを用いて解析し、その解析結果をもとに作成した遺伝子発現・変異パネルによる腫瘍の各サブタイプごとの適切な治療法選択と正確な予後予測を可能とすることを目指している。本年度は特に犬の組織球性肉腫に焦点を絞りエキソーム解析によってそのゲノム異常を網羅的に解析した。各症例からそれぞれ3ー6遺伝子の変異が体細胞変異として同定され、TP53、PDGFRB、N4BP2、SH3KBP1などをコードする遺伝子における変異を含んでいた。これらの遺伝子は、人医学領域を含めて過去に腫瘍との関連が示唆されており、これらの症例において組織球性肉腫の発生や病態に関与していることが予想された。さらにこれらの遺伝子はPI3K-Akt/MAPK/p53経路に関わる遺伝子群であり、これらの経路の破綻が本腫瘍の発生・病態に重要な役割をもつことが示唆された。さらに、これらの遺伝子のうちTP53をコードする遺伝子における変異に関しては犬の組織球性肉腫の38%で共通する挿入変異を見出した。この変異によって正常な機能を持つTP53の発現が失われることも明らかとなり、さらにはこの変異を持つ腫瘍細胞の割合が同一症例の腫瘍組織内でも採取した部位によって大きく異なることから、犬の組織球性肉腫は腫瘍内不均一性を有する疾患であることが明らかとなった。上記のように本年度は犬の組織球性肉腫に焦点を絞り主にエキソーム解析のデータ解析を行った。その結果は解析を行う症例数をさらに増やした上で学術論文として発表する予定としているが、特にTP53をコードする遺伝子に関しては、共通する挿入変異が存在することを学術論文として報告しており、さらにはその変異によってTP53の正常な機能が失われること、及び腫瘍内不均一性が認められることもそれぞれ学術論文として投稿済みである。これらの成果から鑑みておおむね順調に進展していると判断できる。

その結果、エキソーム解析においては全216遺伝子の変異が抽出され、これらの統計学的な解析により、特定の細胞内シグナル伝達経路に関わる遺伝子群における変異が犬の組織球性肉腫の症例に共通する可能性が見出された。また、RNAシーケンシングによって、この細胞内シグナル伝達経路に関わる受容体型チロシンキナーゼが全症例で高発現していることが明らかとなった。これらの結果は犬の組織球性肉腫において、この受容体型チロシンキナーゼから開始する細胞内シグナルが腫瘍細胞の生存や増殖に重要な役割を果たしている可能性を示唆するものと考えられる。また犬の組織球性肉腫の約半数で認められることが明らかとなったTP53遺伝子に関しては、これまでに特定の挿入変異が38%の症例で共通して認められることを報告したが、この挿入変異の臨床的意義に関しては不明となっていた。そこで、各種臨床検査所見とこの挿入変異との関連を調べたところ、同変異を保有する症例群では有意に転移病巣を有する症例が多いことが明らかとなった。上記のように、特に重点的に解析を行なって来た犬の組織球性肉腫に関しては、特定の細胞内シグナル伝達に共通して異常が認められる可能性が見出された。この知見は病態の根源を標的とした新規治療法の確立に至る可能性がある非常に重要なものであると言える。来年度も引き続き犬の悪性腫瘍組織における分子異常の網羅的探索を実施する予定である。まずは、本年度に中心的に行っていた犬の組織球性肉腫を対象としたエキソーム解析に関してさらに多くの症例を用いた解析に発展させるとともにRNAシーケンシングにも着手する。また、本年度収集を行っていたリンパ腫および肥満細胞腫の腫瘍組織サンプルに関しても、収集を継続するとともにエキソーム解析およびRNAシーケンシングを実施する。これらのデータに関してバイオインフォマティクスを用いた解析を行うことにより、各腫瘍間および腫瘍内で認められた遺伝子発現プロファイルや遺伝子異常の違いに関して生物学的意義を探索するとともに、各症例の臨床情報と統合することで各腫瘍性疾患の分子病理学的な細分類の可能性を見いだす。またそれぞれの腫瘍の細分類に有用と考えられる遺伝子発現パネルおよび遺伝子変異パネルを探索する予定である。本年度は最終年度であり、引き続き犬の悪性腫瘍組織における分子異常の網羅的探索を実施するとともにそこで得られた知見を学会発表および学術論文としてまとめていく予定である。まずは、これまで中心的に行ってきた犬の組織球性肉腫を対象としたエキソーム解析およびRNAシーケンシングによって同定された、症例間で共通する異常シグナル経路に関して、さらに多くの症例を用いてタンパク質レベルでの確認を行なっていく。さらにこのシグナル経路を治療標的と捉えその経路を特異的に阻害する分子標的薬の抗腫瘍効果を検討するとともに、新規治療法としてその臨床応用の可能性を探索する。また、昨年度も引き続き収集を行っていたリンパ腫および肥満細胞腫の腫瘍組織サンプルに関しても、エキソーム解析およびRNAシーケンシングを実施しそのデータ解析を行う予定である。さらに、これらのデータを用いて、各腫瘍間の遺伝子発現プロファイルや遺伝子異常の違いをバイオインフォマティクスによって解析することで、その生物学的意義を探索するとともに、各症例の臨床情報と統合することで各腫瘍性疾患の分子病理学的な細分類の可能性を見いだす予定である。
移動車両振動のマルチウェイテンソル解析による橋梁損傷同定

本研究は,橋梁の異常に関する大まかな評価に止まっているこれまでの移動車両橋梁点検手法を改善すべく,専用点検車両が橋梁上を走行しながら点検車両の振動から対象橋梁の異常有無,損傷位置,損傷程度が推定できる「マルチウェイテンソル解析による移動車両橋梁点検」手法の開発である.具体的には,最適車両条件の検討,車両振動のテンソル解析とOne-class support vector machine (OCSVM)による橋梁損傷のロバスト外れ値解析,模型桁および実橋走行実験による妥当性検討を行う.本研究は,橋梁の異常に関する大まかな評価に止まっているこれまでの移動車両橋梁点検手法を改善すべく,専用点検車両が橋梁上を走行しながら点検車両の振動から対象橋梁の異常有無,損傷位置,損傷程度が推定できる「マルチウェイテンソル解析による移動車両橋梁点検」手法の開発である.具体的には,最適車両条件の検討,車両振動のテンソル解析とOne-class support vector machine (OCSVM)による橋梁損傷のロバスト外れ値解析,模型桁および実橋走行実験による妥当性検討を行う.
フランス絶対王政の統治構造再考：官僚制、治安、裁判

本研究の目的は、アンシアン・レジーム期の国王の裁判所・警察であったマレショーセを主たる研究対象として、フランス絶対王政の統治構造を官僚制、治安、裁判の側面から再検討することであった。上述の研究目的のうち、論文という形で成果をあげられたのは、とりわけ官僚制からの再検討である。当該期間に公表した4本の論文によって、1720年の一連の改革がマレショーセに親任官制を導入したことの意義を強調し、オート=ノルマンディー地方のマレショーセおける親任官制の実態を明らかにした。しかし、治安面、裁判面からの検討の成果を論文にまとめることはできなかった。今後の課題としたい。本研究は、アンシアン・レジーム期の国王の裁判所かつ警察であったマレショーセを主たる検討対象として、フランス絶対王政の統治構造を官僚制、治安、裁判の側面から再検討することを目的とする。本年度の作業も、1現地の古文書館における史料収集、2史料の読解・分析、3論文執筆の3つが予定された。その成果は以下の通りである。1については、9月に3週間弱、渡仏し、国立古文書館、国防省歴史課古文書館、セーヌ=マリティーム県古文書館で史料収集に努めた。ただし、校務(編入学試験および教務委員の仕事)のため、これ以上の滞在がかなわず、当初、予定していたピュイ=ドゥ=ドーム県古文書館での史料収集は困難であった。2に関しては、マレショーセにおける売官制、親任官制の運用の実態を明らかにするために、セーヌ=マリティーム県古文書館で収集した隊員の就任・採用に関する史料(ADSM, 3B48-51)の読解と分析を12月までに一通り終えた。3としては、論文2本(いずれも単著)の執筆を挙げることができる。2論文は「新生マレショーセにおける«officiers »の採用・就任手続」(『総合環境研究』第14巻第2号、2012年4月、1121頁)と「マレショーセから売官制を見るー全面的改組直後(172030年)のマレショーセの官職と親任官職ー」(『日仏歴史学会会報』第27号、2012年6月、3347頁)である。ただし、この他に準備していたマレショーセ隊員の退職と異動に関する論文を書き上げることができなかった。隊員の退職に関する論文は7月末にある学会誌に投稿したが、「書き直した上で掲載可」とされたものの、期限内に書き直すことができず、原稿を取り下げざるをえなかった。隊員の異動に関する論文はこの論文を前提として立論していたため脱稿できず、論文の執筆計画が大きく乱れることになった。最終年度の研究も、1フランスの古文書館における関係史料の収集、2史料の読解・分析、3論文執筆が予定された。1については、9月に2週間強、渡仏し、国立古文書館、セーヌ=マリティーム県古文書館で史料収集に努めた。2に関しては、マレショーセにおける売官制、親任官制の運用実態を明らかにすべく、主として、ピュイ=ドゥ=ドーム県古文書館で収集した成員の就任・採用に関する史料の読解と分析を進めた。3としては、論文2本を執筆した。うち1本は「近世フランスにおける国王役人の昇進ー騎馬警察隊員の昇進人事ー」(『七隈史学』第16号、2014年、177190頁)として公刊された。学会誌に投稿したもう1本の「近世フランスにおける騎馬警察隊員の退職(17201750年)」は現在、審査中である。研究期間(平成2325年)全体で見れば、上述の研究目的のうち、論文という形で実績をあげられたのは、とりわけ官僚制からの再検討である。当該期間に公表した4本の論文によって、18世紀前半のマレショーセにおける親任官制の実態をかなりの程度明らかにすることができた。また、官僚制が売官制に立脚していたアンシアン・レジーム期にあって、マレショーセという全国組織の数千人の裁判役人・騎馬警察隊員に親任官制を導入したことの重要性も強調できたと考える。しかしながら、この事実を、王権が1618世紀に採った売官制に関する政策の流れ全体の中に位置付け、18世紀前半の政治・経済・社会状況の中で評価し、絶対王政の統治システムの改変として再検討するまでには至らなかった。治安面、裁判面からの再検討も含め、今後の課題としたい。今後の課題としたい。

本研究は、アンシアン・レジーム期の国王の裁判所かつ警察であったマレショーセを主たる検討対象として、フランス絶対王政の統治構造を官僚制、治安、裁判の側面から再検討することを目的とする。本年度の作業は、(1)フランスの古文書館における関係史料の収集、(2)史料の読解・分析、(3)論文執筆の3つが予定された。その成果は以下の通りである。(1)については、8月9月に約3週間渡仏し、国立古文書館、国防省歴史課古文書館、ピュイ=ドゥ=ドーム県古文書館で史料の収集に努めた。その一部は執筆した論文と学会報告((3)参照)で活用されている。ただし、予定していたセーヌ=マリティーム県古文書館での史料収集は、同館が移転のため7月から閉館となり、かなわなかった。なお、この渡欧中にシチリアで開催されていた身分制議会史の国際学会に参加し、研究の視野を拡げることができた。(2)に関しては、マレショーセにおける売官制、親任官制の運用の実態を明らかにするために、成員の就任・採用に関する史料の読解・分析を進めた。その成果の一部は(3)で挙げた論文と学会報告に活かされている。(3)としては、論文2本(いずれも単著)の執筆、学会報告1本を挙げることができる。2論文は「フランス絶対王政期の騎馬警察ーマレショーセ研究の射程ー」(林田敏子・大日方純夫編『警察(近代ヨーロッパの探求(13))』ミネルヴァ書房、2012年所収、71108頁)と「新生マレショーセにおける«officiers »の採用・就任手続」(『総合環境研究』第14巻第2号、2012年、1121頁)で、後者は現在、校正中である。また、日仏歴史学会(2012年3月28日、於お茶の水女子大学)で、「マレショーセから売官制を見るー改革直後(172030年)のマレショーセの官職と親任官職ー」と題した研究報告を行った(平成24年度中に刊行予定)。研究計画の遅れは主として以下の三つの理由による。第一に、上述のように、マレショーセ隊員の退職と異動に関する論文を書き上げられなかったこと。これにより論文の執筆計画が大幅に遅れた。第二に、昨年(2012年)のセーヌ=マリティーム県古文書館での史料収集の際、旧マレショーセの成員採用関係の文書が見つかったこと。この史料は研究計画立案時には想定されていなかった。しかし、新旧マレショーセの比較を可能にするという点で、当該史料が本研究にとって非常に重要な史料であったため、当該史料の読解と分析を先行して行うことにした。第三に、予定していたピュイ=ドゥ=ドーム県古文書館での史料収集(とりわけマレショーセ成員の閲兵関係文書の収集)ができなかったこと。この史料の不足により、隊員の退職に関する論文執筆が部分的に滞ることになった。この遅れは、史料の収集に想定外のばらつきが生じたことによる。すなわち、館内作業のため、あるいは移転準備による閉館のため、国立古文書館とセーヌ=マリティーム県古文書館で、予定していた史料の閲覧・収集ができなかった。その一方、ピュイ=ドゥ=ドーム県古文書館では予想外に多くの史料を収集できたため、その分析に時間がかかっている。また、マレショーセの売官制と親任官制の運用に関して、調査対象をオート=ノルマンディーの中隊だけでなく王国全体の中隊に拡げたため、想定以上の時間が必要となっている。本研究の第一の課題はマレショーセ研究を介してフランス絶対王政の官僚制を再検討することであり、その作業がまだ終わっていないので、本年度も引き続き、マレショーセにおける売官制と親任官制の実態解明を進めざるをえない。
ウズラを用いた家禽の生産形質の分子遺伝学的解析

近年、多く哺乳類において詳細な染色体地図が作成され、その位置情報から特定の機能に関与する遺伝子の単離も可能となっているが、鳥類では、染色体地図はほとんど確立されていない。そこで本研究は、単純な反復配列よりなるマイクロサテライトDNAをマーカー遺伝子として用いてウズラ染色体の連鎖地図の作成することを目的として、以下の項目を行った。1)合成された2塩基の繰り返し配列をプライマーとしてウズラゲノムDNAより、マイクロサテライトDNAを特異的に増幅し、マイクロサテライトDNAが豊富化されてウズラゲノムライブラリーを作成した。2)上記ライブラリーを、合成された2塩基の繰り返し配列をプローブとしてスクリーニングし、ウズラのマイクロサテライトDNAクローンを得た。3)遺伝的距離の離れたフランス系ウズラとニホンウズラの系統間での戻し交配個体を作出し、DNAを抽出した。今後、得られたマイクロサテライトDNAクローンの部分的塩基配列を決定し、マイクロサテライトDNA遺伝子座のタイピングのためのプライマーを作成して、戻し交配個体においてマイクロサテライトDNA遺伝子座をタイピングすることにより、各遺伝子座の間の連鎖を解析し、連鎖地図群を作成する予定である。
変調光による伴走車両の相対位置計測

高速で走行する2台の車両の位置関係を測定する相対位置測定に関する研究を行った。具体的には強度変調された赤外光の位相差を検出する新方式の位置測定システムを開発することを目的とした。ビーム光ではなく、拡散光を用いるため、ターゲットを機械的に追尾する必要がなく、低コストで扱いやすいシステムになり得ると考えられる。研究期間内に目標とする精度をもつ距離計を開発することができた。車両に搭載して圃場試験を行うには至らなかったが、屋外試験で十分な性能を確認できたため、実用装置を開発する可能性が示されたと判断する。主な研究成果は以下の通りである。(1)伴走車両の自動運転のための拡散変調光による相対位置計測法を提案した。(2)一点から放射された光信号を3点で受信し、その変調位相差から双曲線法により放射位置を特定する方法を実験した。その結果位相差測定は高精度に行えたが、幾何学誤差による位置特定誤差が大きかった。(3)このため絶対距離を測定する方法に変更し、相互に光信号を交換する光トランスポンダによる測距装置を開発した。両局間で変調周波数の異なる拡散光を相互に送受信し、両局で得られるビート信号の位相差より距離を測定した。送信信号の変調周波数はA, Bそれぞれ12.001MHzと12MHzに設定した。B局で得られた1kHzのビート信号は450kHzのFM信号に変換し、オフセット変調で、光信号にのせてA局へ伝送した。(4)条件の悪い屋外の直射日光下で実験した結果、110mの範囲で回帰直線からの標準誤差3cm、最大誤差5cmであり、目標精度が達成された。これにより拡散光を用いた相対位置計測の可能性が実証された。(5)今後、気温等の影響について更に検討する必要がある。本研究では高速で走行する2台の車両の位置関係を測定する相対位置測定に関する研究を行う。具体的には強度変調された赤外光の位相差を検出する新方式の位置測定システムを開発することを研究目的とする。今年度は基礎研究として、変調光の送受信と位相差検出の装置を試作し評価試験を行った。(1)送受信器の試作:送信器の光源には高速の赤外LEDを10個用いた。LEDに流す電流を27MHzのサイン波でコントロールすることにより強度変調を行った。受信器は応答性が良く、高周波でノイズが少ないAPD(アバランシェ・フォトダイオード)を用いて製作し、前面にIRフィルタを装着して可視光をカットした。実験の結果、屋内では30m以上、屋外の直射日光下でも約20mの距離で変調信号の伝送が可能であった。(2)位相差測定装置の試作:送信器からの信号を、位置の異なる3つの受信器で受信し、受信した27MHzの変調信号を増幅後、内部局発信号との3段階のミキシングで5kHzまで周波数変換し、位相差を測定する装置を製作した。3つの信号からは基本的に2つの位相差しか測定されないが、本システムでは誤差低減のため3つの位相差を測定するようにした。位相差測定は、二つの信号のゼロクロスタイミングをとって作られるパルス電圧の積分により行い、位相差と直線関係にある電圧が出力されるようにした。(3)距離差測定試験:実験の結果、上述の測定距離内で、概ね1cm以内の精度で距離差測定が可能であった。

以上により拡散する変調光による位置測定の可能性が実証されたが、距離差のみから位置測定を行うには、現在の精度では不十分である。来年度は距離差のみではなく、絶対距離の測定も含めた幅広い方法を実験する予定である。本研究では高速で走行する2台の車両の位置関係を測定する相対位置測定に関する研究を行う。具体的には強度変調された赤外光の位相差を検出する新方式の位置測定システムを開発することを研究目的とする。ビーム光ではなく、拡散光を用いるため、ターゲットを機械的に追尾する必要がなく、低コストで扱いやすいシステムになり得ると考えられる。昨年度までに、送信器から照射される赤外線の変調位相差から、複数の受信器までの距離差を検出し、双曲線法により送信器の位置を推定する装置を試作した。実験の結果、距離差を精度よく測定できたが、双曲線法では幾何学的な誤差が大きくなり、十分な位置認識精度が得られなかった。そこで、本年度は送・受信器間の距離を測定するトランスポンダ方式の測距装置を開発した。距離を直接測定することで幾何学誤差を小さくし、位置認識精度を向上させ得ると思われる。今年度の主な研究成果は以下の通りである。(1)拡散光による測距装置の試作:A,Bの2局間で変調周波数の異なる拡散光を相互に送受信し、両局で得られるビート信号の位相差より距離を測定するトランスポンダ方式の測距装置を開発した。送信信号の変調周波数はA,Bそれぞれ12.001MHzと12MHzに設定した。B局で得られた1kHzのビート信号は450kHzのFM信号に変換し、オフセット変調で、変調光にのせてA局へ伝送した。(2)距離測定試験:実験の結果、屋内で10m、屋外の直射日光下では4m以内で高精度(誤差2cm程度)の距離測定が可能であった。これにより拡散光を用いた測距装置の可能性が実証されたが、目標とする測定距離(屋外で10m)は達成できていない。今後、光出力を大きくするとともに、信号処理回路の改良を行う必要がある。なお開発した装置の主要部分については特許を出願した。研究成果は今後論文として発表する予定である。研究期間の最終年度にあたり目標とする精度をもつ距離計を開発することができた。車両に搭載して圃場試験を行うには至らなかったが、屋外試験で十分な性能を確認できたため、実用装置を開発する可能性が示されたと判断する。主な研究成果は以下の通りである。(1)拡散光による相対位置測定法の提案:従来にない拡散光を用いた位置測定法を提案した。(2)測距装置の試作:A, Bの2局間で変調周波数の異なる拡散光を相互に送受信し、両局で得られるビート信号の位相差より距離を測定するトランスポンダ方式の測距装置を開発した。送信信号の変調周波数はA, Bそれぞれ12.001MHzと12MHzに設定した。(3)距離測定