hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ディジタルゴースト現象に基づく画像用データ・ハイディング方式に関する研究

本研究はディジタルゴースト現象に基づく画像用データ・ハイディング方式を新たに提案し、その基本特性を理論と実験の両面から確認することを目的としている。本研究で得られた新たな知見等の成果は次の通りである。1.まず、ディジタルゴースト画像のケプストラム分析に基づいて透かし情報を抽出する方法をz変換で定式化し基本特性を調べた。その結果、透かし抽出時に原画像を用いない「公開透かし」の場合は、ゴースト画像のケプストラム中に特殊な雑音(バイアス成分等)が存在して、単一ラインのケプストラムから透かし情報を検出することが困難であることがわかった。一方、透かし抽出時に原画像を用いる「秘密透かし」の場合は、単一ラインにおいてゴースト画像と原画像とのケプストラム差分から透かし情報を安定して検出できることがわかった。2.次に、指数窓をかけたときのケプストラム差分をz変換で定式化し基本特性を調べた。その結果、ゴーストの混合率aが大きい「可視型ゴースト画像」の場合には、指数窓のパラメータαを小さくして高次のケプストラムピークを減衰させることによってエリアジングの低減効果を持つことがわかった。一方、ゴーストの混合率aが小さい「不可視型ゴースト画像」の場合には、透かし情報が埋め込まれた低ケフレンシでのケプストラムピークを抑圧しないようにパラメータαを1に限りなく近づける必要があることがわかった。3.最後に、テスト画像への透かしの埋込み実験を行い、ゴースト画像と原画像のケプストラム差分から透かし情報が検出可能どうかを検証した。その結果、不可視型ゴースト画像(混合率a=0.1、遅延M=2)において、M系列データによる透かし情報(256ビット)をケプストラム差分から比較的安定に検出できることがわかった。ディジタルゴースト現象に基づく画像用データ・ハイディング方式を新たに提案し、その基本特性を明らかにすることを目的として研究計画を立案・実施した。本研究で得られた新たな知見等の成果は以下の通りである。1.ケプストラム情報(対数パワースペクトルをフーリエ逆変換したもの)を利用してディジタルゴースト画像から遅延検出を高感度に行う方法について基礎的検討を行った。まず、ケプストラム解析用窓関数の特性比較を行い、指数窓ではハミング窓や矩形窓より検出感度が相対的に向上することを確認した。又、画像信号ケプストラム解析における指数窓の役割について理論的解釈を与えた。テスト画像に対してケプストラム解析と短時間ケプストラム解析を行い、ゴースト信号の混合率a(0≦a≦0.5)と検出感度の基本特性を調べた。その結果、混合率が低い場合、(a=0.1)でもケプストラム情報からゴースト信号の遅延時間を検出できることがわかった。2.ディジタルゴースト画像中に透かし情報を埋込む際に透かし情報を効果的に暗号化する方法について基礎的検討を行った。複数の共通鍵暗号(MISTY暗号、FEAL暗号[FEAL-8])をワークステーション上に移植し、それらの基本性質(統計的性質、処理速度等)を調べた。その結果、標準画像を暗号化したもの(暗号化画像)の相関係数の絶対値はMISTY暗号、FEAL暗号共に0に近い値(0.0051以下)を示し、視覚的にも画像データが効果的に無相関化されることを確認した。又、MISTY暗号、FEAL暗号の平均処理速度(暗号化または復号化の処理速度)は各々16.2Mbps、4.4Mdpsであり、MISTY暗号の処理が相対的に高速であることがわかった。
国際関係論研究における計算社会科学的手法の導入と評価

人間の社会行動に関するデジタル化された高密度・大容量のデータの蓄積を背景に、近年、計算社会科学と呼ばれる新たな学問領域が勃興し、急速な発展を遂げている。本研究では、主に政治学や国際関係論の文脈で、自然言語処理・機械学習など計算社会科学的分析手法を導入した研究を広範に行った。日米の議会データを用いた一連の研究(政治的分極化に関する研究など)とこれらの成果の公表を通じて、こうした手法の有効性と課題を示すことができた。研究課題初年度より計算社会科学に関わる活発な研究活動を展開し、その成果を様々な媒体を通じて発表した.まず、研究代表者(阪本)、研究分担者(瀧川、中井)それぞれが、各々の関心に沿って計算社会科学の様々な分析手法を適用した研究を行った.阪本は、アフリカの武力紛争、牧畜民の土地利用や家畜管理、日韓の資金循環といった多様な分析対象に、シミュレーションやデータ解析等の手法を適用し、得られた知見を、Annual International Conference on Computational Social Science (IC2S2)など海外の主要学会を含む様々な場で発表した.瀧川は、数理モデルとシミュレーションの手法を用いて、社会における寛容な信頼が成立する条件を検討した.結果はPLoS ONEなど海外査読誌で公表されている.また、中井は数理モデルを用いた社会的規範形成の研究で、海外査読誌(Scientific Reports等)に掲載される卓越した成果を残したほか、様々なWebスクレイピング手法を駆使しながら、クラウドファンディングなどオンラインでの社会関係の形成や相互作用に焦点を当てた先駆的な研究にも取り組んでいる.さらに、2016年度後半にかけて、研究代表者、分担者の間で一層緊密に連携を取りながら、計算社会科学の手法を用いた共同研究に着手できたことは、本科研の推進上極めて意義深いことである.具体的には、2016年12月に芝浦工大で阪本、瀧川、中井の間で研究会を持ってから、阪本と瀧川が中心になって日米の議会データ(議員の発言録)に、トピックモデルや感情分析などの自然言語処理の手法を適用する研究を進めている.これら共同研究も、国内のワークショップ等の場でその経過が報告されるなど、すでに一定の成果をもたらしつつある.交付申請書に記した研究計画のうち、計算社会科学分野のレビュー論文の執筆は、年度をまたぐこととなった.他方で、上述した旺盛な研究活動とそれがもたらしている成果、共同研究の進展などを鑑みれば、これを補って余りある進展が得られている.本課題最終年度の今年度は,昨年度後半より着手された研究代表者,分担者の間の連携を一層深めていく中で,様々な研究成果を生み出すことができた.その中核を担ったのは,日米の議会の議事録データを用いた阪本と瀧川の共同研究である.トピックモデリングや単語埋め込みなど自然言語処理の最先端の手法をこれら長期のデータに適用することで,政治的な討議に見られる分極化の動態やこうした討議の基底にある道徳的基盤の多様性など,様々な興味深い知見が得られた.こうした成果を,Annual International Conference on Computational SocialScienceやIEEE International Conference on Big Dataなど海外の主要学会を含む様々な場で発表したほか,Proceedings of the 2017IEEE International Conference on Big Dataなどの査読誌の掲載論文を含む学術論文にまとめることもできた.さらに,阪本は膨大な家畜の移動データの統計分析,瀧川はソーシャルメディアにおける分極化の分析,中井はオンラインコミュニティにおける社会的相互作用の研究といったように,それぞれのメンバーが計算社会科学的手法を駆使して独自の研究を展開し,様々な媒体でこうした活動の成果を公表することもできた.2年間という短い期間ではあったが,本科研の助成期間を通じて,チームとしても個人としても大変実りのある研究活動を行うことができた.人間の社会行動に関するデジタル化された高密度・大容量のデータの蓄積を背景に、近年、計算社会科学と呼ばれる新たな学問領域が勃興し、急速な発展を遂げている。まず次年度に持ち越しになったレビュー論文の執筆に向けた作業を前進させたい.また、自然言語処理の手法を用いた共同研究についても、対象データを現行の議会データから外交文書等に拡大するなどして、国際関係論研究へのこうした手法の有効性を広く検証していきたい.国際関係論研究代表者の阪本、研究分担者の瀧川及び中井とも、当初購入予定であった物品を他科研からの支出で購入した結果、次年度使用額が発生した.瀧川については、2016年6月の米国出張の旅費が当初の見積もりより安く抑えられたことも、残額が生じた要因になっている.
南西諸島とフィリピンのドップラーレーダーを用いた台風の構造と強度の関係解明

本研究は、南西諸島およびフィリピンのドップラーレーダーを用いて、台風の気流構造と中心気圧を推定し、構造と強度の関係を明らかにすることを目指す。当年度に南西諸島の観測範囲を通過した2つの台風について強度推定を行い、推定結果を検証した。また、2018年7月に台風10号が沖縄本島を通過した際にラジオゾンデ観測を実施し、目の中心における暖気核の存在を明らかにした。また、台風24号についてレーダーと地上気象データを用いた解析を行い、目と壁雲の境界付近で「メソ渦」が発達し、地上の突発的な暴風をもたらしていたことを明らかにした。フィリピンにおいて壊滅的な被害をもたらした2013年台風第30号について、大気海洋結合モデルを用いた数値実験を行った。この台風は移動速度が比較的速く、海洋表層の水温が暴風による混合で冷却され、海面フラックスが減少するよりも前に台風が進行することで、海面からのエネルギー供給を継続的に受けることができ、それによって衰退することなくフィリピンに上陸したことを明らかにした。この論文は米国地球物理学連合学会の雑誌に掲載された。また、2016年台風第1号に伴うレインバンドの伝搬とシールド状の降水域の形成を大気海洋結合モデルにより再現した。フィリピンに上陸する猛烈な勢力の台風の強度解析を行うため、フィリピン大気地球物理天文局(PAGASA)との間で共同研究を継続した。ルソン島北部に上陸した台風第22号について、レーダーを用いた強度解析を行うとともに、レーダーサイトに設置した気圧計の解析を行った。ドップラー速度の折り返しが発生する暴風域において、レーダーのハードウェア上で行われる平滑化処理が強度推定の処理おいて不具合をもたらす問題がみられ、ハードウェアの設定変更について今後PAGASAと協議する必要があることがわかった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。台風の強度推定手法の精度評価について、解析された中心気圧が気象庁ベストトラックデータと比べて40hPaも低かった2010年第7号の事例に対し、水平風分布を高精度で得られるデュアルドップラー解析を行った。その結果、レーダーによる推定結果を支持する解析結果を得た。最新の観測データを用いた解析では、2015年台風第15号の壁雲交換後の急発達時における内部構造の変化を明らかにしたほか、2016年台風第18号の猛烈な勢力(中心気圧905hPa)を推定することに成功した。2016年第18号については、久米島への接近時に沖縄本島にてラジオゾンデによる高層観測を2時間毎に実施した。また、強度推定に必要となる地上気圧の観測点を本年度中に瀬底島と多良間島に設け、観測を開始した。フィリピンを通過する台風について、2013年台風第30号(ハイエン)のレーダー解析を行うにあたり、フィリピン現地調査を行い、レーダーデータ及び地上気圧データの補正処理を行い、猛烈な勢力をもつハイエンの内部構造を解析した。また、フィリピン気象局において過去のデータの収集を行い、フィリピンのモンスーン開始の長期傾向を調べ、台風とモンスーンの関係について調べた。ハイエンについては、非静力学大気波浪海洋結合モデルを用いたシミュレーションを水平解像度2km及び7kmにて実施した。この事例では強風による海水温の低下が台風の強度に与える影響が小さいことがわかった。数値シミュレーションは、2016年台風第1号の北東側に形成されたシールド状の降水システムに対しても行い、台風の遠隔作用による奄美九州南部の降雨分布を再現することに成功した。当年度の実施計画は、(a)台風の強度を推定する手法の精度検証、(b)リアルタイムでの実況監視に耐えうるためのデータ処理の高度化であった。本年度の終了までにこれらの課題を進めるとともに、来年度以降の計画であった(c)フィリピンのレーダーを用いた台風の強度推定と(d)猛烈に発達した台風の数値シミュレーションまで行うことができたので、計画以上に進展したといえる。(a)の精度検証について、沖縄本島にある2台のレーダーを用いたデュアルドップラー解析により精度の高い風データを取得し、本課題である1台のレーダーとの推定結果と比較したところ、両者の風分布はよく整合しており、1台のレーダによる風速分布の精度を検証することができた。(b)のデータ処理の高度化については、現時点で概ね自動処理が可能なレベルになったが、海面付近のデータに含まれるノイズの処理などに課題が残っており、来年度以降も継続して実施する。(c)のフィリピンでの強度推定について、フィリピンの気象現業機関であるフィリピン大気地球物理天文局(PAGASA)との間でレーダーデータを用いた共同研究を実施することで合意し、2013年に大規模な被害をもたらした台風第30号(ハイエン)の強度解析を今年度中に行うことができた。また、今後フィリピンに接近する台風のデータについても共有し、データ解析を共同で行うことで合意した。(d)の数値シミュレーションについて、本年度はこのハイエンと2016年第1号について実施することができた。当年度に沖縄・石垣レーダーの観測範囲を通過した3つの台風と1つの熱帯低気圧について強度推定を準リアルタイムで行い、当年度の台風については概ね問題なく自動で処理できることを確認した。また、2017年6月に沖縄本島を熱帯低気圧が通過した際にラジオゾンデ観測を実施し、レーダーによる風の推定と整合したデータを得ることができた。

これまで推定を行った台風事例を用いて、台風強度と壁雲の傾斜角との統計的な関係の調査を行った。その結果、強度の増加と壁雲の傾斜角には相関があり、強い台風ほど壁雲が直立に近づくことがわかった。また、石垣レーダーの観測範囲で6時間に風速が30m/sも増加する急速な発達を示した2015年台風第15号の事例について、推定した風の3次元構造から、急発達に関わる物理過程(壁雲の置き換わり、下層インフローの増加と回転速度の増大)を明らかにし、論文が米国気象学会の雑誌に掲載された。フィリピンの台風事例を調査するため、琉球大学とフィリピン大気地球物理天文局(PAGASA)との間でレーダーデータを用いた共同研究に関する実施取極(IA)を締結した。2017年4月にPAGASAで行われたセミナーに代表・分担研究者全員で参加し、現状の課題や今後の方針について意見を交わした。このデータを用いて破壊的な被害をもたらした2013年台風第30号の強度解析を行い、高度4kmにて101m/sの風が吹いていたことを明らかにした。この論文は米国気象学会の雑誌に掲載された。さらに、この台風についての大気海洋結合モデルを用いたシミュレーションを行い、雑誌を投稿中である。平成29年度以降の計画として当初予定していた「発達する台風の構造と強度の物理的な関係の解明」について、事例研究と統計調査によって関係性をある程度明らかにできたと考えている。また、同じく当初予定の「甚大な災害に結びつく、猛烈に発達した台風の構造の調査」については、フィリピンで大きな被害をもたらした2013年台風30号(ハイエン)の強度と構造の解析を行い論文として掲載されている。研究開始から進めている強度推定のアルゴリズムについてはほぼ完成の状態に達し、台風の強度推定については概ね自動で処理できる状態になった。課題として、猛烈な勢力の台風におけるドップラー速度の品質の問題が残るが、これらは偏波レーダーの偏波パラメータなどを活用する新たな試みを検討する必要がある。フィリピンの気象レーダーのデータの利用については、フィリピン大気地球物理天文局(PAGASA)との共同研究に関する実施取極が予定より早く締結できたことにより、予定より早く研究を進めることができている。以上のことから、当初の計画計画以上に進展しているといえる。本研究は、南西諸島およびフィリピンのドップラーレーダーを用いて、台風の気流構造と中心気圧を推定し、構造と強度の関係を明らかにすることを目指す。当年度に南西諸島の観測範囲を通過した2つの台風について強度推定を行い、推定結果を検証した。また、2018年7月に台風10号が沖縄本島を通過した際にラジオゾンデ観測を実施し、目の中心における暖気核の存在を明らかにした。また、台風24号についてレーダーと地上気象データを用いた解析を行い、目と壁雲の境界付近で「メソ渦」が発達し、地上の突発的な暴風をもたらしていたことを明らかにした。フィリピンにおいて壊滅的な被害をもたらした2013年台風第30号について、大気海洋結合モデルを用いた数値実験を行った。
肝臓幹細胞から消化腺上皮細胞への分化転換を誘導する因子の探索と組織工学への展開

成体肝臓中に存在する幹細胞の候補の一つとして肝上皮細胞が挙げられている。我々はこれまでに健常SDラット肝臓の非実質分画中に存在する、α-フェトプロテイン陽性、アルブミン/サイトケラチン19陰性を示す未分化な上皮細胞(HSL細胞)を樹立し、その分化能を検討した。HSL細胞は培養条件を変えることによって成熟肝細胞あるいは胆管上皮細胞へ分化誘導できることを明らかにした。HSL細胞を肝星細胞と共培養したり、I型コラーゲンゲル内で三次元培養したりすると、成熟肝細胞のマーカー蛋白質を発現するようになった。以上のように、様々な条件下でHSL細胞を培養すると成熟肝細胞あるいは胆管上皮細胞の形質を示すようになったことから、HSL細胞は二方向性の分化能を保持していることが明らかになった。このことは、HSL細胞が成体肝に存在する幹細胞として機能できることを示唆しているものと考えられる。次に、肝臓幹様細胞(HSL細胞)を用いた効率移植方法を検討するため、肝臓の主要な細胞外マトリクス成分であるI型コラーゲンによって作製された各種移植担体を用いた細胞移植を行った。移植6週後、コラーゲンスポンジ内にアルブミンを発現している細胞が免疫染色によって確認された。さらに無アルブミンラット血清中のアルブミン量が移植後11週目から増加していることを認めた。移植担体間での比較では、ゲル状コラーゲンを用いた群では移植前に比べて2.5倍量の増加を認めたのに対し、スポンジ状コラーゲンを用いた群では1.7倍の増加であった。以上より、ゲル状コラーゲンを用いた移植方法がHSL細胞の生着や機能発現に効果的であることが分かった。また、正常な成体肝臓から得られたHSL細胞は、in vitroで膵臓の内分泌腺細胞に分化する能力性を持っていた。HSL細胞はインシュリン依存性糖尿病のための細胞移植療法のためのβ細胞源の一つとなる可能性がある。1.放線菌が産生するペプチド性増殖因子の精製と性質秋田県総合食品研究所は白神山地より分離した2000種の放線菌を分離して、現在までに8種類の放線菌が肝臓幹細胞の増殖・維持に有効な物質を産生していた。さらに、有効物質の構造を解析している。2.コラーゲン担体を用いた肝幹様細胞移植コラーゲン基質が肝幹様細胞(HSL細胞)の分化に与える影響を検討し、組織工学的手法を応用にてコラーゲンを担体に用いたHSL細胞移植を行い、その効果について検討した。組織の構築に必要とされる力学的強度を付加したコラーゲンスポンジを利用してHSL細胞を培養し、この細胞のアルブミン発現に与える影響について免疫染色法とRT-PCR法によって検討した。肝幹様細胞であるHSL細胞をコラーゲンスポンジ内で3次元的に培養したところ、この細胞をアルブミン陽性細胞へと分化誘導することに成功した。さらに、この細胞をコラーゲンスポンジとともに腹腔内大網上へ移植後、アルブミンを肝臓類似組織を肝臓外で構築できた。本研究から、コラーゲンを担体に用いた肝幹様細胞移植の有用性が示され、今後、ヒト肝幹細胞の増殖・分化効率をさらに高めることで医療への応用が期待された。近年の肝疾患症例の増加とともに肝移植の必要性は高まっており、ドナー不足が問題となっている。

肝幹細胞を移植の細胞源として利用しその増殖・分化を効率よく制御する技術開発は、基礎生物学の分野において肝臓の分化機構を解明する上で重要であるとともに、臨床的にも価値あるものと考えられる。成体肝臓中に存在する幹細胞の候補の一つとして肝上皮細胞が挙げられている。我々はこれまでに健常SDラット肝臓の非実質分画中に存在する、α-フェトプロテイン陽性、アルブミン/サイトケラチン19陰性を示す未分化な上皮細胞(HSL細胞)を樹立し、その分化能を検討してきた。今回、HSL細胞は培養条件を変えることによって成熟肝細胞あるいは胆管上皮細胞へ分化誘導できることを明らかにした。HSL細胞をデキサメタゾンとインスリン共存在下で培養したところ、チロシンアミノトランスフェラーゼ(TAT)やトリプトファン2,3-ジオキシゲナーゼ(Tdo2)の遺伝子発現量の増加が認められた。一方、EGF存在下で培養するとHSL細胞にγ-GTP活性の発現が認められ、またサイトケラチン19陽性細胞の出現が確認された。さらに、HSL細胞を肝星細胞と共培養したり、I型コラーゲンゲル内で三次元培養したりすると、アルブミン、トランスフェリン、α1-アンチトリプシンなど成熟肝細胞のマーカー蛋白質を発現するようになることがわかった。また、酪酸ナトリウムや一次胆汁酸であるケノデオキシコール酸存在下でHSL細胞を培養すると、・-GTP活性を発現するようになり、胆管上皮細胞の形質を現すようになった。以上のように、様々な条件下でHSL細胞を培養すると成熟肝細胞あるいは胆管上皮細胞の形質を示すようになったことから、HSL細胞は二方向性の分化能を保持していることが明らかになった。このことは、HSL細胞が成体肝に存在する幹細胞として機能できることを示唆しているものと考えられる。肝臓幹様細胞(HSL細胞)を用いた効率移植方法を検討するため、肝臓の主要な細胞外マトリクス成分であるI型コラーゲンによって作製された各種移植担体を用いた細胞移植を行った。移植6週後、コラーゲンスポンジ内にアルブミンを発現している細胞が免疫染色によって確認された。さらに無アルブミンラット血清中のアルブミン量が移植後11週目から増加していることを認めた。移植担体間での比較では、ゲル状コラーゲンを用いた群では移植前に比べて2.5倍量の増加を認めたのに対し、スポンジ状コラーゲンを用いた群では1.7倍の増加であった。以上より、ゲル状コラーゲンを用いた移植方法がHSL細胞の生着や機能発現に効果的であることが分かった。次に、肝細胞と胆管上皮細胞の両方に変換できる肝臓幹様細胞(HSL細胞)が、β細胞源に形質変換できるかどうか検索した。RT-PCR分析から、酪酸ナトリウムとβセルリンによって膵臓の内分泌腺細胞の分化にかかわる一連の転写因子が誘導された。また、インシュリン、βセルリン、膵臓ポリペプチド、およびソマトスタチンのmRNAの発現が観察された。以上の結果、正常な成体肝臓から得られたHSL細胞は、in vitroで膵臓の内分泌腺細胞に分化する能力性を持っていた。HSL細胞はインシュリン依存性糖尿病のための細胞移植療法のためのβ細胞源の一つとなる可能がある。さらに肝臓の分化機構について検討した。肝臟前駆細胞の一つと考えられている卵形細胞の関与する肝再生でオンコスタチンM(OSM)の役割をはっきりさせるために、2-acetylaminofluorene/部分肝切除モデルを作製し、肝臓でOSMとOSM-特異受容体(OSM-R)の発現を調べた。
低マグネシウム血症に伴う心血管機能不全はマグネシウム補充療法によって改善するか？

慢性的Mg欠乏ラットを作製し、心血管機能とMg補充の有効性について検討した。本研究によりMg欠乏ラットにおいて心血管機能が低下していることが示されたが、心機能についてはミトコンドリア機能の障害、血管機能についてはGタンパク共役受容体を介した細胞内シグナル伝達機構の障害が考えられた。Mg補充は心血管機能低下の改善に有効である可能性が示され、今後、心血管機能障害およびMg補充の詳細な検討が必要である。昨年度の研究では慢性的Mg欠乏モデルを作製がうまくいかず、予定していた実験まで到達できなかったが、今年度、基礎飼料を変更し作製し直した。飼料中のMg含有量は対照食85.3 mg/100 g、Mg欠乏食4.5 mg/100 gであった。この飼料を雄性SDラット(5週齢)に8週間与えたところ(Mg欠乏群)、重篤な低Mg血症と貧血が引き起こされ、血圧の上昇が確認された。Mg欠乏群の心機能については、摘出灌流心モデルでは心拍数、左室発生圧とも正常群よりも低く、低酸素灌流-再酸素化後の心機能の回復率も対照群と比して著明に低下した。心筋よりミトコンドリアを単離し、ミトコンドリア透過性遷移孔(mPTP)の開孔を誘発するのに要するCa2+量を検討したところ、Mg欠乏群では対照群より少量のCa2+によってmPTPが開孔することが明らかになり、摘出灌流心モデルにおける低酸素-再酸素化障害の悪化はミトコンドリア機能の低下によるものであることが示唆された。我々は正常ラットにおいて低酸素下で細胞外Mg濃度を12 mMとすると心筋保護効果が得られ、この保護効果にはミトコンドリアKATPチャネルが関与することを見出している。この高濃度Mgによる心筋保護効果がMg欠乏群でも認められるかを検討したところ、正常群における心筋保護効果と同等レベルの保護効果が得られることが判明した。しかしこの保護効果は正常群とは異なり、ミトコンドリアKATPチャネルは関与していないことが明らかになった。またMg欠乏群の心室筋細胞を単離し、細胞外からのMg2+流入路を検討したところ、正常群とは差がなく、TRPM7チャネルを介していることが判明した。これらの結果は、Mg2+欠乏により心筋ミトコンドリア機能は障害されているが、細胞膜のチャネル機能は残っていること、細胞内のMg2+濃度を高く保つことで心筋を保護できることを示唆している。マグネシウム(Mg)は生体機能に複雑に関与しているが、近年の食習慣の変化は、低Mg血症発症のリスクを増加させ、心血管病やメタボリックシンドロームの発症・進展に関与していると考えられている。我々は過去に、慢性的Mg欠乏マウスにおいて重篤な低Mg血症を発症し、心臓の低酸素に対する耐性が低下していることを報告した。本研究では慢性的Mg欠乏による心血管機能の低下がMg補充によって改善するかを、慢性的Mg欠乏ラットを作製し、組織・細胞・細胞内小器官の各レベルで検討することを目標とする。雄性SDラットにMg欠乏食を48週間与えたところ(Mg欠乏群)、マウスと同様に重篤な低Mg血症は引き起こされたが、心臓の低酸素耐性は対照群と差が認められなかった。また摘出大動脈標本を用いた内皮依存性弛緩反応も対照群とMg欠乏群で著明な差は認められなかった。さらに慢性的Mg欠乏マウスで認められた血糖値の上昇も、Mg欠乏群では認められなかった。従って、当該年度に予定していた低Mg血症モデルに対する高濃度Mgの心筋保護効果の検討とMg補充療法の効果の検討については遂行できなかった。正常ラットの心室筋を単離し、Mg流入経路を検討した。好気的条件下では細胞内遊離Mg濃度は、細胞外Mg濃度を血漿中Mgの10倍(12 mM;高Mg)としても影響をほとんど受けなかったが、低酸素下で細胞外Mg濃度を高Mgとしたところ著明に上昇し、その上昇はTRPM7チャネルを介することが判明した。一方、次年度以降に検討する予定であったミトコンドリア透過性遷移孔(mPTP)の予備実験を開始した。ラット心筋ミトコンドリアの単離条件、およびmPTP検出条件が確定しつつある。平成25年までに慢性的Mg欠乏ラットの摘出灌流心モデルを用いた心機能の特性の解析が完了したことを受け、平成26年度はMg補充療法の有効性の検討を開始した。雄性ラット(5週齢)にMg欠乏食と脱イオン水を8週間与え、その後8週間、通常食と水道水を与えMg補充群とした。Mg補充群ではMg欠乏群で認められた重篤な低Mg血症および貧血は改善された。しかし胸水貯留は改善されず、また歯牙(切歯)の異常な伸長が見られた。

Mg補充群について摘出灌流心モデル実験を用い、心機能を解析したところbasalの心拍数は改善されなかったが、収縮力および虚血再灌流障害は改善傾向にあることが判明した。摘出大動脈標本を用いた収縮実験は前年度までデータのばらつきが大きかったため、プレパレーションの条件をより厳密に規定し、再実験を行った。その結果、脱分極による収縮力は対照群、Mg欠乏群間で差はなかったが、α1受容体アゴニストであるフェニレフリン(PE)による収縮力はMg欠乏群で著明に減弱していた。またMg補充群では心機能と同様にPEによる収縮力は改善する傾向にあることが判明した。【まとめ】慢性的Mg欠乏モデルラットにおいて低Mg血症のみならず、重篤な貧血が誘発され、四肢の浮腫や胸水の貯留が高頻度で認められ、これらは心不全とも関連し、Mg欠乏による突然死の可能性を示唆された。また虚血再灌流障害に対しても耐性が低下していることが示され、これはMg欠乏によるミトコンドリア機能の低下が関係している可能性が考えられる。本研究によりMg欠乏モデルラットにおいて心血管機能が低下していることが示されたが、心機能についてはミトコンドリア機能の障害、血管機能についてはGタンパク共役受容体を介した細胞内シグナル伝達機構の障害が考えられた。Mg補充療法は心血管機能低下の改善に有効である可能性が示され、今後、心血管機能障害およびMg補充の詳細な検討が必要である。生理学基礎飼料を変更し慢性的Mg欠乏ラットを作製したところ、本研究を立案する基礎となった慢性的Mg欠乏マウスと同等の心機能低下が認められ、実験を進められるようになった。単離心筋およびmPTP開孔実験については、前年度のうちに予備実験を開始し、サンプルの単離条件、細胞内Mg2+濃度の測定条件やmPTP検出条件がほぼ確定していたため、順調に遂行することができた。また本研究の最終目標であるマグネシウム補充に関しては、補充期間はほぼ確定した。以前に行った慢性的Mg欠乏マウスの飼育条件を参考にし、慢性的Mg欠乏ラットの作製を試みた。ラットではマウスの時と同様に重篤な低Mg血症になったものの、慢性的Mg欠乏マウスで観察された高血糖にはならなかった。また心機能についても、慢性的Mg欠乏マウスで観察された低酸素耐性の低下がラットでは観察されなかったため、低Mg血症モデルに対する高濃度Mgの心筋保護効果の検討とMg補充療法の効果の検討については遂行できなかった。一方で平成25年から予定していたmPTP開孔実験の予備実験を開始した。ミトコンドリアの単離条件やmPTPの検出条件がほぼ確定した。慢性的Mg欠乏ラットに対するMg補充療法の有効性を検討する。今年度の予備実験により、基礎レベルの心機能の回復は認められないが、低酸素-再酸素化障害の回復率は正常群と同じレベルまで改善される傾向が見られるため、さらに検討を進める。また高濃度Mgによる心筋保護効果の有無と、心筋保護効果が認められる場合にはミトコンドリアKATPチャネルの関与の有無を検討する。今年度の研究で、Mg欠乏群における高濃度Mgによる心筋保護効果のメカニズムが正常ラットとは異なることが示された。つまりMg欠乏群ではミトコンドリア機能が低下していても細胞外から流入したMg2+によって心筋を保護することができることが示唆された。これは細胞外から流入したMg2+が心筋保護に関係するキナーゼやシグナル系を直接活性化している可能性を意味している。今後は心筋保護に関するシグナル系へのMg2+の関与についても検討を進める。血管機能の検討については、血圧(テールカフ法)および冠動脈圧の初期値に差が認められたが(正常群<Mg欠乏群)、摘出大動脈標本における収縮・弛緩反応には著明な差は認められなかった。
アモルファス磁芯マルチ形磁石変位センサによる歯周組織循環動態診断システムの開発

歯周組織循環の様相の指標となる歯の脈動の計測システムを開発することを目的とした。計測センサとして、諸外乱下でも目的の情報を検出する能力の優れたアモルファス磁心マルチ形磁石変位センサ(以下、アモルファスセンサと略す)を口腔内での計測に適するよう小型化改良して用いた。補助金を得て遂行した研究結果の概要は以下の通りである。1.小型化改良したアモルファスセンサは、長さ1.4mmのアモルファスコイル12対を放射状に配列した磁心をもち、そのコアの直径は17mm、厚さ5.5mm、重さ1.4g重である。まず、この小型センサの出力特性の計測を行った。(1)アモルファスセンサ磁石間距離が1.21.9mmの範囲で2.14mV/μmの線形の出力電圧を得た。(2)アモルファスセンサの磁心中央からの水平偏位においては、出力電圧の-3dB値から判断して±0.6mmの範囲で安定していた。(3)アモルファスセンサの磁心中央における微小磁石の回転で、-3dBの電圧降下を示す範囲は±17°であった。2.センサの口腔内への固定は側方歯群に維持を求めた鋳造床で行った。鋳造床自体の動きは歯の脈動に比較してきわめて小さかった。3.健康な歯周組織をもつ成人男子2名の上顎左側中切歯の脈動を計測し、以下の知見を得た。(1)歯の唇側方向への脈動は、歯軸方向へのそれより約0.02sec遅れていた。(2)切縁部での振幅は遠心側より近心側が大きく、また歯の正中では歯顎部の振幅は切縁部より明らかに小さかった。(3)歯軸方向および唇舌方向の脈動を合成して作成したリサ-ジュ図形からその回転中心を推定したところ、矯正的な歯の移動の場合とは異なり、歯頚部付近であった。これらの結果に基づいて歯の脈動と血圧との関連、歯周疾患を伴う歯の脈動からその歯周組織の鑑別診断法の確立、さらに矯正的歯牙移動による歯周組織の改造過程などを精査している。
高CO_2濃度下における気孔開閉運動を中心とした木本性植物のCO_2濃度特性

1.光合成・蒸散測定装置マスフローコントローラーを用いることにより比較的簡単、かつ高精度にCO_2濃度を変化させることが可能であった。測定システムの流量バランスを適宜取ることにより、測定中のCO_2濃度変動は2ppm以内に保つことができた。また自作した同化箱は20°C±1°Cに温度制御できた。しかし、高湿度(80%以上)においては湿度センサーの性質上、湿度測定の精度が低くなるため、同化箱に導入する空気を水蒸気圧8mb程度に除湿した。同化箱内水蒸気圧は、蒸散により変化するが9.514.0mbであった。2.針葉樹・広葉樹数種の高CO_2濃度に対する光合成・蒸散特性夏期に針葉樹(スギ、アカマツ、カラマツ)は当年生葉、広葉樹(ブナ、ミズナラ、コナラ、シラカンバ)は充分成熟した陽葉を試料とした。温度25°C、照度40klx条件下で通常濃度から針葉樹は3000μbar、広葉樹は5000μbarまでCO_2を増加させた。光合成速度が飽和するCO_2濃度は、広葉樹が針葉樹より500μbarほど低く、10001500μbarであった。一方蒸散速度はCO_2濃度が上昇するにつれて低下していった。気孔コンダクタンスでみると、広葉樹では低下の割合が針葉樹に比べ急激であった。また広葉樹内ではコナラがもっとも早く気孔コンダクタンスを低下させCO_2濃度1000μbarで0.5mol m^<-2>s^<-1>値を示し、それ以降低下の度合いは鈍るのに対し、ブナは対照的にCO_2濃度1500μbarまで比較的おだやかに低下を続け、その時の濃度における気孔コンダクタンスは1.3mol m^<-2>s^<-1>と広葉樹の中では高かった。ミズナラ、シラカンバは両者の中間的な傾向を示した。
PRRX1陽性がん幹細胞を標的とした新規骨肉腫治療法の開発

本年度は1ヒト肉腫組織におけるPRRX1の発現の確認並びに2肉腫由来細胞株におけるPRRX1の機能解析に焦点をおいて研究を行った。データベース検索によって、肉腫では正常組織並びに他の腫瘍よりもPRRX1の発現量が低いことが判明した。また、岡山大学・整形外科教室との共同研究において、ヒト由肉腫標本(骨肉腫、未分化多形肉腫等)を用いて、PRRX1の免疫染色を行った結果、全ての症例においてPRRX1の発現が確認された。また、PRRX1の発現量と患者の生存率との相関関係をカプランマイヤー法を用いて解析した結果、PRRX1の発現量が高い患者は予後不良を示すことが判明した。さらに、ヒト由来骨肉腫細胞株(8株)におけるPRRX1の発現をウエスタンブロット法にて解析した結果、発現量に差は認められたものの、全ての細胞株においてPRRX1の発現が認められた。次に、PRRX1に対するshRNAを導入して増殖性への影響をWST-8アッセイにて解析した結果、PRRX1のノックダウンによって増殖性が低下することが判明した。ヒト由来未分化多形肉腫細胞株とマウス由来繊維芽肉腫細胞株においても、PRRX1のノックダウン実験を実施したが、ヒト由来骨肉腫細胞株同様に増殖性の低下が観察された。最後に、ヒト由来未分化多形肉腫細胞株におけるドキソルビシンへの感受性への変化を比較した結果、PRRX1のノックダウンによって抵抗性が生じることも明らかとなった。以上の結果から、骨肉腫において、PRRX1は悪性化促進因子として機能していること、そして薬剤抵抗性の制御に関与しているが判明した。岡山大学・整形外科教室との共同研究によって、ヒト骨肉腫組織においてPRRX1が発現していることが初めて明らかとなった。また、PRRX1の発現量と患者の予後に相関関係があることも判明した。このことは、PRRX1を標的とした創薬研究が、骨肉腫の新規治療法の開発に応用できることを示すものである。また、PRRX1のノックダウンによって、骨肉腫細胞株の増殖性が低下したことも、骨肉腫においてPRRX1が悪性化促進因子として機能することを強く示唆している。がん幹細胞との関連性に関しては現在解析中ではあるが、以上の理由から、本研究課題はおおむね順調に進展していると考えられる。昨年度の研究成果によって、ヒト骨肉腫においてPRRX1が悪性化促進因子であることが判明した。PRRX1はmTORシグナルなどの代謝制御経路に関与する遺伝子群の発現を制御に関係することが報告されていることから、PRRX1のノックダウンによって代謝系に影響が生じていることが考えられる。そこで、対照群とPRRX1をノックダウンした細胞における代謝制御因子の発現ならびに代謝産物の量を比較することで、代謝系への影響を今年度は解析する予定である。また、PRRX1のプロモーター領域を組み込んだルシフェラーゼレポーターベクターを使用した薬剤スクリーニングについても計画している。

PRRX1はmTORシグナルなどの代謝制御経路に関与する遺伝子群の発現を制御に関係することが報告されていることから、PRRX1のノックダウンによって代謝系に影響が生じていることが考えられる。そこで、対照群とPRRX1をノックダウンした細胞における代謝制御因子の発現ならびに代謝産物の量を比較することで、代謝系への影響を今年度は解析する予定である。また、PRRX1のプロモーター領域を組み込んだルシフェラーゼレポーターベクターを使用した薬剤スクリーニングについても計画している。
政府・自治体・非営利団体における予算・会計・監査制度の国際比較に関する実証研究

先ず,政府監査・政府予算・政府会計の実証的研究を試みた.第1に,政府監査制度について,わが国の会計検査院と米国会計検査院のそれぞれについて,新聞記事で社会問題としてとりあげられたものを,朝日,日経,読売,毎日の4紙を対象に過去25年間にわたり調査して,実証的に分析した.第2に,政府予算について,わが国の政府会計,とりわけ一般会計や特別会計等に関して,新聞記事で社会問題としてとりあげられたものを,上述の如く調査して,実証的に分析した.第3に,地方自治体や病院等非営利団体,さらに公益法人等公会計の問題や,行財政改革とも係わる税制改革や逃税の問題に関して,新聞記事で社会問題としてとりあげられたものを調査して,実証的に分析した.このような実証研究を踏まえて,会計検査院と一般会計・特別会計が,現在における社会問題としての会計の中心テーマであることを明らかにした.具体的には,一般会計の粉飾の問題,さらに市民生活に重大なインパクトを与えている固有林野特別会計や食管会計などの特別会計に焦点をあて,そこでの予算・会計問題に積極的にコミットすることや,現実に社会問題となった会計検査院の権限強化をめぐる一連の動きに関して,会計職業は,積極的にコミットすべきことを提言した.次に行財政改革に関する日本とアメリカの比較研究を試みた.すなわち,財政改革に関しては,ニューヨーク市の財政危機の事例を中心に,財政危機の原因と対策の実体を明らかにすると共に,わが国の財政改革によっての教訓を導出した.行政改革に関しては,アメリカにおけるオンブズマン制度・情報公開・サンセット法等の行政管理の方策を実証的に検討し,わが国の自治体行財政改革にそれらの手法を導入する際に,監査委員制度との関連が重要な課題になることを明らかにした.先ず,政府監査・政府予算・政府会計の実証的研究を試みた.第1に,政府監査制度について,わが国の会計検査院と米国会計検査院のそれぞれについて,新聞記事で社会問題としてとりあげられたものを,朝日,日経,読売,毎日の4紙を対象に過去25年間にわたり調査して,実証的に分析した.第2に,政府予算について,わが国の政府会計,とりわけ一般会計や特別会計等に関して,新聞記事で社会問題としてとりあげられたものを,上述の如く調査して,実証的に分析した.第3に,地方自治体や病院等非営利団体,さらに公益法人等公会計の問題や,行財政改革とも係わる税制改革や逃税の問題に関して,新聞記事で社会問題としてとりあげられたものを調査して,実証的に分析した.このような実証研究を踏まえて,会計検査院と一般会計・特別会計が,現在における社会問題としての会計の中心テーマであることを明らかにした.具体的には,一般会計の粉飾の問題,さらに市民生活に重大なインパクトを与えている固有林野特別会計や食管会計などの特別会計に焦点をあて,そこでの予算・会計問題に積極的にコミットすることや,現実に社会問題となった会計検査院の権限強化をめぐる一連の動きに関して,会計職業は,積極的にコミットすべきことを提言した.次に行財政改革に関する日本とアメリカの比較研究を試みた.すなわち,財政改革に関しては,ニューヨーク市の財政危機の事例を中心に,財政危機の原因と対策の実体を明らかにすると共に,わが国の財政改革によっての教訓を導出した.行政改革に関しては,アメリカにおけるオンブズマン制度・情報公開・サンセット法等の行政管理の方策を実証的に検討し,わが国の自治体行財政改革にそれらの手法を導入する際に,監査委員制度との関連が重要な課題になることを明らかにした.
老人性痴呆の排尿障害の研究

昭和61年に60才以上の高令者に(約100名)神経学的診察、問診および尿流動態検査を施行した。この内老人性痴呆患者は10名であった。脳梗塞患者は26名であった。以上の36名の患者の2/3は主訴に尿失禁を訴えており、尿流動態検査では無抑制膀胱であり核上型神経因性膀胱が考えられた。残りの1/3は主訴として排尿困難を訴えており尿閉(種々の程度の残尿がある)状態で尿流動態検査では無抑制膀胱ではなかった。以上の36名の頭部CTには脳萎縮や多発脳梗塞、paraventricalar lucensy等の所見が極めて高率に認められ高令者の排尿障害は中枢神経系の障害が重要な役割を演じていることが示された。残りの64名は神経学的に正常か糖尿病や腰椎ヘルニアといった末梢神経障害による神経因性膀胱患者であった。これらの症例では尿失禁を訴えるものは少なく多くは排尿困難を訴え尿閉状態であった。前立腺肥大症、前立腺癌、膀胱頚部硬化症といった高令者の下部尿路通過障害が、これらの患者では主役を演じていることが尿流動態検査を含む諸検査で示された。神経学的にも下部尿路の異常もない患者で(10名)で30%以上に無抑制膀胱が認められたがこの成積は普通成人の無抑制膀胱の頻度より可成り高い数値である。これは今回の検策方法では判定できないその他のfactor(age factor等)によるものであり、今後検策方法を改良しなければならない点である。高令者痴呆患者で尿流動態検査が疼痛の為施行し得ない場合が多くあった。膀胱内圧成績を判読するのも難しい状態であり、この点では従来の尿流動態検査法を代えなければならない時期になっている。
都市域の植生の塊状性・連続性の定量化手法に関する研究

都市の緑環境研究においては植生についての「量」、「種類」、「位置」、「形態」の概念が重要だが「形態」に関する定量的記述方法は確立されていない。本研究は、「塊状緑被率」の算定手法を提案し、実際の現代都市の幾つかに適用しその有効性を検証するものである。本研究で扱う都市は1mを1画素とする離散化画像で表わされた都市であり、12500分の1のカラー航空写真を原資科としている。この離散化都市画像の色情報から樹木,草地を抽出し特定色が占める領域を定量的に記述する方法を構築している。都市の緑を表現するために、(1)分布形態の複雑性から緑被形態の塊状性を表現する指標として「形態指数」(基準面積に対する形態の周長)、(2)完全拡散状態の形態指数および完全集中状態の形態指数に対する対象の形態指数の割合である「拡散指数」の算定式を誘導した。これにより緑量の塊状度を表わす塊状指数(1-「拡散指数」)および塊状緑被率(「塊状指数」×「緑被率」)を定義した。仙台市、横浜市、京都市、ヘルシンキ市の塊状緑被率を実際に算出したところ、ヘルシンキ市では緑が豊富なばかりでなく塊ぐあいも大きい緑被が見られること、横浜市は塊状度が小さい緑被が分布の大半を占めることなどが明らかになった。また、都市の緑の構造を評価する目的で、仙台市の第一種住居専用地域、第二種住居専用地域、住居地域、近隣商業地域および商業地域それぞれから合計100域を選定し塊状指数を算出した。この結果、第一種住居専用地域の住宅地における塊状指数は0.20.3の間に集中していることなど、用途地域ごとに特色のある分布形状が得られた。以上、緑被の形態を表わす「拡散指数」や「塊状指数」が都市の緑の準微視的な水準での定量化手法として十分可能性のあることを検証した。都市環境研究にとっては厳密に記述される植生概念が重要である。本研究では「塊状植生被率」という新しい概念で植生の塊状性・連続性を表現する手法の提案をめざしている。この指標は画像処理を施した航空写真に基づいて算出するものである。そこで、まず、離散化された画像において特定色が占める領域に対して、形態指数、拡散指数、占有率を定義したのちこれらの量を用いて塊状率を定式化した。特定色を植生に対応する緑系の色と考えれば、塊状率は塊状植生被率とみなしうる。以上の諸量を仙台市及び京都市の市街化域について実際に算出した。使用したデータは1/12500のカラー航空写真である。1ピクセル1m相当のデジタル画像に離散化し,色情報から樹木,草地を抽出し緑被率や塊状植生被率などを狭領域と広領域で算出し、緑被率コンター図、塊状植生被率コンター図などを作成した。また、仙台市についてのみだが、1/25000の都市計画地図から用途地域のフィーチャーを地理情報システムへ入力した。仙台市と京都市の比較の結果、緑量の多い歴史地域が多い京都では、中程度の塊状性のある地域が仙台市に比べて小さいことがわかった。塊状植生被率は都市の緑の性質のかたまり具合をそれらしく表現していることは分かったが、もともとかたまり具合というものが人の感覚的な量である。次年度は本手法を、緑の分布特性の異なる都市に適用し妥当性を検討するとともに、数理的な意味も再検討する必要がある。
非定常ARMモデルに基づく適応的信号処理およびその画像処理への応用に関する研究

1.補間法に基づく1次元及び2次元巡回形ディジタルフィルタの設計に関する研究ARMAモデルの表現と密接に関係する1次元及び2次元巡回型ディジタルフィルタの特性関数の補間による新しい設計法を堤案した。従来開発されている方法は安定性を十分に保証するものではなく,この問題の解決は欧米諸国を含め十数年来の縣案であったが,それを解決することができた。さらに,上記の方法を用いて,遷移域の急峻度あるいは遷移域の幅を指定した有理型通過域最大平担特性をもつフィルタの設計を行い,本方法の有効性を示した。2.AR及びARMもデルを用いた信号処理のアルゴリズムに関する研究自己回帰(AR)過程の表現において重要なユ-ル・ウォ-カの方程式の求解アルゴリズむの収束性とパワ-スペクトルの零点の分布との関係を明らかにし,信号のデ-タから零点を推定・分離する実際的でかつ効率的なアルゴリズムを回路理論的立場から導いた。さらに,非定常ガウス過程の自己回帰移動平均(ARMA)モデルによる近似問題をガウス過程の標準表現の理論に基づいて議論し,近似問題に対する1つの解を与えた。この結果は,適応IIR型ディジタルフィルタを構成するに際に有効であると考えられる。3.2次元画像信号のモデリングに関する研究研究代表者らが従来展開している1次元信号の取り扱いに対する作用素代数的アプロ-チが空間的な2次元信号の取り扱いに対しても有効であることを示した。まず画像処理のモデルを作用素によって表現し,その基本的性質を明らかにした。次に,上記の結果を画像信号のモデリングの問題へ応用することにより,2次元画像信号の近似モデルを導き,その回路表現を与えた。この結果に基づいて,画像信号のモデリングのためのアルゴリズムを与えた。画像を離散的画素の空間的系列と見ると一般に非定常であり、かつ確率過程のモデルとしては2次元ARMA過程によって表現することが必要である。平成元年度の研究においては、(1)まず2次元ARMAモデルの表現と密接に関係する2次元巡回形ディジタル・フィルタの新しい設計法を提案した。従来開発されている方法は安定性を十分に保証するものではなく、この問題の解決は欧米諸国を含め十数年来の懸案であったが、それを解決することができた。(2)次にAR過程の表現において重要なユ-ル・ウォ-カの方程式の求解アルゴリズムの収束性とパワ-スペクトルの零点の分布との関係を明らかにし、信号のデ-タから零点を推定する実際的でかつ効果的な方法を見出した。(3)また、上記の零点を分離する効率的なアルゴリズムを回路理論的立場から導いた。(4)さらに,非定常過程におけるパルス性ノイズの除去に関する新しい手法の提案を行った。かつ、シミュレ-ションによってこの手法の有効性を確かめた。(5)また、画像における「ごま塩」型のパルス性ノイズのモデリングを行い、それを平滑化するためのアルゴリズムを与えた。(6)画像処理を効率的に行うための情報理論的基礎として画像の予測誤差の統計的分布を知ることが必要となる。この誤差は従来ラプラス分布になるとの報告があるが、種々の画像について多数の実験デ-タを求め計算機による統計処理の結果および予測誤差に関する確率論的考察を行った結果、統計的分布に関する新しい知見を得ることができた。この結果は画像の高能率符号化の研究に有効に役立つものと考えられる。画像を離散的画素の空間的系列と見ると一般に非定常である,かつ確率過程のモデルとしては2次元ARMA過程によって表現することが必要である.平成2年度においては,平成元年度に得られた研究成果に基づいて以下の研究を行った.(1)巡回型ディジタル

フィルタの特性関数の補間による構成法を提案した.この方法はフィルタの安定性を常に保証するものである.さらに,各補間点における特性関数の高階微係数を考慮にいれた場合の補間問題の解法を求めた.(2)上記の方法を用いて,遷移域の急峻度あるいは遷移域の幅を指定した有理型通過域最大平坦特性をもつフィルタの設計を行った.さらにこれらの結果に基づいて,最小数の補間点による特性関数の近似法を提案した.(3)パワ-スペクトルの零点を分離するアルゴリズムを高次システムの実現におけるモデルリダクションの問題へ応用し,高次のシステムを低次のARMAモデルによって近似する方法を与えた.(4)非定常ガウス過程のARMAモデルによる近似問題をガウス過程の標準表現の理論に基づいて議論し,近似問題に対する一つの解を与えた.この結果は,定常過程の場合に知られているパデ近似法の非定常過程の場合への拡張であり,適応IIR型ディジタルフィルタを構成する際に有効であると考えられる.(5)研究代表者らが従来展開している1次元信号の取り扱いに対する作用素代数的アプロ-チが空間的な2次元信号の取り扱いに対しても有効であることを示した.さらに,画像処理のモデルを作用素によって表現し,その基本的性質を明らかにした.(6)上記の結果を画像信号のモデリングの問題へ応用し,2次元画像信号の近似モデルを導き,その回路表現を与えた.この結果に基づいて,画像信号のモデリングのためのアルゴリズムを与えた.