hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ソフトウェア無線のためのセキュアな技術基準適合証明の研究

一方、「認証機関」は技術基準適合試験を実施し、適合証明を付与する機関を模擬した装置となる。本研究では、前年度行った、「認証機関」、「ハードウェア製造メーカ」、「ソフトウェア製作メーカ」、「末端ユーザ」から成るセキュリティ相関の中での各々の役割分担の明確化と必要な試験評価項目を元に下記のとおり装置を設計した。「認証機関」にオシロスコープと計算機、「ソフトウェア製作メーカ」に計算機、「末端ユーザ」にボード(FPGA, DSP, D/A, A/D変換器)そして末端ユーザとつながっている「ハードウェア製造メーカ」に計算機を割り当て、実際の環境において評価検討を行った。新しい技術基準適合証明システムの構築のためには、ソフトウェア無線のアプリケーションの将来動向が重要な要素となる。これはソフトウェア無線のアプリケーションや使用の仕方が明確化されない限りより具体的、実質的に技術基準適合証明システムを設計できないことをさしている。本研究では近年非常に注目を浴びているソフトウェア無線のアプリケーションとしてコグニティブ無線に注目して検討を進めてきた。コグニティブ無線は無線通信における周波数逼迫問題を抜本的解決する技術として注目を集めている。特に自律分散型ネットワークにおけるコグニティブ無線に関する検討を行いその有効性を示した。本研究においても特に自律分散型ネットワークにおけるコグニティブ無線に関する検討を行いその有効性を示した。また、この検討を通じてソフトウェア無線が今後無線通信分野において非常に重要な役割を持つことと、そのような無線機を対象とした適合証明システムの早期確立の重要性を示した。本件については、国内3件、海外2件の成果発表を行った。
血管平滑筋細胞の形質変換誘導機構の分子生物学的解析

粥状動脈硬化症や経皮的冠動脈形成術(PTCA)後再狭窄の発症・進展には、血管平滑筋細胞が本来筋繊維に富む収縮型から増殖能をもつ合成型へ形質変換することが関与している。しかし現在のところ、どのようなメカニズムで平滑筋細胞の表現型が変換するのか明らかにされていない。本研究では、周囲の環境変化が血管平滑筋細胞に及ぼす影響を調べるため、平滑筋細胞培養系を利用し、外界の変化に伴って発現状態が変化する遺伝子の探索を目的とした。まず、正常ヒト大動脈由来平滑筋細胞を種々の細胞外マトリクス(コラーゲンTypeI、コラーゲンTypeIV、ラミニン、フィブロネクチン)で表面処理したプラスチックディッシュ上に培養した。なお本実験の条件下ではラミニン処理ディッシュには平滑筋細胞はほとんど付着せず、増殖しなかった。次に、細胞がコンフルエントに達した時点で細胞からRNAを抽出し、近年開発されたmRNA Differential Display法を行った。本研究においては、特に迅速性を目的として様々な改良を加えた方法で行った。それぞれの細胞から得たRNAに対するcDNA群を9種類のプライマーを用いて作成し、さらにこれを鋳型として24種類のプライマーを用いたPCR(計648反応)を行った。これらPCR産物をポリアクリルアミドゲル電気泳動で解析し、細胞外マトリクスの違いによって発現量の変化するmRNAを探索した。本方法で3,000-5,000ものバンドを比較することができたが、発現量に差が確認できるmRNAは検出されなかった。この結果は、培養開始時の細胞外マトリクスの違いはコンフルエントに達した平滑筋細胞に機能上の違いをもたらしていないことを示唆している。ただし、ラミニン処理ディッシュに細胞が付着しなかったことを考慮すると、培養の初期段階にはmRNAの発現レベルでの違いがある可能性も残っており、今後の課題として検討するべきである。なお、本研究の遂行過程において利用したDNAの高感度染色剤についての使用法・応用法を記述した総説を執筆し、日本血栓止血学会誌に掲載された。
戦略的環境アセスメントにおける参加制度と手法の国際比較

戦略的環境アセスメント(Strategic Environmental Assessment : SEA)は事業よりも上流の意思決定段階において実施する環境アセスメントである。本研究は、欧米の先進制度の分析を通じて、日本に適合した方法を探索することを目的として実施した。その結果、運用対象を意識した制度設計を行い、環境を専門とする複数団体の関与を早い段階から保証することの有効性などが示唆された。また、情報公開の徹底、異議申立との連動、都市計画制度との緊密な連動など、SEAに関わる諸制度の整備と連携を、SEA制度の整備と同時に行う必要性があることが明らかとなった。1)参加制度と手法に関する調査枠組みの構築米国、英国それぞれの行政制度、計画制度の文献調査から、参加制度と手法のコンテクストに該当する事項を抽出し、整理を行った。その結果、コンテクストとしては制度的なもの、社会的なもの、また前者に関しては行政制度一般のものと、計画領域毎に形成されているものを区別した。次に、両国に関して具体的に調査対象とする州の選定を行った。前者に関しては米国内においても先進的とされる取り組みがなされているとの観点からワシントン州を、後者に関してはわが国と類似する問題状況にあるとの観点から南東イングランド州を選定した。2)米国における参加制度と手法に関する調査連邦政府の機関としては環境諮問委員会や環境保護庁をはじめ各計画を担当する事業機関を、州内の機関としては州政府の環境局と各事業機関、州内の郡・市などの自治体を対象に聞き取り調査を行った。この調査から、SEAに特化した制度的枠組みの構築を目指す取り組みや、計画策定と影響評価の両過程を統合する取り組みなど、わが国にはまだ見られない実践が把握された。また、上位計画における意思決定の透明性を確保する仕組みについては、情報公開法や官民双方に醸成された情報公開の意識が背景として指摘できることが確認された。3)英国における参加制度と手法に関する調査参加制度と手法に関する調査の第一段階として、SEA制度と統合された計画制度の実態を既存文献を基に調べ、その結果を計画行政学会で発表し、該当分野の専門家と意見交換を行った。論点を整理した後、第二段階として、中央改府、地方計画庁、法定協議機関、現地大学の専門家などにヒアリング調査を実施した。その結果、参加に関する方法書案の公表と第三者機関の介在による方法書案の修正など、恣意性を出来るだけ排除する仕組みが重厚なことや主務機関の裁量権が限定されていることなどの特徴が明らかになった。4)本年度のまとめ米国ワシントン州のアセスメント制度について計画行政学会に投稿したほか、英国については日本計画行政学会や環太平洋地域学会で発表した。また、2007年度の国際影響評価学会に研究成果を発表する。1)SEA実施事例に関する調査枠組みの構築米国、英国それぞれで選定されたSEA実施事例において、適応制度及び実施された参加手法を把握した。また、文献及び計画主体へのヒアリング調査から、事例における参加主体の全体像と関与の経緯に関して確認した。2)米国におけるSEA実施事例に関する調査米国で実施されているSEAは、一般市民参加と行政部局参加という分類において、州により異なる特徴を有していることが確認された。この観点においてワシントン、カリフォルニアの2州は、それぞれ対照的な制度を有しており、前者は一般市民参加に、後者は専門家・行政部局参加に重点を置いていることが確認された。また、SEAにおける情報公開の必要性と環壌部局の専門性に対する計画主体の理解が、それぞれの特徴を持つメカニズムを有効に機能させる上で欠かせないことが確認された。3)英国におけるSEA実施事例に関する調査英国で実施されているSEAは、基礎自治体が策定主体となる法定開発計画において、参加の方法書に相当する文書の策定義務が課せられており、参加のデザインがより戦略化されていることが明らかとなった。また、道路事業計画においては、一般的な文書形式の参加の他に、討議形式の参加が併用されていることが確認された。(1)米国におけるSEA事例調査昨年度に実施した事例の一次調査に引き続き、より詳細な情報を収集するために第二次調査を実施した。その結果、ワシントン、カリフォルニアの2州でのSEA手続きにおける主管部局、関連部局、一般市民の関与の詳細が明らかとなった。前者では計画策定機関への各郡の関与の実態、後者では地元住民団体を始めとする市民と、関連部局の参加の実態が把握された。(2)英国におけるSEA事例調査英国タンドリッジ地区における第二次調査を実施し、計画策定主体および参加主体への面接調査を実施した。その結果、2004年改定の新制度の開発計画文書策定における持続可能性評価とSEAがフロントローディングのコンセプトに基づいて統合されていることが明らかとなった。また、計画策定に関与した複数の参加主体との面接調査では、伝統的な公開審問とSEAの関係、及びその課題が把握された。

(3)米・英両国のSEAにおける参加制度と参加手法の特徴分析米国のSEAは、環境配慮のために独立した参加手続きが設けられており、従来のEIAの方法論を発展させた制度となっていた。一方、英国のSEAは計画制度と統合されており、参加手続きの目的も環境配慮に限らず、持続可能性配慮という視点でよりよい計画作りを行うような、計画制度から発展させたSEAの参加制度となっていた。また、米・英両国において、制度運用にあたっては評価書等のSEA文書を発行する前に多様な主体の意見を取り入れる工夫をしている点が日本の環境省ガイドラインや自治体制度と比較して優れており、日本におけるSEAの制度化にむけた有用な知見を得ることができた。
ラット腎結石モデルによる尿路結石症の男女差に関する研究

1.実験的ラット腎結石モデルSprague-Dawleyラット4週齢の雄と雌に0.5%エチレングリコール溶解蒸留水を自由摂取させ、Vit.D0.2mg/100gr (weight)を隔日に胃ゾンデにて強制投与した。4週間の飼育により腎結石が作製できるが、雄ラットでは100%腎結石ができたが、雌ラットでは20%しか腎結石ができなかった。このことより、性ホルモンが腎結石形成においてなんらかの関与をしていると予想された。2.去勢ラットの作製ネンブタール麻酔下に雄3週齢SDラットの両側睾丸を摘出した。手術後の体重増加は、手術未施行例と比較して、変化はなかった。3.エストロゲン投与下での腎結石抑制の有無group1:無処置群・group2:去勢群・group3:非去勢+エストロゲン投与群・group4:去勢+エストロゲン投与群で腎結石作製の飼育を4週間行い、腎臓を組織学的に検討した。いづれの群でも腎結石の形成は抑制できなかった。尿生化学検査上も有意な差は認められなかった。雌ラットでは明らかに腎結石の形成は抑制されており、結石形成において性差があるのは間違いないと思われる。今回エストロゲン投与により結石形成が抑制できなかった原因として、エストロゲンの投与方法や投与量に問題があったのかもしれず、今後検討する必要があると思われた。
聴覚障害者の視覚情報収集に関する研究

近年,障害者に対する理解の高まりとともに障害者の移動等に関する法律の整備がなされつつある.障害者に対する諸整備を推進していくためには障害者についてよりよく理解することが大切である.しかし,障害者に関する研究は十分とは言いがたい側面がある.本研究ではこれらの一端として,視覚情報への依存率の高い聴覚障害者を対象に実験をおこない,サインや提示装置,周辺からの視覚情報収集について明らかにした.近年,障害者に対する理解の高まりとともに障害者の移動等に関する法律の整備がなされつつある.障害者に対する諸整備を推進していくためには障害者についてよりよく理解することが大切である.しかし,障害者に関する研究は十分とは言いがたい側面がある.本研究ではこれらの一端として,視覚情報への依存率の高い聴覚障害者を対象に実験をおこない,サインや提示装置,周辺からの視覚情報収集について明らかにした.建築や都市空間を対象にした研究においては、物理的な空間の構成要素の現状調査を行い、物理的な空間の現状の特徴についての分析を行なう側面がある。このようなハード面と、健常者や障害者を対象とした調査分析を行なうソフト面がある。その両面について幅広く把握するために研究を進めてきたが、今回はソフト面を中心にまとめた。これからの社会を担っていく若者が弱者に対してどのような意識を持っているかを明らかにするために福祉に関する意識、行動、知識、障害者擬似体験による意識の変化について検討を行なった。その結果、高齢者・障害者等の福祉問題、社会保障環境を深刻だと捉えているが、リクリエーション環境に関してはあまり深刻に捉えていないこと、高齢者や障害者等に配慮した行動は、特別な行動として捉えているようで、積極的に行動しているとは考えにくいことなどが明らかになった。また、障害者の生活をより正しく理解するために小学校、中学校、高等学校、短期大学、大学などにおいても障害者擬似体験学習がおこなわれている。障害者のうち車椅子生活者の体験学習による意識の変化について検討した。その結果、生活は大変と思うか、かわいそうと思うか、わがままと思うかなどについては主観的な思いからより客観的な思考に変化する傾向があること、生活者が困っているところに遭遇したとき手助けができると思うなどの積極的な意識は高くなること、身近な空間に対する見かたの意識は有意に向上すること、体験学習をしてよかったとの意識の向上が顕著であること、体験学習が将来何らかの役に立つと思っていること、体験学習は今後も継続したほうが望ましいとの意識であることなどが明らかになった。これらのことはこれまでに客観的に明らかにされていなかったことであり、その意義は大きいと考えている。また、ハード面についても順次発表の予定である。建築や都市空間を対象にした研究においては、物理的な空間の構成要素の現状調査を行い、物理的な空間の現状の特徴についての分析を行なう側面がある。このようなハード面と、健常者をはじめ障害者を対象とした調査分析を行なうソフト面がある。その両面について幅広く検討するために研究を進めてきたが、今回は弱者に関するソフト面を中心にまとめた。パソコン上で作動する音声情報のない避難シミュレータを用いて避難体験をおこなった。音声情報がないことは視覚情報のみで避難をおこなわなければならない。これは聴覚障害者が視覚情報のみで避難することに類似していることから、聴覚障害者の擬似体験として位置付けられる。擬似体験後は避難行動の軌跡の類型化をはかると共にまた、擬似体験直後に実施した視覚情報による写真判別法を用いて空間把握の特徴について分析した。避難行動は個人差が大きくその軌跡も多種多様であるのではないかと予想されたが、避難成功者は61%、行動軌跡は13種類、避難失敗者は39%、行動軌跡は16種類に分類することができた。また、両者の避難行動軌跡は、それぞれ主に5種類であることが明らかになった。さらに、写真判別法による空間把握においては、地点の把握率は60%程度、順序の把握率は36%程度であり、地点や順序の把握率は成功者と失敗者間には統計的な有意差は認められないが、失敗者よりも成功者の正答率は高くなることを明らかにした。また、建築空間のハード面と人間側のソフト面の関係についても順次発表の予定である。建築や都市空間を対象にした研究では、物理的な空間の構成要素の現状調査を行い、空間の特徴についての分析をおこなう側面がある。このようなハード面と、健常者をはじめ障害者と空間のかかわりの調査分析をおこなうソフト面がある。その両面について幅広く検討するために研究を進めてきたが、今回は人がどこを見ているかがわかる装置(アイカメラ)による実験をおこない、ハード面とソフト面の関連について考察し、現代社会では障害者と健常者の共存が一般化しつつある。そこで両者にとって快適に共存できるような建築・都市空間が望まれるものの、両者が空間とどのように関わっているかついては、まだ明らかにされていない面がある。教育施設においても健聴者と障害者がともに学びあえる支援体制と空間が求められている。聴覚障害者に対しては、ソフト面では手話通訳やノートテイカーによる支援などが浸透しつつあるが、ハード面からの支援も必要であろう。音声情報がない場合の視覚情報獲得についての研究は少ないことから、教育施設においては健聴者や聴覚障害者に配慮した情報源装置については主観的な配置にゆだねられる場合が多いと考えられる。

このことから複数の提示装置がある大教室において、教授の講義を手話通訳者が通訳している映像に対し、12の座席において健聴者と聴覚障害者を被験者として実験をおこなった。その結果、情報源となる複数の提示装置に対して、健聴者と聴覚障害者との注視傾向は座席によって多少変化することが明らかになった。また、交差点での健聴者、聴覚障害者、車いす生活者について比較した結果、注視対象までの距離では健聴者は聴覚障害者より長くなる傾向にあり、車いす生活者と聴覚障害者では概ね同じ傾向であった。
痛風遺伝子の分子遺伝疫学的解析によるパーキンソン病の新規予防因子の解明

詳細な臨床情報が活用可能な約100例の症例群と約100例の対照群のゲノムDNAの収集を実施し、パーキンソン病の遺伝疫学的研究の基盤となる研究リソースを構築した。更に、日本国内でも約500例以上のパーキンソン病の解析を出来る体制を確立した。また、痛風遺伝子ABCG2の病因変異(多型)とパーキンソン病の関連解析を進め、変異があると発症年齢が遅くなることを示した。これによりパーキンソン病の発症年齢に対する尿酸及び尿酸関連遺伝子変異の保護的作用が新たな視点で明らかになり、さらに血液・脳関門(BBB)にも局在するABCG2の新たな生理学的役割と病態生理学的な関与が明らかになった。本研究では、分子遺伝疫学的解析によるパーキンソン病の新規予防因子を同定し、その予防医学への応用を目指すために、以下の(1)から(3)の観点から研究を実施している。(1)パーキンソン病の遺伝学疫学的研究の基盤となる研究リソースの構築:「分子機能に基づく分子遺伝疫学的解析」を適応可能な形で検体を収集し、研究基盤が構築されつつある。学内外複数の研究機関とも共同研究体制ができており、特に2013年10月の国際パーキンソン病ゲノム分子疫学コンソーシアム(GEO-PD)に出席し、国際共同解析の提案をし、今後大規模な解析を行うことができるような基盤を整えた。(2)痛風遺伝子ABCG2の病因変異(多型)とパーキンソン病の関連解析:これまでに報告してきた、ABCG2の頻度の高い一塩基多型(SNP)の評価を少数例で予備的に実施し、現在その実験結果をまとめている。最終的に上記の大規模な例数での解析により精度の高い発症リスクの算定を行う。(3)痛風遺伝子ABCG2以外の尿酸関連遺伝子を対象としたパーキンソン病の関連解析:我々は別途、痛風のゲノムワイド関連解析(GWAS)を実施しており、すでにゲノムワイド有意なSNPと遺伝子を複数見いだした。ABCG2遺伝子同様これらの遺伝子についても、少数例での予備的な評価を開始していく予定である。また本研究期間中には、さらなる新規遺伝子の同定も期待され、適宜評価を開始していく計画である。( 1 )パーキンソン病の遺伝疫学的研究の基盤となる研究リソースの構築に関しては、詳細な臨床情報が活用可能な約100例の症例群と約100例の対照群のゲノムDNAの収集を実施した。更に、日本国内でも、約500例以上のパーキンソン病の解析を出来る体制を確立した。分子遺伝疫学パーキンソン病のサンプル収集と臨床データの収集は予定通りに進展している。また、国際パーキンソン病ゲノム分子疫学コンソーシアム(GEO-PD)にて国際共同解析を提案したことで、今後大規模な解析を行える基盤を整えた。解析対象としている痛風遺伝子ABCG2についても少数例での研究を実施し、上記の大規模な症例での解析への発展が出来る状態になりつつある。以上から、本研究の目的達成を目指せる体制が構築できている状況である。パーキンソン病のゲノムサンプルの収集をさらに充実させるとともに、血清及び尿中尿酸値を含む臨床情報の収集に努める。また国際パーキンソン病ゲノム分子疫学コンソーシアム(GEO-PD)との国際共同解析も推進させる。すでに、収集されたサンプルについては、現在、痛風遺伝子ABCG2を対象とした遺伝子解析が進行中であり、これらの解析結果についても評価を進めていく。さらに、痛風のGWASの結果も踏まえ、ABCG2以外の候補遺伝子の絞り込みを進め、今後のパーキンソン病の解析に備えていく。本年度の遺伝子解析は、これまでに我々が報告してきたABCG2遺伝子の頻度の高い一塩基多型(SNP)を、少数例で予備的に実施した。この結果により、国際パーキンソン病ゲノム分子疫学コンソーシアム(GEO-PD)との国際共同解析を行うことが可能となった。このため次年度に追加解析を実施することとなり、そのための予算を次年度用に確保することが必要となった。本研究課題においては、遺伝子解析が重点項目であるため、研究費は主に遺伝子解析の試薬などの消耗品の購入に使用する。特に次年度は、国際パーキンソン病ゲノム分子疫学コンソーシアム(GEO-PD)をはじめとする多施設との共同解析にも備えた解析にも使用する。また、それらの成果発表のため、及び共同解析の調整を図るため、学会などの参加のための旅費にも用いる。
in vivo精巣形成とin vitro再構築におけるCD34+内皮細胞の役割

哺乳類の精巣は、精細管と間組織から成る。その構造形成機構を調べるため、我々は生後マウス精巣を解離・再凝集させ、コラーゲン内3次元培養系にKSR (KnockOut Serum Replacement)を添加することにより、ほぼ完全な精巣再構築に成功した(Zhang et al., 2014)。さらに、精巣間質に存在するCD34+細胞, p75+細胞,筋様細胞が、培養7日目には外側から筋様細胞、p75+細胞、CD34+細胞と3層構造を再構築することから、CD34+やp75+内皮細胞が精細管再構築に重要であることを示した(Abe et al., 2017)。そこで我々は、精巣索・精細管の形成における内皮細胞の役割について、新しく作成したtransgenic mouseと、実現したユニークな培養系とを用いて、in vivoとin vitroの両面から解析することを目的とする。まず再凝集培養におけるCD34+細胞やp75+細胞、ライデイッヒ細胞の動態について調べた。その結果、培養に伴い、CD34+細胞、p75+細胞は集合し、その内部にライデイッヒ細胞が取り込まれていくことが分かった。次に、CD34+細胞やp75+細胞に発現するplateletderived growthfactor(PDGF)受容体の阻害剤であるtyrphostin(Tyr)やneurotrophin(NT)-3受容体であるtrkC(ライデイッヒ細胞に発現)の阻害剤であるK252aの影響を調べた。TyrもK252aのどちらもCD34+細胞やp75+細胞の増殖を阻害するが、相乗的効果もみられた。さらに、TyrとK252aは間質様構造形成と精細管様構造形成を阻害することが分かった。これらの結果は、間質様構造と精細管様構造の形成にPDGFシグナリングとNT-3シグナリングが関与していることを示唆する。invivoの実験で、胎児生後マウス生殖巣・精巣におけるCD34陽性細胞の系譜解析を行うため、連携研究者である理研生体モデル開発ユニットの清成寛氏にtamoxifen(TAM)誘導型のCre酵素をCD34promoterの制御下で発現するマウス(CD34 -Cre ERT)を作成して頂き、レポーターマウス:R26R-H2B-mCherry (loxP)と交配させ、TAMを母親に注射して得られた胎児を調べたが、TAMの量や注射回数等をいくら変えてもCD34+細胞にCherryタンパク質の発現を確認することはできなかったため。一方、「概要」に書いたように、in vitroの実験は進んでいる。CD34ノックインマウスはCD34のpromoter活性が弱い可能性が考えられたので、CD34+細胞と密接な関係にあるp75+細胞のノックインマウスを理研の清成博士に作成して頂くことになった。Tamoxifenによるcherryタンパク質の発現が確認されれば、妊娠1214日目にp75+細胞をマークし、運命追跡やlive imagingによる挙動を調べる。九大の諸橋先生の研究室で作成された胚型ライデイッヒ細胞特異的にGFPを発現するマウスを供与して頂いたので、再凝集培養におけるライデイッヒ細胞の挙動を蛍光実体顕微鏡やconfocal time-lapse顕微鏡を用いて観察する。また、この系に種々の増殖因子や阻害剤を投与して効果を調べる。また、P75+細胞にCherryタンパク質を発現するマウスが得られれば、両者の精巣を解離して混ぜ合わせ、再凝集培養を行うことによって、ライデイッヒ細胞とp75+細胞が集まる挙動を調べる。それに種々の増殖因子や阻害剤を加えたときの挙動も解析する。また、精巣の間質を単離して再凝集培養を行い、間質のみで(セルトリ細胞がなくても)ライデイッヒ細胞とp75+細胞が集まるかどうか等について調べる。

TyrもK252aのどちらもCD34+細胞やp75+細胞の増殖を阻害するが、相乗的効果もみられた。さらに、TyrとK252aは間質様構造形成と精細管様構造形成を阻害することが分かった。これらの結果は、間質様構造と精細管様構造の形成にPDGFシグナリングとNT-3シグナリングが関与していることを示唆する。invivoの実験で、胎児生後マウス生殖巣・精巣におけるCD34陽性細胞の系譜解析を行うため、連携研究者である理研生体モデル開発ユニットの清成寛氏にtamoxifen(TAM)誘導型のCre酵素をCD34promoterの制御下で発現するマウス(CD34 -Cre ERT)を作成して頂き、レポーターマウス:R26R-H2B-mCherry (loxP)と交配させ、TAMを母親に注射して得られた胎児を調べたが、TAMの量や注射回数等をいくら変えてもCD34+細胞にCherryタンパク質の発現を確認することはできなかったため。一方、「概要」に書いたように、in vitroの実験は進んでいる。CD34ノックインマウスはCD34のpromoter活性が弱い可能性が考えられたので、CD34+細胞と密接な関係にあるp75+細胞のノックインマウスを理研の清成博士に作成して頂くことになった。Tamoxifenによるcherryタンパク質の発現が確認されれば、妊娠1214日目にp75+細胞をマークし、運命追跡やlive imagingによる挙動を調べる。九大の諸橋先生の研究室で作成された胚型ライデイッヒ細胞特異的にGFPを発現するマウスを供与して頂いたので、再凝集培養におけるライデイッヒ細胞の挙動を蛍光実体顕微鏡やconfocal time-lapse顕微鏡を用いて観察する。また、この系に種々の増殖因子や阻害剤を投与して効果を調べる。また、P75+細胞にCherryタンパク質を発現するマウスが得られれば、両者の精巣を解離して混ぜ合わせ、再凝集培養を行うことによって、ライデイッヒ細胞とp75+細胞が集まる挙動を調べる。それに種々の増殖因子や阻害剤を加えたときの挙動も解析する。また、精巣の間質を単離して再凝集培養を行い、間質のみで(セルトリ細胞がなくても)ライデイッヒ細胞とp75+細胞が集まるかどうか等について調べる。次年度は別のトランスジェニックマウスを用いた実験も計画しているため、その費用にあてたい。
介在物含有材料の高温クリープ機構の統一的解釈-塑性ひずみ緩和機構の検討-

第二相を金属マトリクス中に分散させることは金属系材料の高温でも有効な強化法の一つである。このような第二相分散材料の高温クリープは、分散強化合金に対する転位論に基づくしきい応力の概念と、複合材料に対する連続体力学に基づく荷重移動の概念により理解されてきているが、両者は全く異なったクリープ挙動を予測しており、一つの統一された理解はなされてこなかった。この両概念の違いは、塑性ひずみ不一致の緩和機構の違いに由来するものであり、分散強化合金では界面周りの拡散とすべりにより完全に緩和されるのに対し、複合材料では事実上拡散緩和が生じず、マトリクスの不均一変形による塑性緩和が必要となる。本研究では、この両方のメカニズムを一つのモデル材料で発現させて、第二相分散材料のクリープ機構の統一的理解を得ることを目的とした。上記目的のため、拡散緩和速度が実験可能領域にあり、界面剥離等の生じない材料として、Ti-T-B in-situ複合材料を選択した。純TiとTiB_2粉末から、混合、CIP、焼結、押し出し、スエージングにより、TiBウィスカがよく配向した材料を作製した。β温度領域で、圧縮クリープ挙動を調べた。ひずみ速度と応力の両対数プロットは、明確にS字状の挙動を示した。すなわち、極低応力域で応力指数4.5程度、活性化エネルギー300kJ/molの完全拡散緩和領域、中間応力域で2程度と135kJ/molの拡散緩和律速領域、高応力域で4.5と210kJ/molの塑性緩和領域である。また、完全緩和領域と拡散緩和律速領域では体積分率依存性は見られなかったが、塑性緩和領域では大きな体積分率依存性が見られた。この結果は、上記の理論的考察によく符合するものであり、初めて一つの材料で拡散/塑性緩和機構の発現を実証したものである。高温強化金属材料の一つに、塑性的に剛な介在物を延性マトリックス中に分散させた介在物含有材料があり、これには分散強化合金と金属基複合材料が含まれる。これらが高温で定常クリープ変形するときには、介在物とマトリクスの塑性ひずみ不一致の増分がその場で緩和される必要があり、この緩和機構が介在物含有材料のクリープの基本機構となる。しかし多くの実用複合材料では、1)材料作製中に導入された微細な酸化物粒子による大きなしきい応力、2)クリープ変形中に生じる繊維破断や界面剥離などの損傷といった二次的機構のみが注目されているようである。本研究では、このような二次的機構が働かない理想的な介在物含有材料を考え、分散強化合金と複合材料の高温クリープ挙動を統一的に考察した。両材料の違いは界面周りの拡散経路の長さにあり、分散強化合金では塑性ひずみの不一致は界面周りの拡散および界面すべりで完全に緩和されるのに対し、複合材料では事実上拡散緩和が生じない。そこであるモデル材料に対し、拡散緩和速度とマトリクス単体のひずみ速度の交点よりも低応力側が分散強化合金、高応力側が複合材料と見なすことができる。完全拡散緩和下では、介在物は全く外力を担わないのでマトリクスの平均応力は外力の1/(1-f)倍となり、マトリクス単体よりもクリープ速度が増加する分散軟化が生じる。さらに低応力では、転位と介在物の引力型相互作用によるボイド強化が生じる。一方無拡散緩和下では、マトリクスの不均一変形のみによって塑性ひずみ不一致を緩和する塑性緩和クリープが生じる。

このような第二相分散材料の高温クリープは、分散強化合金に対する転位論に基づくしきい応力の概念と、複合材料に対する連続体力学に基づく荷重移動の概念により理解されてきているが、両者は全く異なったクリープ挙動を予測しており、一つの統一された理解はなされてこなかった。この両概念の違いは、塑性ひずみ不一致の緩和機構の違いに由来するものであり、分散強化合金では界面周りの拡散とすべりにより完全に緩和されるのに対し、複合材料では事実上拡散緩和が生じず、マトリクスの不均一変形による塑性緩和が必要となる。本研究では、この両方のメカニズムを一つのモデル材料で発現させて、第二相分散材料のクリープ機構の統一的理解を得ることを目的とした。上記目的のため、拡散緩和速度が実験可能領域にあり、界面剥離等の生じない材料として、Ti-T-B in-situ複合材料を選択した。純TiとTiB_2粉末から、混合、CIP、焼結、押し出し、スエージングにより、TiBウィスカがよく配向した材料を作製した。β温度領域で、圧縮クリープ挙動を調べた。ひずみ速度と応力の両対数プロットは、明確にS字状の挙動を示した。すなわち、極低応力域で応力指数4.5程度、活性化エネルギー300kJ/molの完全拡散緩和領域、中間応力域で2程度と135kJ/molの拡散緩和律速領域、高応力域で4.5と210kJ/molの塑性緩和領域である。また、完全緩和領域と拡散緩和律速領域では体積分率依存性は見られなかったが、塑性緩和領域では大きな体積分率依存性が見られた。この結果は、上記の理論的考察によく符合するものであり、初めて一つの材料で拡散/塑性緩和機構の発現を実証したものである。第二相を金属マトリクス中に分散させることは金属系材料の高温でも有効な強化法の一つである。
ATLL発症における分子メカニズムの解析と多分葉核形成誘導の解析

本研究課題では、TaxによるNF-κB経路を介したPIP3フォスファターゼ群の発現制御のメカニズムについて解析を行った。昨年度までの解析によりTaxがNF-κB経路を介してPTEN発現を抑制する経路を明らかにした。そこでPTENと同様にATL患者細胞で発現減少がみられるPIP3フォスファターゼであるSHIP-1発現へのTaxの影響と、TaxによるPIP3フォスファターゼ発現制御のより詳細なメカニズムについて解析を行った。健常人由来末梢血T細胞にTaxを発現させたところ、PTENと同様にSHIP-1のタンパク質、mRNA発現の抑制をおこることを明らかにした。TaxによるPTEN発現抑制と同様のメカニズムが関与している可能性を考えてTax下流で活性化されるNF-κB経路について解析したところ、PTENと同様にSHIP-1についてもNF-kB経路を介した発現抑制がおこることを明らかにした。さらにNF-κBによるPIP3フォスファターゼ発現抑制について解析したところ、活性化したNF-κBがPIP3フォスファターゼ発現に必要な転写補助因子p300と相互作用することで、PIP3フォスファターゼ発現の抑制を行っていることを明にした。また、TaxによるPIP3フォスファターゼ発現抑制による細胞腫瘍化への関与について解析するため、細胞増殖への影響について調べたところ、増殖促進に関与していることを明らかにした。本研究課題はTaxによるPIP3フォスファターゼ発現制御における研究計画項目を達成するとともに、学術論文として掲載がされた(R.Fukuda,et al.,J Biol Chem 284,2680-2689,2009)。本研究課題では、p40TaxによるNF-κB経路を介したPTEN制御のメカニズムについて解析をおこなった。p40TaxはNF-κB経路の活性化に関与することが知られているため、NF-κB-bindingmotifを有するレポーターアッセイ系を構築し、p40TaxによりNF-κBが活性されることを明らかにした。また、抗NF-κB抗体によりNF-κBが活性化し、核内移行することも認めた。一方、p53経路について、p53活性が認められなかったため、NF-κB経路に着目して、解析を行った。p40TaxのPTENに対する影響を解析したところ、PTEN mRNA、並びにタンパク質発現が抑制された。p40TaxによるNF-κB活性化経路を阻害するため、IκB変異体を共発現させた系で解析をおこなったところ、p40TaxによるPTNE抑制効果が起こらなかった。これらのことから、p40TaxはNF-κBを活性化させることで、PTNEのmRNA発現を抑制するという新たな経路を明らかにした。以上の研究成果から、本研究課題は研究計画項目を達成すると共に、詳細な経路を明らかにすることができたため、現在、論文投稿の準備中である。
食品の生体調節因子の解析と設計

本班においては次のような研究が行われた。食品の生体調節因子のなかの顕在型調節因子について、岡は、糖尿病の発症に関与するグルコキナーゼ遺伝子の発現機構について検討を加えた。奥山は、脂肪酸の種類と寿命の関係について研究した。栗原は、神経細胞に対するレチノイン酸の作用を調べた。伏木は、カロチノイドを含む脂溶性ビタミンが、脂肪細胞の分化を抑制することを明らかにした。清水は、腸管上皮のタイトジャンクションでの成分の透過に関する物質を見いだした。清野は、グルテンタンパク質中にソマトスタチン受容体の発現を抑制する成分を見いだした。野口は、血漿中のIGF-I濃度と栄養状態に相関のあることを見いだした。牧野は、大豆グリシニンにインスリン作用増強効果のあることを認めた。山本は、アラキドン酸12-リポキシゲナーゼに多様性のあることを明らかにした。大久保は、サポニン中にSOD様活性のあることを明らかにした。上野川は、免疫寛容を誘導するペプチドを発見し、アレルギーと自己免疫疾患治療への道を拓いた。河岸は、キノコ中に新規NGF生合成促進物質を発見した。次に潜在的調節因子について述べる。菅野は、大豆タンパク質中の非消化性画分にコレステロール低下作用のあることを認めた。吉川は、カゼイン分解物中に免疫賦活ペプチドのあることを明らかにした。筬島は、ヒト血漿中にアンジオテンシン阻害ペプチドの存在することを明らかにした。小濱は、マグロ筋肉由来ペプチドに血管内皮の機能を調節する物質のあることを証明した。長畦は、カゼイン由来ペプチド中に細胞内チロシンキナーゼ促進活性のあることを発見した。正常動物および糖尿動物にカゼイン食および糖尿病食を与え、血奬中のインスリン様成長因子I(IGF1)、およびこれの結合たんぱく質(BPs)の量を調べた。ヒト糖尿病患者における糖輸送担体グルコキメーゼについての遺伝子のクローニングに成功した(岡)。ソマトスタチン受容体が遺伝子ファミリーを形成し、組織によりその発現様式が異なることを明らかにした(清野)。高び3油脂(EPAやのリノレン酸)が、肝臓ペルオキシゾーム誘導、心臓ミトコンドリア機能脳出血に及ぼす影響を調べ、顕著な副作用のないことを明らかにした、鬼山)。大豆サポニンなどの配糖体について、特にDDMPサポニンについて、そのSOD様活性、Trp-p-1抗変異性などについて検討を加えた(大久保)。脂肪、小腸上皮細胞の培養株を用いてその増殖、分化因子を明らかにし、その食品成分による調節を解析した(杉本)。経口寛容現象を利用して食品ペプチドによる自己兎疫疾患や食品アレルギーの軽減ができることを検討した(上野川)。大豆たくぱく質消化物中にコレステロール低下作用をもつ胆汁酸結合ペプチドを検索しその画分を濃縮した(菅野)。イワシ筋肉アルカリペロテアーゼ画分にアンジオテンシンI変換酵素阻害ペプチドの単離を行なった(筬島)。経口投与で血圧降下作用を示すアンジオテンシン転換酵素阻害ペプチドを選定する方法を検討し、これを生成させる条件を決定した。モデルマウスにおける関節リュウマチの発症をコラーゲンII由来ペプチドの投与により抑制することに成功した(上野川)。いわしたんぱく質由来ペプチドの血圧降下作用について検討を加えその作用機構について新知見を得ることに成功した(〓島)。加令マウスにラード,ベニバナ,シソ,魚油を長期投与し組織コレステロール量の変動を調べた(奥山)。グループAサポニン変異体の検索とその遺伝的解析を行なうと同時に新規サポニンのラジカルスカベンジャー機能について検討した(大久保)。大豆たんぱく質由来のペプチド中に総コレステロール値を下げるものを見出した(菅野)。経口投与によって血圧を降下させるペプチドの精製法を確立した(吉川)。GLUT5糖輸送体CDNAをクローニングしその構造を明らかにした(岡)。脂肪細胞の特異的増殖因子PAGFのアミノ酸配列を決めた(杉本)。新規ソマトスタチン受容体の遺伝子構造を明らかにした(清野)。骨組織中のIGF関連たんぱく質の骨のカルシウム代謝におよぼす影響を明らかにした(野口)。

吉川は、カゼイン分解物中に免疫賦活ペプチドのあることを明らかにした。筬島は、ヒト血漿中にアンジオテンシン阻害ペプチドの存在することを明らかにした。小濱は、マグロ筋肉由来ペプチドに血管内皮の機能を調節する物質のあることを証明した。長畦は、カゼイン由来ペプチド中に細胞内チロシンキナーゼ促進活性のあることを発見した。
確率過程に対する統計推測理論の研究

1.ジャンプ型確率微分方程式のパラメータ推定問題において,ジャンプ/非ジャンプ判別フィルタを用いたM推定量の構成とその漸近挙動の研究を深化させた.2.連蔵観測拡散過程の変化点問題において,統計量の漸近挙動に関する研究をした.観測情報量の退化による解析上の困難を回避するため,性質のよい初期推定量に基づく統計量を構成したが,その性質に関して研究を深めた.3.統計的確率場に対する新しい大偏差型評価を導入し,疑似尤度型推定量の漸近挙動およびモーメント収束に関して研究した.統計的確率場の裾での大偏差確率評価によって,ベイズ型推定量の提案とその漸近挙動を調べた.確率微分方程式への応用も研究し,従来にない本質的に新しい結果を導いた.マルチスケーリングパラメトリックスに対する大偏差評価を導くため,ニューサンスに関する確率場の一様評価を与えた.確率場はパラメータの局所化によって,本質的に無限領域のものを扱うことになるが,そのような確率場の分布の弱収束と裾の減衰のオーダー評価が重要で,もとの統計的確率場に対する大域的な分離性と局所漸近2次構造を接続することでこのプログラムが実行される.4.ジャンプ型確率微分方程式に対するオイラー丸山近似の誤差評価について研究した.フローを用い,時間の分割数で誤差を評価した.1.ジャンプ型確率微分方程式のパラメータ推定問題において,ジャンプ/非ジャンプ判別フィルタを用いたM推定量の構成とその漸近挙動の研究を深化させた.2.連蔵観測拡散過程の変化点問題において,統計量の漸近挙動に関する研究をした.観測情報量の退化による解析上の困難を回避するため,性質のよい初期推定量に基づく統計量を構成したが,その性質に関して研究を深めた.3.統計的確率場に対する新しい大偏差型評価を導入し,疑似尤度型推定量の漸近挙動およびモーメント収束に関して研究した.統計的確率場の裾での大偏差確率評価によって,ベイズ型推定量の提案とその漸近挙動を調べた.確率微分方程式への応用も研究し,従来にない本質的に新しい結果を導いた.マルチスケーリングパラメトリックスに対する大偏差評価を導くため,ニューサンスに関する確率場の一様評価を与えた.確率場はパラメータの局所化によって,本質的に無限領域のものを扱うことになるが,そのような確率場の分布の弱収束と裾の減衰のオーダー評価が重要で,もとの統計的確率場に対する大域的な分離性と局所漸近2次構造を接続することでこのプログラムが実行される.4.ジャンプ型確率微分方程式に対するオイラー丸山近似の誤差評価について研究した.フローを用い,時間の分割数で誤差を評価した.確率過程の過程推測の漸近理論の基礎的研究を行った.1.ミキシング過程の汎関数の漸近展開の応用として,レビ過程で駆動されるオルンシュタイン・ウーレンベック型過程を確率ボラティリティとする確率過程の汎関数の漸近展開を導き,そのバリディティを研究した.これによって,株価のリターンの短期における非正規性を漸近展開の枠組みで説明することに成功した.2.拡散モデルにおける変化点問題を研究した.一般の非線形パラメトリゼーション,非線形確率微分方程式を扱い,1次有効推定量(最尤型のワンステップ推定量)に対して変化点問題を定式化し,その経験分布過程の弱収束を証明し,検定統計量の漸近分布を得た.このような一般的な構造でCUSUM検定の漸近挙動が示されたのははじめてのことのようである.3.非同期的離散観測下での2つの拡張過程の共分散推定を研究し,推定量の一致性,漸近正規性を証明した.従来の同期的観測の場合よりもはるかに複雑な問題であるが,株価等への推測理論の実際の応用において,非同期の仮定は現実的なものである.この研究はコロンビア大学の林高樹氏との共同研究である.4.尤度比確率場を含む統計的確率場に対する多項式型大偏差不等式を研究した.これは確率過程の統計モデル一般に対して適用でき,推定量のモーメントの収束,ベイズ推定量等に応用できる.パラメータによって異なった収束速度のグレーディングのある場合も含み,離散的観測に基づく確率微分方程式の推定量の漸近挙動(mighty convergence:推定量のモーメント収束および確率場の弱収束)を研究した.非同期的離散観測下での2つの拡散過程の共分散推定を研究し,非同期共分散推定量("Hayashi-Yoshida estimator"と呼ばれている)の漸近性質を研究した.サンプリングスキームが確率過程と独立でない,一般の場合に漸近正規性を証明した.この研究は慶応大学の林高樹氏との共同研究である.尤度比確率場を含む,統計的確率場に対する多項式型大偏差不等式を研究した.これは確率過程の統計モデル一般に対して適用でき,推定量のモーメントの収束,ベイズ推定量等に応用できる.離散的観測に基づく確率微分方程式の推定量の漸近挙動(mighty convergence:推定量のモーメント収束および確率場の弱収束)を研究し,擬似尤度推定量のモーメントの収束,ベイズ推定量の漸近正規性およびモーメントの収束を証明した.これらの結果は,確率微分方程式に対する,統計的予測,統計的モデル選択の理論で不可欠なステップである.保険数理における,最低保証給付に関する将来損失のリスク尺度評価の問題を研究した.一般の非線形確率微分方程式によってファンドがモデル化される場合に,分位数の漸近展開(コーニッシュ・フィッシャー展開の類似)および条件つき裾期待値の漸近展開を与え,近似の良さを数値実験によっても確認した.

この研究は亀山敦史氏との共同研究である.小さな撹乱項を持つジャンプ型確率過程に対する擬似尤度推定量の漸近展開について研究した.ジャンプ型マリアバン解析を用い,その意味での推定量の滑らかさの一般的な証明を行った.
リアリティ演出戦略の開発と評価

仮想世界が人間の脳におよぼす影響を分析・把握する手法を確立するとともに、リアリティ感覚に作用するすぐれた伝統的演出戦略についての知見を応用し、高度なリアリティ感覚を電子的に実現する演出戦略を開発することを目的として以下の研究を行った。(1)脳のアクティビティを指標とするリアリティ感覚評価手法の開発研究者らが開発したメディアと嚢との適合性をおもに脳電位活性を指標として評価する手法をさらに発展させ、脳のなかで造成される非日常的現象の達成具合を、できるだけ客観的に計測・評価する手法の開発をこころみた。評価指標としては、これまで実績のある脳波をもとに算出する脳電位活性の計測・分析を中心とし、あわせてストレス状態を反映する心拍数・呼吸数、血圧などの自律神経系の活動を反映する生理指標を非拘束で遠隔計測するシステムを構築した。さらに、脳波や自律神経系の諸指標よりも直接性のたかい生理学的評価を可能ならしめる手法として、ポジトロン断層法(PET)に注目し、これをもちいたリアリティ感覚造成の評価をこころみた。(2)すぐれた伝統的リアリティ演出戦略の収集第二に、伝統的祝祭やパフォーミングアーツなどの領域で、脳のなかに虚構のリアリティ感覚を造成する演出手法のなかから、電子的仮想世界の演出に効果的とおもわれる手法を抽出するための映像・音響資料の収集をおこなった。とくに、人類文化の精髄といえるユネスコ指定の世界遺産に着目し、インドネシアに所在する世界遺産(ボロブドウ-ル遺跡群、プランバナン遺跡群、ウジュンクロン国立公園、コモド国立公園)を対象として、その演出戦略を検討するための資料の収集をおこなった。
集団遺伝学に基づく疾患関連遺伝子検出理論の整備

疾患関連遺伝子マッピング方法の基礎理論を構築するために、有害遺伝子頻度とマーカー遺伝子頻度の変化過程を解析し、原因遺伝子検出可能性と種々パラメーターとの関係解明を行っている。最も簡単な場合として任意交配で、集団サイズが一定の場合について、有害遺伝子(疾患関連遺伝子)とその近傍のマーカー遺伝子との連鎖不平衡係数D'の平均値を近似的に求めるとともに、分布を計算機シミュレーションを使って調べた。近似式の導出には有害遺伝子に関するWiuf(2001)の系図学理論を利用した。D'の平均値が0.5を越えるような場合については、計算機実験からこの近似がかなり良い推定値を与えることが分かった。しかしD'分散は大きく現在この分布についての解析をすすめている。また集団サイズ変化の影響を調べるために、サイズが確率的に変動するとし中立の場合での平均ヘテロ接合頻度を求めた。従来集団サイズの変動は、サイズの時間的調和平均を有効サイズとみなすことで扱うことができると考えられてきたが、平均ヘテロ接合頻度に関しては有効サイズは算術平均と調和平均の間の価を取り、集団サイズ変動過程の時間相関に依存することを明らかにした。連鎖不平衡も集団サイズ変動の影響を受けるので、現在この問題も検討中である。さらに、SNP探索等を目的として集められたヒト集団多型データを使い、パターン情報から過去の集団構造やその遺伝子座に働く淘汰等を推測することを検討している。他研究者と協力して複数の遺伝子座で、日本人集団の特質や個々の遺伝子座に働いた自然淘汰の影響等を解析している。
水中探査のための高速・長距離光無線通信システムの研究・開発

本研究課題では,高速・長距離伝送が可能な水中光無線通信システムの実現のために,複数の波長の可視光レーザを利用した伝送システムの検討を行う.本年度は,伝送距離延伸のために,周波数利用効率は劣るが低い受信SNRでも復調が可能なオンオフキーイング(OOK)変調方式のギガビット伝送と伝送距離延伸について実験的に検討した.送信側では,パルスパターン発生器により生成した500M2Gbit/sのOOK信号を波長405nmの青色LDにより電気・光変換を行い,直径2mmの平行光にして水中に出射した.出射光は水中通信路として設置した水道水で満たされたアクリルパイプ中を伝搬し受信側の光検知器にて受光される.今回の検討では,光検知器として,帯域1GHzを有する広帯域な光電子増倍管(PMT)を利用した.高速水中光無線通信では従来アバランシェPDが良く用いられているが,より高感度なPMTにより伝送距離の延伸が期待できる.実験結果から,伝送速度1.5Gbit/s以下であれば誤り訂正符号適用時エラーフリー伝送が可能となるしきい値ビット誤り率10^-3以下を満たす高速伝送が可能であることを確認した.1Gbit/s伝送時では,APDと比べて受信感度が約17dB改善した.伝送距離に換算すると約3倍の延伸化が可能となる.青色レーザ単体を用いたシングルビームOOK信号と広帯域PMTを組み合わせることで,約3倍もの伝送距離の延伸化が伝送速度を落とすことなく可能であることが実験的に確認できた.昨年度の検証により,青色レーザと緑色レーザによる波長分割多重(WDM)伝送システムを構築済みなので,今後はWDM伝送による伝送速度の向上と波長依存性の調査が必要と考える.さらなる伝送速度の向上のため,OOK信号と広帯域PMTを適用したWDM伝送システムでの水中伝送実験による検証を行う予定である.また,現在は受信したOOK信号で直接ビット誤り率を測定しているので,ディジタル信号処理を組み合わせることによる受信感度改善の効果も確認したい.本年度購入予定の水槽により水中伝送時の光信号画像を取得し,レーザビームの到来方向推定に関する検討も行う予定である.本研究課題では,高速・長距離の水中光無線通信システムの実現を目的として,複数の波長の可視光レーザを利用したマルチギガビット・数十メートル数キロメートル伝送の検討を行う.本年度は,ベースとなる検証用通信システムとして,水中での減衰が比較的小さい青(405nm)・緑色(532nm)レーザを用いたWDM伝送システム構築を主として検討した.信号生成には小型化に寄与できるFPGA+高速DAC,波長合分波にはダイクロイックミラーを利用して,青色光信号,緑色光信号をシングルビームでのWDM伝送できる実験系を構築した.強度変調/直接検出方式による四位相偏移変調-直交周波数分割多重(QPSK-OFDM)伝送を行った結果,10^-3以下のビット誤り率(BER)で484Mbit/s×2の合計968Mbit/sの伝送が可能であることを確認した.今後,光学系の調整や変調方式を直交振幅変調(QAM)に変更することでトータルでの伝送速度2Gbit/s越を目指す.また,長距離伝送を実現するには実際の水中環境での伝送を考慮する必要があるため,プランクトンなどレーザビーム径とほぼ同スケールの浮遊物質がある状況についても検討した.プランクトンには,育成と体長の調整が容易なアルテミアを用いて伝送実験を行った結果,プランクトンの体長と同程度以上のビーム径であれば,瞬時的には誤差ベクトル振幅(EVM),BERが劣化してしまうが,平均EVM,BERは大きく劣化しないことが示された.青(405nm)・緑色(532nm)レーザを用いたWDM伝送システムの構築は予定よりも順調に進み,年度内でほぼ完成するところまで達している一方,MIMO信号処理の適用や,レーザビームの到来方向推定についての検討が次年度に回ってしまっている.MIMO信号処理適用については,先行して構築した実験系を利用して,提案手法の有効性を確認したい.レーザビーム到来方向推定については,現在の実験系とは別の,大型水槽を利用した水中伝送路を用意して平行して検証したい.本研究課題では,高速・長距離伝送が可能な水中光無線通信システムの実現のために,複数の波長の可視光レーザを利用した伝送システムの検討を行う.本年度は,伝送距離延伸のために,周波数利用効率は劣るが低い受信SNRでも復調が可能なオンオフキーイング(OOK)変調方式のギガビット伝送と伝送距離延伸について実験的に検討した.送信側では,パルスパターン発生器により生成した500M2Gbit/sのOOK信号を波長405nmの青色LDにより電気・光変換を行い,直径2mmの平行光にして水中に出射した.出射光は水中通信路として設置した水道水で満たされたアクリルパイプ中を伝搬し受信側の光検知器にて受光される.今回の検討では,光検知器として,帯域1GHzを有する広帯域な光電子増倍管(PMT)を利用した.高速水中光無線通信では従来アバランシェPDが良く用いられているが,より高感度なPMTにより伝送距離の延伸が期待できる.実験結果から,伝送速度1.5Gbit/s以下であれば誤り訂正符号適用時エラーフリー伝送が可能となるしきい値ビット誤り率10^-3以下を満たす高速伝送が可能であることを確認した.

1Gbit/s伝送時では,APDと比べて受信感度が約17dB改善した.伝送距離に換算すると約3倍の延伸化が可能となる.青色レーザ単体を用いたシングルビームOOK信号と広帯域PMTを組み合わせることで,約3倍もの伝送距離の延伸化が伝送速度を落とすことなく可能であることが実験的に確認できた.昨年度の検証により,青色レーザと緑色レーザによる波長分割多重(WDM)伝送システムを構築済みなので,今後はWDM伝送による伝送速度の向上と波長依存性の調査が必要と考える.伝送速度向上のために変調方式をQPSKからQAM方式に変更するには受信SN比を向上させる必要があるが,この点については,1.レーザの変更,2.光学系の調整,で対応することを考えている.また,ダイクロイックミラーでは完全に波長分離ができず他色の漏れ光を確認しているがこれはほかチャネルからの干渉となりEVM,BER廉価の原因となる.こちらはMIMO信号処理を適用することで波長分離での損失を減らすことが可能であり,すでに構築した実験系を利用してその有効性を検証する.ビームの到来方向推定に関する検討については,現在の実験系とは別の水槽を利用してレーザビームの散乱光を撮影して検証する予定である.さらなる伝送速度の向上のため,OOK信号と広帯域PMTを適用したWDM伝送システムでの水中伝送実験による検証を行う予定である.また,現在は受信したOOK信号で直接ビット誤り率を測定しているので,ディジタル信号処理を組み合わせることによる受信感度改善の効果も確認したい.本年度購入予定の水槽により水中伝送時の光信号画像を取得し,レーザビームの到来方向推定に関する検討も行う予定である.初年度については,実験系の構築は順調に進んだが提案システムの主要技術の一つであるMIMO信号処理の適用が未完であったため,予定していた研究成果発表まで進めることができなかった.次年度使用額については,初年度に計画していた研究成果発表に使用する予定である.研究成果発表の場として予定していた国際会議が最終年度の7月となったため,次年度使用額はその研究成果発表に関する費用として使用する予定である.