hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
珪素に直接結合する水酸基を有する鉱物の結晶構造と水酸基の性質

1.水酸基をもつ珪酸塩鉱物の結晶構造解析(パンペリ石,ヴェスブ石)三波川産Al-パンペリ石は, 2種の8面体イオン席があり, 1種はAl席,他は2, 3価陽イオンが入り,その電荷はH電子で加減される. Si_2O_6(OH)単位があり,水酸基が直接珪素原子と結合し,この結晶構造の特徴をなす. Mn, Fe系は単結晶が得られなかった.中竜鉱山産ベスブ石の解析の結果, 2種のOH基を見出し, bond-ralence計算でも確認した.また高スピンFe^2の酸素5配位をみつけ,陽イオンの配位数を原子間距離の関係からも矛盾なく,このFe^25配位は,世界初の報告であろう.更に,ベスブ石の化学式を提案した.2.珪素に直接結合する水酸基をもつ鉱物は,上記パンペリ石以外にも,数例報告がある.酸素-珪素-酸素の角度と,酸素-珪素の原子間距離の関係において,パンペリ石では, OH基を含んでも特別の異常は認められなかった. Mn, Fe系のパンペリ石の単結晶解析ができれば,比較することで興味深いが,今回結果がだせなかった.今後,単結晶発見の努力を続ける.3.テーマと直接間接的に関連した成果. 3(1).リンケイ石中温型の構造解析の結果,各原子は平均位置近傍の数ケ所の位置に無秩序分布し非調和振動項を含めた一般化した構造因子の表式で表現できる.またAg_3AsSe_3の銀原子の熱振動も,非調和熱振動で表現できる.3(2).結晶の格子エネルギー(金沢医大,松井正典と共同研究)計算として, MgSiO_3の高圧型についてWMIN法で求め,弾性定数,圧縮律を求めた.3(3).結晶起動(Non_-characteristic orbits)ドイツのWondratschekと共同で,平面群の特別な結晶起動(固有対象が生成対象群より上昇するもの)を導いた.また,平面の特別な結晶起動型30種の相互関係を明らかにした.1.水酸基をもつ珪酸塩鉱物の結晶構造解析(パンペリ石,ヴェスブ石)三波川産Al-パンペリ石は, 2種の8面体イオン席があり, 1種はAl席,他は2, 3価陽イオンが入り,その電荷はH電子で加減される. Si_2O_6(OH)単位があり,水酸基が直接珪素原子と結合し,この結晶構造の特徴をなす. Mn, Fe系は単結晶が得られなかった.中竜鉱山産ベスブ石の解析の結果, 2種のOH基を見出し, bond-ralence計算でも確認した.また高スピンFe^2の酸素5配位をみつけ,陽イオンの配位数を原子間距離の関係からも矛盾なく,このFe^25配位は,世界初の報告であろう.更に,ベスブ石の化学式を提案した.2.珪素に直接結合する水酸基をもつ鉱物は,上記パンペリ石以外にも,数例報告がある.酸素-珪素-酸素の角度と,酸素-珪素の原子間距離の関係において,パンペリ石では, OH基を含んでも特別の異常は認められなかった. Mn, Fe系のパンペリ石の単結晶解析ができれば,比較することで興味深いが,今回結果がだせなかった.今後,単結晶発見の努力を続ける.3.テーマと直接間接的に関連した成果. 3(1).リンケイ石中温型の構造解析の結果,各原子は平均位置近傍の数ケ所の位置に無秩序分布し非調和振動項を含めた一般化した構造因子の表式で表現できる.またAg_3AsSe_3の銀原子の熱振動も,非調和熱振動で表現できる.3(2).結晶の格子エネルギー(金沢医大,松井正典と共同研究)計算として, MgSiO_3の高圧型についてWMIN法で求め,弾性定数,圧縮律を求めた.3(3).結晶起動(Non_-characteristic orbits)ドイツのWondratschekと共同で,平面群の特別な結晶起動(固有対象が生成対象群より上昇するもの)を導いた.また,平面の特別な結晶起動型30種の相互関係を明らかにした.1.珪素に直接結合する水酸基(OH)をもつ鉱物の構造的研究は多くなく、その結晶化学的性質も詳細には不明な事も多い。この理由の一つは、これ等鉱物の多くは、低温生成物であり、そのためX線単結晶回折実験に使用できる良質な結晶が得にくいことによる。我々は、pumpellyite系鉱物に主力をそゝぎ、X線実験に適する単結晶を求めつづけてきた。鉱物採集、そして他の方々からの御恵子の標本について、光学的、X線的に検定を続けている。クリスタルトランスファー.オプティカルアナライザー装置は、納入が遅れたが検定には能率を高めている。現時点、秩父産パンペリ石のみ単結晶実験にたえる結晶がみつかったが、他産地のものについては満足すべきものが得られていない。2.組成上、珍らしいMn-パンペリ石は粉末状でしか得られないことが判明し、現段階では単結晶実験は不適と判断せざるをえない。3.購入した計算機を用いて、結晶構造解析用プログラムの整備を行ないつゝある。現在、計算機の記億容量が小さく、各種計算のプログラムは、ベーシックで書く必要がある。メモリー不足は深刻な問題で、計算も小型なものに限られることが明らかとなった。従って、継続申請が許可になれば、来年度、メモリー拡大のため、また諸計算のため、固定ディスクを購入する予定。

4.結晶の相転移に関連して、空間群論の一基本問題として「結晶軌道論を展開中である。特に平面群の特別軌道を、西独ヴォンドラチェックと恊同で導出してきた。対称が上昇した特別軌道の空間群と、それを生みだした生成空間群の晶系とが同一であるという制限もとりのぞき、より一般化したものである。尚、3次元で、同一晶系内という制限の下での特別軌道は、我々と、ドイツ,スイス,の3ケ国4名の恊同研究で導かれ、2eit.krist.の特別号として出版されている。
時間的・空間的にデザインされたプラズマによるミリ波帯電磁波の制御に関する研究

時間的・空間的にデザインされたプラズマを用いて、ミリ波帯の電磁波を入射しその透過特性を調べることで、デザイン型プラズマによる電磁波制御性を検証した。まず、平成16年度に引き続き、マイクロストリップ線路基板上にデザイン型プラズマをプラズマチャネルとして生成し、時間的にオン・オフ・変調が可能な動的T分岐素子を形成した。そのパラメータ依存性を調べ、圧力上昇に伴い電磁波の減衰量が増加するものの、安定なプラズマ生成が200Torrまでに限定されることがわかった。また、位置依存性として、"T"字型のどの分岐をプラズマとするかでの減衰量を確認したところ、直線線路へ垂直分岐を形成した場合が約10%の減衰であるのに対し、L型線路へ電磁波進行方向に沿って分岐を形成した場合は約25%までの減衰の増大が確認された。これらの知見により、この動的T分岐素子を振幅変調素子あるいは可変整合素子として応用する基礎特性を確認できたと言える。次に、デザイン型プラズマを伸長させアレイ状に形成することで、2次元結晶状構造を生成してそこへ電磁波を入射し,その透過特性を調べた。格子定数2.1mm時、2次元結晶状構造により透過波は概して0-20%程度減衰するが、周波数が33-35GHzにおいては格子列方向の透過率が逆に5-30%増加する現象が観測された。このとき電子密度が約10^<13>cm^<-3>と見積もられることから、これはプラズマ周波数(約28GHz)近辺での電磁波伝搬の単一指向性化と推定され、理論計算の結果とも一致した。さらに、周波数74.5GHz付近において格子列方向の透過量の減少と斜め方向の透過量の増大が観測された。理論検討より、この周波数付近には伝搬可能バンド間の禁制帯(バンドギャップ)が位置しており、この実験結果は禁制帯の存在とそこでの電磁波伝搬の異常性の実証を行ったものと言える。時間的・空間的にデザインされたプラズマの原理検証構造を設計・製作し、そのプラズマ特性を確認した。次に、そのプラズマ部に8-12GHzまたは50-75GHzの電磁波を入射して、透過電磁波の減衰の様子を測定した。まず、プラズマ源を2次元アレイ状に生成することに成功した。誘電体で被覆された2枚のメッシュ状電極を重ね合わせ、その孔の部分で放電長さ1mm弱のマイクロプラズマを生成し、電極面内に均一にプラズマの集合体を生成できた(以下、"プラズマ源1"と呼ぶ)。次に・プラズマ源1から数mm離れた位置に接地電極を設置すると、マイクロプラズマから接地電極へ向けた伸長放電がアレイ状に整列して発生した(プラズマ源2)。このプラズマ源1に対し、50-75GHzのミリ波を入射して、透過電磁波の減衰の様子を測定した。電磁波の減衰量は最大で約10%であり、理論検討を行った結果このときプラズマの電子密度は10^<12>-10^<13>cm^<-3>と推定される。すなわち、このようなミリ波の減衰は、ミリ波周波数がプラズマ周波数の5倍程度のところで発生した。また、マイクロストリップ線路基板上にデザインされたプラズマを数mmの放電長を持つように作製した(以下、"プラズマ源3"と呼ぶ)。このプラズマ源3をマイクロストリップ線路と垂直に生成してT分岐様構造を形成し、そこに8-12GHzのマイクロ波を入射したところ、最大で約15%の信号の減衰を確認した。このとき、電子密度は約10^<12>cm^<-3>と測定された。すなわち、この現象は、マイクロ波とプラズマ周波数が同程度のところで発生した。また、プラズマ源3を用いてT分岐様構造を2個形成したところ、1個の場合と比較して減衰効率が上昇していることがわかった。すなわち、T分岐様構造を空間的に周期的に設置することで、さらに広範囲での減衰量の制御が可能であると推測される。同様に、別の周期構造を持つプラズマ源2も電磁波の制御に有効であると推定される。

さらに、周波数74.5GHz付近において格子列方向の透過量の減少と斜め方向の透過量の増大が観測された。理論検討より、この周波数付近には伝搬可能バンド間の禁制帯(バンドギャップ)が位置しており、この実験結果は禁制帯の存在とそこでの電磁波伝搬の異常性の実証を行ったものと言える。
「強磁場側斜め直接入射法」による遮断密度以上での電子サイクロトロン共鳴加熱の研究

大型ヘリカル装置(LHD)において「強磁場側斜め直接入射法」実施時にプラズマ境界部に残留する漏洩波電力を計測するために、「強磁場側斜め直接入射法」実施時にマイクロ波のプラズマ侵入位置近傍となる、マイクロ波入射ポートからトロイダル反時計回り方向に54度離れているポートと、マイクロ波入射ポートから「トロイダル時計回り方向に54度離れているポートに新たにマイクロ波吸収型漏洩波モニタを設置した。「強磁場側斜め直接入射法」により加熱が起きた際に加熱モードが異常波遅(SX)波あるいは電子バーンシュタイン波(EBW)であるかを同定するために、高域混成共鳴(UHR)層でSX波がEBWにモード変換する際に励起されるパラメトリック崩壊(PD)波をマイクロ波のプラズマ侵入位置近傍に設置したアンテナで計測する計画に関してはアンテナ改造とプラズマ侵入位置近傍ポートへの移設は未実施であるが、TASK/DPコードを導入しPD波伝播領域の局所誘電率テンソルの計算が可能となるよう数値解析コードの整備を進めた。「強磁場側斜め直接入射法」では右手遮断(RC)とUHR層が近接して存在するプラズマ境界部において、有限幅波動の、・屈折、・エヴァネセント領域の透過、・SX波からEBWへのモード変換と衝突減衰、に関して詳細な数値的検討及び解析を行う必要がある。このために、TASK/WF2Dコードを用いた波動光学的解析コードの整備を進めている。LHD実験としては平成31年度は本研究遂行のための実験提案を行なったがマシンタイムの割り当てを得ることができず、遮断密度以上のプラズマの加熱実験を行うことができなかったため、予備実験結果の解析を進めた。PDI計測用高周波アンテナの改造及びマイクロ波のプラズマ侵入位置近傍ポートへの移設が未実施である。しかし既に近傍ポートである10-Oポートに既設の高周波アンテナがあることから、このアンテナで本研究の目的に適合した計測が可能か否かを判断するために高周波アンテナ信号の解析ツールの整備を優先して進めている。WF2Dコードによる波動光学的解析では、磁場に斜めに伝播する純粋な正常波あるいは異常波の電場を境界条件として与えて数値計算を行う必要があるがWF2Dコードのバグが解消されておらず必要な数値解析が行えない状況であることが明らかになり、現在研究協力者の協力のもと改良を進めている。また、LHD実験としては平成31年度は本研究遂行のための実験提案を行なったがマシンタイムの割り当てを得ることができず、遮断密度以上のプラズマの加熱実験を行うことができなかった。PDI計測に使用可能な高周波アンテナは異なるトロイダル方向に3箇所設置されている。当初の計画では9.5-Lポートのディスコーンアンテナを改造の上プラズマ侵入位置近傍ポートへ移設する予定であったが、侵入位置近傍ポートである10-Oポートにダイポールアンテナが既に設置されているため、平成31年度は「強磁場側斜め直接入射法」実験実施時にこのアンテナでどのような信号が受信されるかをこれまでに得られて実験データを解析した上で、改造と移設が必要かを判断する。WF2Dコードのバグ改良を進め、プラズマ境界部での有限幅波動の波動光学的解析を進める。その上で幾何光学的解析とのハイブリッド解析を行えるように数値解析コードの整備を進める。実験提案内容を見直し、遮断密度以上でのプラズマにおける「強磁場側斜め直接入射法」実験のためのマシンタイムが得られるようにする。「強磁場側斜め直接入射法」によるプラズマ点火が可能かについても明らかにするために、実験提案を行い、入射条件を大きく変えることなく遮断密度以下から以上に至るまで電子サイクロトロン共鳴加熱が可能であるかを明らかにする。WF2Dコードによる波動

光学的解析では、磁場に斜めに伝播する純粋な正常波あるいは異常波の電場を境界条件として与えて数値計算を行う必要があるがWF2Dコードのバグが解消されておらず必要な数値解析が行えない状況であることが明らかになり、現在研究協力者の協力のもと改良を進めている。また、LHD実験としては平成31年度は本研究遂行のための実験提案を行なったがマシンタイムの割り当てを得ることができず、遮断密度以上のプラズマの加熱実験を行うことができなかった。PDI計測に使用可能な高周波アンテナは異なるトロイダル方向に3箇所設置されている。当初の計画では9.5-Lポートのディスコーンアンテナを改造の上プラズマ侵入位置近傍ポートへ移設する予定であったが、侵入位置近傍ポートである10-Oポートにダイポールアンテナが既に設置されているため、平成31年度は「強磁場側斜め直接入射法」実験実施時にこのアンテナでどのような信号が受信されるかをこれまでに得られて実験データを解析した上で、改造と移設が必要かを判断する。WF2Dコードのバグ改良を進め、プラズマ境界部での有限幅波動の波動光学的解析を進める。その上で幾何光学的解析とのハイブリッド解析を行えるように数値解析コードの整備を進める。実験提案内容を見直し、遮断密度以上でのプラズマにおける「強磁場側斜め直接入射法」実験のためのマシンタイムが得られるようにする。「強磁場側斜め直接入射法」によるプラズマ点火が可能かについても明らかにするために、実験提案を行い、入射条件を大きく変えることなく遮断密度以下から以上に至るまで電子サイクロトロン共鳴加熱が可能であるかを明らかにする。TASK/WF2Dコードにバグがあることが明らかになり、本研究に必要な数値計算を正確に実施できない状況となっている。このためデスクトップPCの購入を控えていたので次年度使用額が生じた。今後の使用計画としては、バグの改良がなされ次第デスクトップPCの購入を行い大型ヘリカル装置(LHD)における磁場・密度・温度分布を参照した系においてより広い領域に渡る2次元波動光学的解析をTASK/WF2Dコードで行えるようにする。またこのPCを用いて、予備実験結果を参照し妥当性を検証しながら、波動光学的解析と幾何光学的解析を組み合わせたハイブリッド数値解析コードの開発を進めることとする。
科学的知識獲得のための並列探索アルゴリズムの研究

本課題では,科学的知識獲得のための並列探索アルゴリズムの研究を行ない,次の成果を得た.近年,盛んに研究がなされている帰納学習あるいは例からの概念学習とよばれる学習方式を,知識獲得システムとして構築するには探索方式の確立が不可避である.特に,「並列」を知識獲得の観点から論ずる場合,1.知識獲得システムのコアとなる検索アルゴリズムの並列化による高速化,2.各種多様なデータに対応できる複数の異なるビューを持ったシステムの構築,を明らかにする必要がある.本研究では,多種多様なデータからinterestingな知識を発見するため,新しいデータマイニングの開発とグラフを表現とした知識発見の2つの研究を行った.データマイニングのおおまかな枠組はIBMのAgrawalらによって確立され,最近盛んに研究されている.我々は,知識の表現の一つである結合ルールに関して研究を行い,結合ルールでは表現し得ない知識の発見を行うため,2分ダイアグラム結合ルールを定義した.さらに,このルールをデータから探索する際に現れる問題に関して計算理論的な考察を行い,遂次および並列計算に関して,いくつかの発見的アルゴリズムを提案した.現在,このルールに基づいたデータマイニングのプロトタイプ作成を行い,ゲノムデータを対象として成果を得ている.また,我々は離散的構造を持ったデータからの知識発見のためにグラフをその知識表現として採用した.実際,RNAやタンパク質の立体構造をグラフで表すいくつかの研究がなされている.本研究では,グラフで表現されたいくつかのデータからそれらに共通したある特徴をもつグラフを発見する問題を帰納推論の枠組で論じた.我々は,内田(広島市立大学)らが定義した項グラフをその表現として用い,グラフ言語の部分クラスであるいくつかのキャタピラ言語が多項式時間推論可能であることを証明した.本課題では,科学的知識獲得のための並列探索アルゴリズムの研究を行ない,次の成果を得た.近年,盛んに研究がなされている帰納学習あるいは例からの概念学習とよばれる学習方式を,知識獲得システムとして構築するには探索方式の確立が不可避である.特に,「並列」を知識獲得の観点から論ずる場合,1.知識獲得システムのコアとなる検索アルゴリズムの並列化による高速化,2.各種多様なデータに対応できる複数の異なるビューを持ったシステムの構築,を明らかにする必要がある.本研究では,多種多様なデータからinterestingな知識を発見するため,新しいデータマイニングの開発とグラフを表現とした知識発見の2つの研究を行った.データマイニングのおおまかな枠組はIBMのAgrawalらによって確立され,最近盛んに研究されている.我々は,知識の表現の一つである結合ルールに関して研究を行い,結合ルールでは表現し得ない知識の発見を行うため,2分ダイアグラム結合ルールを定義した.さらに,このルールをデータから探索する際に現れる問題に関して計算理論的な考察を行い,遂次および並列計算に関して,いくつかの発見的アルゴリズムを提案した.現在,このルールに基づいたデータマイニングのプロトタイプ作成を行い,ゲノムデータを対象として成果を得ている.また,我々は離散的構造を持ったデータからの知識発見のためにグラフをその知識表現として採用した.実際,RNAやタンパク質の立体構造をグラフで表すいくつかの研究がなされている.本研究では,グラフで表現されたいくつかのデータからそれらに共通したある特徴をもつグラフを発見する問題を帰納推論の枠組で論じた.我々は,内田(広島市立大学)らが定義した項グラフをその表現として用い,グラフ言語の部分クラスであるいくつかのキャタピラ言語が多項式時間推論可能であることを証明した.
新規Ca2+輸送体候補分子の心肥大・心不全発症機序の解明と創薬への応用研究

本研究では、標的とするSLC輸送体分子が新規なCa2+輸送体であることを実験的に証明するとともに、標的SLC分子の各種遺伝子改変マウス(トランスジェニックマウス、ノックアウトマウス)を作製して、その生理学的役割および心疾患発症における病態学的意義を解明することを目的としている。これまでに、哺乳動物細胞発現系を用いて、標的SLC分子がCa2+輸送活性を有していることを実験的に証明した。また、標的SLC分子の心筋特異的高発現マウスを作製したところ、心肥大形成および心機能低下が認められ、早期に突然死することを観察した。この病態機序を解明するために、単離・培養心筋細胞を調製して、心筋細胞内Ca2+トランジェントを解析中であり、現在得られている結果では、異常なCa2+トランジェントが観察されている。さらに、標的SLC分子の遺伝子欠損マウスの心機能および単離・培養心筋細胞のCa2+トランジェントを解析中である。今後、細胞内局所のCa2+動態をさらに詳細に解析し、標的SLC分子の生理学的・病態学的役割を追究したいと考えている。その実験系の確立として、単離・培養心筋細胞の細胞質・筋小胞体・ミトコンドリアの局所Ca2+濃度変化を捉える蛍光イメージング解析法および標的SLC分子のCa2+輸送活性をイオン電流として捉える電気生理学的解析法の基礎的検討を実施した。これらの解析法を用いて、今後の研究計画をさらに発展的に推進する予定である。平成30年度までの研究計画に従って、標的SLC分子の哺乳動物細胞発現系を用いて、Ca2+輸送特性を解析した。また、標的SLC分子の各種遺伝子改変マウス(特に、心筋特異的高発現マウス)を用いて、標的SLC分子と心肥大・心不全の病態機序の関係をin vivo解析およびin vitro解析(単離・培養心筋細胞)した。今後の研究計画に従って、標的SLC分子の各種遺伝子改変マウス(特に、遺伝子欠損マウス)を用いて、標的SLC分子と心肥大・心不全の病態機序の関係をin vivo解析およびin vitro解析により詳細に追究していく。今後の新規研究項目として、標的SLC分子に対する創薬リード化合物(阻害薬)の探索を実施する。具体的には、標的SLC分子の哺乳動物細胞発現系を用いて、低分子化合物ライブラリー(LOPAC)の阻害活性スクリーニングを実施する。得られた候補化合物については、標的SLC分子の心筋特異的高発現マウスの心肥大・心不全形成に対する治療効果を検討する予定である。これまでに、申請者はNa+/Ca2+交換輸送体(SLC8輸送体)の各種遺伝子改変マウスや特異的阻害薬を開発・応用することにより、SLC8輸送体の生理学的・病態学的役割の解析を一貫して行ってきた。本研究では、新規標的のSLC輸送体分子が新しいCa2+輸送体であることを実験的に証明するとともに、新規標的SLC分子の各種遺伝子改変マウス(心筋特異的高発現マウス、遺伝子欠損マウス)を作製して、その生理学的役割および心肥大・心不全発症における病態学的意義の解明を目指す。現在までに、標的SLC分子の哺乳動物細胞発現系を用いた45Ca2+トレーサー実験により、標的SLC分子がNa+依存性Ca2+輸送活性を有する可能性があることを見いだした。また、Fura-2/AMを負荷した同哺乳動物細胞発現系を用いて、標的SLC分子が細胞外Na+依存性の細胞内Ca2+調節機能(Ca2+輸送能)を有することも確認した。さらに、標的SLC分子の心筋特異的高発現マウスを複数系統作製することに成功し、これら高発現マウスに共通のフェノタイプとして、心肥大・心不全様の形態・機能異常が認められることを明らかにした。今後、標的SLC分子の哺乳動物細胞発現系を用いて、Ca2+輸送特性をさらに詳細に解析するとともに、標的SLC分子の各種遺伝子改変マウス(遺伝子欠損マウスも使用)を用いて、標的SLC分子と心肥大・心不全発症機序の関係をin vivo解析およびin vitro解析(単離心筋細胞の実験)により追究していきたいと考えている。本研究の成果は、心肥大・心不全の病態解明に貢献するのみならず、新たな心不全治療薬の開発に繋がることが期待される。平成29年度の研究計画に従って、標的SLC分子の哺乳動物細胞発現系を用いて、Ca2+輸送特性のin vitro解析を実施し、標的SLC分子がNa+依存性Ca2+輸送活性を有する可能性があることを示した。さらに、標的SLC分子の心筋特異的高発現マウスを複数系統作製し、それらマウスの心肥大・心不全様の形態・機能異常をin vivo解析した。

今後、細胞内局所のCa2+動態をさらに詳細に解析し、標的SLC分子の生理学的・病態学的役割を追究したいと考えている。その実験系の確立として、単離・培養心筋細胞の細胞質・筋小胞体・ミトコンドリアの局所Ca2+濃度変化を捉える蛍光イメージング解析法および標的SLC分子のCa2+輸送活性をイオン電流として捉える電気生理学的解析法の基礎的検討を実施した。これらの解析法を用いて、今後の研究計画をさらに発展的に推進する予定である。平成30年度までの研究計画に従って、標的SLC分子の哺乳動物細胞発現系を用いて、Ca2+輸送特性を解析した。また、標的SLC分子の各種遺伝子改変マウス(特に、心筋特異的高発現マウス)を用いて、標的SLC分子と心肥大・心不全の病態機序の関係をin vivo解析およびin vitro解析(単離・培養心筋細胞)した。平成30年度以降の研究計画に従って、標的SLC分子の哺乳動物細胞発現系を用いて、Ca2+輸送特性をさらに詳細に解析するとともに、標的SLC分子の各種遺伝子改変マウス(遺伝子欠損マウスも使用)を用いて、標的SLC分子と心肥大・心不全発症機序の関係をin vivo解析およびin vitro解析(単離心筋細胞の実験)により追究する予定である。今後の研究計画に従って、標的SLC分子の各種遺伝子改変マウス(特に、遺伝子欠損マウス)を用いて、標的SLC分子と心肥大・心不全の病態機序の関係をin vivo解析およびin vitro解析により詳細に追究していく。今後の新規研究項目として、標的SLC分子に対する創薬リード化合物(阻害薬)の探索を実施する。具体的には、標的SLC分子の哺乳動物細胞発現系を用いて、低分子化合物ライブラリー(LOPAC)の阻害活性スクリーニングを実施する。得られた候補化合物については、標的SLC分子の心筋特異的高発現マウスの心肥大・心不全形成に対する治療効果を検討する予定である。本研究に必要な物品費(装置・消耗品)と謝金で経費を使用したが、端数が残ったので、次年度使用額が2万弱生じた。使用額と使用計画はほぼ予定通りである。本研究に必要な物品費(設備・消耗品)等で経費を使用したが、手持ちの試薬等で実験が賄えたことから、試薬等の追加購入が予定よりも少なくなり、次年度使用額が生じた。今後(本年度)、それら試薬等の追加購入が必要であり、次年度使用額は今後使用予定である。
政治理論のパラダイム転換-21世紀の新しい理論構築にむけて

本研究課題「政治理論のパラダイム転換--21世紀の新しい理論構築にむけて」は12名の中堅および若手の研究者の共同研究プロジェクトとして、21世紀の新しい政治状況および社会状況に創造的に対応できる新しい規範理論と制度構想を提示していきたいという熱意から生じたプロジェクトである。過去4年間にわたり年2-3回のペースで総計14回の「政治理論のパラダイム転換」研究会を開催し、そうした機会に12名の研究者が交互に自身の主題について報告をなし、また外部から多くの研究者をお招きしてご報告いただいた。外部から招待した研究者にはヨハン・ガルトゥング博士、ジョン・キーン教授、小野紀明教授、西谷修教授などが含まれている。本研究課題の成果としては、風行社の政治理論シリーズとしてすでに刊行された以下の一連の研究書がある。寺島俊穂『市民的不服従』(2004年)、菊池理夫『現代のコミュニタリアニズムと「第三の道」』(2004年)、山田竜作『大衆社会とデモクラシー』(2004年)、丸山正次『環境政治理論』(2006年)。今後とも、このシリーズではこの研究課題を受け持った他の研究者たちも続々と自らの主題に即した研究書を刊行していく予定である。本共同研究の成果は数多くあるが、その一つは後期近代と呼ばれる21世紀初頭における政治の領域の重層化という現実についての共通の認識ないし理解の共有である。主権的国民国家の揺らぎが指摘されて久しいが、現在、地域、国家、広域リージョン、世界全体といった諸層における政治の相互連携と葛藤がひきおこすダイナミックスは、想像を超える仕方で展開されている。多層化し流動性を増している政治を適確に理解するために、権力、自由、平等といった政治の基本概念の根源的な再検討が要請される。本研究課題は、12名の中堅および若手の政治学者たちが、総力を結集して、21世紀の新しい政治状況や社会状況に創造的に対応し得る新しい理論構想と制度構想を提示していきたいという熱意から派生した。初年度にあたる平成16年度であるが、すでに研究実績として、見るべき成果が上がってきている。本研究課題は、すでに数年前から実質的な共同研究を開始していたが、その初穂として「シリーズ・政治理論のパラダイム転換」の以下の二冊が、平成16年3月に刊行されている。菊池理夫著『現代のコミュニタリアニズムと「第三の道」』(風行社)、寺島俊穂著『市民的不服従』(風行社)。本研究課題に関する「政治理論のパラダイム転換」研究会は、以下のように本学年度は総計4回開催した。1第4回研究会平成16年5月28日(金)場所東北大学法学部1号館会議室報告田中智彦(東京医科歯科大学)「菊池理夫著『現代のコミュニタリアニズムと「第三の道」』について」2第5回研究会平成16年8月2日(月)4日(水)場所亀岡市「松の井」報告君島東彦(立命館大学)「寺島俊穂著『市民的不服従』を読んで」山田竜作(日本大学)「松下大衆社会論と現代デモクラシー論」富沢克(同志社大学)「ナショナル・リベラリズムの問題圏」古賀敬太(大阪国際大学)「国民国家後の秩序像」、ほか3第6回研究会(早大政治思想研究会との合同)平成16年12月13日(月)場所早大1号館会議室井上弘貴(早稲田大学)「コメント」、岡野八代(立命館大学)「コメント」4第7回研究会平成16年12月27日(月)28日(火)場所伊豆市「菊屋」報告山崎望(千葉大学)

「政治共同体の変容」、菊池理夫(松阪大学)「反批判」杉田敦(法政大学)「戦争論について」、ほか本研究課題「政治理論のパラダイム転換--21世紀の新しい理論構築にむけて」は、12名の中堅および若手の政治学者たちが、総力を結集して、21世紀の新しい政治状況や社会状況に創造的に対応し得る新しい理論構想と制度構想を提示していきたいという熱意から生まれたものである。本学年度は具体的な成果としては、「シリーズ・政治理論のパラダイム転換」として、すでに菊池理夫著『現代のコミュニタリアニズムと「第三の道」』、寺島俊穂著『市民的不服従』、山田竜作著『大衆社会とデモクラシー』の三冊が刊行されている。平成17年度は多くの研究会や特別講演会などを開催し、共同研究のプロジェクトとして多大の成果を収めることができた。以下にそれらの研究会および特別講演会の主要なものいくつかを列記しておきたい。1第8回「政治理論のパラダイム転換」研究会平成17年5月27日(金)場所国際基督教大学本部等204室報告ジョン・キーン(英国ウェストミンスター大学)「市民社会とデモクラシー」(英語)コメントと質問山岡龍一、青木裕子、杉田敦、山田竜作の諸氏2政治思想学会研究会(第9回「政治理論のパラダイム転換」研究会共催)平成17年5月29日(日)場所日本大学特別講演ジョン・キーン(英国ウェストミンスター大学)「なぜデモクラシーなのか」(英語)3第10回「政治理論のパラダイム転換」研究会平成17年7月27日(木)-30日(土)場所滋賀県滋賀郡志賀町同志社びわこセンター報告木村光太郎(尚美学園大学)「山田竜作著『大衆社会とデモクラシー』を読んで」報告施光恒(九州大学)「ナショナル・リベラリズムの現在と課題」さらに報告として、丸山正次、岡本仁宏、千葉眞の諸氏4第11回「政治理論のパラダイム転換」研究会平成17年12月26日(月)-27日(火)場所三平荘報告として、丸山正次、尾関周二、的射場敬一の諸氏5第12回「政治理論のパラダイム転換」研究会平成18年3月27日(月)場所法政大学ボワソナードタワー22階「現代法研究所会議室」報告として、小野紀明、菊池理夫、林真理、田中智彦の諸氏本研究課題「政治理論のパラダイム転換--21世紀の新しい理論構築にむけて」は、12名の中堅および若手の政治学者たちが、総力を結集して、21世紀の新しい政治状況や社会状況に創造的に対応し得る新しい理論構想と制度構想を提示していきたいという熱意から生まれたものである。これまで2年間の具体的な成果としては、「シリーズ・政治理論のパラダイム転換」として、すでに菊池理夫著『現代のコミュニタリアニズムと「第三の道」』、寺島俊穂著『市民的不服従』、山田竜作著『大衆社会とデモクラシー』の三冊が刊行されている。平成18年度はさらに丸山正次著『環境政治理論』が公刊された。いくつかの研究会や特別講演会などを開催し、共同研究のプロジェクトとして多大の成果を収めることができた。以下に主要な研究会などをいくつかを列記しておきたい。1第20回世界政治学会福岡大会のいくつかの研究セッションに参加場所福岡国際会議場(1)「アーレント・セッション」(英語)日時
基底膜ラミニンによる接着制御機構の解明

ヒトの疾患原因となるLN結合性インテグリンα3の変異解析:インテグリンα3において見つかったヒト疾患の原因となる1アミノ酸置換変異の解析を行った。その結果、この変異によりドメイン構造の限局的な乱れが生じ、プロセッシングや細胞表面発現の異常が起こることがわかった。さらに、α3のこのドメインがテトラスパニンCD151との結合に関わることを見出した。基底膜ラミニンによる上皮極性形成機構:ラミニン(LN)結合性インテグリンの発現が低い癌細胞に、LN結合性インテグリンを強制発現させると、三次元培養下における上皮極性形成が亢進することを見出した。インテグリンα3β1はラミニンの受容体であり、α3のノックアウトマウスは腎臓、肺、皮膚において異常を示す。最近、α3ノックアウトマウスの表現系とよく似た異常を呈するヒトα3の変異が複数報告された。私は、その中でも、calf-1ドメインに存在するArg628がProに置換される変異(R628P)に着目した。このArgを含む周辺領域は、テトラスパニンCD151との結合に関与することが示唆されている。そこで、平成25年度の研究では、R628P変異体の解析を通して、α3の構造機能学的性質を明らかにすることを目的とした。α3の野生型およびR628P変異体をヒト肺癌由来のA549細胞に強制発現させた結果、R628P変異体では正常なプロセッシングが起こらないことがわかった。また、インテグリンβ1との結合は見られたが、結合しているβ1は、糖鎖が十分に付加していない未成熟型であった。さらに、細胞表面における発現量を調べた結果、R628P変異体では著しく低下していることがわかった。また、この変異体はCD151との結合能を失っており、変異体で見られる異常にこのことが寄与する可能性が考えられた。一方、作成したホモロジーモデルにおいて、Arg628はcalf-1ドメインのβシート上に存在し、これをProに置換することで、このβシート構造が乱れることが予測された。しかし、R628P変異体においては、β1との結合は保持されたままであり、しかも小胞体関連分解の促進が観察されなかったことから、この構造の乱れは限定的なものであると考えられた。以上のことから、R628P変異によりcalf-1ドメインの限局的な構造の乱れが生じ、その結果、プロセッシングや細胞表面発現の異常が起こることがわかった。さらには、α3のcalf-1ドメインがCD151との結合に寄与することが示された。上皮細胞は隣接した細胞同士で強く接着することでシート状の構造を形成している。上皮細胞の形質膜は密着結合を境界として基底膜に接する側底面と、その反対側に位置する頂端面に分かれている。この二つの膜領域を構成する蛋白質や脂質の組成は異なっており、この様な非対称性を頂底極性と言う。さらには、ゴルジ体の配置および微小管の走行においても頂底軸に沿った極性が形成される。こうした頂底極性は上皮組織の機能発現において重要な役割を果たしており、その破綻は癌などの疾患の原因となる。基底膜は上皮細胞の直下に存在する薄いシート状の細胞外マトリックスであり、基底膜の主要構成蛋白質であるラミニン(LN)がLN結合性インテグリンに結合することでその機能を発揮する。基底膜成分を含む培地中で上皮細胞を3次元培養すると、シストと呼ばれる一層の極性化した上皮細胞シートからなる中空の構造体が形成される。このシストは周囲を基底膜で覆われており、生体内の上皮組織と非常に似た性質を示す。我々は、シスト形成能の低い2種類の癌細胞においてLN結合性インテグリンの発現が著しく低いことを見出した。さらに、これらの癌細胞にLN結合性インテグリンを強制発現させると、極性を持ったシストの形成が誘導・促進されることを見出した。1種類の癌細胞においては、LN結合性インテグリンの機能を正に制御する膜蛋白質であるテトラスパニンCD151を発現させることによっても、LN結合性インテグリンを発現させた場合より程度は低いが、同様の効果が観察された。これらの結果は、癌細胞において、LN結合性インテグリンが頂底極性形成の誘導・促進に働きうることを示している。上皮細胞は高度に極性化しており、その細胞膜は密着結合によって、体外に面した頂端側と基底膜に接した側底側の二つの膜ドメインに分けられる。さらにゴルジ体等の細胞内小器官もその極性にしたがって配置される。この上皮極性は、生体内で上皮細胞が分泌や吸収といった機能を正しく発揮する上で重要である。上皮極性の形成には上皮細胞が基底膜と接着することが必要であるとされているが、基底膜が上皮極性を制御する分子機構については明らかとなっていない。上皮細胞を柔らかいゲル上で三次元培養すると、シストと呼ばれる特徴的な細胞塊を形成することが知られている。シストは基底膜で覆われた一層の極性化した上皮細胞シートからなる中空の構造を持つ。本研究では、非腫瘍性乳腺上皮細胞株MCF10Aが三次元培養下でシストを形成するのに対し、乳腺癌由来細胞株MCF7はシスト形成能を示さないことに着目した。私は、MCF7細胞ではラミニン結合性インテグリンの発現がMCF10A細胞と比べて著しく低いことを見出している。

さらに、ラミニン結合性インテグリンであるインテグリンα6をMCF7細胞に発現させると、極性を持ったシストの形成が起こることを見つけている。そこで、基底膜による極性制御機構の解明を目指して、このα6依存的な極性形成の分子機構を明らかにしようと考えた。私はα6の細胞内領域に着目し、この大部分を欠失させたα6変異体をMCF7細胞に遺伝子導入し解析を行った。その結果、α6変異体を発現する細胞では、野生型を発現する細胞と比べ極性形成能が低いことを見出した。これらのことは、α6の細胞内領域が、ラミニンとの接着に端を発する上皮極性形成に重要な役割を持つことを示している。現在、α6の細胞内領域のどの部位が上皮極性に寄与するかを明らかにするため、異なる長さの細胞内領域をもつα6変異体を作製し、極性形成能の評価を行っている。ヒトの疾患原因となるLN結合性インテグリンα3の変異解析:インテグリンα3において見つかったヒト疾患の原因となる1アミノ酸置換変異の解析を行った。その結果、この変異によりドメイン構造の限局的な乱れが生じ、プロセッシングや細胞表面発現の異常が起こることがわかった。さらに、α3のこのドメインがテトラスパニンCD151との結合に関わることを見出した。基底膜ラミニンによる上皮極性形成機構:ラミニン(LN)結合性インテグリンの発現が低い癌細胞に、LN結合性インテグリンを強制発現させると、三次元培養下における上皮極性形成が亢進することを見出した。ラミニン結合性インテグリンが上皮細胞の極性化を正に制御しうることを示す重要な結果を得た。ただし、このラミニン結合性インテグリンがどの様な機序でこの効果を発揮しているかはまだ明らかに出来ていない。現時点では現象論にとどまっているため、非常に順調に進んでいるとまでは言えない。分子細胞生物学ラミニン結合性インテグリンの細胞内領域に着目し、基底膜による上皮極性制御機構を明らかにすることを目指す。細胞内領域に変異を入れたインテグリンを発現させ、上皮極性形成への影響を調べる。影響が観察された場合は、インテグリン細胞内領域に結合する蛋白質の探索を行う。インテグリンα3の変異体解析を通して基底膜ラミニンによる接着制御機構の解明を目指した。しかし、今回解析した変異は、細胞表面への発現異常をもたらすもので、リガンド結合後のα3の機能異常を引き起こすものではなかった。そのため、この変異体を用いて解析を行うことで、α3がどの様な分子機構によりその機能を発揮しているかを明らかにすることは困難である。一方、α3の重要な制御蛋白質であるCD151が、α3のcalf-1ドメインを介して結合することがわかった。そこで、CD151と結合できないインテグリン(例えばα2)のcalf-1ドメインと置換したα3変異体を作製することで、接着制御におけるα3とCD151の相互作用の役割を解析することが出来る。上皮細胞は三次元培養することで、顕著な上皮極性を有するようになり、内部に空洞を持つ球状構造を形成することが知られている。今後は、この三次元培養系を用いて、基底膜ラミニンによる上皮極性制御の分子機構の解析も行い、本研究の目的達成を目指す。
菌体外核酸生産菌を用いた環状RNA医薬の連続生産・回収システムの開発

前年度に引き続き、ロドブルム属細菌の生育方法の検討を行った。本細菌は、アシルホモセリンラクトン(AHL)を用いて細胞間コミュニケーションを行うこと、また、これにより菌体外核酸ン生産がコントロールされている知見から、ゲノム情報からAHL生産遺伝子の探索およびAHLの同定を行った。AHLを生産する遺伝子についてはBLASTサーチから2つ候補が見つかった。また、AHLについてはLC/MS/MSから新規のAHL(C20-OH-HSL)であることが判明した。従来のAHLのアシル鎖はC18までが報告されていたが、本細菌はアシル鎖がC20と最も鎖長の長いAHLであることが判明した。さらに、もちこのAHLが細胞間コミュニケーションに用いられているのかを確かめるため、AHL検知株を用いて検証したところ、確かに細胞間コミュニケーション物質として働くことが確かめられた。本菌は上記AHL以外にアシル鎖がC20のAHLをもう一種類生産していることも確かめられたが、現時点ではその構造式を同定するには至っていない。これについては、今後も引き続き同定を目指した研究を行う予定である。我々の方法(本菌を用いて菌体外に機能性RNAを生産させる方法)を用いてデタラメな成果を発表している外国の研究グループがあり、このために我々の研究成果が不当に低く評価されることが懸念されたため、微生物を用いて機能性RNAを生産させる手法に関する総説を執筆する際にこの件に触れ、我々の研究の優位性をアピールした(レビュアーからも我々の主張が正当なものと認められている)。本菌の生産するAHLの同定に想定以上の時間が掛かってしまい、本菌の菌体外生産能向上に向けた育種を十分行うことができなかった。ただし、ロドブルム属細菌の生産するAHLの同定自体は新規の発見であり、クオラムセンシング研究分野の裾野を広げる重要な成果であると自負している。ロドブルム属細菌の培養液にシクロデキストリンを添加するとシクロデキストリンがAHLを包摂し、その結果として本菌の菌体外核酸生産能が向上することが分かっている。本手法は、大量培養に適していないため、培養液へのシクロデキストリンの添加に替わる方法として、本菌のAHL生産遺伝子の破壊を行う。具体的には、これまでに開発してきた富栄養培養条件下においてもフロックを形成する変異体のAHL合成遺伝子を上記手法によって破壊し、菌体外生産能の向上を図る。海洋性光合成細菌であるRhodovulum sulfidophilumに紫外線照射による変異導入株をクロラムフェニコール耐性化を指標として選抜し、静置培養を行った。野生株では富栄養状態ではフロックを形成することはないが、得られた2株の変異体では富栄養状態においてもフロックを形成すること、またEPS生産量が向上することがフロック形成に関与することが示された。遺伝子レベルでの解析を行うために、得られた2株のリシーケンス解析を行い、2株に共通する変異を複数見出した。現在は、これらの変異について解析を行っている。また、上記の紫外線による変異株からは、菌体外核酸能の上昇した変異株を数種見出すことができた。特に菌体外核酸生産能の向上した2株(野生株に比べて約1.5倍程度の菌体外核酸生産能)については、現在変異解析を行っているところである。さらに、菌体外核酸生産にはクオラムセンシングが関与する過去の報告があるため、R. sulfidophilumのクオラムセンシングについて、特に、オートインデューサーの構造決定を進めた。従来のアッセイ法では構造予測が困難であったため、精密質量分析による構造解析を行ったところ、これまでにないオートインデューサーを生産していることが分かった(詳細については論文発表まであるので差し控える)。クオラムセンシングは本菌のGTA(gene transfer agent)生産にも関与するため、本菌を用いた人工RNAの菌体外生産系をこうちくするためには、クオラムセンシングも考慮に入れた培養方法を検討する必要があることが示唆された。最後に、次年度の研究として人工RNAを得られた変異株に生産させることを想定し、変異株に人工RNA発現プラスミドが導入可能であるかどうかについて予備検討を行い、野生株と同様に人工RNA発現プラスミドの導入が可能であることを確かめた。紫外線変異体の解析に時間を要してしまったため、連続培養系の構築を行うことができていない。また、クオラムセンシングの制御も菌体外核酸生産に必要であることが分かってきたので、このことも踏まえた培養方法を再考する必要が生じた。

本菌は上記AHL以外にアシル鎖がC20のAHLをもう一種類生産していることも確かめられたが、現時点ではその構造式を同定するには至っていない。これについては、今後も引き続き同定を目指した研究を行う予定である。我々の方法(本菌を用いて菌体外に機能性RNAを生産させる方法)を用いてデタラメな成果を発表している外国の研究グループがあり、このために我々の研究成果が不当に低く評価されることが懸念されたため、微生物を用いて機能性RNAを生産させる手法に関する総説を執筆する際にこの件に触れ、我々の研究の優位性をアピールした(レビュアーからも我々の主張が正当なものと認められている)。本菌の生産するAHLの同定に想定以上の時間が掛かってしまい、本菌の菌体外生産能向上に向けた育種を十分行うことができなかった。ただし、ロドブルム属細菌の生産するAHLの同定自体は新規の発見であり、クオラムセンシング研究分野の裾野を広げる重要な成果であると自負している。変異体へのRNA生産プラスミド導入までは確認できているので、今後はクオラムセンシングの制御も考慮に入れた培養方法を検討していく。ロドブルム属細菌の培養液にシクロデキストリンを添加するとシクロデキストリンがAHLを包摂し、その結果として本菌の菌体外核酸生産能が向上することが分かっている。本手法は、大量培養に適していないため、培養液へのシクロデキストリンの添加に替わる方法として、本菌のAHL生産遺伝子の破壊を行う。具体的には、これまでに開発してきた富栄養培養条件下においてもフロックを形成する変異体のAHL合成遺伝子を上記手法によって破壊し、菌体外生産能の向上を図る。変異体の培養方法について本菌によるクオラムセンシングを考慮する必要が生じ、培養方法の検討に遅れが生じたため。AHLの同定に予想以上に時間が掛かってしまい、本研究の進展が遅れた。このため本年度研究の使用額が少なくなり、次年度使用額が生じた。
感染防御免疫を誘導する糖鎖変異エイズウイルスのウイルス学的性状の解析

糖鎖欠失SIV(Δ5G)感染アカゲザルのΔ5G初感染におけるウイルス制御、およびΔ5G感染ザルへのSIVmac239チャレンジ感染におけるウイルス制御に関与する細胞性免疫の解析を行った。その結果、Δ5G感染後のウイルス特異的CD8+、CD4+T細胞のレベルは個体によって異なっていた。Δ5Gに対する中和抗体が検出されたサルでは特異的CD8+、CD4+T細胞はほとんど検出されなかった。別の1頭は中程度のウイルス特異的CD8+、CD4+T細胞が検出され、特にEnv、Nefに対する応答が強く見られた。もう1頭はひじょうに高いレベルのウイルス特異的CD8+、CD4+T細胞が検出され、特にGag-Polに強い反応が見られた。またこのサルでのみCD4+T細胞がSIVmac239EnvよりΔ5GEnvに対して強く反応し、糖鎖欠失部位が新たなエピトープとなったことが示唆された。また、Δ5G感染ザルへのSIVmac239のチャレンジ感染後では、すべてのΔ5G感染ザルにおいてあらゆるタンパクに対するCD8+、CD4+T細胞がチャレンジ後1週目までにチャレンジ前の510倍まで増加した。特にウイルス特異的CD8+T細胞の増加は顕著であった。Δ5Gを感染させたすべてのサルが同じように感染を制御するにも関わらず、免疫誘導は個体ごとに異なり、Δ5Gの感染制御に共通した特異的な免疫誘導は示されなかった。しかし、チャレンジウイルス増殖の抑制はウイルス特異的CTL誘導が重要であることが裏付けられた。
夜の定常光から求める人間活動起源の二酸化炭素排出量のモニタリング手法に関する研究

(1)DMSP/OLS衛星による夜間光の定量的モニタリング手法の確立とCO_2ガス排出モデルの開発テーマ実施過程から得た知見によるアルゴリズムの修正や調整を実施する。開発したアルゴリズムによって処理した画像を電力使用量画像とし,基礎データとして利用した。また,開発するデータベースに格納する。(2)電力使用量画によるCO_2排出量推定手法の開発および評価テーマの開発による成果物(電力使用量画像)を使用し,CO_2排出量推定手法アルゴリズム開発を行った。(3)京都議定書の円滑な実施のためのデータベース構築とその利用手法の開発に関する研究研究終了時の達成目標研究対象地域内の発展途上国におけるCO_2排出に関する基礎的なデータベースの構築を行い,京都議定書に示されている排出量取引のための基礎的データを提供する。テーマ(による画像の時系列データ,電力調査データ,検定データなどを格納し,利用しやすいフォーマットに変換等を行う。また,推定したCO_2の排出量データを国別時系列データとして格納し,GDP,人口等の社会経済データの収集を行いCO_2排出量の妥当性を検討する予定であるが,現在,研究継続中である。18年度の研究実施計画で成就した項目を掲載する。(1)DMSP/OLS衛星による夜間光の定量的モニタリング手法の確立とCO_2ガス排出モデルの開発(西尾)(2)夜間光定量化標準の変更による定量的推計法の普遍化とグロ-バル化(西尾)(3)時系列データセット作成と調和解析(NRFフィルタ-法)による定常光の抽出(西尾)●平成18年度の達成目標研究に必要なデ-タ収集を終え、(1)DMSP/OLS固有のセンサ補正メカニズムの解明による夜間光の定量化アルゴリズムの開発と(2)夜間光定量化標準の変更による定量的推計法の普遍化とグローバル化の開発を実施中である。(2)電力使用量画像によるCO_2排出量推定手法の開発および評価(近藤)(1)夜間光を用いた電力消費に起因する電力使用量よりCO_2排出量を推定する手法の開発(西尾)(2)アジア地域における推定アルゴリズムの精度の検証(近藤)●平成18年度の達成目標(3)京都議定書の実施に資するためのデータベース構築とその利用手法の開発に関する研究(西尾)(1)GIS(地理情報システム)をベースとしたデータベースシステムの構築(近藤)(2)衛星データおよび衛星データから推定した電力使用量データベースの構築(近藤)(3)電力使用量データから導いたCO_2の排出量データベースの構築(近藤)●平成18年度の達成目標本研究では画像データ、地図データ、海図、CO_2排出データ、社会経済データ等を取り扱うため、GIS(地理情報システム)をベースとしたデータベースシステムを構築する。また、このシステムにテーマ(1)及び(2)で調査・収集・解析されたデータを格納し、研究対象地域の社会経済データを収集し格納することを現在も実施している。
電源・情報インフラが存在しない森林環境に最適化した統合型の空間情報センシング機構

電源・情報インフラが存在しない森林環境に最適化した統合型の空間情報センシング機構の実現を目的とする。従来の電源・情報インフラの存在しない森林環境の空間情報センシングでは、固定型センサ設置のために、国立公園の所有者や行政等ステークホルダーとの調整に多大な労力が必要である。また屋外設置のセンサであるため、設置・運用コストも莫大になる。そこで本研究では、A)実際の森林環境で長期・自律運用可能な必要最小限の固定型マイクセンサ機構、B)野生動物装着マイクセンサによる参加者センシング機構、C)固定型センサでの計測結果を元に、参加型センシングだけで空間情報センシングを行う校正処理手法を明らかにする。本研究は「電源・情報インフラが存在しない森林環境に最適化した統合型の空間情報センシング機構」の実現を目的とする。従来の電源・情報インフラの存在しない森林環境の空間情報センシングでは、固定型センサ設置のために、国立公園やの所有者や行政等ステークホルダーとの調整に多大な労力が必要である。また屋外設置のセンサであるため,設置・運用コストも莫大になる。そこで本研究では,A)実際の森林環境で長期・自律運用可能な必要最小限の固定型マイクセンサ機構、B)野生動物装着マイクセンサによる参加者センシング機構,C)固定型センサでの計測結果を元に、参加型センシングだけで固定型センサと同等以上の空間・密度で空間情報センシングを行う校正処理手法を明らかにして目的を実現する。平成27年度は"A)森林環境の複数箇所の環境音のリアルタイム配信・記録を実現する固定型センサ機構"の研究開発を実施した。野生動物の生息環境では都市環境のような電源・情報インフラは存在しない。ソーラー発電や衛星通信を用いた森林環境モニタリングは初期から存在する。しかし,ソーラーパネルの一部が太陽光に当てていなければ,出力や通信状況が著しく低下する可能性がある。さらには、このような特に森林環境にソーラーパネルを設置して無人で長期運用する場合は,木々の成長による影響が課題となる。従って,平成27年度ではシミュレーションを通し,固定型センサ設置環境において,植生の季節・年次変化を考慮し,最適な運用手法を検討し、実証した。進捗状況に問題は無い。平成28年度は"B)野生動物装着マイクセンサによる参加者センシング機構の研究開発を実施した。協力機関である東京大学秩父演習林内の標高1200m付近で初年度に設置した研究成果を活用し、動物装着型センサを用いた参加型センシング機構を開発し、獣医らの協力を経て有効性実験を行った。研究開発した成果は日本森林学会で発表し、Geosciencesジャーナルで論文発表を行った。また、本年度の研究開発の成果の一部は2017年3月1日(水) 3月27日(月)に日本科学未来館で行われた特別展示「Lesson♯3.11学びとる教訓とは何か」で活用された。そこで本研究では,A)実際の森林環境で長期・自律運用可能な必要最小限の固定型マイクセンサ機構、B)野生動物装着マイクセンサによる参加者センシング機構、C)固定型センサでの計測結果を元に、参加型センシングだけで固定型センサと同等以上の空間・密度で空間情報センシングを行う校正処理手法を明らかにして目的を実現する。H29年度は、C)について、参加型センシングだけで空間情報センシングを行う校正処理手法の有効性評価を実施するために、具体的には、LPWANの1種であるLoRaを用いてこれらの課題を解決する。H28の実験から減衰データが得られた。このデータを使い確率密度関数を用いた校正処理を行った。相関の高かった確率密度関数を、この環境における確率密度関数と定め、最尤推定を用いて実際の位置推定を行った。提案手法の実現可能性を確かめるため、東京大学秩父演習林の森林環境において実際に実験を行った。その結果から、森林環境における位置推定の精度を確かめる事ができた。以上により本研究の目的を達成できた。