hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
iPS細胞由来神経細胞分化の基盤技術開発および患者神経細胞を用いた統合失調症研究

本研究は、独自に収集した患者サンプルからiPS細胞を作製し、神経細胞に分化させ、その機能異常をゲノム動態解析、遺伝子発現解析、プロテオーム解析、分子細胞生物学的解析、およびシナプス機能を調べる電気生理学的解析で明らかにすることを目的としている。本研究期間内に以下の結果を得た。1)独自に見いだしていた統合失調症の多発家系患者由来のiPS神経細胞では、モノアミン受容体のスプライシングに異常があることがあきらかになっていた。この分子基盤を解明することを目的として、HEK293Tのみならず、SHSY5Y細胞等、様々な細胞株を用いて実験を実施した。その結果、多発家系患者に特異的に変異が同定されたスプライシング因子により、モノアミン受容体のスプライシングが調節されることを明らかにした。患者特異的変異の生物学的意義を明らかにする研究を実施し、当該変異によるスプライシング因子の機能変化を明らかにする研究を実施したが、実施した条件では、機能変化を同定することができなかった。2)電気生理学的実験により、独自に見いだしていた統合失調症の多発家系患者由来のiPS神経細胞では、miniature EPSCといったシナプス機能に異常があることが明らかになった。3)独自に見いだしていた統合失調症の多発家系患者由来のiPS神経細胞の網羅的RNA発現解析により、シナプス機能を調節している分子群の異常が多く同定された。本年度の成果は、独自にみいだした多発家系患者の臨床サンプルを用いたトランスレーショナル研究という点、およびiPS細胞関連技術を用いている点に特徴があり、統合失調症の分子病態の一端を明らかにすることができた。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、独自に収集した患者サンプルからiPS細胞を作製し、様々な神経細胞に分化させ、その機能異常をゲノム動態解析、遺伝子発現解析、プロテオーム解析、分子細胞生物学的解析、およびシナプス機能を調べる電気生理学的解析で明らかにすることを目的としている。また、必要に応じてマウスの神経細胞も解析に用い、明らかにした疾患神経細胞の機能異常とすでに同定済みの疾患特異的変異の相関を解析する計画である。本年度は以下の成果を得た。1)エピゾーマルベクターを用いた標準的な方法によって、臨床情報が保持されている統合失調症患者4人からiPS細胞を樹立した。なお、患者由来のリンパ芽球を直接的に神経細胞に分化させるため、種々の神経系特異的転写因子群、エピゲノム関連薬剤等を用いた分化方法を実施したが、リンパ芽球を直接的に神経細胞に分化させることは本年度は成功しなかった。2)統合失調症の多発家系(大阪大学医学部附属病院)および健常者のiPS細胞から神経幹細胞および神経細胞を作製した。作製した神経細胞のRNA発現解析をHiseq2000を用いて実施したところ、発達関連遺伝子群、MHC遺伝子、細胞外との相互作用に必要な細胞接着因子群、液性の分泌因子群等において、健常者と患者で発現に相違があることが明らかになった。3)統合失調症患者に独自に見いだしていたde novo変異を持つ遺伝子群の神経細胞の発達過程における機能解析をin uteroエレクトロポレーション法により実施したところ、ASD2, ASD4遺伝子について神経細胞の発達に関与していることを示唆する結果を得た。統合失調症患者のiPS細胞の樹立は当初の樹立予定数をクリアしたことから、順調に進展している。また、独自に見いだしている統合失調症の多発家系患者やde novo変異を持つ患者の分子病態の候補分子群を同定しており、こちらもおおむね順調に進展している。本年度は、独自に収集してきた患者サンプルを解析し、統合失調症の病態を分子レベルで明らかにすることを目的とした実験を実施し、以下の結果を得た。統合失調症多発家系の解析・・・これまでの研究により、独自に見いだしている統合失調症多発家系に属する患者からiPS神経細胞を樹立してきた。今年度は、患者由来iPS神経細胞特異的な異常を明らかにすることを目的とした解析を実施した。1)神経系に特異的に発現し、統合失調症との関連性が指摘されている神経伝達物質受容体のスプライシングがiPS細胞を分化させた患者神経細胞において選択的に異常になっていることをRT-PCRの系を用いて明らかにした。2)神経伝達物質受容体のスプライシングに関与するスプライス因子に患者特異的にアミノ酸の変異があることを明らかにした。3)当該神経伝達物質受容体のexon68番目のミニジーンを作製し、スプライス因子によるスプライシングをHEK293T細胞で調べたところ(神経伝達物質のミニジーンの他に、スプライス因子を過剰発現した系)、当該スプライス因子により、exon7番目が抜けたmRNAができることが明らかになった。この結果は患者のスプライシング異常と同様のものであった。本年度の成果は、治療履歴や脳機能検査データが備わっている臨床サンプルを用いて臨床と基礎研究を融合するトランスレーショナルリサーチという点、および精神疾患分野では極めて論文の報告数が少なく、未開拓の技術であるiPS細胞技術を用いている点に特徴がある。独自に見いだしている統合失調症多発家系患者の分子病態解析を患者由来神経細胞で実施し、スプライシング因子の異常を見いだしたことから、おおむね順調に進展している。

本研究は、独自に収集した患者サンプルからiPS細胞を作製し、神経細胞に分化させ、その機能異常をゲノム動態解析、遺伝子発現解析、プロテオーム解析、分子細胞生物学的解析、およびシナプス機能を調べる電気生理学的解析で明らかにすることを目的としている。本研究期間内に以下の結果を得た。1)独自に見いだしていた統合失調症の多発家系患者由来のiPS神経細胞では、モノアミン受容体のスプライシングに異常があることがあきらかになっていた。この分子基盤を解明することを目的として、HEK293Tのみならず、SHSY5Y細胞等、様々な細胞株を用いて実験を実施した。その結果、多発家系患者に特異的に変異が同定されたスプライシング因子により、モノアミン受容体のスプライシングが調節されることを明らかにした。患者特異的変異の生物学的意義を明らかにする研究を実施し、当該変異によるスプライシング因子の機能変化を明らかにする研究を実施したが、実施した条件では、機能変化を同定することができなかった。2)電気生理学的実験により、独自に見いだしていた統合失調症の多発家系患者由来のiPS神経細胞では、miniature EPSCといったシナプス機能に異常があることが明らかになった。3)独自に見いだしていた統合失調症の多発家系患者由来のiPS神経細胞の網羅的RNA発現解析により、シナプス機能を調節している分子群の異常が多く同定された。本年度の成果は、独自にみいだした多発家系患者の臨床サンプルを用いたトランスレーショナル研究という点、およびiPS細胞関連技術を用いている点に特徴があり、統合失調症の分子病態の一端を明らかにすることができた。疾患iPSの樹立および神経細胞への分化の基盤技術は整いつつあることから、今後については、神経細胞の機能解析に力点をおいていく。具体的には、電気生理学解析やカルシウムイメージング等を用いて患者神経細胞の機能の異常を明らかにしていくとともに、すでに見いだしている疾患関連分子群の機能解析をiPS細胞のみならず、マウスの系を用いて実施していく予定である。統合失調症多発家系患者の分子病態をスプライシング因子を軸に解析する。その際、患者に見いだしている神経伝達物質受容体のスプライシング異常について、その意義や分子メカニズムを明らかにするとともに、他の患者でもスプライシング因子の遺伝子座の確認を実施し、スプライシング因子の変異の意義の一般化を目標に解析を実施する。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
細胞増殖に関わる細菌型ｍｉｔｏＮＥＥＴの生体内レドックス制御システムの網羅的解析

高度好熱菌Thermus thermophilusHB8より見出した好熱菌mitoNEETホモログ(TthNEET)は、特異な[2Fe-2S](His)1(Cys)3クラスターをもつ。TthNEETの「レドックス制御機構」を調べるため、鉄硫黄クラスター近傍に位置し、酸化還元電位に影響する保存性残基に着目し、それらの変異酵素等の結晶構造解析(構造精密化)を行った。これらの変異酵素の相同置換株を作成したところ、当初の予想に反して、いずれもTthNEET欠損株が示す「グルコース感受性生育阻害」を相補したことから、少なくともこの表現型については、TthNEET鉄硫黄クラスター中心のレドックス反応とは直接相関しないことが示唆されている。構造解析の結果、変異導入による構造変化は非常に局所的であり、全体構造にはほとんど影響がないことを確認した。これは変異酵素導入株における表現型解析の結果と矛盾しない。TthNEETにつきpulldown assayを検討したが、相互作用が弱いためか実験条件設定の問題かは不明だが、有為なパートナー酵素を同定することはできなかった。そこで野生株とTthNEET欠損株につき、二次元電気泳動と質量分析によるプロテオーム解析を行い、有為な変化を検出・同定できた。その他、TthNEETにつき、詳細な物理化学解析とシミュレーション解析を行い、国際学会等で成果発表した。今後はより精密な解析を行い、TthNEETの生理機能の解明に繋げたいと考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。MitoNEETファミリーはII型糖尿病改善薬ピオグリタゾン(アクトス)の新規標的酵素であり、病原性細菌からヒトに至るまで高度に保存されている。これまでの研究で、mitoNEETの好熱菌ホモログTthNEETの結晶構造に基づいて鉄硫黄クラスター近傍のアミノ酸残基を改変、クラスター酸化還元電位の異なる変異酵素数種を作成した。本年度は年度途中からの採用になったが、これまで下記の研究を遂行した。(1)酸化還元電位が端的に低下したTthNEET H52C変異酵素、および酸化還元電位が上昇した変異酵素K53Eの構造精密化を行った。また、新規Met要求性大腸菌発現宿主株を用いてSe-Met標識導入K53Eを精製・結晶化し、その構造精密化もほぼ完了した。(2) His-tagつきTthNEETをNi-NTAカラムに固定し、TthNEETアフィニティーカラムを作成した。これにTthNEET完全欠損株の菌体抽出液と反応させ、TthNEETと強く結合する候補蛋白質を電気泳動にて分離、質量分析で幾つか同定した。TthNEET変異酵素の構造精密化技術を取得し、当初計画通りすすめることができた。また、プルダウンアッセイおよび質量分析により、幾つかTthNEET結合候補蛋白質を絞り込むことに成功した。プルダウンアッセイで絞り込んだ候補蛋白質を大量発現させ、TthNEETとの相互作用解析および可能ならば共結晶作成を試みる。また、二次元電気泳動と質量分析を用いたプロテオーム解析をすすめ、TthNEET蛋白質の有無による蛋白質プロファイルの違いを詳細に検討する計画である。予備実験を行ったが、熱安定な好熱菌蛋白質を材料としているためか、一次元目泳動の分離が非常に悪く、再現性にも問題がある。今後はその改善をすすめ、網羅的解析を遂行する計画である。
腹腔内癒着における凝固線溶系からみた病態解明

腹部外科手術後の腹腔内癒着のメカニズムについて実験を行った。PAI-1の遺伝子欠損および阻害薬では、PAI1の活性化は抑制され、tPA、Plasminの活性化が認められ、線溶系の促進により癒着が解消された。癒着組織にはマクロファージ(Mq)、T、B細胞の浸潤が認められた。Rag2欠損マウスやクロドロン酸を用いることで、Mqがもっとも癒着に関与する細胞であった。PAI1によりMqの動員が誘導された。またMqはEpidermal growth factor(EGF)の分泌に関与していた。PAI1は腹膜上皮中皮細胞が担当しており、中皮細胞上でEGFRを介して強固な癒着が形成される可能性が示唆された。術後腸閉塞の原因となる癒着には凝固が促進し、Tissue-plasminogen activator(tPA)を介したPlasminによる線溶系をPlasminogen activator inhibitor(PAI)-1が抑制することで線維化が完成することでなされる。今回新たに作成した腸管癒着のモデルマウスにおいて、PAI-1を遺伝子的または薬物的に阻害することで線溶系を亢進させ、癒着を早期に予防できる可能性について検討した。癒着作成により早期にPAI-1の上昇を認め、plasminの活性が低下していた。そこでPAI-1欠損マウスおよびPAI-1阻害薬では癒着/病理組織の改善を認めた。この作用にはtPAが必要でPAI1阻害薬はtPA依存性であることが解明された。また癒着マウスにおいて腹腔内の大半をしめる腹腔内遊離マクロファージ(MΦ)が癒着組織および腹水中に動員されていた。この現象もPAI1はtPA依存性にMΦを遊走させていることがわかった。またMΦをクロドロン酸で欠損させることにより癒着は改善したことからMΦは癒着形成に重要な働きをしていることがわかった。さらにMΦはEpidemal growthfactor(EGF)を産生しており、腹膜中皮細胞に働きかけ、EGFRシグナルを経由することで癒着形成に関与していることが判明した。またこの中皮細胞がPAI-1を産生することでさらなる強固な癒着が形成させることが示唆された。これによってtPA PAI1は癒着形成に重要な因子であり、MΦの遊走とMΦのEGFの分泌によりさらに中皮細胞にPAI1の供給を促しており、線溶系を抑制することで強固な癒着形成がもたらされることが判明した。以上をふまえ、すでにFASEB.Jに投稿、掲載された( Honjo K, Munakata S, FASEB.J. 2017)。申請段階である程度の研究の主軸ができており、より加速して解析を順調に行うことで早期に研究発表をすることができた。凝固線溶系の実験は熟知していることもあり、簡潔に実験でき結論をまとめることができたのが要因である。術後の癒着の機序について線溶系の立場から機序解明にいたり、新規治療薬の可能性を示唆できた。ガーゼ挿入による癒着モデルマウスにおいて、患者データと同様にtissue plasminogen activator(tPA)の阻害であるPA inhibitor(PAI)が術後早期に上昇し、その遺伝子欠損マウスで癒着が大いに改善していた。同様に新規治療薬PAI-1阻害薬でも同様の効果がみられた。PAI1欠損マウスではPlasminを活性化し、FIbrinを有意にFDPへと融解する。その結果、術後の出血が懸念されたが、PAI1阻害薬ではその傾向はみられなかった。また機序は癒着組織中にはマクロファージの浸潤が認められ、クロドロン酸によるマクロファージ阻害実験では、有意に癒着が改善した。MigrationassayではPAIが癒着に関与するマクロファージの遊走因子であったこと、これはtPA依存性であったことが証明された。またPAIのソースとしては血小板のみならず、腹膜のmesothelialcellが分泌しており、遊走してきたマクロファージがEGFを分泌し、さらにmesothelial cellがそのレセプターであるHER1を表出していることがわかった。またEGFR阻害薬でもある程度の癒着の改善が示され、マクロファージが分泌するEGFとHER1のシグナルが癒着に重要であることが判明した。今後は、これまでやってきた線溶系と炎症の研究をさらに進展させるためにさまざまな課題に取り組んでいく。

炎症性腸疾患(Munakata S, Gastroenterology, 2015)やaftVersus Host Disease (Sato A, et al. Leukemia, 2014)、さらに血球貪食症候群(Shimazu H,Blood, 2017)のモデルマウスを用い、線溶系因子と難治性疾患の関連性を解明してきたことからさらに踏み込んで解析していく予定である。炎症のみならずこれまでに線溶系を亢進させ組織再生を促す研究もしており(Tashiro Y, Blood, 2012)、本癒着の研究も線維化を防止し、組織再生を促した研究の一端であった。具体的にはすでに線溶系が炎症性細胞の動員を制御していることから、その炎症細胞がどういったシグナルでどういう因子を分泌しているかなどをつめていく予定である。まだまだ難治性疾患が多い中で凝固線溶系の生体内に果たす役割は大きいと考えており、凝固線溶系を制御することで重症疾患、難治性疾患を軽快することが可能であると考えている。これらの研究が後世への新たな治療戦略となっていくことを期待し、研究に邁進していく次第である。消化器外科論文作成、投稿に時間を使ったことと残存試薬を使い、費用を節約できたことが要因である。確認実験をしつつ、その他の凝固線溶系に関連する疾患の解明に努力していきたい。そのために抗体をはじめとする試薬に使用していく予定である。
生分解性ナイロンの開発

合成ポリアミド(ナイロン)、特に単純な繰り返し単位をもつナイロンは、一般に自然環境下では分解しにくいと考えられている。機械的強度が強く人間生活に不可欠のナイロンに生分解性をもたせることができれば用途がさらに広がるはずである。本研究では、比較的構造の簡単な各種ナイロンの土壌中での分解性を検討した。まず、市販のα-ピロリドン(1)を高真空ライン中で精製し、そのアニオン重合により高分子量のナイロン4を得た。また双環ラクタム、8-オキサ-6-アザビシクロ[3.2.1]オクタン-7-オン(2)からも糖基幹構造を主鎖にもつポリアミド(3)を合成した。合成したポリアミドおよび市販ナイロンから調製した膜を、名古屋大学の農学部付属農場の各種連用土壌中に埋没した。その結果堆肥を含む土壌中でナイロン4膜のみが特異的に迅速に分解消失した。一方、ポリアミド3は酸性土壌中で加水分解することがわかった。ついでナイロン4膜とナイロン6とのブレンド膜を作成し、同様にして土中埋没試験を行ったところ、堆肥を含む土壌中でナイロン4膜のみが特異的に迅速に分解消失した。また他の土壌(堆肥を全く含まない土壌、化学肥料含有土壌、クロレラ含有土壌など)中ではナイロン4膜もほとんど分解しなかった。堆肥のみではナイロン4膜はほとんど分解せず、土壌中の堆肥含有量には最適値があること、また畝の中心から採取した土壌より、畝から1m離れた土壌中の方がナイロン4膜が迅速に分解することもわかった。現在までに培養法により、堆肥を含む土壌中に生息する分解菌の1つを単離することに成功した。この成果を基に生分解性ナイロン開発に弾みがつくものと確信する。合成ポリアミド(ナイロン)、特に単純な繰り返し単位をもつナイロンは、一般に自然環境下では分解しにくいことが知られている。本研究では、大別して2つの方法で、生分解性ナイロンの開発試験研究を行った。1.α-ピロリドンからのナイロン4の合成まず、市販のα-ピロリドン(1)を常法により精製後、高真空ライン中で乾燥し、真空蒸留した。1のアニオン重合を、1のN-ベンゾイル化物およびt-ブトキシカリウムをそれぞれ活性化剤および触媒に用いて30°Cで行い、高分子量のナイロン4を得た。2.ナイロン膜の生分解性の評価合成したナイロン4膜に加えて、比較のためナイロン6、および双環ラクタムから合成した親水性ポリアミド膜を、名古屋大学および東京大学の農学部付属農場の各種連用土壌を用いて、土中埋没試験による崩壊試験を行った。その結果両大学の堆肥を含む土壌中でナイロン4のみが特異的に迅速に崩壊することを見出した。名古屋大学付属農場から採取した土壌中では40日後には完全に消失していた。これに対し、堆肥を含まない土壌中ではナイロン4膜は6カ月経ってもほとんど変化しなかった。それゆえ、堆肥を含む土壌中に生息する、微生物あるいはバクテリアを培養法により単離同定することが今後の課題である。4.生物由来の糖やアミノ酸からの新規親水性高分子の合成とその分解性D-グルカル酸をはじめとする各種糖酸誘導体から分解性を期待できる高分子を合成する経路を検討した。購入した高速GPC装置は各種ナイロンの分解性試験に伴う分子量変化の追跡に用いた。

まず昨年度に引き続き、市販のα-ピロリドン(1)を高真空ライン中で精製し、そのアニオン重合により高分子量のナイロン4を得た。合成したナイロン4膜に加えて、ナイロン66およびナイロン46とのブレンド膜を作成し、名古屋大学の農学部付属農場の各種連用土壌を用いて、土中埋没試験を行った。その結果堆肥を含む土壌中でナイロン4膜のみが特異的に迅速に分解消失し、他の市販ナイロン66膜およびナイロン46膜は6カ月間経っても何の変化もなかった。また他の土壌(堆肥を全く含まない土壌、化学肥料含有土壌、クロレラ含有土壌など)中ではナイロン4膜もほとんど分解しなかった。そこで堆肥入り土壌をより詳しく検討し、興味ある結果を得た。堆肥のみではナイロン4膜はほとんど分解せず、土壌中の堆肥含有量には最適値があること、また畝の中心から採取した土壌より、畝から1m離れた土壌中の方がナイロン4膜が迅速に分解することなどがわかった。それゆえ、堆肥を含む土壌中に生息する、微生物あるいはバクテリアがナイロン4膜の分解に関与しているものと推測した。現在までに培養法により分解菌の1つを単離することに成功した。この成果を基に生分解性ナイロン開発に弾みがつくものと確信する。
AE波の振幅分布とスペクトル解析による木材切削状態の認識

本研究は、これまで未検討であるが、多くの切削情報を有すると予測されるAE波の振幅分布特性と波形スペクトルに注目し、これらによる木材切削状態のインプロセス認識の可能性を検討するとともに、木材切削のAEの発生機構および発生源の解明を計ることを目的とする。本年度は、木材切削におけるAEの振幅レベルと振幅分布に及ぼす切削角と刃先摩耗の影響を究明した。得られた主な結果は以下のように要約される。1.AE振幅レベルは切削角3040゚付近に最大値を有し、これより切削角が増加すると低下する傾向であり、逆に切削角20゚でも小さくなっている。2.いずれの被削材においても、切削角3040゚は大振幅のAEの発生が顕著で、これより切削角が増加すると大振幅のAEは減少し、小振幅のAEは逆にやや増加する。同様に、切削角20゚も大振幅のAEが減少し、小振幅のAEは逆に増加する。この切削角20゚における小振幅AEの増加は主に工具逃げ面と母材の摩擦によるものと推測される。3.いずれの被削材もAE振幅レベルは刃先後退量の増加に伴い減少し、次第に一定値に近づく傾向を示すが、とくにMDFの低減率が顕著である。4.刃先後退量の増加に伴い、大振幅のAEが減少し、小振幅のAEは逆にやや増加する。MDFは横切削に比べると刃先後退量の増加に対する大振幅AEの低減が顕著である。本年度は、木材切削におけるAEの振幅レベルと振幅分布に及ぼす繊維傾斜角と木理斜交角の影響を検討し、AE特性と切り屑生成の関係を究明した。1.繊維傾斜角の影響において、AEの振幅レベルは順目角度045°の間では繊維傾斜角の増加に伴い僅か増加する程度で大きな変化を示さないが、順目角度45°付近を越えると急激に増大する。そして、繊維傾斜角75°で最大値を示すが、90°の木口切削では大きな振幅レベルを呈している。一方、逆目切削においても同様で逆目角度45°付近から木口切削に向かってAEの振幅レベルが増大する。2.木理斜交角の影響において、AEの振幅レベルは木理斜交角0°の横切削で特に大きく、これより木理斜交角が増加すると急激に低下する。そして、木理斜交角45°付近に最小値を呈したのち、90°の縦切削に向かって次第に増加する傾向を示す。3.AEの振幅分布から、上記のAE振幅レベルの増大はいずれも大振幅のAEの増加に支配されていることが明らかになった。4.本研究によって、木材切削時のAE発生に、切り屑生成におけるせん断面の変形や破壊が主要な役割を演じていると推測された。
有機ヒ素化合物中毒による小脳症状発症機序解明と解毒剤探索‐治療法の提案を目指して

本研究では、人工的に合成された有機ヒ素化合物であるジフェニルアルシン酸(DPAA)に汚染した井戸水を利用した住民に発生する神経症状の細胞生物学的メカニズムを解明しながら、その知見に基づき解毒薬を予測し培養細胞を用いた評価系と成体ラットを用いた評価系においてDPAAの影響を和らげ速やかな回復を可能とする薬剤を探索することで治療法の提案を目指す。DPAAについては神栖の汚染事故事例が示すように正確な由来は不明であり、日本国内はもとより中国を含むアジア諸国や欧米でも再び発生する可能性は十分にある。このような事故がまた発生する前に、事故発生時に迅速に対応するための情報を提供できるよう努める。
中国・四国地方の温泉活動と基盤構造に関する研究

本研究は,温泉活動と地殻変動・地震活動との関連性を探求することを目的とするものである。研究期間に、地震活動、温泉活動の活発な山陰地方と不活発な山陽地方で温泉調査と周辺地域の水文調査、またそれと並行して深部地下資料(山陽地方で近年開発された深層温泉の掘削資料)の収集を行い、採取した山陰と山陽地方の温泉水、及び、河川水、湧水、浅層地下水の化学分析と水素と酸素の安定同位体比の測定を行った。それらの結果を地下資料や地震資料と照らし合わせながら温泉の湧出過程と地下深部における温泉水の貯留・流動状態、熱的状態などについて総合的に検討した。山陰地方の温泉水の同位対比は、地域の河川水や湧水と同じ範囲に見出されるので明らかに天水由来とみなせる。また、河川水、湧水の同位体比が集水域の平均標高が高まるにつれて低くなる、いわゆる高度効果が認められ、温泉水のそれが同じ標高の河川水や湧水に比べて明らかに低い値を示した。これは山陰地方で湧出する温度の高い温泉水は標高の高い山地部の天水に由来したものであることを示し、水理ポテンシャルを有する中国山地で天水が地下に送り込まれ、深い循環を経由して低地の温泉地に湧昇するという、天水の循環による湧出機構を実証するものである。一方、山陽地域の深層掘削温泉からの温泉水には、その同位体比が地表水などの天水の範囲からはずれ、それより明らかに低い値を示すものが見出され、地域深部に化石水ともいえる非循環性の熱水が貯留していることが確認された。このように、主に同位体の測定によって、山陰地方と山陽地方では深部の水の貯留・流動の状態に著しい違いのあることが明らかにされた。これらは、地殻変動、地震活動の活発な山陰地方では、発達した割れ目系を介して水の深い循環の起こる条件が存在するのに対して、地震活動の極めて少ない山陽地域では、その条件がないために化石水ともいえる往古の水が深部に貯留していることを示している。山陰地方では、水の通路として機能し、水の深い循環を形成するような割れ目系が発達しているのに対して、山陽地方では割れ日があっても断片的で水の通路として機能していないことが知られる。このように、地震活動と温泉・地熱活動とは密接不可分であり、それは、広域応力場とそれによる大規模地下構造の違いを反映したものである。本研究は,温泉活動と地殻変動・地震活動との関連性を探求してゆくための予察的研究である.山陰地方から瀬戸内地方を経て四国地方にいたる中央構造線を横断する範囲で,温泉調査,水文調査,地質構造調査を行い,温泉現象が地質構造に規制された規模の大きい水の深部循環によるものであること,さらに深部の熱構造を明らかにすることを目的とする.本年度は,山陰地方,特に,鳥取県中部地域の,三朝・関金・東郷・羽合温泉を調査し,温度,湧出量,電気伝導度,pHなどを測定し,採取した温泉水について化学分析を実施した.

その結果,この地域の温泉水は,基本的に,NaCl型の深部熱水に由来し,SO_4,HCO_3成分は,それが地表に湧出する途中で付加されたものであることが知られた.したがって,NaCl型の深部熱水がどのように形成されたのかに研究の主眼を移す.来年度は,採取した温泉水の同位体とトリチウムを測定し,山陰地方のNaCl型温泉水の由来について研究をさらに進めてゆく予定である.また,これと併行して山陽地域から四国地域へと調査研究の範囲を移し,深部熱水の分布を調べる.なお,三朝温泉について地質構造調査を実施したところ,NE-SWとNW-SEの2方向の割れ目系の発達が確認され,温泉湧出機構の有力な手がかりが得られた.この地域はリニヤメントが複雑にからみあっており,三朝地域の割れ目系が広域の構造とどのようにつながっているのか,次年度に明らかにしてゆく予定である.本研究は,温泉活動と地殻変動・地震活動との関連性を探求してゆくための予察的研究である.山陰地方から瀬戸内地方を経て四国地方にいたる中央構造線を横断する範囲で,温泉調査,水文調査,地質構造調査を行い,温泉現象が地質構造に規制された規模の大きい水の深部循環によるものであること,さらに深部の熱構造を明らかにすることを目的とする.本年度は,昨年度に引き続き,山陰地方の,鳥取県東部に位置する温泉(鹿野,浜村,吉岡,鳥取,岩井)と岡山県の北部地域で湧出する温泉(湯原,奥津,および蒜山高原など周辺地域の新規開発泉)を調査し,温度,湧出量,電気伝導度,pHなどを測定し,採取した温泉水について化学分析を実施した.鳥取県の温泉は,地震活動帯に沿って湧出し,基本的に,NaC1型の深部熱水に由来するが,鳥取県東部の低地部で湧出する温泉には,グリーンタフの影響を受けているものの多いことが知られ,温泉湧出機構の手がかりを得た。また,岡山県北部地域には,山陰のものとはかなり異なり,成分濃度の少ない温泉と著量に多い温泉とが存在し,循環型の温泉のほかに,このような内陸部にも貯留型の温泉が存在することが確認された。本年度は,温泉水の安定同位体とトリチウムの測定を計画していたが,来年度,すべての温泉水を採取した後にまとめて行う予定である。また,次年度は,山陽地域と四国地域へと調査研究の範囲を拡大し,深部熱水の分布も調べる予定である.本研究は温泉活動と地殻変動・地震活動との関連性を探求することを目的とするものである。研究期間に、地震活動、温泉活動の活発な山陰地方と不活発な山陽地方で温泉調査と周辺地域の水文調査、またそれと並行して深部地下資料(山陽地方で近年開発された深層温泉の掘削資料)の収集を行い、採取した山陰と山陽地方の温泉水、及び、河川水、湧水、浅層地下水の化学分析と水素と酸素の安定同位体比の測定を行った。それらの結果を地下資料や地震資料と照らし合わせながら温泉の湧出過程と地下深部における温泉水の貯留・流動状態、熱的状態などについて総合的に検討した。山陰地方の温泉水の同位対比は、地域の河川水や湧水と同じ範囲に見出されるので明らかに天水由来とみなせる。また、河川水、湧水の同位体比が集水域の平均標高が高まるにつれて低くなる、いわゆる高度効果が認められ、温泉水のそれが同じ標高の河川水や湧水に比べて明らかに低い値を示した.これは山陰地方で湧出する温度の高い温泉水は標高の高い山地部の天水に由来したものであることを示し、水理ポテンシャルを有する中国山地で天水が地下に送り込まれ、深い循環を経由して低地の温泉地に湧昇するという、天水の循環による湧出機構を実証するものである。一方、山陽地域の深層掘削温泉からの温泉水には、その同位体比が地表水などの天水の範囲からはずれ、それより明らかに低い値を示すものが見出され、地域深部に化石水ともいえる非循環性の熱水が貯留していることが確認された。
腎臓における糖代謝調節機構とその破綻の分子メカニズム

肥満・2型糖尿病モデル(インスリン抵抗性モデル)として高脂肪食負荷マウス、ob/obマウス、db/dbマウス、1型糖尿病モデル(高血糖モデル)としてSTZ投与マウス、Akitaマウス、インスリンシグナル遮断マウスとして我々が樹立した腎近位尿細管特異的IRS-1/IRS-2ダブル欠損マウスに対して、インスリン負荷試験、グルコース負荷試験、腎臓糖新生の基質であるグルタミン負荷試験を行い、血糖変動とともに腎臓における糖新生酵素の発現変動を検討した。肥満インスリン抵抗性の病態では腎臓近位尿細管においてもインスリン抵抗性を示していた。糖新生の亢進が認められたため、さらにインスリンシグナル分子の発現や活性化(リン酸化レベル)、グルコース代謝に関わる分子を調べ、それぞれのモデル動物の腎臓におけるインスリン感受性や糖代謝状態を検討した。さらにレーザーマイクロダイセクションを用いて近位尿細管組織のみを抽出し、糖取り込みに関わるSGLT2やGLUT2、解凍系律速酵素のヘキソキナーゼ(HK)をはじめ糖代謝に関わる分子、インスリン受容体(IR)、IRS-1/IRS-2、Akt、FoxO1等のインスリンシグナルに関わる分子に着目しつつ、マイクロアレイ解析、血中・尿中メタボローム解析等を駆使し、インスリンシグナルや糖代謝、脂質代謝、酸化ストレス、小胞体ストレス、電解質、低酸素応答系の遺伝子発現や代謝調節機構を網羅的に解析した。本年度の目標は(I)腎臓近位尿細管における糖代謝調節機構の生理的・病態生理的役割を解明することとしていた。概ね順調に進展したと考えている。ヒト腎臓近位尿細管細胞株であるHK-2細胞を用いて、特に肝臓で糖新生酵素の発現制御に関わる転写因子FoxO1やPGC1に着目し、インスリンシグナル、グルコース代謝を検討するとともに、FoxO1、PGC1の過剰発現、ノックダウンの系を用いて糖新生に対する直接的な制御機構を解析する。我々は既にHK-2細胞にインスリンを投与するとFoxO1の蛋白レベルが低下し、PEPCKの発現が抑制することを見出しており、インスリンシグナルよる直接制御が示唆される。さらにSGLT2阻害薬やインスリンシグナル阻害によるFoxO1やPGC1αのリン酸化、アセチル化状態を検討するととも本年度の網羅的解析により明らかとなったpathwayについて、糖新生調節機構への直接作用やそのメカニズムを検討し、腎臓近位尿細管における糖新生調節機構とその破綻のメカニズムについて解明する。消耗品を倹約するとともに自施設にある動物飼育施設を効率よく使用することができたため、当初計画よりもより少ない金額で予定通りの成果をあげることができた。さらにマウスの飼育数も3Rの考えに基づき実験計画を見直すことで減らすことが可能となった。次年度は翌年度分として請求させていただきました助成金を合わせ、本年度に明らかとなった複数のpathwayについて糖新生調節機構への直接作用やメカニズムについて丁寧に解析を実施する予定である。
心と体の負担を考慮した植物生体電位による居住者の室内振る舞い推定システム

本研究課題では、植物生体電位が人間の位置や動きによって影響を受けることを利用し、生体電位の変化から人間の位置や動きを推測する手法を構築した。まず、観測した生体電位から、機械学習やディープラーニングによって距離を推定するモデルを構築した。さらに、複数の植物を室内に配置し、構築したモデルを適用することで、居住者が室内のどの場所にいるかを推定する手法を構築した。本研究では、植物を用いることで、植物そのものが持つ癒し効果も期待できる。さらに、近年需要が高まっている居住者のモニタリングを、監視カメラのような被観測者に心理的な負担を与える装置を用いることなく実現するための基礎を実現したものである。本研究では、室内に配置された観葉植物などの生体電位の変動から、居住者の振る舞いや室内環境を推定することを目的としている。カメラやマイクなどを用いないため、居住者に対して心的負担を与えずに計測できる点が優れており、また植物自体の癒し効果も期待できる。本研究遂行のため、平成26年度は室内に配置された1つの植物の生体電位を計測し、室内で特定の行動をしている居住者と植物間の距離を推定する手法を構築した。具体的には、植物の周辺で足踏みを行い、その際の生体電位の変動を測定した。この測定を距離の変えながら多数計測し、距離と生体電位の変動データを大量に取得した。このデータを周波数解析し、一定の周波数以下の周波数特性を特徴量とし機械学習を行うことで、距離と生体電位の関係モデルを生成した。このモデルにより、1名の居住者の距離を推定可能となった。ただし、植物生体電位が行動から影響を受ける距離が限られていることもわかり、1つの植物で室内全体をカバーすることが困難であることも判明した。これらの成果は、以下の国際会議で報告した。また、これまでは計測したデータを一旦蓄積し、バッチ処理的な手法で解析を行っていたが、計測システムを改良し、リアルタイムに計測ー推定を行うシステムを構築した。この改良により、実験にかかる手間を大幅に削減した。本研究では、室内に配置された観葉植物などの生体電位の変動から、居住者のふるまいや室内環境を推定することを目的としている。カメラやマイクなどの装置を用いないため、居住者に対して与える心理的負担を最小限にとどめたままの計測が可能となる点が優れており、また、植物を用いることによって植物そのものがもつ癒やし効果も期待できる。平成27年度には、本研究遂行のため、室内に配置された複数の植物から得られる生体電位の変動を元に、居住者の室内における位置を推定するアルゴリズムの構築を行った。平成26年度の成果より、植物生体電位の変動から人間と植物間の距離を推定するモデルが構築されている。このモデルを用いて、複数の植物を用いて多点推定した距離情報から位置を求めるアルゴリズムを構築したが、精度の問題が明らかになった。そこで、室内の家具の配置などの背景情報を知識ベースとして導入し、生体電位と背景知識を併用した位置推定アルゴリズムを構築し、精度の改善を図った。本研究成果は、以下の国際会議[1]と学術論文[2]で報告した。現状の問題点としては、植物が人間の行動に鋭敏に反応する距離の範囲が想定よりも短いという点である。この点については、室内全体をカバーするために、設置する植物の数を増やすことで対応可能であると考える。位置推定アルゴリズムの構築に際し、植物生体電位の反応範囲が想定よりも短いことがわかり、生体電位のみでは位置推定の精度が良くなかったため、背景知識を導入するなど、アルゴリズムの構築に時間を要した。また、現在は実験環境下で計測されたデータを用いているが、現実的な環境下で計測されたデータを用いた評価を行うに至っていない。本研究課題では、植物生体電位が周辺の環境、特に人間の位置や動きによって影響を受けることを利用し、電位の変化から人間の位置や動きを推測する手法を確立することを目的としている。具体的には、植物生体電位が受ける影響の大きさは人間の動きや人間と植物間の距離に依存しているため、信号処理技術や機械学習によりその特徴を解析・学習し、室内に配置した植物の生体電位から居住者の位置や動きを推定する。さらに、人間の位置や動きから振る舞いも推定し、室内における居住者のモニタリング手法を実現することを目的としている。本手法の大きなメリットは、監視カメラのように被観測者に心理的な負担を与えることなくモニタリングが可能となること、また植物そのものが持つ癒し効果により居住者の心のケアも期待できるという点である。本研究課題では、平成26年度には居住者の距離を推測するために有効な特徴量について調査した。周波数解析により抽出した特徴量を、ニューラルネットワーク等の機械学習手法によって学習し、位置を推定するモデルを構築した。また、構築したモデルを用いて、室内に配置した複数の植物で観測された植物生体電位から、居住者の移動軌跡を追跡するアルゴリズムを構築した。平成27年度には、前年度に構築したアルゴリズムに加え、室内の障害物や調度品の配置を背景知識として導入し、推定精度の向上を図った。平成28年度には、植物生体電位から距離を推定する際のモデルの構築において、機械学習の最新手法の一つである深層学習を導入し、複雑な周波数解析手法を用いることなく、高精度で距離を推定するモデルを構築した。また、新たな推定モデルを用いて、居住者の位置を追跡するアルゴリズムの精度向上を図った。以上の成果により、植物生体電位を用いて室内の居住者の位置を推定することが可能となり、居住者に心理的負担を与えない室内モニタリングの基礎が実現出来た。

本研究課題では、植物生体電位が人間の位置や動きによって影響を受けることを利用し、生体電位の変化から人間の位置や動きを推測する手法を構築した。まず、観測した生体電位から、機械学習やディープラーニングによって距離を推定するモデルを構築した。さらに、複数の植物を室内に配置し、構築したモデルを適用することで、居住者が室内のどの場所にいるかを推定する手法を構築した。本研究では、植物を用いることで、植物そのものが持つ癒し効果も期待できる。さらに、近年需要が高まっている居住者のモニタリングを、監視カメラのような被観測者に心理的な負担を与える装置を用いることなく実現するための基礎を実現したものである。平成26年度の成果により、植物生体電位と距離の関係を学習しモデル化する手法が確立できた。現在は居住者が足踏み時を行っている時にのみ注目しており、他の振る舞いの際のモデル構築は実施できていない。今回確立した手法で、学習のために十分な量のデータを用意する必要があるが、他の振る舞いについても学習モデルを構築することは可能であると考えられる。一方、振る舞いと生体電位の関係については、計測システムの改良に時間を費やしてしまったため、多種の振る舞いに対する生体電位の計測が進んでいないため、データ不足によりいまだモデル構築には至っていない。室内の位置推定アルゴリズムに注力し、ふるまいの認識は、位置と背景情報から推定する方法を考える。また、現状は現実的環境で計測されたデータではなく、実験のための環境下で計測されたデータを用いているが、現実に則したデータを用いた実験を行う。これらの手法とデータから、居住者の振る舞い推定システムを完成させる予定である。人工知能計測システムの改良により、計測そのものにかかる手間が減ったため、一旦様々なデータの収集に集中する。また、温湿度、CO2も同時に計測できるよう機材を準備したので、室内環境データと同時に計測することが可能になった。よって、様々なデータを同時に計測し、時間短縮をはかることで進捗の遅れを取り戻す予定である。その後、集めた人間の振る舞いによる植物生体電位の変動データを解析し、モデルの作成と27年度の計画である推定アルゴリズムの構築を行う。論文掲載費として計上していた論文の掲載が次年度になったため消耗品の購入の際、想定していた価格と実際に納入された金額が異なっていたため、計画との差異が生じた。また、残額以内で研究に必要な物品等がなかったため、次年度使用額が生じた。次年度(6月頃)掲載予定の論文の掲載費として利用する。今年度の消耗品の購入の際に差額を利用する。
イメージング核分光による超新星天文学の開拓

天体からの核ガンマ線検出は超新星(SN)の起源、元素合成に最重要な情報である。しかしMeVガンマ線天文学は放射雑音と不完全な画像法を克服出来ず停滞している。我々は電子飛跡検出型コンプトンカメラを開発、MeVガンマ線画像化に必要なガンマ線到来方向測の2角の測定し明確なPSFを実現、現在より100倍高感度な測定が可能なことを示したこのETCCによるSNからの核ガンマ線検出予想のミュレーションを実施、60Mpc遠方のSNまのスペクトル観測が実現、多数のSNを観測、スペクトルを平均化することで理論モデルの判定が確実に行えることを世界で初めて示した。宇宙からの核ガンマ線検出(核分光)は超新星の起源、元素合成、爆発機構解明に最重要な情報であり天文学全般に大きな貢献が期待出来る。一方MeVガンマ線天文学は放射雑音および不完全な画像法を克服する方法が提案されず、近年まで停滞している。我々は電子飛跡検出コンプトンカメラ(ETCC)を開発,初めてMeVガンマ線の2つの到来方向測定に成功、コンプトンカメラで初めてPoint Spread Function(PSF)を定義、今後1度のPSFが実現出来、従来より3桁近いの雑音除去を可能にすることで1mCrabを超える感度を達成できることがわかった。この感度が実現すれば100Mpc遠方の超新星からの核ガンマ線検出を可能にし、天文学に大きな進歩をもたらす。この予想を基に現在準備中の豪州でのETCC気球観測で銀河面からの511keV、26Al,の核ガンマ線、さらに次に予定されている極域長時間気球観測では宇宙線と分子運衝突からのC、Oからの即発ガンマ線分布の測定を実施、核分光イメージングを完成させる。それを実現するためのカギであるETCCのコンプトン散乱体であるガスTPCでの電子飛跡精度を5度程度まで改善させることがこの申請の具体的な目的である。現在、TPCの信号読出し装置として採用しているガス増幅型位置検出器μPICの信号読出電極として2次元ストリップ型電極を用いてるため、時間分解能以下に複数の同時ヒットのピクセルが多数あった場合、その位置決定が不確実になるため角度分解能に大きな誤差を生じている。それを改善させるため、アノード電極の下に絶縁層を介し、アノード、カソードにそれぞれ45度の確度をもつ第3の電極を設置、アノード信号の有機信号測定を行うことでこの不確定性を解決する手法を考案した。今年度はμPICの従来の製造法であるプリント多層基板技術を用いて5cmx5cm領域を持つ試験装置を製作し、動作試験を開始した。誘起信号として予想より小さいアノードs信号の5分の1程度の信号を検出。さらに誘起信号がX線のヒット点に近くののみあることを確認。基本的に動作可能なことを確認した。アノードとその下の誘起用電極の隙間が設計の都合上、予定より広い100μmとなってしまいピックアップされた信号が予想より小さくなってしまったが、当初、心配されたアノードと交差するすべての誘起電極にヒット信号が誘起され、ヒット位置が同定できない恐れがあったが、誘起信号はヒット位置に集中していることがわかり、今後は集中度合い、電子飛跡の測定へと進められることとなった。超新星爆発(SN)に対して今まで不可能であった光学やX線望遠鏡と同様なイメージング分光観測を実現、50Mpcを超えるSNのガンマ線分光観測を可能にし、一気に年間10個以上のSNのスペクトル観測を実現する手法を実証することがこの申請の中心である。28年度にはすでに我々が開発した電子飛跡検出型コンプトンカメラが世界で唯一光学望遠鏡同様光学原理に基づく2次元Point Spred Function(PSF)が定義できることを実証した。またPSFを現状の10度から上記性能を得るために必要な2度程度に改善するために電子飛跡再構成精度を改善するためにガス飛跡検出器μPICの読出し法改善を行った。今年度は今年度末に豪州アリスすプリンがから放球予定の銀河中心ガンマ線観測装置SMILE2+のETCCを電子飛跡再構成の方向分解能を改善するためシンチレーター(PSA)をETCCガス容器内に設置、これにより従来200keV以下が散乱電子検出が限界だったがそれを数MeVまで改善、600keV以上の感度を2ー10倍以上改善、さらに高い方向分解能を持つ高エネルギー電子の検出を可能にすることでPSFを5度前後まで改善できる可能性が出てきた。結果は気球実験後の解析を待たないと実際のデータは出ないが室内試験でも実際2MeV程度までの高エネルギー電子の観測は確認された。このPSAをガス容器内に入れる最も重要な問題はガス検出器内のガスの劣化であり、短時間(1日程度)で使用できない可能性があった。そのためガス循環浄化システムを開発し導入した。現在5日に1度程度の運転で2か月以上ガス交換無に動作が可能なことが判明、この手法が衛星装置にまで実用可能なことを示すことができ、PSF2度の実現も見えてきた。また高精度なシミュレーションを行い60Mpc以上のSNの分光観測が行えることも示せた。

我々は電子飛跡検出型コンプトンカメラを開発、MeVガンマ線画像化に必要なガンマ線到来方向測の2角の測定し明確なPSFを実現、現在より100倍高感度な測定が可能なことを示したこのETCCによるSNからの核ガンマ線検出予想のミュレーションを実施、60Mpc遠方のSNまのスペクトル観測が実現、多数のSNを観測、スペクトルを平均化することで理論モデルの判定が確実に行えることを世界で初めて示した。第3の誘起電極の信号のヒット位置の集中度合いを測定し、さらに電子飛跡をアノード、カソード、誘起電極で測定することで飛跡の精度向上を確認する。またアノード電極と誘起電極の間隔を20μm程度に短縮して誘起信号が増加することを確認し、それらのデータをシミュレーションに入れ、気球用観測装置に3軸μPICを搭載した場合のPSFの改善を見積もる。宇宙線物理学この申請で述べている銀河中心からの消滅ガンマ線を測定するJAXA豪州気球実験に2016年11月に応募、1月に採択が決定され、実験が2017年度末に実施されることとなった。当初予想では2018年度を考えていたため当申請には気球実験までは含めていなかったが、1年早まったため、この申請の本来の目的に関与できることとなった。主な財源は他の大型科研費であるが、この科研費の目的でもあるため、繰越し、気球実験のために使用する。JAXA気球実験は気球経費はJAXA負担であるが、装置の輸送費、旅費は観測者負担となる。豪州には装置の調整のため一か月以上の長期滞在が必要となる。その旅費に使用していく予定である。
時空間符号化MIMO無線通信方式の高度化による超高信頼・安全・安心な移動無線設計

近年の携帯電話、無線LAN、ワイマックス等のデジタル移動体無線通信技術では、その高速性・大容量性は確保されつつある。しかしこれらは再送に基づく無線通信であり、信頼性は確保されても遅延時間が大きくなり、リヤルタイムに欠けている。そこで本研究では、再送を行わない超高信頼な制御信号用無線データ通信方式の開発を目指し、時空間符号化MIMO無線通信方式における様々な技術開発を通しその高度化を行った。特にMIMO下り回線技術、リレー中継方式や受信BER推定方式を通し目的の実現を計った近年の携帯電話、無線LAN、ワイマックス等のデジタル移動体無線通信技術では、その高速性・大容量性は確保されつつある。特にMIMO下り回線技術、リレー中継方式や受信BER推定方式を通し目的の実現を計った研究課題名「時空間符号化MIMO無線通信方式の高度化による超高信頼・安全・安心な移動無線設計」に関し、平成21年度の研究実績項目を以下に示す。本研究項目では、LDPC復号結果の判定帰還を用いた繰り返しチャネル推定、IFFTによる雑音除去、また外側フィードバックによる繰り返しMLDを用いた、LDPC符号化空間多重MIMO-OFDM Type-IIハイブリッドARQ方式を提案した。提案方式のBER特性、スループット特性及び平均再送回数特性を、16パス等電力準静的レイリーフェージング通信路に対し、計算機シミュレーションによって検討した。この結果、提案方式では、從来方式に比べ、大きくスループット特性が改善することが判った。「MIMO周波数選択性通信路に於ける時間領域等化・分離器方式の比較検討」に関する研究の実施本研究項目では周波数選択性MIMO通信路に於けるLDPC符号化時間領域逐次処理形MLD繰り返し復号方式及びLDPC符号化MIMO MLSE方式を提案した。提案SE with MLD方式では、LDPC復号結果を硬値又は軟値としてISIキャンセラーヘフィードバックし、ISIを再度キャンセルする為の高精度レプリカを生成して繰り返し復号処理を行った。硬値と軟値フィードバックでは軟値フィードバックによる改善利得が大きく、マルチパス数が増加するとともに、遅延パスダイバーシチ効果によりBER特性が良くなった。また、LDPC符号化MIMO MLSE方式もLDPC符号化SE with MLDに近いBER特性を示した。「周波数選択性MIMO通信路に於けるMFSKのMLD受信方式に関する検討」に関する研究の実施その他に研究実施した項目も数多くあるが、これらについては研究発表(平成21年度の研究成果)に示す。研究課題名「時空間符号化MIMO無線通信方式の高度化による超高信頼・安全・安心な移動無線設計」に関し、平成22年度の主な研究実績項目を以下に示す。「周波数選択性MIMO通信路に於けるチャネル測定と受信BER値の推定」に関する研究の実施無線通信においてリアルタイムで高品質な伝送を要求される場面が多々ある。たとえば、自動車の衝突防止システムでは一瞬の情報伝送の誤りでさえ人命にかかわってくるため、情報伝送の誤りは起きてはならない。受信機側で現在受信しているパケットの受信BERを推定することで、誤り確率の高いパケットを破棄して情報伝送の誤りを回避することなど考えられる。本研究では、パイロット信号の送信により無線通信路特性と受信雑音電力の測定を行い、これらを元に受信BER値の推定を試みる。無線通信方式として、IEEE802.11pなどでも採用されているOFDM方式と、マルチパス通信路における周波数ダイバーシチ効果が期待できるSingle Carrier-Frequency Domain Equalization(SC-FDE)方式を検討した。「周波数選択性MIMO通信路に於けるM-FSK伝送に対するISIキャンセラーとMLDを用いた時間領域信号分離検出方式」に関する研究の実施研究課題名「時空間符号化MIMO無線通信方式の高度化による超高信頼・安全・安心な移動無線設計」に関し、平成23年度の主な研究実績項目を以下に示す。「マルチユーザMIMOダウンリンクにおける最適な送信ウェイトを用いたDPC伝送方式」に関する研究の実施本研究項目では、マルチユーザMIMOダウンリンクにおけるユーザ間の干渉(IUI : Inter-User Interference)除去について、粒子群最適化手法(PSO : Particle Swarm Optimization)による最適な送信ウェイトを用いたDPC(OW-DPC : Optimal Weights for Dirty Paper Coding)伝送方式を提案した。従来のDPC伝送方式に比べ、本提案方式では、複数の受信アンテナを持つ各ユーザにDPC伝送方式が利用可能になる。基地局では送信ユーザダイバーシチが得られ、システムのキャパシティーレート特性も確保できる。各ユーザへの送信利得を最大にするために、ユーザ1では、最大ビーム法(MB : Maximum Beam)で送信し、ユーザ1以降のユーザに対しては、PSO最適化手法を用いて最適な送信ウェイトを探索する。計算機シミュレーションにより優れたBER特性が得られることを示した。