hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
セキュアシステム構築のための統計手法に基づく階層ネットワークモデルとその応用

コンピュータシステムで集積された情報の分析結果を,セキュアシステム構築のために活用するためには,結果をユーザに分かりやすく可視化して提示することが必要不可欠である.可視化する際に重要な要素である「色」に注目し,画像に使用されている色の組み合わせが自動的に調和的に変更する技術の開発を行った.既存の手法では,画像の色を変更した際に,大域的な色の整合性が保たれないという問題があり,色の具合に不自然さが残るという問題があった.この問題を解決し,より大域的な空間整合性を確保する手法の提案を行った.この成果は,電子情報通信学会論文誌に採録された.また,Microsoft Research Asia(MSRA,北京)にて6ケ月間の研修を行い,セキュリティ強化のために一般に広く使用されているユーザ認証技術に関する研究を行った.ユーザ認証技術としてユーザの自由な描画(スケッチと呼ぶ)を用いた認識技術を提案した.スケッチをしてもらう絵を用いる,という新しいアイディアの提案を行った.システムのユーザビリティを高めることを第1の目的とし,ユーザが署名を書くときのように絵を書いてもらっても高精度に認識できる方向性パターンという特徴を用いた.方向性パターンとは,スケッチを画像として扱い,検出されるエッジをいくつかの方向に量子化した特徴を指す.方向性パターンを特徴として用いることにより,スケッチの揺らぎを吸収し,精度よく認識を行うことが可能となることを実験データにより示した.この成果を米国特許として申請中(2008年4月現在)である.コンピュータシステムで記録される様々な種類のデータから特徴抽出を行うデータマイニングに基づく手法の開発と実験を行った.具体的なデータとしては,「Web検索結果」および「仮想計算機アクセス記録」を扱った.Web検索結果においては,ユーザが効率よく目的のページを探し出すことの支援を目的とし,検索結果のテキスト情報と色情報等の視覚的情報を統合し特徴抽出を行った.抽出した特徴を用いて計算した類似度に基づいて検索結果を2次元マップに配置しユーザに提示するシステム「Robin」の開発を行った.また,当研究員が所属する研究室で設計・開発を進めている「自律連合型サーバシステム」におけるデータ転送のオーバーヘッドを軽減する方式についての検討・開発も行った.自律連合型サーバシステムとは,複数のサーバをインターネット上で連合させることにより信頼性のあるサービスを提供するシステムを言う.当研究室では,仮想計算機技術を用いることによりシステムの実現を試みている.当研究室で開発中の仮想計算機は実行状態を保存するスナップショット機能を備えており,保存した実行状態を複数のサーバ間で共有することが可能である.このスナップショット機能によりサービスを提供しているサーバが障害にあった際は,他のサーバが代理となりサービスを提供することが可能になる.しかし,共有する仮想計算機の実行状態は数ギガに及ぶことがあり,ネットワークを介してデータ転送を行う場合大きなオーバーヘッドになるという問題がある.このオーバーヘッドを削減することを目的に,必要な情報のみを投機的に転送するプリフェッチ方式の提案を行った.提案方式は,システム利用個体の仮想計算機へのアクセス記録を解析し,利用個体のネットワーク大域幅を考慮したスケジューリングを行い転送データの最適順序を計算する.その結果,データ転送の観点からは,最も少ないオーバーヘッドでのシステムの運用が可能になる.昨年度に引き続きコンピュータシステムで記録される様々な種類のデータから特徴抽出を行うデータマイニングに基づく手法の開発と実験を行った.具体的なデータとしては,「キーストロークデータ」および「ブログデータ」を扱った.キーストロークデータについては,セキュリティ向上のためユーザ判定を目的とし,キーストロークからユーザの特徴を抽出する試みを行った.その際,プライバシの観点からキーストロークによって得られる文字情報を使わず,タイミングのみを用いてユーザの特徴を抽出する手法の開発を行った.実験の結果,ある程度のユーザ特定を行えることが判明した.しかし同時に,文字情報を用いらずにユーザを特定することの限界も判明した.会社など,組織内での実際の導入を考慮した場合,プライバシに関する問題は少ないと考えられるため,文字情報も有効に活用させながらユーザ判定の精度を向上させることが必要であるとの課題も明らかになった.キーストロークデータは,時系列データの一種として見なすことができ,上述の研究で開発した手法を他の時系列データにも応用が可能である.その応用例の1つとして「ブログデータ」における解析を行った.具体的には,大容量のブログデータから話題のトピックを抽出する手法の開発,実験を行った.提案手法は,ブログで話題にされている様々なトピックの中から特に注目度の高いトピックを抽出し,さらにその時系列的な関係性を導き出すことを可能にする.実験として,歴史的な事件が起こったことが分かっている期間に投稿されたブログデータを解析し,提案手法が有効であることが確かめられた.コンピュータシステムで集積された情報の分析結果を,セキュアシステム構築のために活用するためには,結果をユーザに分かりやすく可視化して提示することが必要不可欠である.可視化する際に重要な要素である「色」に注目し,画像に使用されている色の組み合わせが自動的に調和的に変更する技術の開発を行った.既存の手法では,画像の色を変更した際に,大域的な色の整合性が保たれないという問題があり,色の具合に不自然さが残るという問題があった.この問題を解決し,より大域的な空間整合性を確保する手法の提案を行った.この成果は,電子情報通信学会論文誌に採録された.また,Microsoft Research Asia(MSRA,北京)にて6ケ月間の研修を行い,セキュリティ強化のために一般に広く使用されているユーザ認証技術に関する研究を行った.

ユーザ認証技術としてユーザの自由な描画(スケッチと呼ぶ)を用いた認識技術を提案した.スケッチをしてもらう絵を用いる,という新しいアイディアの提案を行った.システムのユーザビリティを高めることを第1の目的とし,ユーザが署名を書くときのように絵を書いてもらっても高精度に認識できる方向性パターンという特徴を用いた.方向性パターンとは,スケッチを画像として扱い,検出されるエッジをいくつかの方向に量子化した特徴を指す.方向性パターンを特徴として用いることにより,スケッチの揺らぎを吸収し,精度よく認識を行うことが可能となることを実験データにより示した.この成果を米国特許として申請中(2008年4月現在)である.
酵素によるビタミンB_<12>補酵素の構造認識と補酵素機能の発現

1.ピリジンを配位子とするビタミンB_<12>補酵素アナログの合成と酵素系での挙動B_<12>補酵素(アデノシルコバラミン;AdoCbl)の下方配位子部のDーリボ-スをトリメチレン基、5,6ージメチルベンズイミダゾ-ル(DBI)をピリジン(Py)で置換した新規アナログであるPy(3)ートリメチレン体を合成し、補酵素作用を調べた。このアナログはジオ-ルデヒドラ-ゼに対して補酵素として機能せず、強い拮抗阻害作用を示した。また、このアナログはアポ酵素に強固に結合するが、コバルトー炭素結合の活性化は受けていないと推察される。2.ビタミンB_<12>のヌクレオチドル-プ部修飾アナログの微生物活性B_<12>要求性細菌であるLactobacillus leichmanniiに対して、DBIートリメチレン体、テトラメチレン体、ヘキサメチレン体の3つのアナログは顕著な増殖促進効果(B_<12>活性)を示したが、DBIージメチレン体及びImートリメチレン体はB_<12>活性を示さず、準至適量のB_<12>と共に加えると弱い増殖阻害効果(抗B_<12>作用)が認められた。この微生物活性はリボヌクレオチドレダクタ-ゼ系でのアナログの補酵素活性に対応していた。Escherichia coli 215に対しては、5つのアナログはいずれもB_<12>活性を示さず、顕著な抗B_<12>活性を示した。アナログのB_<12>拮抗体としての作用部位はB_<12>の取り込み系であることを示唆する結果が得られた。3.ジオ-ルデヒドラ-ゼ遺伝子のクロ-ニングと一次構造の効析Klebsiella oxytoca ATCC8724のゲノムDNAライブラリ-からオ-ルデヒドラ-ゼ遺伝子を含むクロ-ンをスクリ-ニングした。このクロ-ンは親株と同程度の高い酵素活性を発現しており、本酵素の構造遺伝子全体か、または活性に必須な領域を含むと考えられる。その制限酵素地図を作成し、現在、塩基配列を解析中である。
硫黄架橋遷移金属錯体の合成と窒素分子に対する反応性の研究

1[Ru(II)H(S_2CNMe_2)(CO)(PPh_3)_2]とPhSH,EtSHと反応させることにより[Ru(μ-SR)S_2CNMe_2)(CO)(PPh_3)]_2^<n+>(0,4)をそれぞれ合成した。チオフェノール架橋複核錯体は,同時に4電子もの多電子移動を可逆に示す。1分子で同時に4電子もの多電子移動を示す報告は前例がない。酸化還元に伴う大きな構造の変化が観測されており,硫黄原子の存在とジチオカルバメイトの共鳴効果および金属間結合が高酸化状態の安定化に大きく貢献していることがX線構造解析の結果と分光学的データから明らかになった。また,電子豊富な還元体はCOとPPh_3のπ-back-donationの効果により安定化されていることが明らかになった。一方,エタンチオール架橋複核錯体では,2電子2段階の多電子移動が観測されたことから架橋配位子の違いによる酸化還元反応の制御の可能性が示唆された。基質の取り込み反応を行う足掛かりとしてピリジン中で光反応を用いた[Ru(II)(μ-SPh)S_2CNMe_2)(CO)(PPh_3)]_2の配位子置換反応を試みたところ,COの脱離は起こらずPPh_3とピリジンとの置換反応が観測さた。反応生成物は出発物質よりも置換活性になっていることが判明した。2.[RuCl(TMP)_2]_2(μ-Cl)_2(μ-S_2)を合成しRHNNHR(R=SiMe_3)および無水ヒドラジンと反応させたところ,還元されることにより混合原子価錯体が生成しNH_2NH_2が取り込まれた。X線構造解析の結果,分子内および分子間水素結分によりヒドラジンが安定化されており,Ru_2S_2コアーが基質を取り込む適切な空間を有していることが明らかになった。しかも,容易に酸化還元される電位を有しており,さらにアンモニアまで還元される可能性がある。[RuCl(TMP)_2]_2(μ-Cl)_2(μ-S_2)はアセトニトリル中で水により還元されて[{Ru(2.5+(AN)_3(TMP)_2}_2(μ-S_2]^<3+>が生成した。この反応の第1段階であるClとアセトニトリルとの置換反応は,水の共存下ではじめて進行する。この錯体はアルキン類やアセトンなどと容易に反応する。
転写型DNAバーコードを用いた癌オルガノイドにおける細胞ヒエラルキーの解明

不均質な細胞集団の形質を高解像度に観察するには、個々の細胞を識別するためにタグ付けし、それぞれの細胞のシングルセル遺伝子発現情報とタグ情報を紐付けて解析する必要があり、H31年度においては、一細胞遺伝子発現解析と細胞系譜の再構成を同時に行う技術を開発課題として取り組んだ。既存のDNAバーコードはランダムなDNA配列がホストゲノムに挿入されることでタグ付けを行うが、この情報はRNAへと転写されないため、遺伝子発現解析ではバーコード配列を捕捉できない。そこでレンチウイルスベクターのマーカー遺伝子の3'UTRへ、50塩基長のDNAバーコード配列をクローニングした。このプラスミドを混合プールのまま高複雑度のレンチウイルス粒子へとパッケージングし、このレンチウイルスライブラリーを細胞へ感染させることで、細胞集団はそれぞれ任意の異なるDNAバーコードを獲得した。DNAバーコードを導入した細胞では、マーカー遺伝子とその下流に配置したDNAバーコード配列が連結して転写されるため、感染細胞を選択薬剤を含む培地中で培養し、その後細胞を溶解して全RNAを抽出した。オリゴdTプライマーを用いて逆転写した。マーカー遺伝子の3'端に設計したプライマーを用いてDNAバーコード配列を増幅し、超並列シークエンサーによって配列を取得した。本解析によって、細胞へ導入したDNAバーコードの種類が薬剤選択後も十分に保証されていることを示した。また、高複雑度のDNAバーコードを用いた大規模な感染実験においては、高タイターのレンチウイルスを高効率に産生する必要がある。そこで、パッケージングに使用する細胞、試薬、プラスミドについて条件検討を行い、高効率の実験条件を確立した。転写型DNAバーコードを搭載したプラスミドを構築し、実際に逆転写から超並列シークエンサーによって配列取得に成功した。細胞へ導入したDNAバーコードの種類が薬剤選択後も十分に保証されていることを示した。転写型DNAバーコードを大腸癌オルガノイドに適用し、成長したオルガノイドの一細胞トランスクリプトーム解析とそれぞれの細胞が保持するDNAバーコード情報を紐付けて解析する。Lgr5やKRT20などの幹細胞マーカー、分化細胞マーカーを指標にサブポピュレーションごとの特徴遺伝子群を抽出し、細胞集団のヒエラルキーを明らかにする。
抜き出しの可能性に基づく名詞句省略と項省略に関する比較統語論研究

2018年度は研究実施計画の【2】「抜き出しに関して顕在的移動と非顕在的移動の対比を示す照応形に対する理論構築」に重点を置いて研究を行った。まず、5月に米国コネティカット大学に滞在し、Zeljko Boskovic教授と当該の照応現象及び理論構築に関して意見交換を行った。2017年度の博士論文ではOvert SyntaxとCovert Syntaxを区別するYモデルを採用し、当該の照応現象にLFコピー分析を用いて理論的説明を与えたが、現行のミニマリスト・プログラムではOvert SyntaxとCovert Syntaxの区別は仮定されておらず、LFコピー分析は理論的問題に直面していた。また、空演算子移動のような従来Overt Syntaxでの移動と考えられていた非顕在的移動をLFでの操作と考える必要性もあった。しかし、意見交換及びその後の研究を通してNissembaum (2000)の「Spell-outは統語的対象物の音韻素性を剥離するものである」という仮定とChung, Ladusaw, and McCloskey (2006, 2011)の「LFコピーは既にSpell-outを受けた要素をリサイクルする操作である」という仮定を組み合わせることにより、抜き出しに関する顕在的移動と非顕在的移動の対比を捉えるのと同時に、ミニマリスト・プログラムに適合する形でLFコピー分析を理論的に採用できる方向性が明らかになり、空演算子移動に関しても理論的に特別な仮定をすることなく扱うことができるようになった。2018年度の研究により、ミニマリスト・プログラムの下でのLFコピー分析の新たな理論的展開がなされ、照応現象研究に一石を投じることができたと考えている。また、研究成果の一部は10月の国際学会で既に口頭発表を行い、学会プロシーディングス論文として出版が決まっている。本研究課題は2年間の助成期間を通して【1】「抜き出しの可能性に関する名詞句省略と項省略の通言語的な記述」と【2】「抜き出しに関して顕在的移動と非顕在的移動の対比を示す照応形に対する理論構築」の2つを行うことを目的としている。初年度において、上述したように【2】に関してはある程度研究が順調に進行しているため、(2)の区分を選択した。2019年度は【1】「抜き出しの可能性に関する名詞句省略と項省略の通言語的な記述」に重点を置いて研究を行う予定である。推進方策に関しては研究実施計画に基づき、生成文法の枠組みで伝統的に用いられてきた母語話者の内省判断に基づく容認判断及び文献調査の手法をとる。夏期休暇を利用し、2018年度に引き続き2019年度も米国コネティカット大学に滞在し、教員及び大学院生とのミーティングを通して当該現象のデータ拡充を行い、【1】を達成する予定である。現在、名詞句省略に関して英語・ドイツ語・スペイン語の予備調査を進めており、英語の名詞句省略に関しては5月の日本英文学会全国大会のシンポジアムで研究発表を行う予定である。

夏期休暇を利用し、2018年度に引き続き2019年度も米国コネティカット大学に滞在し、教員及び大学院生とのミーティングを通して当該現象のデータ拡充を行い、【1】を達成する予定である。現在、名詞句省略に関して英語・ドイツ語・スペイン語の予備調査を進めており、英語の名詞句省略に関しては5月の日本英文学会全国大会のシンポジアムで研究発表を行う予定である。当初は人件費・謝金に助成金を使用する予定であったが、他の研究者や他機関からの支出により賄うことができたので、2018年度は使用する機会がなかった。2018年度に使用しなかった当該の助成金に関しては、2019年度に人件費・謝金または学会出張等における旅費として利用を計画している。
超電導マグネットの高電流密度化を目指す安定化技術の研究

核融合装置の超電導化において強く要請されている超電導マグネットの高電流密度化を実現するために,導体に多量の安定化材を使用する即来の安定化法にかわる新しい安定化技術を確立することを目指して, (A)超電導マグネット内の機械的擾乱の定量化と抑制, (B)超臨界圧ヘリウムによる新しい冷却法の開発, (C)超電導マグネットのクエンチ機構と保護対策,等の項目を重点的に検討した.以下に,項目別に本年度の主な成果を示す.(1)超電導マグネットにおける導体のずれによる擾乱エネルギーの定量化について検討した.超電導体の機械的特性やスペーサ間隔と擾乱の大きさとを関連させた導体のずれのモデルを提案し,その有効性を実験的に示した.さらに,擾乱エネルギーを抑制するための導体構造を明らかにした.(2)突発的な導体のずれや構造体の微少破壊に伴う温度上昇や変位を定量的に測定するセンサとして,高磁界・変動電流の近傍で使用可能な変位センサ,温度分布を測定できる微小な温度センサアレイ等の開発を行った.(3)耐電圧特性が良好な単相冷媒の特長と簡便な液浸冷却を組合わせた超臨界圧ヘリウム浸漬冷却特性測定装置を開発し,動作特性を検討した.(4)超臨界圧ヘリウムによる強制冷却ホローコンダクタに対する許容熱負荷を実験的に定量化し,熱負荷パターンと安定性との関係を明らかにした.又, CableーinーConduit型コイルの冷却法,クエンチ時の挙動等を詳細に検討した.(5)超電導マグネットにおける軸対称の構造解析コードを作成し,熱収縮による応力分布を計算した.その結果,剪断応力なひずみエネルギー密度は巻枠と線材が接するカド部で大きくなることが明らかになった.(6)大型低損失導体である超電導撚線ケーブルに対して,低損失化と安定化の両面から決まる最適構造を提案した.又,撚線ケーブル特有の常電導転移現象のメカニズムを明らかにした.核融合装置の超電導化において強く要請されている超電導マグネットの高電流密度化を実現するために,導体に多量の安定化材を使用する即来の安定化法にかわる新しい安定化技術を確立することを目指して, (A)超電導マグネット内の機械的擾乱の定量化と抑制, (B)超臨界圧ヘリウムによる新しい冷却法の開発, (C)超電導マグネットのクエンチ機構と保護対策,等の項目を重点的に検討した.以下に,項目別に本年度の主な成果を示す.(1)超電導マグネットにおける導体のずれによる擾乱エネルギーの定量化について検討した.超電導体の機械的特性やスペーサ間隔と擾乱の大きさとを関連させた導体のずれのモデルを提案し,その有効性を実験的に示した.さらに,擾乱エネルギーを抑制するための導体構造を明らかにした.(2)突発的な導体のずれや構造体の微少破壊に伴う温度上昇や変位を定量的に測定するセンサとして,高磁界・変動電流の近傍で使用可能な変位センサ,温度分布を測定できる微小な温度センサアレイ等の開発を行った.(3)耐電圧特性が良好な単相冷媒の特長と簡便な液浸冷却を組合わせた超臨界圧ヘリウム浸漬冷却特性測定装置を開発し,動作特性を検討した.(4)超臨界圧ヘリウムによる強制冷却ホローコンダクタに対する許容熱負荷を実験的に定量化し,熱負荷パターンと安定性との関係を明らかにした.又, CableーinーConduit型コイルの冷却法,クエンチ時の挙動等を詳細に検討した.(5)超電導マグネットにおける軸対称の構造解析コードを作成し,熱収縮による応力分布を計算した.その結果,剪断応力なひずみエネルギー密度は巻枠と線材が接するカド部で大きくなることが明らかになった.(6)大型低損失導体である超電導撚線ケーブルに対して,低損失化と安定化の両面から決まる最適構造を提案した.又,撚線ケーブル特有の常電導転移現象のメカニズムを明らかにした.
表皮幹細胞を用いた爪の再生に関する研究

本研究の目的は、皮膚の細胞として注目されている表皮細胞のside poulation細胞(SP細胞)を用いて爪を再生することである。爪由来角化細胞の培養およびgene chipによる解析爪上皮からの培養が成功しなかったため、さらに培養を検討した。しかし、昨年度同様数回培養を試みるも爪からの上皮の培養は不可能であった。この結果より、爪の再生に関しては実験法を再検討することが必要であると思われた。線維芽細胞の培養およびgenechipによる解析昨年度nail matrixと皮膚の真皮から線維芽細胞をout growth法にて培養し、nail matrixに特異的に発現しているサイトカイン、細胞成長因子の検索のために、それぞれの細胞からRNAを抽出し、保存した。Gene chipによる解析を行ったところ、nail matrixに特異的に発現している遺伝子は見つからなかった。SP細胞を利用した表皮幹細胞の分離多指症の手術時に得られた余剰指から皮膚を剥離し、トリプシン処理にて細胞を分離・分散し、セルソーターにてSP細胞とmain細胞を分離回収し、それぞれの分画の細胞を培養し、増殖能力について検討したところ、当初はSP細胞の方が高い増殖能を示した。継代を繰り返すと、main populationの細胞が長期間増殖可能であった。ヒト角化細胞においては、SP細胞は初期の増殖が高い性質を示していた。SP細胞に各種のサイトカイン、細胞成長因子を単独、あるいは複数の組み合わせにて刺激を行い爪の誘導を試みたが、試した組み合わせでは誘導はできなかった。表皮角化細胞から爪細胞を誘導する系にっいては実験方法、アッセイ法を根本から変更して検討を加えなければならないと思われる。研究の目的は、皮膚の幹細胞として注目されている表皮細胞のside population細胞(SP細胞)を用いて爪を再生することである。爪由来角化細胞の培養およびgenechipによる解析多指症の手術時に得られた余剰指からnail matrixを分離し、ディスパーゼ溶液中に浸し、4°Cで24時間静置した。翌日ピンセットにて上皮成分と真皮成分を分離し、上皮成分をトリプシン溶液で10分間反応させ細胞を回収した。無血清培養液を用いて培養を開始したが、回収された細胞数が極端に少なく、培養は困難であった。3回試みるもすべて培養はできなかった。線維芽細胞の培養およびgene chipによる解析手掌の線維芽細胞が手掌の角化細胞のケラチン発現に重要であるとの報告から、爪上皮の形成にもnail matrix由来線維芽細胞が重要な役割をはたしていると考え、nail matrixと皮膚の真皮から線維芽細胞をout growth法にて培養した。nail matrixに特異的に発現しているサイトカイン、細胞成長因子の検索のために、それぞれの細胞からRNAを抽出し、保存した。SP細胞を利用した表皮幹細胞の分離多指症の手術時に得られた余剰指から皮膚を剥離し、トリプシン処理にて細胞を分離・分散し、セルソーターにてSP細胞とmain細胞を分離回収した。それぞれの分画の細胞を培養し、増殖能力について検討したところ、SP細胞の方が増殖能力が高かった。爪幹細胞マーカーの検索爪上皮幹細胞に強発現しているサイトカイン受容体、細胞成長因子受容体等の幹細胞マーカーについて免疫組織学的に検討したところ、爪幹細胞が存在しているとされる部位ではNGFR, p63, b1 integrin等が比較的強発現していることが明らかとなった。本年度の研究成果を基に、次年度は表皮角化細胞から爪細胞を誘導する系について検討を加える。
アーバン・グリーンネットワークの最適化

本研究は地域の開発プロセスに生物多様性と生態系サービス(BES)の観点を組み込み主流化させる一助となる地方自治体の管理能力を探る研究であり、発展途上国の都市における実地調査を中心に行われた。本年度における計画は以下の三つである。1)LBSAPガイドライン(地域の生物多様性に関する戦略と実行計画のガイドライン)を改善と完成;2)事例研究と実地調査の調査結果を統合的調査; 3)事例研究とインタビューの実施これらの計画は今年度で達成された。以下にその詳細を記す。一つはLBSAPガイドラインをイクレイ(持続可能性を目指す自治体協議会)とSCBD (sustainable capacity building for decentralization)と供に完成させた事。このガイドラインは地域の生物多様性を保護し強化するため、戦略と具体的な施策について記述されており地方自治体の持続可能性を持った開発に期待される。二つ目は中国の昆明と藩陽を訪問し事例研究を行った事。都市環境と開発部門を含めた政府関係者だけでなく、地域の生物多様性の問題に取り組む研究者からの地元当局者がインタビューを行った。発展途上国のほとんどの都市は経済発展とBESの保全を調整する観点において、BESガバナンスについての限られた意識と経験しか持っておらず、この傾向を考慮すると開発プロセスにBESの統合を支援する可能性戦略に関する知識を得る可能性は低いと考えられる。よって最後に国際アンケート調査を続けて実施し、26力国に45都市から103の回答を受けとった。結果は回答者が事前に定義された質問のリストから重要な因子を同定するために使用された。アンケート調査から発展途上国の都市のBESガバナンスを改善するために必要な以下の5つの事項が明らかになった。1 BESの意思決定に必要な検討事項を、国家・地方・地域の三つのレベルにおいて統合する事2開発と保全を強化するために法的・非法的に手段の両方を強化する事3金銭的援助やセクター間の交流による制度的支援を強化する事4部門間のBES知識の理解を向上させる事5 BESに害を及ぼす可能性のある伝統的な活動を監視する事(抄録なし)以下の3つの研究計画を実行し、ほぼ達成した。1)気候変動、生物多様性損失、生態系保全戦略に関する文献レビュー(国際アジェンダ、行政文書)、2)事例研究(Shenyang,Shanghai,Durban,Cape Town)の背景把握、3)UNFCCC COP17に参加と専門家とのネットワーク構築。生物多様性と生態系サービスに関する行政文献レビューを幅広く行い、特に、南アフリカの2都市に関しては精査した。2011年12月ダーバンとケープタウンにてケープタウン大学研究者と地元行政担当者にインタビューを行い、両都市の制度設計、政策立案、生物多様性戦略に関する文献を入手した。UN関連国際会議等にも参加し情報収集及びネットワーク構築を行った。上記研究の他、Local Biodiversity Strategies and Action Plan(LBSAP)ガイドブック作成に携わった。本ガイドブックは、国連大学高等研究所、ICLEI,国連生物多様性枠組条約事務局の協力のもと作成され、本年度出版予定であり、地域行政に生物多様性及び生態系サービスに関するアクションプランや戦略を考える上で、実用的なガイドラインを提供している。本ガイドブックは、学術的知見を地域政策決定者が活用できる術を提供しうるという点で意義があると考える。発展途上国の生物多様性保全と生態系システム管理のためのローカル・ガバナンス"と題した私の個人の研究では、(1)生物多様性保全と生態系システム管理の主流である方法を地域発展に用いる過程で生じる課題なのか、(2)自治体によっていままでどんな生物多様性保全と生態系システム管理が行われてきたか、(3)生物多様性保全と生態系システム管理と経済発展の調整との相乗効果を向上させることが可能な方法は何なのか、の三点を探索することを目指してきました。「行動計画の実施に関する第3回会合」などの国際会議や専門家会議に出席の機会を通じ、ライフサミットのCBD-COP11、と都市、地域の生物多様性のガバナンスについての知識を深めていきました。調査の最初の結果は神戸でのAPN第18回政府間会合(IGM)と4月10日に科学企画グループ(SPG)会合で提示されています。調査の結果は支配指標の一連の評価ツールが提案されるBES統治後、ローカル容量を測定するための重要な要因を定義するために使用されています。これらのガバナンス指標では、フィールドワーク、3月に政府関係者へのインタビューによって、環境ガバナンスを理解するために藩陽市で行われました。さらにケーススタディは、グローバル調査から開発アセスメントツールをテストするために中国の昆明で実施される予定です。最後に、この研究では、地方レベルでの能力評価と建物のための評価ツールと戦略の開発に貢献していきます。

このガイドラインは地域の生物多様性を保護し強化するため、戦略と具体的な施策について記述されており地方自治体の持続可能性を持った開発に期待される。二つ目は中国の昆明と藩陽を訪問し事例研究を行った事。都市環境と開発部門を含めた政府関係者だけでなく、地域の生物多様性の問題に取り組む研究者からの地元当局者がインタビューを行った。発展途上国のほとんどの都市は経済発展とBESの保全を調整する観点において、BESガバナンスについての限られた意識と経験しか持っておらず、この傾向を考慮すると開発プロセスにBESの統合を支援する可能性戦略に関する知識を得る可能性は低いと考えられる。よって最後に国際アンケート調査を続けて実施し、26力国に45都市から103の回答を受けとった。結果は回答者が事前に定義された質問のリストから重要な因子を同定するために使用された。アンケート調査から発展途上国の都市のBESガバナンスを改善するために必要な以下の5つの事項が明らかになった。1 BESの意思決定に必要な検討事項を、国家・地方・地域の三つのレベルにおいて統合する事2開発と保全を強化するために法的・非法的に手段の両方を強化する事3金銭的援助やセクター間の交流による制度的支援を強化する事4部門間のBES知識の理解を向上させる事5 BESに害を及ぼす可能性のある伝統的な活動を監視する事LBSAPガイドブックの作成はほぼ完了した。他の都市によるより良い都市化や幅広いコンサルテーションに関しては、やや精査が遅れている。調査が順調に進み、予定どおりの進捗状況を維持しています。ダーバンとケープタウンにおけるフィールドワークでは、生物多様性政策に関する必須文献を入手した。文献レビューとインタビュー解析は、現在進行中である。学会発表を行った。本年度は、協定大学においてLBSAPガイドブックのテストを行い、その結果をまとめRio+20において発表する。ガイドブックを出版し、都市の生物多様性戦略に貢献するために地域行政に提供する。いくつかのLAB都市において、更なる事例研究と行政担当者とのインタビューを行い、その解析を発展途上国の都市の生物多様性政策の枠組み評価とともに行う。最初の事例研究として中国の都市を選び、生物多様性保全または生態系サービスに関する、政策決定プロセス、政策立案システム、既存の規制、政策、戦略に関する文献レビューを行う。更なる研究結果を得るため、今年度、私は5月に中国の昆明で生物多様性管理のフィールドワークを行う事を計画し、調査範囲の拡大を期待しています。(抄録なし)
骨格筋幹細胞の「数」を規定する分子基盤の解明とその応用

本研究は骨格筋幹細胞(サテライト細胞)の数を規定する分子基盤としてNotchシグナルに着目した。これまで、Loss-of-function実験系を用い、サテライト幹細胞においてNotch1およびNotch2は筋分化を抑制し、自己複製を促進することで幹細胞プールの維持に貢献していることを見出した。そこで今年度は、サテライト細胞におけるNotch恒常活性化の影響を検討した。タモキシフェンの投与によってサテライト細胞特異的にNocth2が恒常的に活性化するPax7-CreERT2;R26-LSL-N2ICD(N2Tg)マウスを作出し、実験を行なった。5日間のタモキシフェンの投与によって遺伝子改変を誘導し筋損傷を与えたところ、N2Tgマウスは膠原線維の沈着を伴う再生不全を呈した。続いて、N2Tgマウスから単一筋線維を単離して培養したところ、自己複製の促進と筋分化の抑制が観察された。以上より、Notch2は筋分化を抑制することで、サテライト細胞の休止期維持および自己複製を制御しており、その発現バランスが崩れることで筋再生不全が生じることが明らかとなった。骨格筋幹細胞におけるNotchの機能解析はほとんど済んでおり、さらに先のプロジェクトに進展している。サテライト細胞におけるNotchシグナルの機能についての解析は進展している。次年度は加齢や疾病によるサテライト細胞の機能変化とNotchの関与について検討する。骨格筋幹細胞(サテライト細胞)の数は規定する分子基盤としてNotchシグナルに着目した。Notchシグナルは種々の組織の形成や再生に必須の役割を果たしており、細胞表面に発現するNotch受容体に細胞外リガンドが結合することでシグナルが活性化され、標的遺伝子の転写を促進する。サテライト細胞には、3種類のNotch受容体(Notch1-3)が発現していることが確認されているものの、Notch1およびNotch2の機能は明らかになっていない。そこで、タモキシフェンの投与によってサテライト細胞特異的に遺伝子組換え酵素Creが発現するPax7-CreERT2マウスとNotch1-floxedマウス、Notch2-floxedマウス、Notch1-floxed;Notch2-floxedマウスをそれぞれ掛け合わせて、サテライト細胞特異的Notch1欠損(N1KO)マウス、サテライト細胞特異的Notch2欠損(N2KO)マウス、サテライト細胞特異的Notch1/Notch2欠損(DKO)マウスを作出した。遺伝子改変を誘導して5日後にそれぞれのマウスから前脛骨筋と長趾伸筋を採取し、組織切片と単一筋線維の免疫染色を行なった。その結果、N1KOマウスおよびN2KOマウスでサテライト細胞数が減少し、DKOマウスではほとんど枯渇することを見出した。また、DKOマウスから単離したサテライト細胞を増殖させたのちに遺伝子改変を誘導し、活性化したサテライト細胞におけるNotch1およびNotch2の機能を評価した。その結果、Notch1およびNotch2の欠損による筋分化の促進と自己複製の抑制が観察された。以上より、サテライト細胞において、Notch1およびNotch2は筋分化を抑制し、自己複製を促進することで幹細胞プールの維持に貢献していることを見出した。予定より早くサテライト細胞におけるNotch遺伝子の機能解析を行うことができた。また、研究成果をまとめた論文が学術雑誌「Stem Cells」に掲載された。今年度はサテライト細胞におけるNotch遺伝子の機能を明らかにした。次年度は、加齢に伴って起こるサテライト細胞の機能変化にNotchシグナルが関与するかどうかを検討する。実験に使用する物品を想定していたよりも安く購入することができた。次年度の物品購入費に充てる。研究計画の進行に少々変更があったため、不使用額が生じた。次年度はさらに研究を進展させる計画をしており、全額年度中に使用する予定である。
コケ細胞内のメバロン酸経路/非メバロン酸経路の局在性とその生物的意味の解明

昨年度シダレゴヘイゴケ(Ptycanthus striatus)培養細胞中でのフィチル側鎖生合成で、ファルネシル-2-リン酸(FPP)部分への優先的な取込みを、[2,2-^2H_2]-及び[2-^<13>C]メパロン酸(MVA)の取り込み実験で確認した。FPP由来部分の優先的な標識が何故おこるのかを証明するために、cytosolと葉緑体でのテルペノイド生合成のコンパートメンテーションの観点から、分離した葉緑体への前駆体の取り込み実験を行い、以下の結果をえた。1)無傷の葉緑体をシダレゴヘイゴケやツクシウロコゴケHeteroscyphus planus培養細胞から分離した。コケ葉緑体は分離途中で分解せず、無傷のままで得られることが判った。Ptychanthus striatusやH.plarusの葉緑体脂質には主たるテルペノイドとしてフィトールが見い出され、そのほかファルネソールとゲニルゲラニオールが微量成分として見い出された。2)分離された無傷葉緑体を用いた放射性イソプレニル2リン酸の取り込み実験によってコケの葉緑体エンベロープはFPPに対して高い透過性を示すが、IPPに対してはずっと低いことが示された。GPPはその間である。イソプレニル2リン酸の取り込みが鎖長の長さによることから、葉緑体膜と前駆体分子間の1pophilic intcmctionによって葉緑体への前駆体の取り込みが促されると考えられる。葉緑体に取り込まれたFPPのGGPPへの転換も確認した。このことから、コケ植物におけるフィチル側鎖の非等価な標識は細胞質で合成されるMVA由来のFPPの葉緑体への選択的な取り込みと内生デオキシシキシルロースリン酸由来のIPPとの縮合によるGGPPの合成の結果と考えられる。コケ培養細胞にイソプレノイド系化合物の種々の前駆物質を投与し、細胞質で主として合成されるセスキテルペン(C-15化合物)と葉緑体で合成されるクロロフィルのフィチル側鎖(C-20化合物)を指標にそれぞれの生合成におけるメバロン酸と非メバロン酸経路の関与を相互に比較し、その生物的な意味について推察した。タイ類シダレゴヘイゴケ(Ptychanthus striatus)培養細胞にメバロン酸を投与し、セスキテルペンとフィチル側鎖に取り込ませたところ、セスキテルペンには効率よく取り込まれたが、フィチル側鎖への取り込みは低く、葉緑体内で合成されるイソプレノイド生合成におけるメバロン酸経路の寄与は低いことが分かった。また、フィチル側鎖の標識パターンから外部投与のメバロン酸は一つおきに導入されたことから、葉緑体膜のイソプレノールピロリン酸類への透過性や鎖長延長の多様性が示唆された。また、[1-^<13>C]グルコースの投与実験では、フィチル側鎖の標識位置と取り込み率から、メバロン酸/非メバロン酸の寄与率は9:1程度と推定された。また、ツクシウロコゴケ(Heteroscyphus planus)培養細胞を用いた、セリンの投与実験でもメバロン酸経路と非メバロン酸経路の寄与を区別できることが分かった。ツノゴケ類培養細胞へのメバロン酸の投与実験で、ツノゴケにおいてもファルネシルピロリン酸が葉緑体膜を透過し、ゲラニルゲラニルピロリン酸へ鎖長延長していく可能性が示唆された。昨年度

シダレゴヘイゴケ(Ptychanthus striatus)培養細胞中でのフィチル側鎖生合成で、ファルネシル-2-リン酸(FPP)部分への優先的な取込みを、[2,2-^2H_2]-及び[2-^<13>C]メバロン酸(MVA)の取り込み実験で確認した。FPP由来部分の優先的な標識が何故おこるのかをcytosolと葉緑体でのテルペノイド生合成のコンパートメンテーションの観点から証明するために、分離した葉緑体への前駆体の取り込み実験を行い、以下の結果を得た。1)無傷の葉緑体をシダレゴヘイゴケやツクシウロコゴケHeteroscyphus planus培養細胞から分離した。コケ葉緑体は分離途中で分解せず、無傷のままで得られることが判った。Ptychanthus striatusやH. planusの葉緑体脂質には主たるテルペノイドとしてフィトールが見い出され、そのほかファルネソールとゲラニルゲラニオールが微量成分として見い出された。2)分離された無傷葉緑体を用いた放射性イソプレニル2リン酸の取り込み実験によってコケの葉緑体エンベロープはFPPに対して高い透過性を示すが、IPPに対してはずっと低いことが示された。GPPはその中間である。イソプレニル2リン酸の取り込みが鎖長の長さによることから、葉緑体膜と前駆体分子間のlipophilic interactionによって葉緑体への前駆体の取り込みが促されると考えられる。葉緑体に取り込まれたFPPのゲラニルゲラニル-2-リン酸(GGPP)への転換も確認した。このことから、コケ植物におけるフィチル側鎖の非等価な標識は、細胞質で合成されるMVA由来のFPPの葉緑体への選択的な取り込みと内生デオキシキシルロースリン酸由来のIPPとの縮合によるGGPPの合成の結果と考えられる。
住民と施設の協働のための実践モデルの開発

本研究は、人びとが支え合って構築することが強く要請されている「地域共生社会」の実現のために、福祉施設がキーとなって住民、利用者、その他地域のさまざまなステークホルダーを巻き込んで協働をしていくことの重要性と可能性について検討するものである。従来型の「福祉施設のボランティア受け入れ」というスタイルを超え、住民、利用者、施設職員、家族、専門職等が時には互いの境界をとりはらった関係性の中で支え合える「場」や「機会」はどのようにすれば作られるのか。各地にたち現れている優れた取り組みのケース・スタディを行うことで、地域共生社会実現につながる「住民と施設の協働」に資することのできる実践モデルを提示する。成功事例を普遍化させ、必要な要素を明らかにすることは、地域貢献が求められる福祉施設に有用な実践手法を提供することになる。そこで本年度は、研究会を3回実施し、各研究会メンバーの個別研究活動をふまえ、次の3点の研究を行った。1「従来型の福祉施設のボランティア受け入れのスタイルを超えた取組」について、研究メンバー、協力者の討議に基づくガイドラインの検討2ガイドラインに基づく「住民と施設の協働関係」を構築している先行事例の検討や「好事例」を選定し、インタビュー研究の対象となる実践事例を抽出するための必要条件の検討3全国の実践事例や情報を収集分析また、年間にわたり各研究メンバーによる関連するテーマの論文執筆を始め、全国での実践事例や情報収集に努めた。理由:本研究は、「ボランティア受け入れ側の福祉施設と、ボランティアをする側の地域住民という協力関係」から、「住民と施設の協働」という関係を構築することが強く要請される社会的な状況の中で、現行の「ボランティア受け入れ」をどのようにすれば「協働関係」へと発展させることができるのかを先行事例から探るものである。本年度は「ボランティアする人」「お世話する人」「される人」「利用者」「職員」というボーダーを超え、「ごちゃまぜ」の関係の中でそれぞれが主体的に力を合わせ、支え合うことのできる「場」や「機会」はどのようにすれば作られるのか、好事例のケース・スタディによって分析し、検討を行った。そして、「好事例」の選出については、「機縁法」を用いて20事例程度選定することができた。さらに、「好事例」の中から先行事例に取り組んでいる施設職員(2名)を研究協力者として研究会に招聘し、具体的な実践内容や本研究に対する有益な助言をいただくことができた。また「全国ボランティアコーディネーター研究集会2019」にて本研究会主催の分科会を実施し、全国の実践事例情報を収集することができた。2019年度の研究は、「好事例」の中からインタビュー対象となる10事例程度を抽出し、訪問調査設計、準備を行う。そのために、これまでの研究成果を検証するため日本地域福祉学会年次大会にて発表を行い、本研究に対する意見や助言・忠告を広く聴収する。その後訪問調査を実行し、施設長または地域担当の職員、かかわっている住民へのインタビューならびに直接観察によって情報収集を行う。そうした訪問調査から得られたインタビューデータは、逐語記録としてデータ化する。また直接観察の結果についても、研究会での討議をふまえ逐語記録としてデータ化する。これらのデータは質的内容分析によってコード化し、マトリックスに整理してコードマトリックスから成功要因を抽出する。さらに成功要因が妥当であるかについて、「福祉施設のボランティア受け入れ」の研修を企画実施している複数の県社会福祉協議会ボランティアセンターの担当者らを対象にグループインタビューを行って検証する。その検証を踏まえた上で、住民との新たな協働を作ることに成功している福祉施設の実践モデルをいくつかに類型化し、提示することを目指す。本年度は「ボランティアする人」「お世話する人」

「される人」「利用者」「職員」というボーダーを超え、「ごちゃまぜ」の関係の中でそれぞれが主体的に力を合わせ、支え合うことのできる「場」や「機会」はどのようにすれば作られるのか、好事例のケース・スタディによって分析し、検討を行った。そして、「好事例」の選出については、「機縁法」を用いて20事例程度選定することができた。さらに、「好事例」の中から先行事例に取り組んでいる施設職員(2名)を研究協力者として研究会に招聘し、具体的な実践内容や本研究に対する有益な助言をいただくことができた。また「全国ボランティアコーディネーター研究集会2019」にて本研究会主催の分科会を実施し、全国の実践事例情報を収集することができた。2019年度の研究は、「好事例」の中からインタビュー対象となる10事例程度を抽出し、訪問調査設計、準備を行う。そのために、これまでの研究成果を検証するため日本地域福祉学会年次大会にて発表を行い、本研究に対する意見や助言・忠告を広く聴収する。その後訪問調査を実行し、施設長または地域担当の職員、かかわっている住民へのインタビューならびに直接観察によって情報収集を行う。そうした訪問調査から得られたインタビューデータは、逐語記録としてデータ化する。また直接観察の結果についても、研究会での討議をふまえ逐語記録としてデータ化する。これらのデータは質的内容分析によってコード化し、マトリックスに整理してコードマトリックスから成功要因を抽出する。さらに成功要因が妥当であるかについて、「福祉施設のボランティア受け入れ」の研修を企画実施している複数の県社会福祉協議会ボランティアセンターの担当者らを対象にグループインタビューを行って検証する。その検証を踏まえた上で、住民との新たな協働を作ることに成功している福祉施設の実践モデルをいくつかに類型化し、提示することを目指す。全国で展開されている「好事例」の施設へ訪問し、インタビューを実施する計画が少し遅れていいるため、旅費や人件費・謝金の支出額が予定より少額となったため、次年度使用額が生じた。翌年度は、各地への訪問インタビュー調査の計画を実行し、請求した助成金を使用する予定である。「ボランティアコーディネーター研究集会2019」(2019年3月2日3日会場京都市内)の分科会(2019年3月3日実施)にて、「ボランティアを受け入れる+住民と協働するこれからの福祉施設へ京都の先駆的な取り組みから学ぶ」をテーマとした分科会を担当し、本研究会の研究活動について全国からの分科会参加者19名に向けて報告を行った。
積層圧電素子を応用した海洋生物調査のための広帯域音響探査システムの開発

積層圧電アクチュエータ(積層圧電素子)を応用した新しい広帯域送受波器とこれを利用した広帯域音響探査システムおよび解析手法を開発した。本システムの特長は,20200 kHzの広帯域音波が送受信可能であり,海洋生物(魚類や動物プランクトン)のエコーから音響散乱スペクトルが測定可能な点である。スペクトルには観測対象の種(分類群),サイズ,行動などの情報を含んでいるため,ネットで採集せずともそれらの生物学的情報が得られる。ネット採集が困難なプラットフォーム(AUVや水中グライダーなど)での生物観測を可能にする技術である。その他には漁労技術,海中のガスや海底などの観測にも応用できる。海洋生物(魚類や動物プランクトンなど)の調査で使用されている既存の音響探査システムの送受波器(音波を送波・受波するセンサー)は,ある単一の周波数の音波(狭帯域音波と呼ばれる,例えば38kHz)しか使えず,エコー(生物に当たって跳ね返ってきた音波)からサイズや分類群といった生物学的情報を抽出することは難しい。そこで,リニアFM信号といった広帯域音波が扱える送受波器を開発し,エコーから生物学的情報を多く抽出できる広帯域音響探査システムが必要であると考えた。平成23年度は,30150kHzで使用可能な送受波器を開発した。デジタルカメラのオートフォーカスなどに使用される積層圧電アクチュエータ(以降,積層圧電素子と呼ぶ)を送受波器の圧電素子として採用している点が特長である。所望する周波数帯の高周波側をカバーするために共振周波数138kHzである長さ10mmの積層圧電素子を使用した。また,低周波側をカバーするために52個の積層圧電素子を厚さ13mmのアクリル板で挟み込んだランジュバン構造とし,40kHz付近に共振周波数を持たせた。この方法により広帯域化を実現した。アクリル板は円形とし,海洋生物の音響探査に適切なビーム幅(27°5.4°)も実現した。なお,塩化ビニル製のケースに納めて水密を保ち,実海域での使用に耐えるものとした。さらに,市販の計測機器を組み合わせた実験システムを構築し,金属球を使用したシステムの較正方法,ターゲットストレングス(生物1個体の音波反射強度)スペクトルの測定方法を信号処理まで含めて確立した。現在,一般的に利用されている海洋生物(魚類や動物プランクトンなど)調査用のエコーサウンダーは,狭帯域(ナローバンド)の音波を利用している。狭帯域=扱える情報量が少ないため,海洋生物のエコーからロバストで多くの生物学的情報(サイズ,密度,分類群,行動)を抽出することは非常に難しい。そこで,本研究では,扱える情報量が多い=広帯域(ブロードバンド)の音波が利用できるエコーサウンダー(本研究では,音響探査システムと称す)を開発している。平成25年度は,これまでに製作してきた試作機を発展させ,より実用的なシステムを製作した。特に,システムを小型して可搬性を高めることを目標とした。プリアンプ,フィルター,データ収録部は小型化し,可搬型のケースにインテグレートした。また,高精度な測定を実現するために,受波器(エコーを受け取るセンサー)内に20 dBのプリアンプを内蔵し,信号対雑音比を向上させた。また,データ収録部には16 bitのADボードを使用し,ダイナミックレンジを広げた。水槽での動作試験は終えたので,今後は現場での応用研究を進めるとともに,必要に応じて改良・修正を加えて完成させる。別途,前年度までに製作してきた試作機も信号対雑音比を向上させるための改良を施してきた。これらの成果の一部は前述した実用機の製作に反映した。また,東京海洋大学練習船海鷹丸が実施した南大洋での海洋生物調査に応用し,国際的な資源管理対象種であるナンキョクオキアミの観測を行った。広帯域音波によるナンキョクオキアミのエコー観測に初めて成功し,前年度までに確立した信号処理方法によって解析したところ,ナンキョクオキアミのサイズに依存した音響散乱スペクトルを捉えることができた。今後,詳細な解析を進め,サイズ別の密度推定を試みる。音波を使用した海洋生物(魚類や動物プランクトンなど)の調査手法を高度化するため,リニアFM信号といった広帯域音波が扱える送受波器(音波を送波・受波するセンサー)を開発し,エコー(生物に当たって跳ね返ってきた音波)から生物学的情報(サイズや分類群など)が抽出できる広帯域音響探査システムを開発中である。平成23年度までに,30150 kHzで使用可能な広帯域送受波器を完成させ,実験システムを構築した。また,システムの較正方法とターゲットストレングス(生物1個体の音波反射強度,TSと略す)スペクトルの測定方法を確立した。しかし,システムの信号対雑音比が低いことが解決すべき課題として残った。そこで平成24年度は,ハードおよびソフトの両面から以下の対策を施し,信号対雑音比を向上させた。

1)送受波器へ印加できる最大電圧を水槽実験で調べ,送波音圧を最大限向上させた。2)送信波形の振幅を変調することにより,送受信系感度の周波数特性を平坦にした。3)回路に雑音対策(シールド線や金属ケースを使用)を施し,雑音に強い受信系とした。実際の調査では,生物1個体を観測対象とするだけでなく,生物群集を相手にすることが多い。そこで,TSスペクトルの測定方法を発展させ,体積後方散乱強度(生物群集の音波反射強度)スペクトルの信号処理アルゴリズムを構築し,シミュレーションと実測の両面から正しいことを確かめた。現在,一般的に利用されている海洋生物(魚類や動物プランクトンなど)調査用のエコーサウンダーは,狭帯域(ナローバンド)の音響信号を利用している。狭帯域=扱える情報量が少ないため,海洋生物のエコーからロバストで多くの生物学的情報(サイズ,密度,分類群,行動)を抽出することは非常に難しい。そこで,本研究では,扱える情報量が多い=広帯域(ブロードバンド)の音響信号が利用できるエコーサウンダーを開発している。昨年度の東京海洋大学練習船海鷹丸による南大洋観測で得られたナンキョクオキアミのエコーデータを解析し,サイズ推定することに成功した。ネット採集で得られたサイズとほぼ同じであり,本システムと解析手法の有効性が確かめられた。今後,論文としてまとめ公表していく予定である。昨年度までに構築した実用的なシステム(以降,実用機と称す)の海上試験を行った。システムを小型化したので調査船での使い勝手が格段に向上した。受波器に内蔵したプリアンプによって信号対雑音比の高いエコー波形が収録できることを確かめたが,ケーブルの接続不良による電気的なノイズも確認された。この点については今後改良する予定である。平成27年1月には海鷹丸による南大洋調査において,ナンキョクオキアミの観測を行った。実用機の導入には多少の不安があったので,試作機の12-bit ADボードを実用機の16-bit ADボードと交換し,ダイナミックレンジを拡張した試作機を調査に持ち込んだ。信号対雑音比が十分に高いナンキョクオキアミと思われるエコーデータを収録することに成功し,今後,解析を行っていく予定である。観測はナンキョクオキアミのパッチを船底エコーサウンダーで発見後に停船して行うが,ナンキョクオキアミが船体から逃避していることが推察された。今後は曳航体に送受波器を装備するなどして,航走観測も行えるようにする必要がある。26年度が最終年度であるため、記入しない。海洋音響学26年度が最終年度であるため、記入しない。広帯域送受波器の開発だけでなく,市販の計測機器を組み合わせた実験システムを構築し,金属球を使用したシステムの較正方法,ターゲットストレングススペクトルの測定方法を信号処理まで含めて確立し,当初の計画以上に研究が進展している。システムの製作については,当初の計画どおりに製作できない部分があった。しかし,解決策を見出して研究を進め,目的の達成には支障を与えていない。したがって,おおむね順調に進展していると自己評価している。