hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多彩なニーズに応える工業用ニトリルヒドラターゼ生成菌ライブラリーの作成

地球環境問題の深刻化と共に、酸やアルカリ廃液を生じず重金属触媒を用いないニトリルヒドラターゼを用いたバイオプロセスは環境適応型と評価され、本酵素の応用の範囲はさらに広まりつつある。既にRhodococcus rhodochrous J1株のニトリルヒドラターゼがアクリルアミド、ニコチンアミドの工業生産用生体触媒として用いられているが、さらに熱安定性、溶媒耐性などより多彩な特性を持ったニトリルヒドラターゼが求められる状況である。ファインケミカルズのキラル基本骨格の合成に光学特異的ニトリルヒドラターゼの利用が要求される場合も多くなってきた。即ち、ニトリルヒドラターゼ応用の新しい展開期を迎えている。本検討では、工業用R.rhodochrous J1株のニトリルヒドラターゼとは異なった特徴をもったニトリルヒドラターゼ生成菌を広く自然界から分離収集し、種々の目的にあったニトリルヒドラターゼ生成菌のコレクションの作成を試みた。工業用触媒としてニトリルヒドラターゼに要求される特性として、光学特異性、耐熱性、溶媒耐性、高濃度生産物耐性、高濃度基質耐性、基質に対する高い親和性(low Km)、有機溶媒耐性、酸耐性、アルカリ耐性、シアン耐性等をある。このような特徴を持ったニトリルヒドラターゼを取得するために、新しい分離方法を試みた。我々はこれまで検討してこなかった45°Cでの集積培養を続ける行うことにより、全く報告されなかったAmycolatopsis属菌やActinomadura属菌が強いニトリルヒドラターゼ活性を示すことを見出した。また現時点では、活性は低いが熱安定性、高濃度基質および生成物耐性、有機溶媒耐性等の特徴のあるニトリルヒドラターゼ生成菌を収集した。
EBウイルス感染細胞内におけるウイルスゲノム複製及び保持機構の解析

本研究はEBVゲノム複製機構とそれをサポートする宿主機能の役割の解明のため以下の3つの観点((1)潜伏感染EBVゲノム複製機構(2)溶解感染EBVゲノム複製機構(3)潜伏感染からの再活性化の機構解明)から研究を推進することを目標とし、以下の成果を得た。1)潜伏感染EBVゲノム複製機構:細胞透過性化学架橋剤DSPによる解析法を確立し、それを用いてORC1/CDC6の核マトリックス結合をより確かに示した。また、ORC1はS期においてproteasomeにおいて分解されることを明らかにした。これも再複製の抑制に寄与していると考えられる。ORC2に関しては、核結合型の約半数がDNaseで可溶化されたものの、残りはORC1同様核マトリックスに結合していることがわかった(J. Biol. Chem.277:10354-10361 2002)。以一方、MCMはより広範囲のクロマチンに分布していた。2)溶解感染EBVゲノム複製機構:BALF5蛋白質はポリメラーゼcatalytic蛋白質であるが、自身のポリメラーゼprocessivityは低い。反応系にBMRF1蛋白質を添加するとBALF5蛋白質は非常に高いprocessivityを持つ酵素に変換する。ウイルス産生を誘導したB95-8細胞、および組み換えバキュロウイルス感染昆虫細胞の抽出液をショ糖密度勾配遠心法で解析したところ、両蛋白質は生理的条件下においてheterodimerを形成することが明らかとなった。この複合体形成は400mM NaCl存在下ではdisruptされる。また一部はheterodimer二つから成るdimericunitsを形成していることが示唆された。EBV複製フォークではこの複合体がcoordinateしながら両鎖合成を行なっていると考えられる〔投稿準備中〕。3)潜伏感染からの再活性化の機構解明:EBV潜伏感染細胞において、EBV Lytic cycleへの移行後ウイルスゲノム複製がどのような細胞周期環境下でおこり、また宿主DNA複製がどのように制御されるのかを知るために、我々は、細胞に余分な刺激を与えることなく、EBV lytic cycleを誘導できるtet-on細胞株を樹立し、lytic cycleと宿主細胞周期との相互関係を検討した。この細胞株はlytic cycleを誘導すると細胞増殖停止が観察された。Lytic cycleを誘導した細胞のほとんどがG1/early S期で停止していた。BrdUの取り込みを解析したところ、ウイルスDHA合成は2N DNA contentをもつ細胞で顕著に起こり、宿主DNA合成の抑制が観察された。lytic cycleへの移行前後で細胞周期停止に関与する因子であるp53,CDK inhibitorであるp21,p27の量的変動は無く、cyclinA, cyclinEといったS期進行に関与する蛋白質の発現増加が観察され、Rbのリン酸化型の蓄積が認められた。またlytic cycleにおいてRbをリン酸化しているのは主にCDK2であることが示された。EBV潜伏感染Bリンパ球における再活性化は、G1/S期境界を越えたS期CDK活性の高い状況下において起こることが示唆された(Kudoh et al. J. Virol.77:851-861.2003)。

Lytic cycleを誘導した細胞のほとんどがG1/early S期で停止していた。BrdUの取り込みを解析したところ、ウイルスDHA合成は2N DNA contentをもつ細胞で顕著に起こり、宿主DNA合成の抑制が観察された。lytic cycleへの移行前後で細胞周期停止に関与する因子であるp53,CDK inhibitorであるp21,p27の量的変動は無く、cyclinA, cyclinEといったS期進行に関与する蛋白質の発現増加が観察され、Rbのリン酸化型の蓄積が認められた。またlytic cycleにおいてRbをリン酸化しているのは主にCDK2であることが示された。EBV潜伏感染Bリンパ球における再活性化は、G1/S期境界を越えたS期CDK活性の高い状況下において起こることが示唆された(Kudoh et al. J. Virol.77:851-861.2003)。
イストリア地方の近代化と国民形成の諸問題

イストリアにおける国民形成過程の実像を、一次史料を活用しつつ具体的に再構築し、そこで生じたさまざまな問題に検討を加えた。時代的には、ハプスブルク帝国時代、旧ユーゴ王国とイタリア王国に分断された両大戦間期、旧ユーゴ連邦時代、現代の4期に区分し、時代ごとに考察した。当該地域における国民意識の形成あるいは変化、とくにイストリア理念の成立過程とその実情を明らかにするとともに、クロアチア・ナショナリズムやイタリア・ナショナリズムとの関係、さらには周辺地域との関係を再検討した。その結果、イストリア理念はハプスブルク帝国時代末期にあたる19世紀末に誕生したが、この理念を標榜する同時代のイストリア自治主義はイタリア・ナショナリストの方便に過ぎず、住民の多くは自らをクロアチア国民の一部として認識していったことが明らかになった。また、イストリア理念が両大戦間期にはイタリア王国からの分離を支えるものとなったこと、さらに現在では旧ユーゴ連邦解体過程で生じた過激なクロアチア・ナショナリズムに対抗する性格を帯びていることを指摘し、その連続性が乏しいことも解明された。なお、これまで入手していた一般的な研究資料の分析とあわせて、イストリア地方を分割領有するクロアチア、スロヴェニア、イタリアを訪問し、ザグレブ、リイェカ、パジン、プーラ、コペル、トリエステなど各地の研究機関・図書館・史料館で研究資料の補充・確認作業やザグレブ大学のスタンチチ教授、ロクサンディチ教授ら当該地域の研究者と意見交換を含む現地調査を実施した。これにより、上記の理論的枠組の妥当性が確認されたと考える。まず、日本で欠如しているイストリア史に関する基礎的な研究資料・史料を収集・整理し、先行研究の批判的検討・評価を行った。クロアチア、イタリア、スロヴェニアの三か国にまたがるイストリア地方の歴史叙述は、一般的に当事国のナショナリズムの影響が甚大であり、個々の事象に対する解釈が独善的で客観的を欠く場合が多いことが判明した。続いて、19世紀から現在に至るイストリア地方の法的地位・諸制度の把握、人口・産業統計の整理、イストリァの「国民」像に関する思想家・政治家などの発言の抽出といった作業を行った(来年度中にデータベース化し、公開する予定)。なお中間段階であるが、これらを通じて、次の点が明らかになった。イストリア地方は19世紀初頭にオーストリア帝国の支配下に入ったが、統一的な自治単位としては認められず、トリエステ総督府への従属を余儀なくされた。19世紀を通じて進展したイストリア地方の近代化は人口の都市集中をもたらすことによって社会的・経済的に劣勢にあるスラヴ系住民のイタリア化を促進した。1846年に3対1だったスラヴ系住民とイタリア系住民の比率は1880年には3対2に激変している。オーストリア政府はイタリア系寡頭支配層の優越的地位を保全し、帝国全土で影響力を拡大しつつあるスラヴ系住民の抑圧に利用したのである。19世紀後半はイストリア住民の分断化の時代であり、スラヴ系住民が隣接するクロアチアで提唱された南スラヴ・ナショナリズムに共鳴する一方で(タボル運動や読書クラブの設立などが代表例)、イタリア系住民は表面的にオーストリア政府への服従を装いつつ、イタリア・イレデンティズムに傾倒していった。なお、両者の対立が尖鋭化する中で、第三の選択肢としてイストリア地域運動が登場したことも注目される。
プラズマ中の電場測定におけるミクロ電場の分離(超高感度量子干渉・レーザー誘起蛍光偏光分光法の利用)

磁場中プラズマでは、シュタルク効果により誘起される電気双極子と電気四極子遷移間の干渉効果を利用することによって、プラズマ粒子によるミクロスコピックな電場とマクロスコピックな電場とを明確に分離し、かつ高い感度で測定できる可能性がある。本研究の目的は、この原理の検証と超高感度電場計測法の確立である。レーザー励起過程に干渉効果が存在する場合に形成される上準位の磁気副準位間の分布を理論的に求め、自然放射遷移による蛍光の円偏光度の電場依存性を計算した。具体的にはヘリウム準安定原子2^1Sを励起状態4^1Dに励起後、2^1pへ放射遷移する場合について計算した。その結果、従来の直線偏光度によるものより一桁電場検出感度が高いことが示された(検出下限10V/cm)。円筒型ホローカソード放電プラズマ装置および円偏光成分同時検出光学系を用いて、シース電場に直交した磁場(60G)を印加したプラズマからのレーザー誘起蛍光の円偏光度を磁場方向から観測した。シース即ちマクロスコピックな電場が存在する場所では蛍光は非常に強く偏光している(偏光度0.75)ことが見出されたが、負グロー部においては、測定誤差の範囲内で偏光は認められなかった。シース部で観測された偏光度と理論的に得られた値とが良い一致を示すことから、観測された円偏光度はシュタルクー電気四極子干渉によること、さらに、この方法を用いると磁場に直交するミクロスコピック電場を選択的に検出できることが実証された。今後の課題として、10^<12>cm^<-3>以上の電子密度が期待できるペニング放電プラズマにこの方法を適用し、ミクロスコピック電場の計測を試みる。磁場中プラズマでは、シュタルク効果により誘起される電気双極子と電気四極子遷移間の干渉効果を利用することによって、プラズマ粒子によるミクロスコピックな電場とマクロスコピックな電場とを明確に分離し、かつ高感度て測定できる可能性がある。この原理の検証と超高感度電場計測法の確率が本研究の目的である。本年度は実験に使用する放電プラズマ装置の製作と装置性能試験ならびにレーザー誘起蛍光観測装置の改良を行った。1.放電プラズマ装置の主な特徴(1)放電電極:基本的には平行平板ホローカソードである。カソードの裏側に永久磁石板を置くことによってその面に直交する磁場を印加できる。もう一方のカソード板の中心に小穴を開けた。この穴を通して磁場方向からレーザー誘起蛍光(LIF)の円偏光成分を観測できる。この放電管は陰極間隙に陽極を挿入することによって、ペニング放電も行うことができる。これにより、電子密度の高いプラズマが生成できるため、ミクロスコピック電場とLIF偏光特性の相関を詳しく調べることができる。(2)観測ポート:LIFを磁場の方向および磁場に直交する方向から観測できる様に、レーザー打ち込み用ポートを1対、レーザー誘起蛍光観測用ポートを2対、合計3対のポートを互いに直交して設置した。2.観測光学系の改良点レーザー誘起蛍光の円偏光成分を測定できるように既設の観測光学系、即ち、直線偏光成分π-、σ-蛍光の同時計測装置)に1/4波長板を取付け左右円偏光成分を直交する直線偏光に変換・分離し、その偏光度を計測できるようにした。この原理の検証と超高感度

電場計測法の確立が本研究の目的である。本年度は、先ず、レーザー励起過程に干渉効果が存在する場合に形成される上準位の磁気副準位間の分布を理論的に求め、自然放射遷移による蛍光の円偏光度の電場依存性を計算した。具体的にはヘリウム準安定原子2^1Sを励起状態4^1Dに励起後、3^1Pへ放射遷移する場合について計算した。その結果、従来の直線偏光度によるものより一桁電場検出感度が高いことが示された(検出下限10V/cm)。次に、昨年度製作した放電プラズマ装置および円偏光成分同時検出光学系を用いて、シース電場に直交した磁場(60G)を印加したプラズマからのレーザー誘起蛍光の円偏光度を磁場方向から観測した。シース即ちマクロスコピックな電場が存在する場所では蛍光は非常に強く偏光している(偏光度0.75)ことが見出されたが、負グロー部においては、測定誤差の範囲内で偏光は認められなかった。シース部で観測された偏光度と理論的に得られた値とが良い一致を示すことから、観測された円偏光度はシュタルク-電気四極子干渉によること、さらに、この方法を用いると磁場に直交するミクロスコピック電場を選択的に検出できることが実証された。今後の課題として、10^<12>cm^<-3>以上の電子密度が期待できるペニング放電プラズマにこの方法を適用し、ミクロスコピック電場の計測を試みる。
植民都市空間の起源・変容・転成・保全に関する調査研究

オランダ植民都市の系譜については、16世紀末以降の植民地化の歴史、特にオランダ東インド会社(VOC 1602-1799)および西インド会社(WIC 1621-1791)の歴史的展開について、その全容を把握する必要がある。まず基本的な文献をもとに、要塞、商館の置かれた場所を含めてオランダ植民都市のリストの作成を行った。確認できたのは157カ所である。続いて、それぞれの植民都市について、ハーグの国立公文書館、アムステルダムの熱帯博物館、ライデン大学熱帯民族文化研究所等で文献資料の収集を行った。特に地図資料については網羅的に収集を試みリストを作成した。平行して、都市計画技術をめぐって特にオランダ植民都市のモデルを提供したと考えられるシモン・ステヴィン(1548-1620)の仕事の全容についてまとめることができた。また、オランダ植民地において都市計画に携わった技術者群像について把握することができた。以上の作業を背景としながら具体的な都市についてフィールド調査を実施した。特に重点を置いたのは、ゴール、コチン、ケープタウン、ウイレムシュタッド、マラッカである。他にインドネシアのスラバヤ、ジャカルタについては継続的に調査を行い、パラマリボ(スリナム)、レシフェについても簡単な調査を試みた。結果としてオランダ植民都市の計画理念およびその類型を明らかにすることができた。また、それぞれの都市におけるその変容の課程を特に都市住宅のあり方に即して明らかにすることができた。全容の把握にとって、極めて有効であったのは、デルフト工科大学のロン・ファン・オールス助手を招いての共同研究である。オールス助手は、先行してオランダ植民都市の地図を収集しており、157の植民都市から特にケープ・夕ウン、コロンボ、レシフェ(ブラジル)をケーススタディとして選定し主として地図の分析作業を行った。特に、西インドについての視野が広がったのは極めて大きな収穫であった。また、オランダ植民都市のモデルを提供したと考えられるシモン・ステヴイン(1548-1620)の仕事の概要が得られたのが大きい。現地調査は、当初の予定通り、ケープタウンについて行った。また、スリランカのゴールを重点とした。コロンボについては、調査環境が整わず、今年は見送らざるを得なかった。また、オランダ植民都市の原型を探る意味で、バンダル・アッバース(ホルムズ)、マスリパットナム(インド)について実測調査を行った。また、台湾については文献収集を中心とした調査を行った。さらに、インドネシアについては継続的な資料収集を行った。その他、イギリス植民都市との比較を意図して、チェンナイ、ムンバイ(インド)などの補足調査を行った。初年度の調査によって西インドを含めた大きなフレームが構築できたことは大きな成果である。次年度以降、インドのコチン、マラッカなどを候補として詳細な調査を行う予定である。今年度は、5月に平戸、長崎において全体研究集会を行い、平戸および出島のオランダ商館についての資料を収集するとともに、オランダ植民都市の全貌について確認し、本年度の調査研究方針について議論した。現地調査は、まず、コチン(インド)、ゴール(スリランカ)について行い、ゴールについては調査を一応完了した。また、当初視野外にあったのであるが、オランダ西インド会社(WIC1621-1791)の植民都市について予備調査を行うこととし、パラマリボ(スリナム)、ウイレムシュタット(キュラソー)について集中的に資料を収集した。さらに、東南アジアについては、コチン、ゴール、バタビアなどとの比較の意味で、また歴史的重要性を考えて、マラッカについて現地調査を行った。

7月から8月にかけて、ハーグの国立公文書館、アムステルダムの熱帯博物館、ライデン大学などを訪問、主として地図資料を収集した。デルフト工科大学のロン・ファン・オールスの作業を補足するとともに、オランダの都市計画史についての文献をシモン・ステヴィン(1548-1620)の仕事を網羅するなど体系的に調査した。また、アフリカ、西インドについてはデルフト工科大と共同研究を開始することとし、資料収集を依頼し成果を上げた。9月には、共同研究者黄蘭翔が中心となって台湾の中央研究院、台湾史研究所が主催した「被植民地の都市と建築」に参加、布野が「近代世界システムと植民都市の形成」と題して基調講演を行った。また、国際シンポジウムでのディスカッションによって最終年度に向けてとりまとめの方針を確認することができた。本年度は、オランダ通詞が江戸参府で泊まったという下関での資料収集を兼ねて、最終とりまとめのための研究集会を小倉で行った。報告書の構成は、大きく、第1章西欧列強と海外植民地、第II章オランダの海外進出と植民地、第皿章オランダの都市計画をまとめた上で、第IV章オランダ植民都市誌として各都市のモノグラフをまとめる。また、それに加えて、第V章比較植民都市論考として、各自が論考を提出することとした。また、オランダ植民都市年表、オランダ植民都市分布図、オランダ植民都市地図リストの作成を最終作業とすることとした。最終報告書のとりまとめを主作業としながら、それぞれ補足調査を行った。まず、文献についてはハーグの国立公文書館、アムステルダムの熱帯博物館、ライデン大学熱帯民族文化研究所等で引き続き文献資料の収集を行った。特に地図資料についての補足に重点を置いた。現地調査を継続したのはコチン(インド)とウイレムシュタッド(キュラソー)である。また、レシフェ、パラマリボについても補足調査を行った。詳細なフィールド調査を行うことができたのはゴール、コチン、ケープタウン、ウイレムシュタッド、マラッカということになる。インドネシアについてはこれまでの蓄積があり、台湾、平戸・長崎については文献解読を主とした。エルミナ、セント・マーチンについてはデルフト工科大学からレポートを得た。2月にはR。ホームを招いて京都で総括研究会を開催することができた。
極低温フォトン検出器を用いた超伝導デジタル回路用光インターフェース

極低温フォトン検出器の1つである超伝導単一フォトン検出器に着目し、単一磁束量子論理回路の光入力用のスイッチとしての可能性を検討した。MgO(100)単結晶基板上へ数nmの膜厚で堆積したNbN極薄膜を電子ビームリソグラフィ法により150nm程度の線幅のミアンダパターンに加エし、液体ヘリウム温度4.2Kに冷却してマルチモードの光ファイバーを用いて波長850nmのVCSELからのレーザー光パルスを照射した。レーザー光のパルス幅が2nm程度まで応答が観測されたが、ミアンダラインの臨界電流値は20□A程度であり、SFQ発生用インターフェースでSFQを発生させるために必要な電流60□Aに比較して1/3程度である。条件を満足する方法として、作製した薄膜の膜質を改善して臨界電流密度を上昇させることが考えられるが、現状では容易でない。そこで、ミアンダラインを並列化することにより臨界電流の増加を試みた。3本のミアンダラインを並列に接続した場合、臨界電流値は1本の場合の約3倍となり、また応答速度を維持したまま応答信号が増大した。結果的に、並列化することにより臨界電流の増加と応答速度の高速化が可能であることがわかった。SFQ発生回路については、ミアンダラインの応答がレーザパルスが入射された時、入射と同時に鋭い立ち上がりの電流パルスが得られると仮定して、微分回路でその鋭い立ち上がりを検出する回路を設計し正常に動作することを確認した。また、光パルスによる応答信号が方形波形状の場合に多数のSFQパルスが発生することを防ぐための、最終SFQパルス検出器を付属したSFQ発生回路を設計し、正常動作を確認した。以上により、光スイッチからの充分な出力が得られる指針が得られるとともに、SFQ発生回路の動作が確認されたことからこれらの組み合わせにより光-SFQ変換回路の実現への指針が得られたと考えられる。本研究では、極低温で動作する超伝導フォトン検出器が850nmのレーザ光にどのように応答するかを明らかにすることを目的としている。平成17年度は、レーザ光源と極低温下に光を導入して素子の応答を観測する測定環境を整備するとともに、フォトンの入射による準粒子の生成の代わりにスタック構造のNb/Al/AlOx/Al/Nbトンネル接合に準粒子を注入して応答を系統的に調べた。この結果、トンネルバリアの両側に配置されたAlトラップ層に効率的に準粒子がトラップされる電極配置が重要であることがわかった。また、高分解能のフォトン検出器として期待されるAl超伝導電極を用いた超伝導トンネル接合素子のCF_4を用いたドライエッチング法による作製方法を提案し、良好な特性を有する素子の作製に成功した。通常の反応性イオンエッチングに比べてイオン密度の高い高密度プラズマを用いることによりAl金属のエッチング速度が上昇し、微細加工が可能となった。さらに、電子ビーム描画法による微小フォトン検出器の作製方法を検討し、ポリイミドを絶縁層として用いた平坦化方法により面積が1μm^2以下のトンネル接合の作製に成功した。ポリイミドを塗布したときに下部の段差によらず表面が平坦になることとAlとポリイミドのエッチング速度の差を利用して下部電極の表面でエッチングを停止させる方法を併用することにより微細なトンネル接合と上部電極のコンタクトが可能となった。一方、単一磁束量子論理を用いたデジタル回路において、NANDやNORといったユニバーサルゲートの20GHz程度の高速試験を試みるとともに、回路の下部の接地面とともに上部にも接地面を設置することにより浮遊インダクタンスを減少させ、2分岐スイッチのような回路において設計が容易になることを見いだした。

極低温フォトン検出器の1つである超伝導単一フォトン検出器に着目し、単一磁束量子論理回路の光入力用のスイッチとしての可能性を検討した。まず、MgO(100)単結晶基板上へ数nmの膜厚のNbN極薄膜で最も超伝導転移温度Tcが高くなる作製条件を探索した。結果的にスパッタリング中に用いるArとN_2の流量比を変化することにより、3nmで13.6K、2nmで10Kの超伝導転移温度を示すNbN極薄膜が得られる条件を見いだした。次に、MgO(100)単結晶基板上に作製したNbN極薄膜に電子ビーム描画法を用いたリソグラフィーを用いて200nm程度の線幅までのミアンダパターンを作製できることを確認した。さらに電子ビーム描画の条件を絞り込むことにより100nm程度以下のミアンダパターンを作製することが必要である。さらに、作製したNbN極薄膜ミアンダパターンを液体ヘリウムで4.2Kに冷却し、マルチモードの光ファイバーを用いて波長850nmのVCSELからのレーザー光パルスを照射した。ミアンダパターン線幅が200nmの場合、レーザー光照射により約1/3の臨界電流が抑制され光スイッチとして動作可能であることがわかった。さらに抑制される割合は、膜厚よりも線幅に依存していることが示唆された。レーザー光パルスのパルス幅を2ns、繰り返し周波数を1MHzとした時応答が観測され、高速動作の可能性が示唆された。今後の回路パラメータの設計によりより高速な応答が観測可能であると考えられる。一方、光スイッチからの微少電流パルスによる単一磁束量子発生回路について検討を行った。回路の設計には最小の臨界電流が100μAのジョセフソン接合を仮定した。この結果、光スイッチからの入力電流パルスの最大電流値が60μAの時にバイアスマージンおよびクリティカルマージンがそれぞれ15%程度の単一磁束量子発生回路が設計可能であることが示された。また、設計した回路を試作し、低速での動作確認を行い正常動作を確認した。さらに、単一磁束量子論理回路の構成方法として、上部と下部グランド層と電源ラインのシールド壁で磁気シールドされた構造を提案し、実際に外部磁場印加時にバイアスマージンが低下しないことを実験的に確認した。極低温フォトン検出器の1つである超伝導単一ラォトン検出器に着目し,車一磁束量子論琿回略の光入力用のスイッチとしての可能性を検討した。MgO(100)単結晶墓板上へ数nmの膜厚で堆積したNbN極薄膜を電子ビームリソグラフィ法により150nm程度の線幅のミアンダパターンに加工し,液体ヘリウ温度4.2Kに冷却してマルチモードの光ファイバーを用いて波長850nmのVCSELからのレーザー光のパルスを照射した。レーザー光のパルス幅が2nm程度まで応答が観測されたが,ミアンダラインめ臨界電流値は20uA程度であり,SFQ発生用インターフェースでSFQを発生させめに必要な電流60μAに比較して1/3程度である。条件を満足する方法として,作製した薄膜の膜質を改善して臨界電流密度を上昇させるこどが考えられるが,現状では容易でない。そこで,ミアンダラインを並列化することにより臨界電流の増加を試みた。3本のミアンダラインを並列に接続レた場合,臨界電流値は1本の場合の約3倍となり,また応答遠度を維持したまま応答信号が増大した。
宇宙機用放射率可変型ラジエータ材料の研究

小惑星探査機「はやぶさ」に搭載した放射率可変型ラジエータ(SRD)の材料(LSCMO)に比べ、熱光学特性的に性能の高い材料を探すことが目的である。本研究の結果、赤外放射率の最大値、最小値に関して性能を上回る材料はあったが、転移温度および赤外放射率の変化量に関して優る材料は見つからなかった。しかしながら、本研究を通して様々な知見を得、また探索指針を確認することができたため、今後も継続して材料の探索を続けたい。宇宙機用放射率可変型ラジエータ(SRD : Smart Radiation Device)は、ラジエータ表面の放射率が、自身の温度により自立的に変化することにより、宇宙機の温度を自動的に一定化させ、低温時に必要となるヒータ電力を削減するための新しい熱制御素子である。昨年6月に地球に帰還した「はやぶさ」にはLSCMO(La_<0.775>Sr_<0115>Ca_<0.11>MnO_3)を用いたSRDが使用されており、その機能が実証されているが、今後の惑星探査ミッションにおいては、「より高性能なSRD」の開発が求められている。高性能なSRDとして求められる材料は、常温付近において、電気抵抗率が温度により大きく変化する性質を備えるものである。つまり、常温付近を境に、低温側で電気抵抗率が小さく、高温側で電気抵抗率が大きい材料を探し出すことが目的である。今年度は、A-siteイオン半径の分散に着目し、R_<1-X>Sr_XMnO_3について、R(=Sm, Nd, Pr, La)の組み合わせおよび比率を変えることにより、「様々な分散を持つ組成」の単結晶試料を作成し、電気伝導率の温度依存性を測定した。その結果、電気伝導率が温度によって大きく変化するためには、A-siteイオン半径の分散をなるべく小さくし、ホールドープ量を少なくする必要があることがわかった。現状、「はやぶさ」で使用したLSCMO(La_<0.775>Sr_<0115>Ca_<0.11>MnO_3)がSRDの材料として最適な組成であり、これを超える組成はまだ見つかっていない。宇宙機用放射率可変型ラジエータ(SRD:Smart Radiation Device)は、ラジエータ表面の放射率が、自身の温度により自律的に変化することにより、宇宙機の温度を自動的に一定化させ、低温時に必要となるヒータ電力を削減する効果がある次世代の熱制御素子である。2010年6月に地球に帰還した「はやぶさ」にはLSCMO(La_<0.775>Sr_<0.115>Ca_<0.11>MnO_3)を用いたSRDが搭載され、その機能が実証された。今後の惑星探査ミッション、月探査ミッション等においては、より高性能なSRDが求められている。高性能なSRDとして求められる材料は、常温付近を境に、ふく射率が温度により大きく変化する性質を備えることが重要である。つまり、従来のLSCMO以上に、低温では放射率が小さく、高温では放射率が大きくなるような材料を探し出すことが目的である。材料の探索には電気抵抗率、および磁化率の測定を用いる。23年度においては、22年度に探索した材料の放射率温度依存性を測定するとともに、新たに以下の2点について実施した。(1)については、MnサイトのGa母置換により、高温側の電気抵抗率が低温側の電気抵抗率よりも大きく上昇することが確認できた。MnサイトGa置換効果によるSRDの性能向上の可能性があることが確かめられたため、今後、転移温度が高い試料のMnサイトにGa置換を行うとともに、Ga以外の元素の置換効果を調べる。(2)については、NBMOのバンド幅(化学圧力)制御を行うことで、室温付近の反強磁性層(A型)が抑えられ、強磁性金属相が低温域に広がるとともに、強磁性転移温度Tcに変化が無いことが確認できた。今後、NBMOの電子数とバンド幅の同時制御を行う。放射率可変型ラジエータ(SRD:Smart Radiation Device)は、ラジエータ表面の赤外放射率が、自身の温度により自律的に変化し、宇宙機の温度を自動的に一定化させることによって低温時に必要となるヒータ電力を削減する効果を備える。。今後の惑星探査ミッション等においては、より高性能なSRDが求められており、常温付近を境に、放射率が大きく変化する材料が必要である。H24年度は、以下の材料について調べた。1については、3価のイオンの割合を小さくし、2価のイオンの割合を大きくすることによりフィリング制御を主体的に行い、金属的にすることによって、低温での放射率低下を目標とする一方、2価のイオンの中でCaの割合を大きくするバンド幅制御を行い、絶縁体的にすることによって、高温での放射率低下および転移温度上昇の抑制を試みた。

2については、LaをNdに置換するバンド幅制御を主体的に行い、より絶縁体的にし、高温での放射率、室温付近での放射率変化の増加を目標とする一方、2価のイオンの割合を多くするフィリング制御と、Caを全てSrにすることによってイオン半径の大きいもので置換するバンド幅制御により金属的にして、低温での放射率上昇および転移温度下降の抑制を試みた。その結果、放射率の最大、最小値に関して従来の性能を上回る材料はあったが、転移温度および赤外放射率の変化量に関して優る材料は見つからなかった。なお、光電子分光測定で得られるMn酸化物の電子構造と伝導率との関係をより詳細に調べたところ、内殻2pスペクトルから伝導率を反映する強度を抽出することに成功した。また、SRDで採用しているペロブスカイト型酸化物と似た電子構造を持ちうる2遷移金属酸化物の一つCuCr1-xMgxO2について、その電子構造を明らかにした。「はやぶさ」で用いたLSCMOを超える材料の探索が本研究の目的であるが、今のところLSCMOを超える材料は見つかっていない。しかしながら、LSCMO周辺ならびに様々な材料に対する知見は順調に得られている。24年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度であることから、現在までに得られている知見をもとに、可能性の高い範囲の中で材料の探索を行う。
巨大津波を引き起こす大規模アウターライズ地震断層の実態解明

1.JAMSTECが2011年に宮城沖日本海溝を横切る測線上で取得したマルチチャンネル反射法地震探査データの再解析を行った。まず、エアガンバブルや多重反射を除去するなど高度な前処理を実施した後に、重合前深度マイグレーション処理を行い、アウターライズに発達する正断層群で形成されるホルスト・グラーベン(地塁・地溝)構造の詳細イメージングやP波速度モデルの構築に成功した。既存データを用いて、活断層が発達する海域の断層に沿う流体移動に関する検討を行った。その結果、活断層から上昇する流体の痕跡を確認した。2.大規模アウターライズ地震断層を理解する上で、海溝の陸側斜面に存在する断層を研究することも重要である。日本海溝の陸側斜面で採取した堆積物直上の海水および堆積物中の間隙流体の分析を進め、2011年東北沖地震後の地震断層の挙動について流体循環の影響を評価した。陸上火山地帯で水・ガス試料のサンプリングと分析を実践することで、航海における流体試料採取法とヘリウム同位体などの測定手法の検討を行った。また、2019年度以降の航海に必要な機材を購入し観測の準備を進めた。3.新青丸に搭載のサブボトムプロファイラーを用いた海底下浅部構造探査データの処理を行い、プレート沈み込みにともなう変形作用、特にホルストアンドグラーベン構造の発達と堆積作用の関係についての情報を取得した。4.三陸沖アウターライズにおいて採取されたピストンコアのX線CT撮影およびスミアスライド記載を行いアウターライズ地震断層近傍におけるイベント堆積物認定手法の検討を行った。アウターライズにおいて堆積層が薄くプチスポットの貫入が疑われる箇所の掘削計画の立案を行い、IODPにプロポーザルを提出した。当初計画していた調査航海による新規データは取得されていないものの、既存データを活用した研究は進み、また来年度に予定されている新規データ取得の検討が進むなど、当初の研究計画はおおむね順調に進展している。特に、海底地形解析や既存MCS/SBPデータ解釈によって、大規模アウターライズ地震断層の候補を選定し、アウターライズ地震断層の物性解析手法を確立した。来年度に取得される新規MCSデータを用いた重合前深度マイグレーション処理による地殻構造イメージングやP波速度構造モデル構築のワークフローを確立した。また、地震発生履歴の解読に必要とされる採泥・採水の観測点や、堆積物・流体試料の分析手法に関する検討が進展した。1.岩手沖や宮城沖アウターライズに発達する正断層群を調べるため、高分解能マルチチャンネル反射法地震(Multi-Channel Seismic reflection: MCS)探査を実施するとともに、構造解釈を行う。反射極性・反射係数・減衰特性を推定する。また、正断層群の活動性や断層強度などの物性を評価するため、MCSデータを用いた反射極性・反射係数・減衰特性を推定する。2.アウターライズの正断層群付近の観測点でピストンコアラーおよびマルチプルコアラーによる採泥を行う。得られたコアを高知コアセンターにて分析し、断層運動履歴を評価する。また、SBP記録の処理を行い堆積構造の詳細を求め、断層変位の履歴に関する情報を取得する。3.研究船航海により大規模アウターライズ地震断層付近で堆積物試料を採取し、間隙水中のヘリウム同位体分析等を実施することで流体循環・断層の挙動に関する情報を収集する。また、比較のため、別の海域のヘリウムフラックスについても調査する。

来年度に取得される新規MCSデータを用いた重合前深度マイグレーション処理による地殻構造イメージングやP波速度構造モデル構築のワークフローを確立した。また、地震発生履歴の解読に必要とされる採泥・採水の観測点や、堆積物・流体試料の分析手法に関する検討が進展した。1.岩手沖や宮城沖アウターライズに発達する正断層群を調べるため、高分解能マルチチャンネル反射法地震(Multi-Channel Seismic reflection: MCS)探査を実施するとともに、構造解釈を行う。反射極性・反射係数・減衰特性を推定する。また、正断層群の活動性や断層強度などの物性を評価するため、MCSデータを用いた反射極性・反射係数・減衰特性を推定する。2.アウターライズの正断層群付近の観測点でピストンコアラーおよびマルチプルコアラーによる採泥を行う。得られたコアを高知コアセンターにて分析し、断層運動履歴を評価する。また、SBP記録の処理を行い堆積構造の詳細を求め、断層変位の履歴に関する情報を取得する。3.研究船航海により大規模アウターライズ地震断層付近で堆積物試料を採取し、間隙水中のヘリウム同位体分析等を実施することで流体循環・断層の挙動に関する情報を収集する。また、比較のため、別の海域のヘリウムフラックスについても調査する。
ラット咬筋の過活動による損傷への適応変化を明らかにする電気生理学的・組織学的研究

本研究は、異なる過剰活動によって咀嚼筋を疲労、損傷させ、その後適応する筋収縮と適応しない筋収縮を明らかにすることを目的とするものである。対象には7週齢の雄のラットを用いた。平成18年度は上下の切歯間の距離に応じて応力が発生するよう設計されたスプリングとその脱離を防ぐためのプロテクトシールドを製作し、手法を確立した。平成19年度はまず、筋電図で、スプリング装着時に活動量が増加することを確認した。次に組織学的検証を行なった。実験群を5群にわけ、負荷群にはスプリングを装着した。負荷群は24時間(S24群)、72時間(S72群)、144時間(S144群)の負荷を与える群をそれぞれ設定し、また、プロテクトシールドのみを144時間装着した群(P群)と、コントロール群(C群)を設定した。これらを屠殺後、咬筋および、ヒラメ筋、腓腹筋の凍結標本を作製し,酵素染色(HE染色、酸フォスファターゼ染色、チトクロームcオキシダーゼ染色、ATP-ase染色)および、免疫組織化学染色(HSP27抗体染色、Dystrophin抗体染色、Dyspherlin抗体染色)を行った。P群とC群を除き、咬筋組織の一部にネクローシスとそれに伴う細胞浸潤と細胞膜の変化およびその周囲の細胞にヒートショックプロテイン(HSP)27の発現を認めた。負荷時間により、筋組織の変化の見られる範囲が大きくなる傾向が見られた。ヒラメ筋、腓腹筋では、すべての群において変化は認められなかった。HSP27は、筋組織へのさまざまなストレスに対し発現され、抵抗性を示す。本実験においても、過剰活動のストレスにより産生されたHSP27が何らかの抗ストレス作用を示している可能性がある。スプリングの装着によってラットの咬筋の過活動が誘発され、筋組織は損傷するが、これと同時に筋細胞内においては、過剰活動に対するストレス応答が発現していることが示唆された。本研究は、異なる過剰活動によって咀嚼筋を疲労、損傷させ、その後適応する筋収縮と適応しない筋収縮を明らかにすることを目的とするものである.具体的には,ラットの咬筋に低頻度刺激と高頻度刺激を与えて筋の疲労と損傷を誘発して一旦再生させ、その後同じ刺激を再び与え、疲労・損傷を調べる。1回目と2回目の疲労と損傷を比較することで、各過剰収縮に対する筋の損傷・再生後の適応(疲労と損傷の低減)を明らかにする。本年度は,筋の過剰活動を誘発する方法として,従来から実施している電気刺激にかえて,ラットの行動制御による実験系の確立を図った.8週齢の雄のラットを用い,刺激群では,麻酔下でラットの上下切歯にスプリングを固定し、閉口時に抵抗を発生するように調整した。なお,ラットが前肢でスプリングをはずすことを防ぐために,プロテクトシールドを装着させて行った.負荷開始1,3,7日後に屠殺、咬筋の凍結標本を作製し,損傷,再生の評価に必要な染色(HE、酸フォスファターゼ染色、Gomoriトリクローム変法、チトクロームcオキシダーゼ染色、NADH染色、ATP染色の組織化学染色)を行った。一方,プロテクトシールドのみ装着したものをコントロール群とし,同様に組織学的検索を行った.

その結果,刺激群において,筋細胞の円形化,細胞間隙の増大がみられ,一部でネクローシスとそれに伴う細胞浸潤を認めた.ただし,スプリング負荷による咀嚼筋の疲労の程度には個体差があるため,現在,筋電図による観察を追加し,本実験のプロトコールを再検討中である.本研究は、異なる過剰活動によって咀嚼筋を疲労、損傷させ、その後適応する筋収縮と適応しない筋収縮を明らかにすることを目的とするものである。7週齢の雄のラットを用い,負荷群では麻酔下でラットの上下切歯にスプリングを固定し、閉口時に抵抗を発生するように調整した。なお、スプリングの脱離を防ぐため、頚部にプロテクトシールドを装着した。スプリング装着の有無による筋活動の違いを筋電図で調べた。負荷開始1,3,7日後に屠殺、咬筋および、ヒラメ筋・腓腹筋の凍結標本を作製し,酵素染色(HE染色、酸フォスファターゼ染色、チトクロームcオキシダーゼ染色、ATP-ase染色)および、免疫組織化学染色(HSP27抗体染色、HSP70抗体染色、Dystrophin抗体染色、Dyspherlin抗体染色)を行った。コントロール群およびプロテクトシールドのみを装着した群においても、同様に組織学的検索を行った。その結果、負荷群では、コントロール群に比べて頻繁な咬筋の過活動を認めた。また、咬筋組織の一部にネクローシスとそれに伴う細胞浸潤と細胞膜の変化、およびその周囲の細胞にヒートショックプロテイン(HSP)27の発現を認めた。負荷時間により、筋組織の変化の見られる範囲が大きくなる傾向が見られた。ヒラメ筋・腓腹筋では、両群とも変化は認められなかった。アクチンの重合を阻止することが指摘されているHSP27は、筋肉へのさまざまなストレスに対し、細胞死を防いでいると考えられており、スプリングの装着によってラットの意識下で咬筋の過活動が誘発され、筋組織は損傷するが、これと同時に筋細胞内においては、過剰活動に対するストレス応答が発現していることが示唆された。
核多角体病ウイルス感染昆虫細胞におけるアポトーシスの誘導と抑制の分子機構解析

アポトーシス(自発的な細胞死)は、多細胞生物において進化的に保存された機構であり、形態形成・生体制御・生体防御を担うことで、多細胞生物の生命を統御している。アポトーシスは癌や免疫不全などの疾患に密接に関与するため、その制御機構の解明は生命科学における最重要課題の1つとなっている。本研究では、核多角体病ウイルス(nucleopolyhedrovirus;NPV)感染昆虫細胞におけるアポトーシスの誘導と抑制の分子機構を解明することにより、生物一般のアポトーシス制御機構の包括的理解を目指した。これまでに、チョウ目昆虫マイマイガ(Lymantria dispar)由来Ld652Y細胞が様々なNPV感染に対して直ちにアポトーシスを誘導し、ウイルスの増殖を防ぐことを明らかにした。一方、マイマイガから単離されたマイマイガMNPV(LdMNPV)は、アポトーシスを抑制することでLd652Y細胞において増殖感染する。我々は昨年度において、Ld652Y細胞におけるLdMNPVのアポトーシス抑制因子Apsup(apoptosis suppressor)を同定した。Apsupはバキュロウイルスにおける既知のアポトーシス抑制因子と相同性のない新規アポトーシス抑制因子であった。そこで今年度は、マイマイガのアポトーシスシグナル制御因子とApsupとの相互作用解析を進め、Ld652Y細胞におけるApsupのアポトーシス抑制機構の解明に取り組んだ。アポトーシスシグナル経路は、カスパーゼ(システインプロテアーゼ)によって制御されている。我々は、マイマイガのアポトーシスシグナル経路の上流と下流に位置するカスパーゼ(Ld-DroncおよびLd-caspase-1)の単離に成功した。アポトーシス誘導刺激を受けたLd652Y細胞では、アポトーシスシグナル経路の上流に位置するLd-Droncが活性化し、これによって下流のエフェクターカスパーゼLd-caspase-1が活性化し、最終的にアポトーシスが実行されると考えられる。初めに、Ld652Y細胞においてApsup/Ld-DroncおよびApsup/Ld-caspase-1の共発現解析を行った。その結果、ApsupはLd-DroncおよびLd-caspase-1の過剰発現によるLd652Y細胞のアポトーシス誘導を抑制することが明らかになった。続いて、共免疫沈降法を用いて、Apsupとマイマイガ由来カスパーゼとの分子間相互作用を調べた。その結果、ApsupはLd-Droncと相互作用し、Ld-caspase-1とは相互作用しないことが示された。以上の結果から、ApsupはLd-Droncと直接結合してLd-Droncの活性化を抑制し、これによってLd-caspase-1の活性化を間接的に抑制することが示唆された。新規アポトーシス抑制因子Apsupの発見およびその作用機構解明は、アポトーシス研究分野に新たな知見を提供するものである。最終年度最終年度多細胞生物の生命は、進化的に保存された機構であるアポトーシス(自発的な細胞死)によって統御されている。アポトーシスは癌や免疫不全などの疾患にも深く関与しているため、その制御機構の包括的理解は生命科学における最重要課題の1つとなっている。本研究では、核多角体病ウイルス(nucleopolyhedrovirus;NPV)感染昆虫細胞におけるアポトーシスの誘導と抑制の分子機構について解析を進めた。そして、顕著なアポトーシス誘導特性を持つマイマイガ細胞に対して、強力なアポトーシス抑制活性を示す新規アポトーシス抑制遺伝子apsupをマイマイガNPV(LdNPV)から同定した。apsup遺伝子をマイマイガ細胞に導入すると、マイマイガ細胞はアポトーシスを誘導せず、通常は増殖できないLdNPV以外のNPVも増殖できるようになった。また、RNA干渉法を用いてapsup遺伝子の発現をノックダウンすると、本来アポトーシスを誘導しないLdNPV感染に対してマイマイガ細胞はアポトーシスを誘導するようになった。昆虫細胞におけるApsup過剰発現解析の結果、Apsupはウイルス感染・UV照射・薬剤処理などの多様な刺激に対してもアポトーシス抑制活性を示すことが明らかとなった。塩基配列解析の結果、apsup遺伝子は既知のアポトーシス抑制遺伝子と全く相同性を示さない新規アポトーシス抑制遺伝子であることが明らかとなった。apsupには既知の特定の機能ドメインは見出されていないが、動植物においてもapsup遺伝子の相同体が認められた。このことから、apsupの機能解析は生物一般のアポトーシス制御機構の理解に繋がることが考えられ、今後のアポトーシス研究の発展に大きく寄与することが期待される。また、アポトーシス制御機構に密接に関わるカスパーゼやIAPについての解析においても共同研究者として貢献した。

一方、マイマイガから単離されたマイマイガMNPV(LdMNPV)は、アポトーシスを抑制することでLd652Y細胞において増殖感染する。我々は昨年度において、Ld652Y細胞におけるLdMNPVのアポトーシス抑制因子Apsup(apoptosis suppressor)を同定した。Apsupはバキュロウイルスにおける既知のアポトーシス抑制因子と相同性のない新規アポトーシス抑制因子であった。そこで今年度は、マイマイガのアポトーシスシグナル制御因子とApsupとの相互作用解析を進め、Ld652Y細胞におけるApsupのアポトーシス抑制機構の解明に取り組んだ。アポトーシスシグナル経路は、カスパーゼ(システインプロテアーゼ)によって制御されている。我々は、マイマイガのアポトーシスシグナル経路の上流と下流に位置するカスパーゼ(Ld-DroncおよびLd-caspase-1)の単離に成功した。アポトーシス誘導刺激を受けたLd652Y細胞では、アポトーシスシグナル経路の上流に位置するLd-Droncが活性化し、これによって下流のエフェクターカスパーゼLd-caspase-1が活性化し、最終的にアポトーシスが実行されると考えられる。初めに、Ld652Y細胞においてApsup/Ld-DroncおよびApsup/Ld-caspase-1の共発現解析を行った。その結果、ApsupはLd-DroncおよびLd-caspase-1の過剰発現によるLd652Y細胞のアポトーシス誘導を抑制することが明らかになった。続いて、共免疫沈降法を用いて、Apsupとマイマイガ由来カスパーゼとの分子間相互作用を調べた。その結果、ApsupはLd-Droncと相互作用し、Ld-caspase-1とは相互作用しないことが示された。以上の結果から、ApsupはLd-Droncと直接結合してLd-Droncの活性化を抑制し、これによってLd-caspase-1の活性化を間接的に抑制することが示唆された。新規アポトーシス抑制因子Apsupの発見およびその作用機構解明は、アポトーシス研究分野に新たな知見を提供するものである。核多角体病ウイルス感染昆虫細胞におけるアポトーシス制御機構について解析を進めた結果、新規アポトーシス抑制遺伝子apsupを見出し、その詳細な機能解析を進めることができた。また、apsup遺伝子と密接に関わるアポトーシス制御因子(カスパーゼ)の同定に貢献し、今後の解析を順調に進めるための準備を整えることができた。最終年度アポトーシス制御機構は、カスパーゼと呼ばれるプロテアーゼの段階的な活性化により調節されていることがこれまでに明らかとなっている。我々はマイマイガと同じチョウ目昆虫であるカイコからカスパーゼを同定しており、その遺伝子情報を基盤にして、マイマイガ細胞におけるカスパーゼの単離に成功している。今後は、apsup遺伝子とマイマイガ細胞のカスパーゼとの相互作用について共免疫沈降法や共発現解析などを用いて追究することで、ウイルス感染マイマイガ細胞におけるアポトーシスの誘導と抑制の分子機構の解明を推進する。最終年度
超高解像度パノラマ画像による簡易森林計測システムの開発

UAVは近年、森林・林業の分野においても注目を集めており、空撮画像をSfM(Structure from Motion)ソフトウェアで処理することで、対象物の3次元モデルを作成することができる。航空機LiDARに比べて費用が安く、高頻度なモニタリングが可能であることから、毎年行う必要がある間伐施業評価への利用に適している可能性がある。そこで本研究はUAVの間伐施業評価法への利用可能性を明らかにすることを目的とし、空撮画像から間伐木の抽出が可能かどうか等について検討した。単木検出精度の検証の結果、立木密度と単木検出率との間に負の相関が認められた。また、空撮画像から検出できた立木と検出できなかった立木を比較したところ、検出できなかった立木はDBHが小さい傾向にあった。このことから、空撮画像からの被圧木の検出は困難であり、立木密度が高くなるほど樹木間競争が激しく被圧木が多くなるため単木検出率が低下した可能性が示唆された。また、間伐前後の単木検出結果の比較による間伐木の抽出を試みた結果、単木単位で間伐木の抽出を行うためには、特に間伐前に高精度な単木検出が必要であることがわかった。そのため今回対象としたような間伐遅れ林分においては、間伐前に高精度で単木検出を行うのが難しいため、単木単位での間伐木の抽出も困難であることが示唆された。しかし今後2回目、3回目の間伐が実施される際には、間伐前の立木密度が低下していることが想定されるため、単木単位での間伐木の抽出も可能かもしれない。また、間伐前後のDSMを比較したところ、間伐により新たに形成された林冠ギャップを抽出できる可能性が示唆された。この方法では単木単位での間伐木の抽出はできないものの、間伐遅れ林分においても、間伐が行われたかどうかを把握することは可能であることが明らかとなった。本研究では、ステレオ撮影した超高解像度(ギガピクセル)パノラマ画像(複数の望遠画像を合成したパノラマ画像)を利用した簡易森林計測システムの開発を目的として、今年度は以下の3点について研究を遂行した。1)基盤となる望遠ステレオ画像によるプロットスケールの3次元計測技術の確立:民生用3DカメラFinePix REAL 3D W3(富士フィルム社製)を用い、従来行っていたズーム無し(広角)及び最大ズーム(望遠)での画像を利用し、提案したテンプレートマッチング手法を利用したカメラから立木までの距離推定精度について比較・検証を行った。その結果、広角よりも望遠において対象立木を検出し易く、また40m程度までは高い精度で距離推定可能であることが示唆された。また、試験的に自動回転雲台(Gigapan EPIC100)に3Dカメラを取り付け、立木位置図の作成及び現地データとの比較を行い、プロットスケールの3次元計測における今後の課題について検討を行った。2)簡易3Dカメラ計測システムの開発:Sony社製のレンズスタイルカメラ(DSC-QX30)2台を利用して、3Dプリンタにより簡易3Dカメラの設計・制作を行い、その有効性を検証した。その結果、テンプレートマッチングによる距離推定における誤差は、主に垂直方向の対応点抽出誤差によるものと考えられた。これは、テンプレートマッチングでは領域を単位とした近似領域の抽出方法であり、その中央座標を両画像の対応点として距離推定を行ったが、垂直方向の視差は無視した方が良い結果が得られる可能性が示唆された。3)林分密度と樹幹表面積間の関係に関する理論的考察:過密林分における単位面積あたり樹幹表面積合計は林分密度によらず一定となること(「樹幹表面積の保存則」とする)を発見し、これに基づく自己間引き指数についての理論的的考察を行った。当初の予定どおり、ズーム機能の有効性が明らかとなったことにより距離推定精度の向上が達成できた。また、簡易3Dカメラ計測システムの試作及び自動回転雲台による立木位置図作成手法の試験研究を前倒しで行ったことにより、テンプレートマッチング手法の様々な課題や、その解決方法の知見が得られた。一方、調査プロットの設置は順調に進んでいるが、現地調査及び3Dカメラ計測は簡易3Dカメラ計測システムの試作を前倒しで行ったため、次年度に予定を変更した。しかし、追加の検証プロットも含め、設置及び簡易3Dカメラ計測システムの評価・検証に好条件の調査地も今年度に確保できた。以上のように、予定が一部前後したが、現状のところ全体としては当初の計画どおりに研究が進展していると考えられる。本研究では、ステレオ撮影した超高解像度(ギガピクセル)パノラマ画像(複数の望遠画像を合成したパノラマ画像)を利用した簡易森林計測システムの開発を目的として、今年度は以下の4点について研究を遂行した。1)基盤となる望遠ステレオ画像による3次元計測技術の確立:民生用3DカメラFinePix REAL 3D W3(富士フィルム社製)における距離推定の高精度化を目的として、レンズキャリブレーション手法について検討するとともに、画像領域内の距離精度分布について検討した。