hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
内部電極の卑金属化による次世代積層セラミックスコンデンサの開発

Cu微粉末を添加したBaTiO_3粉末の焼成は、強誘電相である正方晶BaTiO_3が得られる1000°Cで行った。まず複合体を大気中で焼結した場合、10wt%で非常に大きな収縮が認められた。これはCuの酸化熱によってBaTiO_3の焼結が進行したためであり、この時の破面は、BaTiO_3粉末のみを焼成した場合に比べ著しく焼結が進行していた。BaTiO_3粉末へのCu粉末の混合量が多くなるとともに酸化銅の生成による膨張が認められた。密度は、Cu粉末の添加および収縮の増加によって上昇したが、Cu粉末の添加量が増加すると過剰な酸化熱の発生によって、BaTiO_3粉末が過焼結を生じたため見かけ上、密度がほぼ一定となった。一方還元雰囲気中の場合、Cuの添加量にかかわらず収縮量はほぼ一定であった。これは、Cu粉末間にBaTiO_3粉末が分散しているため収縮が抑制されているためであった。誘電率は、Cuの添加量に伴い誘電率が上昇しており、1kHzで測定した誘電率は、大気中で焼結した場合、Cuを40vol%添加し時に最も大きく約8000であった。還元雰囲気中の場合、20vol%添加した時に最も大きく約1600であった。高分子へのAg粒子の添加、BaTiO_3へのNi粒子の添加において誘電体中への導電粒子の添加量と誘電率の関係が得られているが、本研究においても同様な結果が得られた。しかし、導電性が高いCuを分散させた場合より、酸化され半導体化した酸化銅が分散しているほうが高い値となった。これは、粒界絶縁タイプのBLコンデンサのような効果で見かけ上の誘電率が上昇したと考えられる。Cu-BaTiO_3複合体において、焼成時の収縮挙動及び反応性、添加量と誘電率の関係について検討できた。しかし温度特性に関する評価については、現在研究中である。また、積層した状態での誘電特性の評価を現在検討している。

しかし、導電性が高いCuを分散させた場合より、酸化され半導体化した酸化銅が分散しているほうが高い値となった。これは、粒界絶縁タイプのBLコンデンサのような効果で見かけ上の誘電率が上昇したと考えられる。Cu-BaTiO_3複合体において、焼成時の収縮挙動及び反応性、添加量と誘電率の関係について検討できた。
場の理論の表現論的研究

シンプレクティック多様体上のポアソン代数のユニタリ表現の構成は量子力学的研究の主要部分であり、系の個性に基づく考察が必要であるが、幾何学的量子化は比較的系統的な処法を提供する。しかしながら、従来行なわれてきた天下り的な定式化においては数理物理学的意味が不明暸であり、特に古典力学系との対応は単なる形式上のものにすぎない。一方、幾何学的量子化のもたらす帰結に関しては、数理物理学的に充分な妥当性があるので処法の根本原理を解明することは有益である。ここでは、ポアソン代数が系を完全に決定する代表的な場合として有限次元リー環の随伴軌道の量子化を扱った。半単純リー環の実半単純元を通る軌道に対しては偏極構造として自然に現われる放物型部分代数を考えることにより主系列表現が得られることがわかる。このとき適当な座標系を設定し、ディラックのデルタ関数のフーリエ変換が定数になることを用いてハミルトン関数の径路積分をリーマン和の極限として直接評価すると表現の行列要素が得られ、これまで量子力学のレベルでは、適用例が比較的少ないファインマン流の量子化に豊富なサンプルを加えることができた。続いて随伴軌道がケーラ構造をもつ場合の量子化を研究した。コヒーレント状態をもつリー群の既約表現は、あるケーラー多様体上の正則直線束の切断の空間に実現されるので、自然なシンプレクティック構造に関する古典力学系との関連を解明することが重要である形式的推察によりこの場合も径路積分は波動関数を記述することがわかるが、素朴な足し上げには空間の曲率に起因する収束性の問題があり、初期の量子力学にはなかった状況が生じる。この困難は、平坦な空間上の指数関数に相当する関数を曲がった空間上でも見出すことにより克服される。
中枢神経障害リハビリテーションにおけるニューロナビゲーション・システムの構築

リハビリテーション医学において重要な障害像の適切な把握のため、ニューロナビゲーションシステムの構築を目的とした。上記目的のため、健常人および中枢神経疾患患者のMRI tractgraphy,光トポグラフィーを撮像し解析した。また、健常人のMRIを解析し、脳卒中の危険因子の解析も行った。さらに、適切な評価を行う目的で上肢機能の評価であるManual Function Test(MFT)の妥当性の検討を行った。健常人および中枢神経疾患患者のMRI tractgraphyの結果から、小脳歯状核を通る神経線維を追跡することにより、通常のMRI撮影では描出不可能な病巣を捕らえる方法を開発した。脳卒中の危険因子に関しては血中フィブリノーゲン値の上昇が無症候性脳梗塞の危険因子となることが判明した。MFTは脳卒中患者の上肢機能評価として簡便で有用な評価方法であることが証明された。リハビリテーション医療において障害像の把握は必須である。今回の研究において、従来の方法では評価できなかった微小な中枢神経病変の評価が可能となったことは今後のリハビリテーション医療の発展に大きく貢献すると考えられる。無症候性脳梗塞は症候性脳梗塞や脳血管性痴呆の重要な危険因子である。無症候性脳梗塞の危険因子の解明は今後の脳卒中予防医学に貢献するものと思われる。これまで、脳卒中後の上肢機能についての評価は一定した尺度が存在しなかった。MFTが障害と機能を反映した評価尺度であることが証明され、今後の脳卒中治療の評価として使用されることになると考えられる。リハビリテーション治療に応用可能な脳画像所見の統合化(統合画像の標準化)のため、平成17年度は健常ボランティアを対象にMRI,光トポグラフィーによる脳血流,脳磁図(MEG),経頭蓋磁気刺激(TMS)を施行し健常データの収集、解析を行う。画像統合化に必要な3D画像表示ユニットを購入し東北大学に設置した。TMS装置を用いたピンポイントでの磁気刺激に必要なブレインサイトを購入し東北大学に設置した。広南病院に現有する3T-MRI撮影装置と204チャンネル全頭型脳磁計にて健常ボランティアを対象にtractgraphyおよび体性感覚誘発磁界の計測を施行した。東北大学に現有する光トポグラフィーにて健常ボランティアを対象に上肢、下肢の運動時および食物摂取時の脳血流の変化を計測した。東北大学に現有するTMS装置にブレインサイトを組み合わせ、手指の運動野のピンポイントでの磁気刺激を施行し運動誘発電位の計測を施行した。上記により得られたデータを3D画像表示ユニットで統合し解析を行った.その結果、体性感覚誘発磁界による正中神経の大脳皮質における投射部位とTMSによる手指の運動野が大脳皮質において隣接して存在することが非侵襲的に示すことが可能となった。光トポグラフィーによる上肢、下肢の運動による脳血流の変化は捕らえることが可能であったが、局在性が乏しく今後新たな運動課題等の検討が必要と考えられた。Tractgraphyでは3テスラのMRIを使用したことでこれまで不可能であった上肢の皮質脊髄路の描出が可能となった。以上より来年度は健常ボランティアにおいて脳血流データおよびtrctgraphyデータをさらに解析することで健常者での統合画像の完成を目標とし、脳卒中患者のリハビリテーション治療への応用を検討する(研究協力者)広南病院・臨床研究部長・中里信和リハビリテーション治療に応用可能な脳画像所見の統合化のため、本研究では平成17年度に健常者においてMRI、光トポグラフィーによる脳血流、脳磁図、経頭蓋磁気刺激を施行し、脳磁図と経頭蓋磁気刺激の所見から脳機能の局在を証明できることが判明したが、光トポグラフィーによる脳血流では局在性を判明することができなかった。このため、本年度は(1)脳磁図と経頭蓋磁気刺激の脳卒中患者への治療応用、(2)光トポグラフィーによる脳血流の健常者における局在性の追及を行った。

(1)昨年度の結果をもとに経頭蓋磁気刺激装置にブレインサイトを組み合わせ、脳卒中片麻痺患者の手指の運動野にピンポイントでの磁気刺激を施行し、運動誘発電位の測定を行った。その結果、ピンポイントの刺激により、完全麻痺の患者から計10回の刺激により運動誘発電位の導出を記録し、ピンポイント経頭蓋磁気刺激が脳卒中後の麻痺回復の治療に有用である可能性が示された。(2)粗大な運動では光トポグラフィーによる脳血流では局在性を判明することができなかったため、上肢の巧緻運度における脳血流の変化を光トポグラフィーで健常者において検討した。上肢の巧緻運度における脳血流の変化を光トポグラフィーでは被験者により若干のばらつきがあるものの、巧緻運動の学習効果において脳血流の局在性が示された。以上の所見から最終年度の平成19年度は脳卒中患者におけるピンポイント経頭蓋磁気刺激と光トポグラフィーによる脳血流測定を統合画像にすることで中枢神経障害リハビリテーションにおけるニューロナビゲーション・システムの構築を完成させることを目的として研究を遂行する。平成19年度は脳卒中患者におけるピンポイント経頭蓋磁気刺激と光トポグラフィーによる脳血流測定を統合画像にすることで中枢神経障害リハビリテーションにおけるニューロナビゲーション・システムの構築を完成させることを目的として研究を遂行した。しかしながら光トポグラフィーによる脳血流測定では空間分解能の低さから症状特異的に障害部位を同定することが現時点では不可能であることが判明した。このため、空間分解能に優れたtractgraphyにおける検討を行い、中枢神経障害リハビリテーションにおけるニューロナビゲーション・システムの見直しを行った。この条件で脳卒中片麻痺患者のtractgraphyを撮像し解析を行ったところ、東京大学医学部放射線科で開発されたdTVというソフトウェアで小脳歯状核をseedとし、FA<0.25の条件で脳内線維を追跡すると、健常例では片側性投射がおこるのに対し、投射路に病巣があると両側性投射になることが判明した。上記方法を用いることで、これまで通常の脳MRI画像では評価不可能であった微小病巣の評価が可能であることが頭部外傷後の軸策損傷患者で証明され、脳内微小病巣の発見方法が開発された。これらの3年間の研究成果を統合し、リハビリテーション医学に必要なニューロナビゲーションシステムの構築を行った。
「グループの力」を活用した大学の自殺予防体制の構築と普及

本研究は,大学生の自殺問題の現状に鑑み、学生の相互交流を促進し,心理的成長を引き出す「グループの力」を活用した大学の自殺予防体制を構築・普及することを目的とした4カ年計画の実践的研究である。研究初年度となる今年度は、先進的に学生支援や自殺予防に取り組んでいる国内大学を視察し、現状の課題や学生支援体制について意見交換を行った。とりわけ、学生の自主的な活動を引き出すべく支援者側が様々な仕掛けを用意することによって、学生の対人交流が増し、大学生活へのコミットメントが高まることが分かった。また、「グループの力」を活用した技法開発のため、今年度は、引きこもり学生対象(実施回数10回、のべ参加者数137名)、就職困難学生対象(実施回数12回、のべ参加者数69名)、低コミュニケーション学生対象(実施回数52回、のべ参加者数381名)にグループ活動による心理的支援を行った。アンケート調査では、低コミュニケーション学生では、この1年で参加者の平均「活動関心」が7.25点から7.50点に増加し、「人への関心」も5.40点から6.00点に増加した。本活動により、参加者の周囲への関心が増しており、コミュニケーション力、及び、メンタルヘルスの向上が期待できる。また、グループ活動および個別面談を通じ、就職困難な参加者の5名が進路決定し巣立っていった。さらに、低コミュニケーション学生13名に対して、活動中の体験内容に関するインタビュー調査(一人30分から60分の半構造化面接)を行った。今後、グループに参加した学生の体験内容を明らかにすることで、学生の成長を促す「グループの力」を検討していく予定である。国内大学への視察、および、グループ活動とインタビュー調査が実施でき、計画通りに進んでいる。次年度も引き続き、グループ活動を継続し、その効果を検証していく。また、自殺予防に関連したアンケート調査、及び、先進的な活動をしている海外大学への視察を予定している。これらの研究結果を学会発表し、議論を深めていく予定である。データ入力等の人件費謝金を次年度に繰り越すため
NMR法によるGタンパク質シグナリングにおける構造メカニズムの解明

GDP結合状態のGαの主鎖NMRシグナルの帰属を85%確立し、その成果の論文投稿を行った。また、GαのIle残基の側鎖メチル基も観測対象とし、Ile26残基中、変異体を用いた解析により、16残基を帰属した。以上の帰属に基づき、NMRシグナルの、高磁場における広幅化による強度減少を調べることにより、GDP結合状態のGαの構造平衡を調べた。まず、野生型GαのNMRシグナルの磁場依存性を調べ、構造平衡を有する残基を同定した。次に、GαのGDP/GTP交換活性に重要な構造平衡を有する残基を同定するため、GDP/GTP交換速度が野生型の41倍に増大したT329A変異体の磁場依存性を野生型と比較し、野生型より磁場依存性が亢進している領域として、GTPaseドメインのα1ヘリックス,βシート領域(β1,β2,β3,β5ストランドおよびβ1/α1ループ),GTPaseドメインとヘリカルドメインの境界に位置するαD/αE、αF、αF/β2、およびヘリカルドメインのαE/αFを同定した。GDP/GTP交換活性が増大したT329A変異体にて磁場依存性が亢進していた領域は、GDP/GTP交換に重要な構造平衡を有する領域である可能性が高い。β1/α1α1,αFαF/β2およびaD/αEはGDP結合領域である。また一方で、GTPaseドメイン上のβ1,β2,β5は、GDP結合領域へ繋がる領域である。GDP結合領域に加え、GDP結合領域へ繋がるβストランドも異なる構造と交換していることが、GDPの解離に必要な構造変化を容易にし、GDPの解離を促進するうえで重要であることが明らかとなった。また、βシート領域は、GDP結合領域とGPCR結合領域とを繋ぐ領域であり、GPCRの結合が、βシートにおける構造平衡に摂動を与えることにより、GαからのGDPの解離を促進していることが示唆された。Gαのアミノ酸残基レベルでの構造・構造平衡の解析に必要な、主鎖NMRシグナルの帰属を行った。3重共鳴測定による主鎖連鎖帰属およびアミノ酸選択標識体を用いた解析を行うことにより、GTPγS結合型については帰属可能な主鎖アミドシグナルのうち95%の帰属を完了し、論文発表を行った。GDP結合型についても87%を完了している。また、GαのNMRシグナルの磁場依存的な広幅化を調べ、構造平衡を有するGα上の部位を同定した。GDP結合型においては、GTPγS結合型において磁場依存性を示したリンカー1,αA/αB,αD/αE,switchIII,α4/β6に加え、GDPのβ位のリン酸基およびリボースと直接相互作用する領域においても磁場依存性が観測されたことから、これらの領域にも構造の揺らぎが存在することが分かった。Gαに内在する構造平衡と、GαのGDP/GTP交換活性との関係を調べるため、まず、GDP/GTP交換活性を調べる蛍光を用いたアッセイ系を確立した。GTPγSを添加した際の内在性のTrp211の蛍光強度変化をモニターする系を構築し、野生型Gαについて、文献報告と同等のGDP/GTP交換速度定数を得ることを確認した。さらに、GDP/GTP交換速度が変調していることが報告されている変異体について、野生型との有意な差を観測できたことから、各条件下におけるGαのGDP/GTP交換を評価する準備が整った。また、Gαβγ3量体のNMR解析に着手した。均一^2H,^<15>NGαに対してGβγを混合したスペクトルは、^1H方向の分散が良好であり、Gβγ結合部位以外にも、Gα単独時との化学シフト差が観測されていたことから、Gβγとの結合に伴い、Gαが構造変化もしくは構造平衡が変化していることが示唆された。今後、Gβγの結合がGαの構造平衡に与える影響を解析する予定である。

GDP結合領域に加え、GDP結合領域へ繋がるβストランドも異なる構造と交換していることが、GDPの解離に必要な構造変化を容易にし、GDPの解離を促進するうえで重要であることが明らかとなった。また、βシート領域は、GDP結合領域とGPCR結合領域とを繋ぐ領域であり、GPCRの結合が、βシートにおける構造平衡に摂動を与えることにより、GαからのGDPの解離を促進していることが示唆された。目的達成に向け設定した5項目の課題のうち、2項目(Gαの主鎖NMRシグナルの帰属およびGαの構造平衡を有する部位の同定)を完了し、1項目(常磁性緩和促進効果実験によるGαの分子内近接残基対の同定)については着手済みである。研究遂行のため、GαとGPCRとの相互作用解析を計画していたが、これに加え、Gαの構造平衡に摂動を与える因子として、Gβγとの相互作用解析を行う。現時点において、Gαに対してGβγを添加した際のNMRスペクトルにおいて、Gβγ結合部位ではない、GDP/GTP交換反応に重要なα5ヘリックスなどに化学シフト差が観測されており、Gαに対してGβγの結合が与える構造・構造平衡への影響を解析することで、GPCRにより促進されるGαのGDP/GTP交換反応にGβγが必要である理由を解明できる可能性がある。よって、今後、Gαβγ3量体のNMRシグナルの帰属を行い、Gαβγ3量体中におけるGαの構造・構造平衡の解析を行い、Gα単独状態の結果と比較する。
Ti、セラミックスを溶射したインプラントの開発に関する研究

最近、歯科界では、各種の素材のインプラントが用いられているが、金属の場合は、耐食性が高いことが要求される。また生体との結合性を高めるため表面を多孔質にすることも有利である。本研究では、各種Ti系合金の耐食性を、本研究補助金により購入したアノード分極装置を用い、1%NaCl水容液中で調べた。その結果、Ti-6Alー4V合金や、形状記憶効果を歯科用インプラントに応用しているTiNi合金では、試料のエッジや断面、表面あらさのあらい平面部において耐食性が低下することがわかった。これは、従事のJIS規格によった単純平面での分極実験からは得られなかったことである。これを改善するため、予備分極処理を施した所、Tiー6Alー4V合金では、溶出電流が1/100程度に低下し充分効果が認められたが、TiNi合金では、その他酸化膜処理、PVD、CVDによるTiNi、TiCNの被膜など種々試みたが、いずれも形状記憶効果の時の大きな塑性変形には、充分耐えられず、500mV程度の低電位で孔食を発生し、生体為害性の指摘されているNiが溶出した。この結果から、TiNi合金は、耐食性の要求されるインプラントとしての使用には問題があると思われる。一方、溶射に関しては、Ti、Tiー6Alー4V,TiNi合金に対し、純Tiを減圧下で溶射し、被膜を形成させることができた。しかし、溶射したままでアノード分極を行うと、Tiの溶出が大きかった。現在このタイプのインプラントが市販されているが、溶射したままであれば、我々の結果からは、体内でTiの溶出がおこる可能性がある。しかし、これを950°Cで1時間真空中で加熱すると、溶出量が、純Ti金属とあまり変らなくなり、更に被膜と母材の密着性が非常に向上し、かつ表面の多孔質性は損われないことがわかった。このように、より安全なTi溶射インプラントが開発できた。今後は、生体不活性なアルミナインプラントに、アパタイトの溶射等を試みる予定である。本年度は、各種金属インプラントの内、Ti-Ni合金につき、その形状記憶効果と、生体安全性につき検討した。まず、その耐食性を1%Nacl水溶液中のアノード分極(測定装置は、当該補助金により講入)により評価した所、1200mV付近から電流密度の増加を示す場合に対し、240670mVの低電位で、孔食の形成による急激な電流密度の増加を示す場合(以下、低電位溶出と呼ぶ)が認められた。この現象がおこる原因を種々検討した結果、Ti-Ni合金には、母相よりTi濃度が高く、Ni濃度の低い数μmの大きさの析出物が多く存在していることが確認できた。これら析出物と低電位溶出の直接の関連性は、まだ得られていないが、母相に不均一性をもたらす点で、その可能性があり、現在、更に検討している。一方、この低電位溶出を含め、Ti-Ni合金のNiの溶出を抑えるため、表面に純TiをArガス雰囲気下でプラズマ溶射し、コーティング被膜を形成させた。

その結果、厚さ100200μm程度の純Ti被膜が形成されたが、溶射したままの状態では、Ti被膜と母材間に510μmの隙間が生じており、また被膜も粗かった。しかし、これを950°Cで1.5時間程真空焼鈍すると、被膜と母材間の隙間は、なくなり、その代りに、1020μmの厚さの両者の合金化した結合層が出来た。また、被膜もより緻密になることが分かった。しかし、この被膜は、この状態では塑性変形態が乏ぼしく、大きな曲げ変形により剥離を生じた。従って、より薄い被膜を形成させる必要がある。そこで我々は、さらに、PVD,CVD,および酸化被膜の形成を試み、アノード分極による耐食性の評価および、形状記憶効果による被膜の付着状況を調べた。その結果、いずれも被覆した状態では、溶出電流が低下し、低電位溶出も認められなかったが、形状回復させた後は、TiCN,TiN被覆は表面に亀裂が生じた。一方、酸化被覆は、変形に対しても安定していた。よって今後、これを中心により完全なコーティングを検討する。TiNiに関しては,前年度得た結果をもとに,形状記憶効果の際の塑性変形に耐えられる被膜の開発を目指し,酸化膜被覆を試みた.これは, Ti系合金の耐食性の原因である不動態酸化膜を,前もって形成されることを意図としたものである.その結果, B×^<-12>Torr程度の低真空で, 900°Cで10分加熱することで形成した酸化被膜は, 1%NaCl中でのアノード分極の結果,形状記憶効果の際の塑性変形に耐えること,更には,一度分極した試料を再度分極すると,電流密度が大幅に下り耐食性が増すことなどが分かった.これは,分極の際に,酸化被膜上に,更に不動態被膜が形成されるためと思われる.しかし,これらの結果は,分極に際し,試料の表面研磨後,端部や浦面は, JISの手法に従い,絶縁被膜して得たものであった.より現実的なインプラントの形状を仮定し,端部や裏面を露出し分極すると,特に端部に孔食が発生した.また平面部でも,表面粗さの粗い場合は,孔食が形成されることも分かった.この現象は,酸化膜被覆によって,かなり抑制されるが,完全に安全な材料とするには,更に改善が必要で,今後の課題とする.また,このような現象は,生体用材料とし信頼性の高いTi-6Al-4Vでも, TiNi程極端ではないが,認められた.しかし,この場合は,酸化膜被覆で孔食の発生が大幅に抑えられることがわかったので,動物実験によって,この効果を確認する予定である.また, Tiに関しては,生体との密着性を促進するため,表面にTiを浴射したインプラントが発売されている.我々も,アルゴン雰囲気下でTi浴射し,アノード分極を行ったが,浴射したままでは,溶出は非常に大きかった.これは,被膜の状況からも予測出来ることではある.そこで,これを真空下900°Cで加熱処理した所,浴出は大幅に低下した.このことから浴射後の熱処理の重要なことが分かった.Ti、Ti-6Al-4V、Ti-Ni、およびTi-0.5Ni-0.05Ru合金などのTi系合金のインプラントとしての生体安全性を確かめ、また、耐食性を高めるため、1%NaCl水溶液中で、アノード分極を行った。ただし、これら合金は、従来の平面表面のみに対する分極実験では、Ti-Niを除き溶出電流は低く、インプラント材料として問題がないと言われているが、試料のエッジや、断面を露出させた、今回の我々の実験によれば、Ti-6Al-4V合金で、付加電圧が1000mVを越すと、平面腐食と、断面やエッジに孔食を生じ、現実のインプラントとしての使用を考えた時、問題があると結論された。しかし、再度分極をくり返すと、不動態被膜が形成されているため、電流密度は、1/100程度に低下した。
DNA―多糖複合体による生体分子及び細胞の機能制御

天然多糖であるアルギン酸は、エッグボックスと呼ばれる構造の中に金属イオンを取り込んで、強固な構造をつくるため、アルギン酸の二価金属凝固によるゲル化を利用して、フィルムなどの成形が可能となる。我々はこの方法を用いて、アルギン酸とDNAよりなる水不溶性の複合素材を容易に調整する方法を見出した。これまで、このDNA-多糖複合体を高度機能性素材として、たとえば抗DNA抗体検出用素材や抗菌性物質徐放性材料として利用する研究を行ってきた。本研究では、このDNA-アルギン酸系にDNA-キトサン系複合体等を加え、次の研究を推進した。(1)内分泌撹乱化学物質除去素材の開発:DNA-アルギン酸素材や、UV照射によりセルロース不織布にDNAを結合させた素材が、ベンゾピレン以外にも、現在問題になっている環境ホルモン類をどの程度捕捉する能力があるか調べ、平面構造をとるダイオキシン、PCB等につき好結果を得た。(3)外科手術用二層式フィルムの研究:細胞特異的な接着作用を有する止血用のDNA-キトサン機能性二重膜につき研究を進めた。(2)抗菌性材の開発:DNA-アルギン酸に加え紫外線照射法によりDNAをセルロース不織布に結合させ、これに銀イオンを配位させることにより抗菌性材を開発した。(4)医療用接着剤の研究:DNA-キトサン系、あるいはアルギン酸-キトサン系の、生体高分子ポリイオンコンプレックス形成を利用した、止血用の医療用接着剤の研究を進めた。
分配政治の多国間比較分析

本研究では、どういった国内外の要因が、国家の限りある予算を安全保障と社会保障する際に影響を与えているのかを明らかにすることを目的に進められた。分析の結果、議会で左派が多く、選挙制度が比例代表制であるほど社会保障費の割合は高まり、そうではない場合に、安全保障費の割合が高まることが明らかになった。研究の成果は、2012年3月には海外査読誌への投稿し、査読を受けているところである。申請者は、先進諸国において、社会保障と安全保障への資源の分配は国際環境によって規定されているのか、あるいは国内政治的要因によって決定づけられているのかを明らかにすることを目的として、本研究に取り組んだ。また申請者は、本研究の意義を次の2つに定めた。第一は、従来の「大砲か、バターか」、「大砲がバターを産むのか」という先行研究における論争を離れ、社会保障と防衛への富の分配構造を直接的に分析することである。第二は、主要な国内政治的要因でありながら軽視されてきた、「世論」の役割に目を向けることである。申請者は、この意義づけに基づいて、従属変数に社会保障費と防衛費の分配比率(「大砲バター比(The Guns-Butter ratio : The GB ratio)」)を採用し、主要な独立変数、そして政党の政策を条件づける変数として、世論」の効果を組み込んだ分析を展開した。その結果、世論が直接的に分配比率を規定するというメカニズムは導かれなかったものの、世論の政党に対する支持が充分に高い場合に、政党の政策が分配比率に反映されるという分析結果を得た。これは従来、エリート間で決定されることが自明と考えられていた、高次の政策的意思決定に、世論が少なからぬ影響を与えていることを意味する知見であった。そしてこの分析結果をもとにした成果は、研究実施計画にも挙げた、2011年9月20日開催の神戸大学とエセックス大学の共同セミナーにおいて報告している。それに加えて、2011年5月15日の日本選挙学会・ポスターセッションにおいても初期の研究を発表した。またその際に執筆した論文は、現在、ある海外の学術誌において「under review」の段階にある。多くの先進国にとって、財政状況改善の必要性が訴えられる中、限りある資源を国際・国内の重要なイシューに対して、いかに振り分けるのか、という点は大きな問題となっている。それに際して、本研究では、(i)関連するデータセットの選択・統合、(ii)EITMの導入、(iii)実証モデルの設定、(iv)規定要因の特定を目標として、作業を進めた。また作業計画としては、平成24年10月時に完成稿を執筆し、それを海外査読誌に投稿することを目的としてきた。具体的には、各国の軍事費と社会保障費の比率である「大砲バター比(Guns-butter ratio:大砲バター比)」を従属変数とし、それに政府の性質、議会の党派性、国際環境、選挙制度が与える影響を確かめた。一方で、国際環境が与える影響は限定的であり、軍事と民生への資源の分配には、主に国内的要因が作用していることが示された。最後に、研究の成果は、次の3点に集約できる。第一に、「大砲バター比」の規定要因を探ることを目的とした論文の完成稿を、2012年3月には完成させ、現在海外誌への投稿し、査読を受けているところである。第二に、2012年3月には、関連研究を所収した著作『日本のマクロ政体ー現代日本における政治代表の動態分析』を刊行した。最後に、関連する研究のレヴューを、『法学論叢』誌に投稿した。研究が、比較的順調に進展している理由としては、複数の研究報告の機会に恵まれ、多くの研究者から改善のためのコメントを多くもらうことができたからである。その過程で、早期に論文を投稿する必要性について教示され、それが研究の進展を促すことになったと考えている。24年度が最終年度であるため、記入しない。申請した課題については、順調に研究が進展していることから、派生的な取り組みとして、分配政策における政党の政策実行の程度が、次の政党の選挙でのパフォーマンスをどの程度規定するのかという、循環的なメカニズムについての研究を始めることを計画している。2年目の期間内にすべての研究を完遂させることは困難であると考えるが、そうした研究の足がかりとなる成果を何らかのかたちで提示することができればと考えている。
線形変換とメモリを用いた論理合成に関する研究

インターネット用のルータやコンピュータウイルス検出装置では、高速にパターンマッチングする必要がある。また、パターンの変更も頻繁に生ずる。従来は、この操作をCAM(Content Addressable Memroy)を用いた実行していたが、CAMは、消費電力が大きく大規模な回路も作りにくかった。本研究では、インデックス生成関数を線形関数と非線形関数に分解し、非線形回関数の部分をメモリで実現し、その変数の個数を削減する手法を開発した。これにより、大規模なパターンマッチング回路が汎用メモリで実現可能となった。線形変換を用いることにより、インデックス生成関数を表現するための変数の個数を削減する効率の良いプログラムを開発した。これにより、関数実現に必要なメモリ量を大幅に削減できるようになった。今期の大きな成果は以下の通りである。1.フィンランドで開催された国際会議ISMVL-2011(多値論理国際シンポジウム)で、インデックス生成関数に関する招待講演を行った。また、それを纏めた論文が専門雑誌(Journal of Multiple-Valued Logic and Soft Computing)に招待論文として掲載される予定である。2.メモリを用いた論理合成に関する単行本を米国から出版した。T. Sasao,"Memory-Based Logic Synthesis," Springer March 2011.このうち、インデックス生成関数に関する部分は、pp.88-135である。線形変換を用いて、変数を削減する方法に関しては、基本的な部分のみ書かれている。さらに能率の良い方法を開発のため、来年度以降も研究を続ける予定である。3.LSI設計に関するトップレベルの国際会議(ASPDAC2012とDATE2012)に線形変換の論文が採択された。また、国際会議DATE2012のデモセッションで、実演を行った。4.繰り越し分の予算を用いて、来訪が遅れていたJon T. Butler教授が日本に来訪し、75日間にわたる共同研究を行った。また、共同研究の成果として、二つの国際会議論文を発表した。1.線形変換を用いて,インデックス生成関数の表現に必要な変数の個数を削減する効率の良い方法を開発した.今期の大きな成果は以下の通りである.(1)多値のインデックス生成関数に関して,線形変換を用いて変数を削減する方法を開発し,専門雑誌(Journal of Multiple-Valued Logic and Soft Computing)に掲載された.高速検索可能な辞書の圧縮に利用できる.(2)線形変換と自己相関関数の関係を明らかにし, 5月に開催された多値論理国際シンポジウム(ISMVL-2013)で発表した.(3)差分行列を用いて線形変換を求める方法を開発した.本成果は, 2013年10月に開催された, SASIMIワークショップ(SASIMI-2013)に採択され,論文賞(Outstanding Contribution Paper Award)を受賞した.(4)ランダムな不完全定義インデックス生成関数を表現するために必要な変数の個数の下界を求めた,この結果は, 2014年5月に開催される多値論理国際シンポジウム(ISMVL-2014)で発表予定である.(5)TCAMの簡単化法を開発した.ICCD-2013で採択された.2.パケット分類を実行する高速論理回路の論文をMCSoC2013で発表し,論文賞(Best Paper Award)を受賞した.線形変換を用いて、インデックス生成関数の表現に必要な変数の個数を削減する、さらに効率のよい方法を開発した。1.電子通信情報学会の学会誌に本研究に関して招待論文が掲載された。2.多値のインデックス生成関数に関して、線形変換を用いて変数を削減する方法を開発した。この方法は、カナダで開催された国際会議(ISMVL2012)に採択され、さらに、専門雑誌(Journal of Multiple-Valued Logic and Soft Computing)に掲載される予定である。3.インデックス生成関数を用いてIPV6用ルータを設計した。ここでは、64変数のインデックス生成関数の変数削減をおこない、回路全体を単一のFPGA内に納めることに成功し、回路の性能を大幅に向上することができた。本成果は、2013年3月に米国で開催された国際会議ARC2013に採択された。4.線形変換を求める新しい方法として、自己相関関数を用いる方法を開発した。この方法を用いると、従来よりも高速に、且つ、メモリをあまり使用せずに、能率の良い線形変換を見つけることができる。本成果は、2013年5月に開催される、多値論理国際シンポジウム(ISMVL-2013)に採択された。本手法に関しては、来年度も引き続き研究を続ける予定である。5.船井ベストペーパ賞を受賞した。対象論文は:中原啓貴,中西裕之,笹尾勤, "ポリフェーズ・フィルタ・バンクを用いた基数2kFFTに関して:電波望遠鏡用分光器への適用,"第11回情報科学技術フォーラム(FIT2012), RC-005, pp.49-56, 2012.である。

線形変換の方法として、ある程度、実用的なアルゴリズムが開発できた。線形変換は、コンピュータネットワーク用ルータやウイルスチェック回路の合成に有効なことが明らかになった。25年度が最終年度であるため、記入しない。線形変換の方法として、自己相関関数を用いる方法を開発できた。本手法は、最適な線形変換を求めるための、理論的な基盤になる可能性がある。関数のクラスにより、アルゴリズムが有効なものとそうでないものが明らかになってきた、今後は、種々の関数に対して有効な複数のアルゴリズムを開発して、関数の性質により、アルゴリズムを使い分けることにより、効率を改善する必要がある。インデックス生成関数の表現を簡単化する線形変換に関して、さらに詳しく探求したい。具体的には、アフィン同値類の代表元を用いる方法や、自己相関関数を用いた方法の改良を続けたい。また、来年度からは、所属機関が変わるので、新しい研究体制を構築する予定である。
新規低次元分子磁性体に現れるスピンギャップ状態の研究

有機ラジカル結晶は、これまで低次元電子物性研究の中心的対象であった。本研究では、分子スピンラダーp-EPYNN^+・[Ni(dmit)_2]^-とカゴメ格子反強磁性体m-MPYNN^+・X^-を対象に、その基底状態の解明や不純物効果の検討を行う一方、強い分子間相互作用をもつ環状SNSラジカルに対象を広げ、低次元構造に由来する新規物性探索を行った。(1)分子スピンラダーの研究。等間隔に並んだS=1/2 Heisenberg反強磁性スピン鎖を2本並べてスピンラダーを作った場合、スピンギャップが生じることが理論的に指摘されている。本研究では、分子ラダーp-EPYNN^+・[Ni(dmit)_2]^-に対して、[Ni(dmit)_2]^-を閉殻の[Au(dmit)_2]^-て置換した系を合成し、スピンラダーが形成される微視的なメカニズムを結論する一方、不純物効果を測定した。(2)有機反強磁性力ゴメ格子の研究。m-MPYNN^+・X^-の結晶中では、ラジカルダイマーを単位にして、2次元のカゴメ格子が形成されている。本研究では極低温での磁気測定を実行し、この系が0.24K以下でスピンギャップ状態に突入することを見いだした。さらに、m-MPYNN^+のメチル基をエチル基やプロピル基に置換すると格子の対称性が低下し、歪んだカゴメ格子が出現することを見いだした。(3)室温分子双安定性の研究。1次元反強磁性磁性体は、2量化への不安定性を内包している。本研究では、π-πスタックに加えて横方向の強い相互作用が期待できる、環状のSNSラジカル、TTTAに関して磁気測定を行い、その影響を調べた。この物質は常磁性的な高温相と反磁性的な低温相の間で1次相転移を示し、しかもその相転移は室温をまたぐ大きなヒステリシスをもつことが分った。有機ラジカル塩m-MPYNN・X(X=I,BF_4など)は、スピン・フラストレートした2次元カゴメ反強磁性体とみなすことができる。我々はm-MPYNN・BF_4の磁化率が絶対零度でゼロに向かうことを見いだしており、これからスピンギャップ状態の存在を提唱している。本研究では、ヨウ素塩において、m-MPYNN中のメチル基を延長した化合物を作成し、その構造と磁性を調べた。構造解析の結果、元々のメチル誘導体はtrigonal晶系に属するのに対して、エチルとプロピル誘導体の結晶はmonoclinic晶系に属することが分かった。さらに詳しく構造をみると、エチルとプロピル誘導体中では、僅かに歪んだカゴメ格子が実現されていることが分かった。この系が有機分子磁性体であることを最大限に利用し、「僅かに歪んだ格子上のスピン・フラストレーション」の研究を可能にすることができた。これらについて極低温で磁気測定と熱測定を行ったところ、メチル誘導体中で存在していたスピンギャップ状態が、カゴメ格子の微妙な変形とともに消失してしまうことが明らかになった。さらにプロピル誘導体の磁化率と比熱は、極低温で何らかの磁気転移の存在を示唆しており、スピンギャップ状態の崩壊が、新たな磁気転移につながることを見いだした。性質が異なる2つの安定状態を一つの物質上につくり出し、その状態間の遷移を自由にコントロールできれば、センサーやメモリーへの展開が必然的に期待される。

我々は、有機・無機複合ナノコンポジットや有機ラジカル固体を対象に、このような双安定特性について研究を行っている。今回、安定有機ラジカル1,3,5-trithia-2,4,6-triazapentalenyl(TTTA)の磁気特性を結晶構造を調べたところ、分子が1次元的に等間隔に並んだ構造をもち常磁性を示す高温相と、分子が二量化して反磁性を示す低温相の間に、大きなヒステリシスをもつ一次相転移を見いだした。この相転移は、昇温過程では305Kで生じる一方、降温過程では230Kで起こる。つまり室温(298K〉において、磁気的性質が全く異なる面相を安定に単離することができる。分子性結晶におけるこのような磁気的な室温双安定は、これまで金属錯体で数例知られているものの、純粋な有機物で見いだされたのはこれが初めてのことである。
ホウ素による細胞壁と細胞膜のクロストーク

ホウ素(B)は高等植物の微量必須元素の一つであり、ペクチン質多糖の架橋因子として細胞壁超分子構造の形成に必要とされる。従ってB欠乏による障害は細胞壁構造の欠陥から生じると考えられるが、その具体的な機構は明らかでない。本研究ではB栄養状態に伴う遺伝子発現変化について検討し、B欠乏が代謝に与える影響の解明を試みた。まずB欠乏で誘導される遺伝子を探索した。タバコ培養細胞を通常の1/20のB濃度で継代培養し低B馴化細胞を選抜した。この細胞と対照細胞の間でcDNAサブトラクションを行ない、馴化細胞で誘導される遺伝子13種を同定した。その一部は抗酸化酵素(カタラーゼ、グルタチオン-S-トランスフェラーゼ、UDP-グルコース:フラボノイド糖転移酵素)をコードしていた。植物では重金属、塩類過剰、乾燥或いは感染等多様な要因で酸化ストレスが発生することを併せ考えると、B欠乏でも酸化ストレスが発生するが、馴化細胞は抗酸化活性を高めそれに適応していると推測される。馴化細胞では蛋白質合成・分解系酵素も誘導された(RNA結合蛋白質、シグナル認識粒子、ユビキチン結合酵素、細胞質型グルタミン合成酵素)。これらは活性酸素種により損傷した蛋白質の代謝回転に有利であり、B欠乏で酸化ストレスが発生するという仮説と矛盾しない。この仮説を検証するため、B欠除処理細胞に活性酸素種検出試薬を投与し観察を行なった。処理後18時間では対照より明らかに強いシグナルが観察され、酸化ストレスの発生が裏づけられた。B欠乏障害の多くは酸化ストレスに由来する可能性がある。また低B馴化細胞で誘導される遺伝子のうち、UDP-グルコース:フラボノイド糖転移酵素は、対照細胞のB欠除処理でも誘導された。その発現は処理開始30分以内に誘導され、B欠乏の影響は極めて短時間に生じることが明らかとなった。
臓器血流不全に対するアラキドン酸カスケードの組織ホルモンとしての作用機序

循環不全状態における主要臟器の血流維持並びに血栓形成防御機構には、血管内膜において形成されるプロスタサイクリン(PG【I_2】)の血小板凝集抑制及び末梢血管拡張作用に依存する所が多い。一方、血小板より産生されるトロンボキサン(TX)【A_2】は血流中においてPG【I_2】に拮抗する血小板凝集因子として注目されている。ところが、今回のラット大動脈標体を用いたin vitroの成績では、TX【A_2】も血管組織において産生され、局所ホルモンとしてPG【I_2】の作用に拮抗することが明らかとなった。犬の虚血腎においては、TX【A_2】合成の促進が確認され、アンギオテンシン【II】(A【II】)の腎血管収収作用を増強することが明らかとなった。すなわち、A【II】による後糸球体毛細血管の収縮は前糸球体毛細血管の収縮よりも強く、この作用は糸球体の濾過圧維持に重要な役割をはたし、血圧下降時においてGFRを保持するうえで極めて重要な働きをする。この糸球体前後における毛細血管のA【II】に対する反応性の差はTX【A_2】合成阻害薬により消失することが確認された。これらの成績より、後糸球体毛細血管のA【II】に対する反応性の高さはTX【A_2】の血管収縮作用との相乗作用によることが明らかとなった。また、摘出腎組織を用いたin vitro studyにおいても、糸球体が多数存在する皮質外層において、虚血腎のTX【A_2】合成が正常腎のそれを大きく上回ることが確認され、invivostudyの成績を裏づける結果が得られた。ロイコトリエン(【Lt_s】)の循環系に対する作用はカテコールアミン(CA)との相関を主体に検策した。エンドトキシンショック時に放出される【LT_s】の循環抑制作用は主にCAにより拮抗される。一方血管透過性の元進作用に対しては【LT_s】拮抗薬単独では無効であり、PGsまたはPAF拮抗薬の併用が必須である。すなわち、細胞膜由来脂質であるPGs及びPAFとの相互作用より生じる悪循環を断ったことがショックの治療に有効となる。
赤外線レーザー照射によるシロイヌナズナ単一細胞における遺伝子発現誘導系の開発

植物体の局所に、目的とする遺伝子の発現を誘導する方法は既にいくつか報告されているが、それらの方法では、遺伝子発現は組織レベルに留まり細胞レベルで発現を誘導することは難しい。刺激応答の細胞レベルでの解析や細胞間シグナル伝達の解析には、細胞レベルでの遺伝子発現誘導が不可欠である。本研究の目的は、IR-LEGO(Infrared laser evoked gene operator)を用いて、赤外線を植物体に照射し、加熱により熱ショック応答を誘導し、目的の遺伝子を細胞レベルで発現させる系を確立することである。前年度は、シロイヌナズナの根における高効率の照射法を確立した。平成24年度においては、培養法および、照射法の検討を行い、シロイヌナズナの胚軸、茎頂分裂組織での遺伝子発現誘導法を確立した。根への照射とは異なる対物レンズを用いるなど、照射法を変えることにより、これら組織への照射を可能とした。また、前年度に照射法を確立したシロイヌナズナ根に関し、その根端領域において、各種細胞を区別した遺伝子発現誘導法を確立した。さらに、このシステムを用いた遺伝子発現誘導により「植物細胞場」を解析するには恒常的な遺伝子発現誘導系を確立する必要があると考えられた。そこで、前年度より、Cre/loxPシステムを用いたGatewayシステムのディスティネーションベクターの作製を行ってきたが、平成24年度は、ディスティネーションベクターのバリエーションを増やすなど、有用性を向上させた。このベクターは目的遺伝子のPCR断片さえ準備すれば、Gatewayシステムを利用し、容易にloxP配列の下流に蛍光タンパク質との融合タンパク質として目的遺伝子を作出できるように設計している。25年度が最終年度であるため、記入しない。赤外線は培地中の水分子により吸収される。このため、照射量を一定にするためには、照射部位のサンプルの深さを一定にすることが必須であると考えられた。また、照射後の経時的な追跡観察を行うためにも、深度が一定のシロイヌナズナ実生を生育させる必要があった。H.23年度においては、シロイヌナズナ実生の生育、照射方法を検討し、照射条件を決定した。また、このシステムを用いた遺伝子発現誘導により「植物細胞場」を解析するには恒常的な遺伝子発現誘導系を確立する必要があると考えられた。そこで、Cre/loxPシステムを用いたGatewayシステムのディスティネーションベクターを作製した。シロイヌナズナ根において、IR-LEGOによる、単一細胞での遺伝子発現誘導が可能な照射量を検討した。赤外線は培地中の水分子により吸収されるため、照射量を決定するためには、照射部位のサンプルの深さを一定にすることが必須であった。寒天培地の量、寒天の濃度、培養時の光の方向などを検討し、ガラスボトムディッシュ上で、照射部位の深さが一定となるシロイヌナズナ実生の培養条件を検討し、その後、最適な照射条件を決定した。このシステムを用いた遺伝子発現誘導により「植物細胞場」を解析するには、恒常的な遺伝子発現誘導系を確立する必要があると考えられた。

そこで、Cre/loxPシステムを用いた恒常的遺伝子発現誘導系を確立した。加えて、この系を汎用性のあるものとするため、Gatewayシステムのディスティネーションベクターを作製した。このベクターは、目的遺伝子のPCR断片さえ準備すれば、Gatewayシステムを利用し、容易にloxP配列の下流に蛍光タンパク質との融合タンパク質として、目的遺伝子を作出できるように設計した。既に、複数の班員がこのベクターを利用している。25年度が最終年度であるため、記入しない。「植物細胞場」の解析を行うためには、他の組織においても、IR-LEGOによる遺伝子発現誘導を可能としなければならない。シロイヌナズナ根以外の組織における照射法を検討する。班員からの要望のある子葉、茎頂分裂組織における照射法を検討する予定である。当該年度において、これらの組織への照射も試みたところ、次のような問題点が明らかとなってきた。子葉に存在する細胞間隙が照射による遺伝子発現頻度に影響すると考えられた。照射法、培養法を変え、子葉での効率のよい遺伝子発現誘導法を検討する。茎頂分裂組織はマウントの影響により生長に抑制がかかることが解った。そのため、IR-LEGO専用としてきたレンズを用いた照射には適さない。今後は、ノンカバーレンズ等による照射法を検討する。
無線ネットワークを用た海中測位システムに関する研究

初年度(平成16年度)は、インテリジェントブイの仕様決定および各部分の機器選定を行った。この研究では周波数特性の広いトランスデューサが必要となる。そして、DSPでの信号処理の前段階として、実際に本学実習艇"ひよどり"を用いて、海上でピンガの超音波信号をそのトランスデューサで受信し、PCで信号処理を行い、SBL方式で海中測位を試みた。その結果、ソフトウエアー・フィルタリングと相互相関処理を用いたデジタル信号処理により、SN比の向上と、精度の高い時間差測定が可能であることが確認できた。平成17年度は、単一周波数で受信できるSBL方式による海中測位システムを製作した。この海中測位システムは、単独でのSBL方式による海中測位システムである。東京海洋大学既往設備である音響水槽をもちいて予備実験を行い、異なった周波数のピンガのセパレーション検証を行った。その結果、デジタルフィルタリングによる受信位相差を測定するFPGAにより異なった4周波数のピンガを同時に識別、受信位相差測定が可能であることを確認した。さらに、東京海洋大学実習艇"ひよどり"にこのシステムを搭載し、本システムで測位された海中三次元測位の検証実験を行った。最終年度(平成18年度)は、4つのハイドロフォンを利用して、4つの異なった周波数の超音波発信機(ピンガ)の水中3次元位置を測定することを可能とした。この手法は、高速のADコンバーターを用いて、ハイドロフォンで受信したピンガからの超音波パルスを変換した。そのデータを、デジタルフィルタリング、相互相関を行うことにより、時間差分解能10μ秒で計測することを可能とした。SBLシステムを東京海洋大学海洋科学部保有の実習艇"ひよどり"(19t)に設置して、"ひよどり"に既設のGNSSコンパスと組み合わせて、千葉県館山市の館山湾にて実験を行った。その結果、既存のLBLシステムと遜色のない測位精度を得ることができた。研究当初に予定していた、無線LANによるアドホックを用いたネットワークの検証は行えなかったが、ハイドロフォンの配置の自由度があり、実用化に向けて期待できる成果が得られたと考える。水中測位で必要となる超音波受信機およびDSPは、複数の超音波発信機(ピンガ)を測位する必要があるため、コード化されたピンガおよび発信周波数の異なるピンガを受信できる機器を製作する。そのため、周波数特性の広いトランスデューサが必要となる。今年度は、単独でのSBL方式による海中測位システムの広帯域トランスデューサを選定した。また、データ通信で必要となる無線LANをテストするために機器類を選定した。これらを基に、DSP・FPGAでの開発にとりかかっている。これとは別に、従来のLBL方式による水中測位システムを用いた実験で、今後、本研究でも必要となる、海中生物の追跡に伴うフィルタリング手法について研究を行い、それに関する論文を発表した。

また、漁具モニタリングへの応用の基礎的実験として、既存のLBL方式水中測位システムでの計測における問題点を指摘し、SBL方式水中測位システムの必要性を確認し、その内容について現在投稿中である。本年度は、単一周波数で受信できるSBL方式による海中測位システムを製作した。この海中測位システムは、単独でのSBL方式による海中測位システムである。東京海洋大学既往設備である音響水槽をもちいて予備実験を行い、異なった周波数のピンガのセパレーション検証を行った。その結果、デジタルフィルタリングによる受信位相差を測定するFPGAにより異なった4周波数のピンガを同時に識別、受信位相差測定が可能であることを確認した。さらに、東京海洋大学実習艇"ひよどり"にこのシステムを搭載し、本システムで測位された海中三次元測位の検証実験を行った。ここでは、受信位相差を記録しておき、水中三次元測位への変換は後処理により別ソフトにより対応した。本年度では、相対位置を求めるにとどまった。複数のブイのLBL方式にも対応した海中測位方式としての仕様も決定する必要がある。そのため、ピンガからの受信時刻や受信音圧などを一旦メモリに記録しておき、その後無線LANで基地局に送信する方法等のデータ内容および送信フォーマットを検討した。無線LAN対応のRS232C接続機器により、アドホックによる機器構成が可能であることを確認した。また、本研究で開発を行う、水中音響のデジタル信号処理についての技術的知見を有しているカナダ、Vemco社ならびに、米国ウッズホール研究所を訪問し専門知識の意見交換、資料提供等をおこない、今後の技術協力等の打ち合わせをおこなった。4つのハイドロフォンを利用して、4つの異なった周波数の超音波発信機(ピンガー)の水中3次元位置を測定することを可能とした。この手法は、高速のADコンバーターを用いて、ハイドロフォンで受信したピンガーからの超音波パルスを変換した。そのデータを、デジタルフィルタリング、相互相関を行うことにより、時間差分解能10μ秒で計測することを可能とした。このSBLシステムを水槽(水産工学研究所所有、10m×15m×10m)で測位性能実験を行った。市販のピンガーの超音波パルスの幅は10m秒である。音速を1500m/sとすると、このパルス幅は、距離に換算して15mとなり、水槽の大きさと同等となり、マルチパスなどにより測位することが不可能となる。そこで、ファンクションジェネレーターとトランスデューサーを用いて5μ秒のパルス幅のダミーピンガーを設け実験を行った。その結果、0.1m以内の測位精度を得ることができた。海上における水中測位では、ハイドロフォンを設置するプラットフォーム(船やブイ)の動揺と軸の方位(船首方位)が必要となる。そこで、GPSを用いたGNSSコンパスを利用した。このGNSSコンパスからは、船首方位、ローリング角、ピッチング角がNMEAフォーマットで出力される。SBLシステムを東京海洋大学海洋科学部保有の実習艇"ひよどり"(19t)に設置して、"ひよどり"に既設のGNSSコンパスと組み合わせて、千葉県館山市の館山湾にて実験を行った。