2012 Fiscal Year Annual Research Report
鳥・航空機および鳥・鳥無線通信による鳥インフルエンザモニタ網の基礎研究
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24241058
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
中島 功 東海大学, 医学部, 教授 (00183509)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒川 清 政策研究大学院大学, 政策研究科, アカデミックフェロー (30167390)
木ノ上 高章 東海大学, 医学部, 准教授 (30234313)
尾崎 清明 公益財団法人山階鳥類研究所, 保全室, 副所長 (40106729)
猪口 貞樹 東海大学, 医学部, 教授 (60160008)
片山 正昭 名古屋大学, エコトピア科学研究所, 教授 (60185816)
桑平 一郎 東海大学, 医学部, 教授 (60186567)
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| Project Period (FY) |
2012-10-31 – 2015-03-31
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| Keywords | 危機管理 / 情報通信工学 / 電子航法 / ウイルス |
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| Research Abstract |
１．開発 A. セスナに搭載する航空機窓用アレーパッチアンテナ（受信専用）を設計、試作し、10m電波暗室で利得、およびパテーン計測を行った。NFを改善させるため各パッチアンテナに各LNA素子を実装し、増幅後に位相合成を行い、空間的に上下にスキャンすることを確認した。 この時の各給電部における位相差を2.5GHzで実測した。B．航空機からの同報通信（ADS-B:Automatic Dependent Surveillance Broadcast）を検出する回路を試作し、ハクチョウの首輪に搭載するパッチアンテナで1.09GHz信号検出することを確認した。C．鳥鳥通信のファィル管理 自立した鳥鳥通信のため、ファィルのテーブル管理（ファイルマネージャ）を開発した。具体的には、ファィルテーブルを相互に交換し、所有していないファィルを相手から得る、あるいは先方に転送する仕組み。実装にはC++でアルゴリズムを記載し、評価基板上で動作を確認した。
２．生態研究 鳥類の生体・生理や鳥インフルエンザ感染に関わる生体情報の根拠となるデータを収集する。鳥類特有の生理学の解析研究、ことにニワトリの解剖、組織、電子顕微鏡による標本確認を行った。加えてニワトリに搭載したデータロガーや無線機により基礎、羽ばたき、呼吸、拍動、歩行などを加速度計などで検出する技術を確立した。
３．社会学的研究 疫学・および現地調査による鳥インフルエンザの研究としてバングラディシュにて鳥インフルエンザの疫学・地理的な分布、政策を現地調査した。国際標準化への活動として総務省国際機関室ITU担当者に政策の提言を行った。専門家委員会を2回開催し、貴重な意見を承った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
１．生体の解剖生理
鳥類の呼吸は、硬い肺と胸部と腹部に発達した気嚢から成り立っており、消化管の炎症は、腹部気嚢に直接波及し、大循環を介さずとも炎症が呼吸器系に及ぶことを解剖により確認した。 電子顕微鏡により鳥インフルエンザウイルスの繁殖すると思われる肺上皮細胞にタイプII型が存在し、左室の心筋細胞にT管が見当たらないことを複数のニワトリで確認した。
２．センサリング・通信技術
鳥類は羽毛で覆われており、心電図の装着や心音の聴取が極めて困難である。加えて横隔膜が無いので、骨格筋を常に動かして気嚢を膨張・縮小させているので、常に心電図に筋電図が混入している。この対策として、食道カテーテルに心電図用電極と加速度計、心音マイクを組み込み、複数のニワトリに自発呼吸下の吸入麻酔で検証を行い、循環動態を監視するのに優れていることを確認し、この装置の特許「上部消化管カテーテルおよびカテーテルシステム」(特願2013－050177、発明者：中島功、桑平一郎)を申願した。
体外センサリングとして背負子に仕組んだ加速度計により、信号を高速フーリエ変換し、周波数と振幅から選んだ信号群を逆フーリエ変換することにより鳥類の心拍数、呼吸数、羽ばたきなどを分離できる再現性の高いアルゴリズムを発見し、新規性の高い鳥鳥通信・航空機鳥通信の通信技術とを合わせて「渡り鳥観察システムおよびシステム用送信機」（特願2013-056689、発明者：中島功）として特許申願した。
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| Strategy for Future Research Activity |
世間ではZigBeeはあたかも完成された技術のように受け止められているが、近距離低速（安定通信最大144Kbps）であり、短時間にネットワークトポロジーがダイナミックに変化する自立分散通信を制御できない。また各鳥の個体データ（多量のデータ）をファイル管理する手順も無い。この点を他山の石とし、ZigBeeとの差別化を際立たせるため鳥鳥通信の位置計測ではGPS以外の即時性の高い距離計測（特許申願中）も行い、さらに自立分散処理プログラムでは、500-250kbps、毎日のファイルリスト交換、個体間の生体データ交換をスムースに行えるC++での実装化、地上検証実験を行う。
セスナを用いたと航空機の実験として、鳥からの信号強度とパケットロスの計測、航空機からのADS-B信号の鳥搭載端末での信号強度、誤り率の野外実験を行う。
現地視察としてH5N1が最初にハクチョウから発見されたモンゴルの湖の環境調査、さらにADS-Bの受信信号を鳥搭載端末で確認する。ITU-D SG2総会で本研究に関連した寄書を発表する。
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