hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ガラス材料設計支援エキスパートシステムの高精度化と拡充に関する研究

2)委嘱した作業の完成度の検証を行い、ツールおよびハードが異なることによる作動誤差等の縮小作業を行っており、終了する予定である。3)ハライドガラス等従来のガラス材料設計支援エキスパートシステムにはなかった組成のガラスにも拡充して、物性から組成その逆の組成から物性の設計支援の可能性の検討を行った。4)米国でこの種類のソフト特許はなかなか受理されなかったが申請者らの構築したガラス材料設計支援エキスパートシステム基本特許として認可されることとなった。
不眠を対象とした看護師による10分間CBTの効果

睡眠剤の併用や長期使用に警鐘が鳴らされる中、看護師が行う短時間面接による不眠改善効果が認められれば、患者の健康や費用対効果に寄与する。また、看護の効果を視覚化することは、その正当な評価と専門性の深化をもたらすことが期待できる。本研究の全体計画は、不眠症状を持つ患者を対象として、短時間認知行動療法を基盤とした面接を看護師が実践することの効果を検証することである。今年度は、マニュアルや教材を作成し、研究フィールドを確保した上でパイロットスタディを行った。パイロットスタディは精神科病院並びに心療内科クリニックをフィールドとして実施した。認知行動療法(以下、CBT)に関する多くの研修を修了し、CBT実践経験を積んでいる看護師(研究代表者)が面接を担当した。対象者は、慢性不眠障害と診断され、該当基準・除外基準を満たした10名であった。短時間の面接は計4回行い、介入前・介入後・介入3か月後に不眠症状や生活の質に関する質問紙調査を実施した。現時点で収集し得ている介入前後のデータ解析の結果、その大きな効果が確認されている。今後は次の介入研究の対象者数を見積もり、多施設研究の具体的計画を練る予定である。さらに、パイロットスタディ対象者らの反応を検討し、あらかじめ作成しておいたマニュアルや心理教育資料(睡眠衛生、睡眠スケジュール法など)、睡眠日記などの教材を修正した。今後も検討を続け、より理解しやすい内容となるように適宜修正を施す予定である。前半は研究フィールドの確保と研究倫理審査に時間を要したものの、後半よりパイロットスタディを開始し、それ以降は順調に進めることができだ。研究フィールド外来担当医の協力を得ながら研究対象者の予定人数(10名)を確保することができ、4回の看護面接による介入とデータ収集を2018年度末に終えた。その後も面接内容の検討を行い、マニュアルの修正を行っており、データ分析に取り組んでいるところである。困難はあったものの、パイロットスタディにおいて不眠症に対する看護面接の実施に理解を持ってもらえる病院・クリニックを3か所程度確保することができた。次の介入研究においては、これらの施設に丁寧な説明を行い、調整を続けることが重要となる。また、短時間認知行動療法を基盤とする面接に関心を持って取り組む外来看護師(介入者)を確保することも大きな課題である。多忙な外来看護業務の中で面接の時間を確保できるかどうか、外来看護管理者と看護スタッフに十分説明をし、必要な支援や教育活動をしながら協力を得ていきたい。今年度末に、介入研究に協力してもらう病院・クリニックの確保と看護師らへの教育を目的として、研究連携者である堀越(国立精神・神経医療研究センター認知行動療法センター長)を講師に招いた講演会を開催する予定であった。しかし、講師のスケジュールの都合により、2019年度4月に予定されることとなり、それに伴って講師の旅費や謝金、施設使用料などが繰り越されることとなった。
姉妹染色体早期分離と異数性モザイクを特徴とする高発癌性遺伝病の原因遺伝子の解明

染色分体早期解誰症候群(PCS syndrome)は我が国で発見された染色体不安定症候群で、ヒトにおける初めてのM期紡錘体形成チェックポイント欠損症である。患者由来の細胞は、染色体分析で姉妹染色分体が高頻度に解離したpremature chromatidseparation(PCS)と多彩な異数性モザイクを示す。我々はPCS症候群の紡錘体形成チェックポイント異常のメカニズムを解明することを目的に、種々のキネトコア蛋白および紡錘体チェックポイント蛋白の発現と細胞内局在をウエスタンブロット法および免疫染色法で詳細に解析した。これまでに以下の諸点を明らかにした。1.3例のPCS症候群患者の不死化細胞株を樹立した。患者細胞はいずれもBubR1およびp55cdc蛋白のキネトコアへの集積がほぼ消失していることを見いだした。2.BubR1遺伝子の存在するヒト15番染色体をPCS患者細胞へ導入すると、BubR1・p55cdcのキネトコアシグナルが正常化するとともに、M期紡錘体形成チェックポイントも正常化することが確認された。3.PCS患者細胞ではBubR1に遺伝子変異は認めないが、BubR1からp55cdcへのM期紡錘体チェックポイントの最終経路に機能異常があり、この経路に関わる未知の因子が欠損している可能性が考えられた。本年度の研究により、PCS症候群はBubR1からp55cdcへのM期紡錘体チェックポイントの最終経路に機能異常があることが明らかとなった。この経路に関わる未知の因子が欠損している可能性が強く示唆された。
多倍体肥大化細胞によるがん進展機構の遺伝学的解明

これまでに、申請者はがん抑制Hippo経路の転写共役因子Yki(哺乳類Yapホモログ)のターゲット遺伝子microRNA bantamが“非自律的増殖"と“自律的増殖"とをスイッチする「がん原性スイッチング機構」を制御する重要な因子であることを明らかにした。そして、Ykiのターゲット遺伝子microRNA bantamが「がん原性スイッチング機構」を制御する分子機構の全容を明らかにするために、microRNA bantamの下流で働く遺伝子を探索した。申請者はmicroRNA bantamの配列に基づいてデータベース“Target Scan Fly"により推定されている約90個遺伝子に対するRNAiをそれぞれrab5変異細胞にさせ、これによりrab5変異細胞が過剰に増殖させるRNAiを探索した。しかし、これらのRNAiはmicroRNA bantamのように、rab5変異細胞をがん化させることが出来なかった。さらに、申請者はEMS(化学変異誘導剤)また、CRISPR-Cas9 stocksを用いてランダムに大規模な遺伝学的スクリーニングを行った(合計3109系統)。その結果、microRNA bantamのように、rab5変異細胞をがん化させる遺伝子変異がなかった。以上の結果より、microRNAbantamは複数の遺伝子同時に制御することで、rab5変異細胞の“非自律的増殖"から“自律的増殖"へスイッチすることが分かった。そこで、「がん原性スイッチング機構」の詳細を探索するために、申請者は正常細胞、rab5変異細胞およびrab5 -/-+microRNA bantam細胞を組織から単離し、次世代mRNA-seq解析を行った。申請者はショウジョウバエrab5変異と協調して腫瘍化を引き起こす因子としてHippo経路の標的因子であるYkiを見出し、さらにその下流標的因子としてmicroRNA bantamを同定した。さらにbantamの標的遺伝子の中でrab5変異と協調して腫瘍化を引き起こすものを候補アプローチにより探索したが、同定することはできなかったが、この結果からmicroRNA bantamは複数の遺伝子同時に制御することで、rab5変異細胞の“非自律的増殖"から“自律的増殖"へスイッチすることが分かった。そして、次世代mRNA-seq解析によりbantamの下流で機能する因子の網羅的探索を行い、多数の候補遺伝子を得た。「がん原性スイッチング機構」の詳細を探索するために、申請者は正常細胞、rab5変異細胞およびrab5 -/-+microRNA bantam細胞を組織から単離し、次世代mRNA-seq解析を行った。rab5 -/-+microRNA bantam細胞はrab5変異細胞に比較すると、Eiger-JNK経路、JAK-STAT経路やHippo経路の変動が見られた。詳細について現在解析している。これからは、mRNA-seqの結果から、「がん原性スイッチング機構」の制御因子を同定し、分子機構の全容を明らかにしようと考えている。また、同定した制御因子がrab5-/-細胞以外の多倍体肥大化変異細胞においても同様の機構で働いているのかを、特に増殖能・浸潤転移能を獲得したscrib-/- /RasV12腫瘍細胞に着目しながら解析する。さらに、イヌ腎臓尿細管上皮細胞由来MDCK培養細胞を用いて、多倍体肥大化細胞の「がん原性スイッチング機構」の普遍性を明らかにする。

そこで、「がん原性スイッチング機構」の詳細を探索するために、申請者は正常細胞、rab5変異細胞およびrab5 -/-+microRNA bantam細胞を組織から単離し、次世代mRNA-seq解析を行った。そして、次世代mRNA-seq解析によりbantamの下流で機能する因子の網羅的探索を行い、多数の候補遺伝子を得た。「がん原性スイッチング機構」の詳細を探索するために、申請者は正常細胞、rab5変異細胞およびrab5 -/-+microRNA bantam細胞を組織から単離し、次世代mRNA-seq解析を行った。rab5 -/-+microRNA bantam細胞はrab5変異細胞に比較すると、Eiger-JNK経路、JAK-STAT経路やHippo経路の変動が見られた。詳細について現在解析している。これからは、mRNA-seqの結果から、「がん原性スイッチング機構」の制御因子を同定し、分子機構の全容を明らかにしようと考えている。また、同定した制御因子がrab5-/-細胞以外の多倍体肥大化変異細胞においても同様の機構で働いているのかを、特に増殖能・浸潤転移能を獲得したscrib-/- /RasV12腫瘍細胞に着目しながら解析する。さらに、イヌ腎臓尿細管上皮細胞由来MDCK培養細胞を用いて、多倍体肥大化細胞の「がん原性スイッチング機構」の普遍性を明らかにする。
歯周疾患の新たな診査法の確立と治療薬ならびに予防薬の開発に関する研究

高齢化社会を迎えた今日、歯の喪失が様々な内科疾患や神経疾患などと無縁ではないことが次第に明らかにされるにつれ、歯の喪失を引き起こす歯周疾患は歯科領域のみならず、他の臨床分野においても非常に重要な疾患として注目されている。本疾患の最も重要な病態は歯周組織の破壊とそれに引き続いて起こる歯槽骨の破壊であることは周知の事実であるが、そうした病態を引き起こす実行因子、すなわち病原因子とその機能の詳細については未だ未解明のままである。これまで病原因子の候補と考えられてきたものの中で、宿主ならびに口腔細菌由来のプロテアーゼは、歯周組織ならびに骨の最も主要な成分である蛋白質を不可逆的に分解することから最も重要視されている。そこで本研究では、宿主ならびに歯周病原細菌Porphyromonas gingivalisが産生する歯周病原性プロテアーゼを特定し、病姿との関連ならびに病原性発現の機序を明らかにすることによって、本疾患の新たな診査法の確立や治療薬ならびに予防薬の開発に向けた方法論の確立を図る。本研究期間を通じて得られた主な研究成果は以下のとうりである。(1)宿主由来のプロテアーゼとしてカテプシンG、メダラシン、カテプシンB、カテプシンDおよびカテプシンEの特定と動態の解析が歯周炎患者の歯肉溝浸出液中で行われた。その結果、カテプシンGおよびメダラシンはともに臨床症状に比較的軽度な段階から大量に歯肉溝に浸出しており、臨床症状の悪化に比例してそれらはさらに増大し、最大値に達した後はそれ以上の症状に関係なく一定値を維持した。カテプシンBおよびカテプシンDも病姿との間に正の相関を示し、臨床症状の悪化とともに活性酵素として歯周組織に関与することが示された。カテプシンEは病勢に関係なく浸出液中には検出されなかった。(2)Porphyromonas gingivalisが産生する歯周病原性プロテアーゼとしてアルギニン特異的システインプロテアーゼ(Arg-gingipain)を同定し、病勢との相関を示すとともに病原性発現機序について解析を行った。歯周疾患は今日の歯科における重要疾患であり、その克服のために多大の努力が払われている。本疾患の最も重要な病態が歯周組織の破壊とそれに引き続いて起こる歯槽骨の破壊であることは周知の事実である。これには宿主生体に由来するプロテアーゼと局所細菌に由来するプロテアーゼが関与していると考えられる。臨床では様々な臨床パラメーターが本疾患の診断のために用いられているが、これらはいずれも客観性に乏しく、炎症局所の病勢や活性度を正確に評価し得るものにはなっていない。また、これまで歯周疾患の予防や治療の目的で様々な試みがなされてきたが、有効性と毒性の関係において見た場合、歯ブラシによる機械的清掃にまさる有効性が認められて薬物は殆どないといっても過言ではない。本研究の目的は、歯周組織の破壊機構に関与する病原性プロテアーゼを同定し、それらの歯周疾患の病勢に伴う動態からその役割を解明することである。具体的には、歯周炎患者の歯肉溝から採取した滲出液中に認められるプロテアーゼ活性の原因物質を酵素学的ならびに免疫生化学的方法によって同定・定量し、病勢に伴う正確な動態を把握することを第一の目的としている。さらに、病原性プロテアーゼの機能を解明し、それらの活性阻害方法の開発を通じて本疾患の治療ならびに予防のための新たな方法論を確立を目指した。

本年度の研究から得られた知見は以下のとうりである。(1)歯周炎患者から得られた歯肉溝滲出液中のカテプシンGの性状と動態を検体数を増やして免疫定量法と活性測定法の両面から検討した(J.Periodont.Res.30:51-57,1995)。その結果、カテプシンGは歯周炎の重症度に比例して多量に歯肉溝に滲出し、歯周組織破壊に関与することが強く示唆された。(2)一方、歯肉縁下プラーク中に存在し、歯周疾患の病因菌として最も重要視されているPorphyromonas gingivalisの培養上清から主要なプロテアーゼとしてアルギニン特異的なシステインプロテアーゼ(Argingipainと命名)を分離精製し、その性状と病理機能を解析した。その結果、本酵素は歯周組織を直接破壊し得る分解能を有するとともに、宿主の生体防御系を広範囲に破壊する可能性をもつことが示された(J.Biol.Chem.269:21371-21378,1994)。歯の喪失を引き起こす歯周疾患は歯科領域のみならず、他の臨床分野においても関連のある重要疾患として重要視されている。歯科臨床において様々な臨床パラメーターが本疾患の診査のために用いられているが、いずれの客観性に乏しく、炎症局所の病勢や活性度を正確に評価し得るものとはなっていない。本研究は本疾患の重要な病原性因子としてのプロテアーゼを同定し、病勢に伴う動態からそれらの本疾患における役割を解明し、治療や予防・診断における有効な方法論を確立することを目的としている。本年度の研究結果は以下のとうりである。(1)宿主由来の酵素としては、カテプシンG、メダラシン、カテプシンB、カテプシンD、カテプシンEについて検討された。歯肉溝滲出液を用いた研究では、セリンプロテアーゼのカテプシンGおよびメダラシンはともに臨床症状の比較的軽度な段階から大量に進出しており、最大値に達した後は症状に関係なく一定値を維持した。これは新たに滲出してくる酵素量と分解される酵素量の間に一定のバランスが成立したことによると考えられる。また、両酵素はその大部分がセルピンと複合体を形成した高分子型として検出され、プロテアーゼ活性そのものが病勢にどの程度寄与しているのか今後の検討が必要である。カテプシンBおよびカテプシンDと臨床症状の間には正の相関が認められ、しかも、これらはいずれも活性分子として検出された。カテプシンEは滲出液中にはまったく検出されなかった。(2)口腔細菌由来の酵素としては、嫌気性グラム陰性細菌Porphyromonas gingivalisの産生するユニークなシステインプロテアーゼArg-gingipainについて検討された。本酵素の歯肉溝滲出液中の量は臨床症状に比例して増大しており、他の臨床パラメーターともよく相関していた。また、Arg-gingipain対する抗体活性は歯周炎患者血清中に症状の応じて検出されたが、本疾患に罹患していない乳幼児の血清中にはまったく認められなかった。以上の結果は、少なくとも宿主由来のカテプシンBおよびカテプシンDなどのリソソーム性プロテアーゼとならびに口腔細菌由来のArg-gingipainが本疾患の発症や進行過程において重要な役割を担っていることが明らかとなった。
不死化細胞株を用いたマラッセ上皮細胞の歯周組織再生における役割の解析

本研究では,セメント質再生過程におけるマラッセ上皮遺残とエナメル蛋白の関与を明らかにするため,ラット実験的歯根吸収モデルを用いた組織学的検討を行った。また、培養したヒト歯周靭帯由来上皮細胞(E cell)の骨関連タンパク質遺伝子の発現を歯周靭帯由来線維芽細胞(F cell)と比較検討した。動物実験では8週齢ウイスター系ラットの上顎臼歯に機械的刺激を与えることによって実験的に歯根面の吸収を誘導した。処置後7日から10日では歯根面の吸収が観察された。マラッセ上皮遺残は歯根吸収窩に隣接する歯根面付近に存在したが,吸収窩に面する歯周靭帯組織には観察されなかった。抗Osteopontin(OPN)抗体を用いた免疫染色では,処置後10日の吸収窩周囲のマラッセ上皮遺残に陽性反応が認められた。処置後14,28日では,セメント質の再生が観察され、リバースラインと修復セメント質に抗OPN抗体陽性反序が観察された。処置後7日または処置後10日に観察された吸収窩に近接するマラッセ上皮遺残は抗Bone Morphogenetic Protein-2(BMP-2)抗体および抗Ameloblastin抗体にそれぞれ陽性反応を示した。以上の結果から,マラッセ上皮遺残はセメント質再生過程において,エナメル蛋白であるAmeloblastin,非コラーゲン性蛋白であるOPNおよびBMP-2を発現していることが明らかとなった。このことはマラッセ上皮遺残が,発生過程のセメント質形成におけるヘルトウィッヒ上皮鞘と同様に,セメント質修復に深く関与していることを示唆している。E cellおよびF cellは,矯正学的治療の必要性から便宜的に抜去された健全な小臼歯の歯根面から分離,培養した。その結果、E cellは敷石状の形態を示し、ケラチン5と8を発現した。またE cellのALPaseおよびBMP-4 mRNA発現量はF cellと、比べて少なかった。一方、OPN mRNA発現はF cellと比べE cellにおいて強かった。この結果からE cellとF cellは、骨関連タンパクの質の異なる発現パターンを示し、この発現の相違が,歯周組織のリモデリングや再生におけるマラッセの上皮遺残細胞と歯周組織の未分化関葉系のそれぞれの役割に関係していることが示唆された。また,E cell培養系は、間葉系細胞のセメント芽細胞への分化におけるマラッセの上皮遺残細胞の役割を解析するために有用であると考えられる。

処置後7日から10日では歯根面の吸収が観察された。マラッセ上皮遺残は歯根吸収窩に隣接する歯根面付近に存在したが,吸収窩に面する歯周靭帯組織には観察されなかった。抗Osteopontin(OPN)抗体を用いた免疫染色では,処置後10日の吸収窩周囲のマラッセ上皮遺残に陽性反応が認められた。処置後14,28日では,セメント質の再生が観察され、リバースラインと修復セメント質に抗OPN抗体陽性反応が観察された。処置後7日または処置後10日に観察された吸収窩に近接するマラッセ上皮遺残は抗Bone Morphogenetic Protein-2(BMP-2)抗体および抗Ameloblastin抗体にそれぞれ陽性反応を示した。以上の結果から,マラッセ上皮遺残はセメント質再生過程において,エナメル蛋白であるAmeloblastin,非コラーゲン性蛋白であるOPNおよびBMP-2を発現していることが明らかとなった。このことはマラッセ上皮遺残が,発生過程のセメント質形成におけるヘルトウィッヒ上皮鞘と同様に,セメント質修復に深く関与していることを示唆している。E cellおよびF cellは,矯正学的治療の必要性から便宜的に抜去された健全な小臼歯の歯根面から分離,培養した。その結果、E cellは敷石状の形態を示し、ケラチン5と8を発現した。またE cellのALPaseおよびBMP-4mRNA発現量はF cellと比べて少なかった。一方、OPNmRNA発現はF cellと比べE cellにおいて強かった。この結果からE cellとF cellは、骨関連タンパクの質の異なる発現パターンを示し、この発現の相違が,歯周組織のリモデリングや再生におけるマラッセの上皮遺残細胞と歯周組織の未分化関葉系のそれぞれの役割に関係していることが示唆された。また,E cell培養系は、間葉系細胞のセメント芽細胞への分化におけるマラッセの上皮遺残細胞の役割を解析するために有用であると考えられる。本研究では,セメント質再生過程におけるマラッセ上皮遺残とエナメル蛋白の関与を明らかにするため,ラット実験的歯根吸収モデルを用いた組織学的検討を行った。また、培養したヒト歯周靭帯由来上皮細胞(E cell)の骨関連タンパク質遺伝子の発現を歯周靭帯由来線維芽細胞(F cell)と比較検討した。動物実験では8週齢ウイスター系ラットの上顎臼歯に機械的刺激を与えることによって実験的に歯根面の吸収を誘導した。マラッセ上皮遺残は歯根吸収窩に隣接する歯根面付近に存在したが,吸収窩に面する歯周靱帯組織には観察されなかった。抗Osteopontin (OPN)抗体を用いた免疫染色では,処置後10日の吸収窩周囲のマラッセ上皮遺残に陽性反応が認められた。
赤痢アメーバ症に対する薬剤開発の総合的アプローチ

腸管寄生原虫赤痢アメーバの含硫アミノ酸代謝は哺乳動物宿主のそれと大きく異なる。含硫アミノ酸代謝は嫌気的環境での寄生に大きく寄与している。特に硫黄同化的システイン生合成経路は哺乳動物で完全に欠損しているために、創薬の観点からも極めて重要な経路である。本研究では赤痢アメーバに存在するシステイン生合成経路の調節酵素であるセリンアセチル転移酵素の分子生物学的、酵素学的な性状を明らかにすることを目的とした研究を行った。赤痢アメーバのゲノムデータベース上に赤痢アメーバのセリンアセチル転移酵素は3種類存在した。これらはSAT1,SAT2,SAT3と名付けた。SAT1とSAT2,SAT1とSAT3はそれぞれ73%,48%であり、CS3は最も相同性の低いアイソタイプであった。SAT1-3のアセチルCoAやセリンに体するKmやkcatなどのカイネティックパラメーターは似通っていた。一方、システインによるアロステリック阻害に対する感受性はSAT1-3で大きく異なっていた。SAT1-3のシステインに対するKiは約100倍の隔たりがあった。いずれの酵素も細胞質に存在した。以上のSATアイソタイプの酵素学的解析の結果はこの嫌気的原虫におけるシステイン合成の生理的重要性と複雑さを強く示唆していた。腸管寄生原虫赤痢アメーバは世界人口の約1%が感染している重要な感染症である。更に日本国内でも知的障害者並びに男性同性愛者に濃厚な感染を起こしている。国内での届けで件数は増加の一途をたどり、近年一般女性における感染と治療抵抗性アメーバ症例の出現が問題とされている。本研究では赤痢アメーバ原虫に選択的に存在する代謝経路の生理機能、特に病原機構における役割を解明することを通じて、本原虫感染症に対する新たな治療薬・予防薬を開発することを目的とした研究を展開している。初年度は含硫アミノ酸代謝の生理的意義を理解することを最終的なゴールとして、含硫アミノ酸代謝関連遺伝子、特にシステイン生合成経路に関与するセリンアセチル転移酵素(SAT)のアイソタイプの解析を行った。赤痢アメーバにはSAT1-SAT3の3種類のアイソタイプが存在した。SAT1-SAT2は78%同一であり、SAT1-SAT3は48%同一であった。SAT1,SAT2,SAT3のタンパク質コード領域を大腸菌発現ベクターにクローニングし大腸菌組換え体を作製するとともに、特異的抗血清の作製を行った。現在、それぞれのアイソタイプに関して基質のKm及びシステイン・シスチンなどによる活性阻害に関しての解析を行っている。同時に逆遺伝学的手法により赤痢アメーバの過剰発現体の作製を継続している。以上の研究成果は次年度の含硫アミノ酸代謝の俯瞰的理解に不可欠なツールを提供した。
体毛プローブを用いた神経発火様式のリアルタイム計測

本研究では、体毛を利用することで、リアルタイム・非侵襲・安定的に身体内部の神経活動を計測するシステムを開発する。顕微鏡での透過観察を容易にするため、サンプルとして白色のウサギの毛を用いた。毛の両端を電解質溶液に浸し、濃度や浸潤時間を変化させた。この結果、体毛に導電性を導入し、電線として利用するための実験的な条件が判明してきた。本研究では、体毛を利用したリアルタイムの神経活動計測システムの開発を目指す。本年度は研究計画に従い、以下の成果を挙げた。1.体毛の電気的特性を文献により調査した。この結果、体毛の構造は電線に極めて類似していることが分かった。体毛の内・外層部は高分子タンパク質のケラチンからなり、絶縁性である。一方、中心組織は空隙を多く含み、保湿のための水分の存在が指摘されている。もし水分が電解質であれば、自然な電線として利用できる可能性がある。電解質でないとしても、生理食塩水のような安全な電解質溶液を導入することで電線として加工できるかも知れない。体毛はその絶縁性のため、生体計測における障害としてとらえられることが多かった。今回の知見は、体毛を計測に積極的に利用できる新しい可能性を示すものであった。また生体内部の状態を計測するためには、体毛を電線として利用する基礎技術の確立が必要であるという課題が明確になった。2.体毛に導電性を与えるための試験を実施した。この結果、体毛に電解質の溶液を導入できる可能性が高いことが分かった。初めから体毛の自然な保湿成分を利用して計測を行うことは、技術的に困難と思われた。そこで、電解質として食塩水を導入できないかを検討した。内部構造の観察を容易にするために、ウサギ(ニュージーランドホワイト種)の白毛をサンプルに用いた。サンプルを着色した水に浸し、顕微鏡で観察したところ、毛髄質内部の端部に溶液が浸潤している様子を観察できた。この結果は、μmオーダーと細い毛髄質を利用することで、体毛に人工的に導電性を与えられる可能性があるということを強く支持していた。この範囲を広げ、毛髄質全体に行き渡らせ導電性を実際に与えられるか検証することが、次の課題となった。本年度は、そのための実験装置も新たに考案し準備を行った。脳神経系のメガニズムを解明するためには、全身の内部で起こる神経系の活動の様子を可視化できる装置の開発は重要である。本年度は、体毛を電線として利用する技術を開発するとともに、体毛電位測定パッチのプロトタイプの作製を目指した。そこで、先ず電解質として食塩水を導入できないかを検討した。サンプルを着色した食塩水に浸し、顕微鏡で観察し、毛髄質全体にわたり溶液が浸潤する様子を観察しようとした。結果は予想に反して、毛髄質の端部に部分的に浸潤する様子のみが観察された。体毛に導電性を与えることは本システムの基礎となる要件であったため、これを可能とする実験条件を模索した。長時間浸してみたり、塩分の濃度を変えたり、また、色素の種類を変化させて見やすくするなど試行を繰り返した。通電するには至っていないが、この過程で、体毛に導電性を与えるための実験的な条件が判明してきている。また顕微鏡では確認できなくとも、最終的には導電性を持たせることが重要なので、マクロな試験も同時に行った。体毛の両端を別の2つの食塩水に浸し、両端の溶液間の電気抵抗を測定した。しかし体毛を電線として利用できるという証拠をつかむには至らなかった。
骨組織へのバイオターゲッティングに関する研究

骨組織に選択的に薬物を輸送することが可能となれば、骨疾患に対する薬物治療の大きな前進を期待することができる。ハイドロキシアパタイト(HA)は硬組織(骨・歯)以外の組織には存在しないことから、薬物にHA選択性を持たせることにより骨組織に薬物を選択的に輸送することが可能となる。そこで、酸性アミノ酸が繰り返し配列した小ペプチドを、骨組織への薬物の選択的輸送法のキャリアーとして用いる可能性について検討した。Aspの6回繰り返し配列(Asp)_6にfluorescein(FITC)を結合させた(Asp)_6-(FITC)を作製し、HAに対する結合試験おこなった。(Asp)_6-FITCは全身投与すると骨組織に沈着することが知られているテトラサイクリン・カルセインと同程度にHAに結合したが、FITCはHAに結合しなかった。(Asp)_6-FITCをラットに投与し血中濃度を測定したところ、(Asp)_6-FITCの血中濃度の急速な減少が観察された。(Asp)_6-FITCを投与したラットの骨および歯の研摩標本を作製し、共焦点レーザー顕微鏡で観察したところ、骨および歯に明瞭な蛍光標識線が見られたが、その他の組織においては蛍光が観察されなかった。一方、FITCを投与したラットにおいてはどの組織においても蛍光は観察されなかった。(Asp)_6-FITCを投与すると、24時間後にFITCの約95%尿中に排泄され約2%が骨に蓄積した。(AsP)_6-FITCを投与したマウスの大腿骨において、骨に蓄積したFITCの生物学的半減期は約14日であった。骨組織に作用を示す種々の薬物を(Asp)_6により修飾したところ、これらの薬物のHA親和性が増大した。これらの結果より(Asp)_6は骨組織への選択的薬物輸送法のためのキャリアーとして有効であることが示唆された。今後は、骨減少症の動物モデルを用いて、(Asp)_6により修飾した薬物の治療効果について検討する予定である。
金融危機の中長期的影響に関する定量分析

金融危機が発生するメカニズムに関する研究に比べて、金融危機がもたらす中長期的な影響に関する研究の蓄積は比較的進んでいない。本研究では、金融危機後に不況が長期化するメカニズムを解明するために、企業の研究開発投資と金融借入制約を含むマクロ経済モデルを構築し、この二つの経路がマクロ経済に与える影響を定量的に評価することにより、金融危機後のマクロ経済政策に対する政策提言を行う。
認知言語学・用法基盤モデルから探る第一言語と第二言語における文法習得過程

橋本(2008、2011)において提示した言語構造構築メカニズムの仮説の妥当性を検討するとともに、第一言語習得(以下、L1)の幼児、第二言語習得(以下、L2)の幼児、L2成人の3者間の共通性と差異を明確にするために、次のように研究を進めた。1)L2幼児の全部否定形式の習得過程を発表し論文化した。2)L2幼児の接続詞の習得過程を論文化した。3)L2成人の可能形式の習得過程を論文化した。4)L1幼児・L2幼児・L2成人の異同について論文において指摘した。5)L2幼児の研究をレビューし、L1幼児と比較を行い、論文化した。6)並行してデータ収集を進めた。7)成果を講演において公表した。本研究は、認知言語学の用法基盤モデルの観点より、母語習得(L1)幼児・日本語を第二言語とする(L2)幼児・L2成人とトライアンギュレーションで比較し、領域固有の特徴と普遍的なメカニズムを明らかにする。橋本(2011等)では「ピボット・スキーマ」(Tomasello 2003)を援用した言語構造構築メカニズムの仮説(「スロット付きスキーマ合成仮説」(Composition of Schemas with Slots、以下、CSS仮説)を提案したため、当該仮説の妥当性を検証することになる。平成25年度は、4つの大課題のうち課題2のL1幼児の研究を行う予定であったが、平成24年度のL2幼児の課題(課題1-1、1-2、1-3、課題4)、および平成26年度のL2成人に関する課題3について研究した。課題1-1どのように日本語の文法が習得されていくのかを明らかにする。成果:動詞形態素の習得プロセスを分析し、CSS仮説の妥当性を確認した。課題1-2文構造の複雑化に伴う習得の段階性を明らかにする。成果:疑問語を用いる否定表現、理由表現の習得プロセスを追究し、口頭発表及び論文化した。課題1-3類型論的に異なる言語を母語とする学習者はどのようなプロセスを辿るのかを明らかにする。成果:文法カテゴリーにおいて母語転移の可能性を指摘した。課題3.L2成人の文法カテゴリーごとの習得プロセスの解明を行い、CSS仮説(橋本2008)の妥当性を検討する。加えて、L2幼児、L1幼児、L2成人といった3者間の共通性と差異を明確化する。成果:L2成人の可能表現の習得プロセスを明らかにし、L1及びL2幼児とは異なることを明らかにした。課題4.言語獲得に必要な環境と方法を探る。成果:1保育園および小学校で参与観察し現状を把握した。2L2児童の抱える問題と環境を追究した。3教師の資質と教員養成のあり方を追究した。本研究は、認知言語学・用法基盤モデルの観点より言語習得のプロセスとメカニズムを明らかにする。まずはL2幼児、次にL1幼児、L2成人と調査を進め、最終的にL1幼児・L2幼児・L2成人で比較し、領域固有の特徴と普遍的なメカニズムを解明する。橋本(2011等)では「ピボット・スキーマ」(Tomasello 2003)を援用した言語構造構築メカニズムの仮説「スロット付きスキーマ合成仮説」(Composition of Schemas with Slots、以下、CSS仮説)を提案したため、当該仮説の検証にも繋がる。加えて、知見を教育現場へ還元する。意義は、丸暗記の固まりが言語習得に結びつくのかという世界的議論に対する答えを提示することである。平成24年度は、設定した4課題のうち課題1(1-1,1-2,1-3)L2幼児の研究と課題4を行う予定であった。課題ごとに成果を報告する。成果:1動詞形態素の習得プロセスを分析し、CSS仮説の妥当性を確認した。2ピボット・スキーマからアイテムベースへと習得が進むことを論文で示した。3講演を行い、CSS仮説の妥当性を発信した。成果:接続詞を用いる表現の習得プロセスを分析した。課題1-3橋本(2011等)では母語の影響を確認した。他言語母語の学習者は、どのようなプロセスを辿るのかを追究する。成果:1アフリカ生まれのL2幼児の発話調査を保育園で開始した。2小学校で、ポルトガル語母語のL2児童の発話調査を開始した。成果:1幼稚園で参与観察した。

2小学校で参与観察した。3L2児童の抱える問題を追究した。4教師の資質と教員養成のあり方を追究した。5認知言語学を応用した辞書の執筆をした。平成26年度は4つの大課題全てにおいて研究を進めた。課題1. L2幼児はどのように言語の構造を獲得するのか。課題1-1どのように文法を習得するのか。成果:1動詞形態素の習得プロセスを分析し、論文にまとめた(未発表)。2格助詞に関する先行研究と筆者の研究結果を融合させ、論文にまとめた(掲載予定)。課題1-2文構造の習得の段階性はどのようなものか。成果:3疑問語使用の否定表現、4理由表現の習得に関する研究を論文化した(3掲載済、4掲載予定)。課題1-3類型論的に異なる言語を母語とする学習者はどのようなプロセスを辿るのか。成果:母語転移の可能性を論文において指摘した。L2幼児のデータを整理した(分析予定)。課題2. L1幼児はどのように文法を習得するのか。成果:1可能形式の習得プロセスを再考し論文化した(掲載予定)。2保育園で観察とデータ収集を行った(継続中、分析予定)。課題3. L2成人はどのように文法を習得するのか。L2幼児、L1幼児、L2成人といった3者間の共通性と差異は何か。成果:L2成人3名の可能形式の習得プロセスを明確にした。加えて、L1幼児、L2幼児との共通性と差異について追究し論文化した(掲載予定)。課題4. L2子どもの言語獲得のために必要な環境と適切な方法は何か。成果:1保育園、小学校で参与観察した(継続中)。2L2児童の支援方法に関する研修会を開いた。3海外で、年少者教育の理論的実践について講演会とワークショップを行った。結論として、L2幼児の文法カテゴリーごとの習得プロセスを明らかにするとともに、L1幼児、L2成人との比較により領域固有の特徴と普遍的なメカニズムを明らかにした。橋本(2011)が提示した「スロット付きスキーマ合成仮説」の妥当性を検証し、それらの知見を踏まえ、年少者教育の方法について提案した。認知言語学研究成果を発表し、かつ論文化したが、次年度の研究課題についても研究を進めたことから、今年度計画していた課題をすべて終えることができなかった。1.講演を4回ほど行い、研究において明らかになった知見と、自分の提案した仮説の妥当性を発信した。2.新たなフィールドである幼稚園と小学校の両方において、データ収集を開始した。3.昨年常勤職に就いたこともあり、新しい職場での新たな仕事に時間を割いた。13の研究活動を精力的に行ったため、データの分析が若干遅れた。計画していたいくつかの課題のうち、下記課題を行い、補完することで、最終年度の研究内容を充実させる。課題1. L2幼児の研究ー複雑な構造をどのように獲得していくのかを追究する。課題2.L1幼児の研究ー文法カテゴリーごとの習得プロセスの解明とCSS仮説(橋本2008,2011等)の妥当性の検討を行う。CSS仮説(橋本2008、2011)が、日本語のL1習得研究においても有効であるのかを綿密な調査を行い追究する。
日本におけるアーケオメタラジーの展開

日本には欧米のアーケオメタラジーに直接対応する研究領域が存在せず、複数の既存の学問領域のニッチとして存在している。そのため欧米の研究者主導で“金属と人の歴史"研究が進められてきた。そこで本研究では、まず日本の近代産業化を語る上で欠かすことのできない、幕末の反射炉の学際的研究をケーススタディに位置づけ、地元自治体の協力の下、出土金属資料に対して考古学・冶金学・鉱山鉱床学・文化財科学の研究者が共同で研究を行なう。そして研究成果を広く国内外の関連する学会で発表し、また企業の実務担当者らと共に議論する場を設けることで、学際的な視野から国内の研究を先導し、新たな研究領域を日本にも展開することを目指す。
がん微小環境の免疫因子解明に基づく難治性絨毛癌の新規治療戦略

絨毛癌細胞株を用いて抗癌剤耐性株を作製し、評価した。また絨毛癌における免疫状態の評価を免疫組織学的染色にて行った。さらに、絨毛癌細胞株JarとBewoでC2GnTノックアウト細胞を作製し、in vitroでのC2GnT発現が及ぼすNK細胞からの逃避機構を調べた。(1)化学療法耐性株を作製した。前年度絨毛癌細胞株のJar細胞、Bewo細胞のメトトレキサート耐性株を作製したが、その評価を行った。Jar細胞のMTX耐性株ではIC50:3.35×10-3M、Wild:8.88×10-7Mであり、Bewo細胞のMTX耐性株ではIC50:2.0×10-4M、Wild:4.55×10-7Mであり、MTX耐性を確認できた。(2)絨毛性疾患(胞状奇胎と絨毛癌)のパラフィン包埋ブロックより組織切片を作製した。NKG2DリガンドのMICAとULBPの抗体を用いて免疫組織染色を施行した。絨毛癌の再発ではMICA、ULBPともに高発現していた。(3)C2GnTの機能解析をC2GnTノックアウト細胞を使用して行った。Jar細胞、Bewo細胞ともにC2GnTノックアウト細胞でNK細胞傷害性が有意に高い結果を得た。また、C2GnT発現が低い絨毛癌細胞はNK細胞傷害性が高く、C2GnT高発現のJar, Bewo細胞はNK細胞傷害性が低い結果であった。C2GnTが付加する糖鎖を認識するレクチンであるLELの抗体を用いて免疫沈降を行い、ノックアウト細胞とコントロール細胞を用いてMICAの糖鎖を確認したところ、ノックアウト細胞でMICAの糖鎖が低下していた。C2GnT発現とNK細胞傷害性の関連が示唆され、その機序としてMICAの糖鎖が変化することが考えられた。化学療法耐性株はMTX耐性株で作成できたが、他のACT-D耐性株、ETP耐性株は現在作製途中である。平成30年度以降に予定していたC2GnTノックアウト細胞の作成とそれを用いたin vitroでの実験を行うことができており、in vivoでの皮下移植モデルもすでに施行中であるため、研究の進行としてはおおむね順調に進展している。絨毛癌の化学療法耐性株として、アクチノマイシンD耐性株、エトポシド耐性株を作製していく予定である。さらに、C2GnTノックアウト細胞株を用いてin vivoの実験を進めていく。MTX耐性株を使用した薬剤耐性因子の検索を進める。絨毛癌細胞株を用いて抗癌剤耐性株の作成を試みた。さらに、絨毛癌細胞株JarでC2GnTノックアウト細胞を作製し、in vitroでのC2GnT発現が及ぼすNK細胞からの逃避機構を調べた。(1)化学療法耐性株を作成した。絨毛癌細胞株のJar細胞にメトトレキサート(MTX)を少量含む培養液で培養し、徐々にMTXの量を増やしてMTX耐性株を作成した。別の絨毛癌細胞株のBeWo細胞に対しても同様の手技を用いてMTX耐性株を作成した。(2)絨毛性疾患(胞状奇胎と絨毛癌)および胎盤組織を用いて、パラフィン包埋ブロックより組織切片を作成した。T細胞表面マーカーのCD8抗体、NK細胞表面マーカーのCD57の抗体を用いて免疫組織染色を施行した。絨毛性疾患組織、胎盤組織ではCD8陽性リンパ球が少なく、NK細胞が多い傾向にあった。平成29年度に予定していた化学療法耐性株はMTX耐性株しか作成できず、まだ評価も行っていない段階である。また、免疫状態を評価する免疫染色はなかなか抗体による条件設定が難しく、すべては施行できていない。しかし、平成30年度以降に予定していたC2GnTノックアウト細胞の作成とそれを用いたin vitroでの実験を先に進めることができたため、研究の進行としてはおおむね順調に進展している。

また、C2GnT発現が低い絨毛癌細胞はNK細胞傷害性が高く、C2GnT高発現のJar, Bewo細胞はNK細胞傷害性が低い結果であった。C2GnTが付加する糖鎖を認識するレクチンであるLELの抗体を用いて免疫沈降を行い、ノックアウト細胞とコントロール細胞を用いてMICAの糖鎖を確認したところ、ノックアウト細胞でMICAの糖鎖が低下していた。C2GnT発現とNK細胞傷害性の関連が示唆され、その機序としてMICAの糖鎖が変化することが考えられた。化学療法耐性株はMTX耐性株で作成できたが、他のACT-D耐性株、ETP耐性株は現在作製途中である。平成30年度以降に予定していたC2GnTノックアウト細胞の作成とそれを用いたin vitroでの実験を行うことができており、in vivoでの皮下移植モデルもすでに施行中であるため、研究の進行としてはおおむね順調に進展している。絨毛癌の化学療法耐性株として、アクチノマイシンD耐性株、エトポシド耐性株を作成していく予定である。また、抗体の種類を代えて、絨毛癌の微小免疫状態を評価するリンパ球や免疫関連分子の免疫組織学的染色を行う。さらに、C2GnTノックアウト細胞株を用いてin vitroの実験をすすめていく。絨毛癌の化学療法耐性株として、アクチノマイシンD耐性株、エトポシド耐性株を作製していく予定である。さらに、C2GnTノックアウト細胞株を用いてin vivoの実験を進めていく。MTX耐性株を使用した薬剤耐性因子の検索を進める。
急性期医療における有害事象による医療費構造の変化と質保証コストに関する検討

本研究は、病院医療において有害事象が発生した場合に医療費または資源にどの程度の増加・変動が生じたかを把握するとともに、有害事象の発生を防止するために必要となる資源または費用を推定することである。有害事象に伴う在院日数の延長や付加的な治療コストなどが計測可能であるが、急性期医療の現場の疲弊が著しいために有効な調査は容易ではなくモデル的検討の範囲にとどまった。事故防止のために投入されている資源や費用のについて詳細な事例調査を踏まえ、機会費用を含む人件費は安定的なデータが得られることが確認されたので、大規模調査を実施した。1514病院を対象にした調査で843病院(回答率約56%)から回答を得て、医療安全管理業務に要する人的資源の投入費用は、1病院当たり年間約7400万円、1床・1日当たり約734円であった。また、規模が小さい病院ほど相対的に大きな負担となっていることが確認された。本研究は、医療における有害事象の発生によって投入された医療費または資源にどの程度の増加・変動が生じたかを把握するとともに、回避可能であったと考えられた有害事象に着目してその防止のために必要となる資源または費用を推定することで、事故防止と医療の質保証のために投入されるべきコストのあり方を検討することが目的である。そのために、現在の病院医療において、医療安全確保のために人的・物的資源がどの程度投入されているかの現況を把握することが基本的な課題である。本研究は、医療における有害事象の発生によって投入された医療費または資源にどの程度の増加・変動が生じたかを把握するとともに、回避可能であった有害事象に着目してその防止のために必要となる資源または費用を推定することで、事故防止と医療の質保証のために投入されるべきコストのあり方を検討することが目的である。初年度の本年は、これまでに蓄積された事故事例を分類・区分し、その種別と重症度などについて取りまとめるとともに、頻度が高く医療費への影響が大きい有害事象の種別、あるいは資源投入量の多い分野を選定し、手術を含む治療・処置、および転倒・転落等の療養の世話を中心に分析を進めることとした。今年度の検討の対象として事例は243病院からの357例で、その分析結果は第23回国際カンファランスISQua(ロンドン)で報告した。また、同カンファランスで先進国における医療安全とコストに関する研究の動向を調査した。一方、有害事象発生事例の医療費分析などに理解と協力の得られる病院16施設の医療安全管理統括責任者の参加を得て、医療安全の専門家を加えた研究協力者会議を組織して、調査研究の体制の整備を行った。そして、先行して3病院を対象に、医療安全確保のためにどの程度の予算投入を行っているかについて試行的に訪問調査を行った。医療安全のための予算費目の分類や範囲、あるいは人件費の按分などは必ずしも容易ではないことが明らかとなり、安全確保に向けた予算とコストの分析のために適切な会計モデルの作成が必要であることが認識された。次年度以降は、研究協力病院に個別的な検討課題を設定して分析を進める予定である。今年度は、本研究に協力する16病院を対象に、医療安全確保のために投入されている人的・物的資源の現状を把握するための調査を実施することとした。医療安全を確保するための費用の定義が課題となり、リスクマネジャーの配置や医療安全管理委員会等の開催、あるいは医療安全に向けた研修会の実施などに伴う機会費用が発生し人件費として算定した。また、急速静脈注射事故を避けるためのプレフィルド型薬剤など安全に配慮した薬剤を使用した場合の費用の増加、感染管理のためのディスポ材料、転倒・転落を防止するための用具・設備のための費用等も計上した。感染性廃棄物処理費用も無視できない。これらの医療安全確保のための費目を定めて調査した結果、事故防止関連費用の総額は、病院の規模と機能に応じて、総費用の0.9%から2.2%に分布しており、1.5%前後の病院が多かった。また、病院の総人件費における医療安全関連人件費の割合は、2.3%から4.2%の間に分布し、3%前後の病院が多かった。

そして、医療安全確保のための総費用における人件費の割合は、47%から74%の間に分布していた。すなわち、医療安全確保のコストのうち、半分から4分の3は人材投入に充てられているという結果となった。今回の調査結果を受けて、次年度以降に対象病院を増やして、わが国の医療安全確保に投じられている費用の現状を把握することを継続することとしたい。また、重大事故事例についての事故防止策と、そのために必要となる追加的費用の事例検討も進んでいる。本研究において、手術部位の誤認や薬剤の誤投与など回避可能であったとかんがえられた有害事象の事例を収集して、その防止のために必要となる資源または費用を推定した。これらの分析から、事故防止には日常的な病院の組織的な予防活動が基本であることが認識された。今年度は、改めて事故防止と医療の質保証のために投入されるべきコストのあり方の論議と、現状を把握するために調査結果の分析を進めた。昨年度に実施した16病院を対象にした調査結果を分析する過程で、専従医療安全管理者の配置や医療安全委員会の開催、及び研修会の実施等の人的資源の投入状況は安定したデータが入手できるが、安全に配慮された医薬品の使用や事故防止のための用具・備品・設備の導入に関する単年度のデータは信頼性の観点から制約が大きいことが明らかとなった。そこで、人的資源の投入状況についてより多くの病院を対象に調査する必要があると考え、専従者・管理者等の安全関連の直接業務のみならず、医師・看護師等の医療従事者が医療安全確保のために委員会出席や研修会参加などで費やされた機会費用を把握する方法を検討した。近年、医療安全と関連して患者・家族からの相談や苦情が増加し、時に紛争化して無視できない業務量になっていることが指摘されており、そのための人的資源の投入状況を把握する必要があると考えられた。その成果は記入が容易な調査票として設計され、全国の1,600病院を対象に大規模調査が実施され、現在回収中である。一方、医薬品や医療材料の安全な使用のために、バーコードやICタグによるトレーサビリティを確保した運用が有効であることが認識されつつあり、医療現場での適用が求められている。運用のための費用と得られる効果についての検討は本研究のテーマに適合するので、個別課題として検討に着手したところである。次年度に向けて一定の成果を出したいと考えている。これまでに実施した16病院を対象にした調査結果の分析から、専従医療安全管理者の配置や医療安全委員会の開催等の人的資源の投入状況に関しては安定したデータが入手できるが、安全に配慮された医薬品の使用や事故防止のための用具・備品・設備のコスト・データは信頼性の観点から制約が大きいことが明らかとなった。そこで、人的資源の投入状況についてより多くの病院を対象に調査することが有効と考え、専従者・管理者等の安全関連の直接業務、および医師・看護師等の医療従事者が医療安全確保のために委員会出席や研修会参加などで費やされた機会費用を把握するための調査を実施した。全国の病院1514施設を対象にアンケート調査を行い843病院(回答率約56%)から回答を得た。その結果、医療安全管理業務に要する人的資源の投入費用は、1病院(平均314床)年間約7400万円、100床当たり1カ月約223万円、1床当たり1日約734円であった。また、規模が小さい病院ほど相対的に大きな負担となっていることが確認された。
移植性の高い流体方程式の高精度並列差分解法に関する研究

本研究では、PCなどの複数の計算機を使って流体現象を詳しく解明する際に、必要とされる計算科学的問題の中で、(1)少ない格子点数でも信頼できる結果を得るための高精度高解像度の流体方程式の並列化数値手法の開発、(2)ポータビリティを保証するJAVA環境での長時間にわたる数値計算の実行環境の整備の二つの方向で研究を進め、以下のような成果を得た。(1)結合コンパクト差分法をもちいた高精度高解像度数値手法の開発高精度高解像度な結合コンパクト差分の安定性、境界条件、衝撃波捕獲スキームとの適合性を数学的あるいは数値実験的に調べ、様々な状況の流れ解析を可能とする非圧縮流れ、および圧縮性流れに対する結合コンパクト差分スキームを使用した解析プログラムの開発を行った。このとき、スレッド並列、プロセス並列の二つの並列化の適切な組み合の効率など、実用的な計算にための調査も実行している。(2)ポータビリティを保証する数値計算環境の整備様々な異なる計算機を使った並列計算を容易に実行でき、その中の1台または複数台の計算機が故障しても計算を継続させる耐故障性や計算途中で別の計算機を追加して計算を高速化するための数値計算環境を、JAVA言語とJINI技術あるいはJXTA技術を用いることにより設計・構築を行い、数値計算実行時での計算効率のテスト、および計算機数の変動による数値計算の影響を調査した。以上の二つの方向の研究は、(1)の研究での高精度差分法での計算機間での通信量を想定しながら(2)の開発を行うなど連携を取って研究を進めた。結果は、従来のものより時間がかかるものの数倍程度にとどまり、今後の高速化研究を進めることにより、実用化できると考えている。本研究は(1)高精度高解像度の流体方程式の並列化数値手法の開発、(2)ポータビリティを保証するJAVA環境での数値計算環境の整備の二つの方向で研究を進めている。それぞれに関する研究の進展状況は以下の通りである。(1)結合コンパクト差分法をもちいた高精度高解像度数値手法の開発非圧縮流れに関しては、三次元キャビティ内流れ(一面が滑り運動を行う直方体の内部の流れ)をテスト問題とし、スレッド並列、プロセス並列の二つの並列化を組み合わせることによる効率化を調査した。この結果をもとに、大規模な数値計算を実行し、流れ場の状態を詳細に解析して、方法の有効性を確認した。一方、圧縮流れに関しては、衝撃波付近での数値振動を除去するため、保存形差分スキームの対する結合コンパクト差分法の拡張を行った。これにより、結合コンパクト差分法、衝撃波捕獲スキームの新しいハイブリッドスキームを提案した。新手法は、一、二次元のテストケースで従来法に比べ優れた性質を示している。次年度は非圧縮流スキーム、圧縮スキームともにより複雑な流れに対する研究を実施する予定である。(2)ポータビリティを保証する数値計算環境の整備異なる計算機環境下でも並列を実行でき、耐故障性や高いセキュリティのある計算を実行するため、JAVA言語およびJINI技術あるいはJXTA技術を用いた流体計算を実行する環境を提案し、その構築を行っている。現在、パソコン8台をMylinetとギガイーサネットの2種類のネットワークにより結合したシステム上に、提案システムを実装し、簡単な流体の数値計算を実行できることを確認している。今後、パソコンを16台に増やし、通信速度向上のための試験を実行する予定である。(1)結合

コンパクト差分法をもちいた高精度高解像度数値手法の開発高精度高解像度な結合コンパクト差分の安定性、境界条件、衝撃波捕獲スキームとの適合性を数学的あるいは数値実験的に調べ、様々な状況の流れ解析を可能とする非圧縮流れ、および圧縮性流れに対する結合コンパクト差分スキームを使用した解析プログラムの開発を行った。このとき、スレッド並列、プロセス並列の二つの並列化の適切な組み合の効率など、実用的な計算にための調査も実行している。(2)ポータビリティを保証する数値計算環境の整備様々な異なる計算機を使った並列計算を容易に実行でき、その中の1台または複数台の計算機が故障しても計算を継続させる耐故障性や計算途中で別の計算機を追加して計算を高速化するための数値計算環境を、JAVA言語とJINI技術あるいはJXTA技術を用いることにより設計・構築を行い、数値計算実行時での計算効率のテスト、および計算機数の変動による数値計算の影響を調査した。以上の二つの方向の研究は、(1)の研究での高精度差分法での計算機間での通信量を想定しながら(2)の開発を行うなど連携を取って研究を進めた。結果は、従来のものより時間がかかるものの数倍程度にとどまり、今後の高速化研究を進めることにより、実用化できると考えている。