hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
含窒素ナノグラフェンの迅速モジュラー合成と機能開拓

ナノグラフェンに窒素原子を導入した「含窒素ナノグラフェン」は、炭化水素とは異なる構造をもち高い機能発現が期待できる。本研究では独自に開発した新規アゾメチンイリドを基本モジュールとして用いて、多種多様な形状の含窒素ナノグラフェンの短段階迅速合成を行う。平成29年度は、主に曲面構造をもつ含窒素ナノグラフェンの合成と機能探索を行なった。1)多環芳香族アゾメチンイリドとコラニュレンとの反応を利用した含窒素ナノグラフェン合成:多環芳香族アゾメチンイリドがきわめて高い反応性を有し、反応が低いことが知られているコラニュレンとも良好に付加環化反応を起こすことを見出した。本反応の後に酸化的な脱水素反応を行うことでピロールが縮環したコラニュレンが合成できた。本分子はピロール由来の平面構造とコラニュレン由来の曲面構造の両面をあわせもつダブルヘリセン型構造をもっており、極性に応じて発光波長が大きく変化するソルバトクロミズムを示すなど独特の性質を明らかにできた。2)深いボウル型含窒素ナノグラフェン合成:1)で合成したピロール縮環コラニュレンの周縁部の環同士を連結することで、ボウルの深さが6b2-アザペンタベンゾ[bc,ef,hi,kl,no]コラニュレンよりも深いボウル型含窒素ナノグラフェンの合成に成功した。この分子の一部はフラーレンC60に匹敵する高い曲率をもつ。その詳細な物性は現在解明中であるが、本分子の合成法はヘテロ元素を有する高歪み多環芳香族化合物の一般的な合成法を提供する重要な成果である。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。初年次である平成28年度は、当該アゾメチンイリドの基礎的な反応の探索およびボウル型分子であるアザコラニュレンの機能探索を主に行なった。1)当該アゾメチンイリドをアルケン、アルキン、イミンなどの不飽和分子の他、グラフェンやナノグラフェンなどの炭素材料との反応を検討した。多くの場合で良好に付加環化反応が進行することがわかり、含窒素ナノグラフェン合成へ展開することができた。2)ボウル型分子であるアザコラニュレンの周縁部に水素置換基のみを有する化合物を合成し、ここからさらにC-H結合をイリジウム触媒を用いて多重ボリル化することで周辺部を選択的に化学修飾する方法を確立した。クロスカップリング反応等の分子変換反応を通じて得られたボリル化体のさらなる誘導化を狙った。3)本研究を遂行する中で、ロジウム触媒による縫合反応を用いてジベンゾ[a,e]ペンタレンを合成する手法を開発した。本手法では二種類の異なる基質を縫合するように結合形成を行うため非対称な縮環をもつ化合物が合成できる点が特徴であり、ピリジン環やチオフェン環などの様々なヘテロ芳香環をもつ非対称ジベンゾ[a,e]ペンタレンも得られた。今後さらにπ拡張をしていく。本研究の基本モジュールである新規アゾメチンイリドの反応性をおおむね明らかにすることができた。得られた生成物の多くを含窒素ナノグラフェンへ誘導化することができた。一部の含窒素ナノグラフェンについてはさらなる化学修飾法を確立することができた。順調に推移していると考えられる。平成29年度はより難度の高い曲面構造をもつ含窒素ナノグラフェンを合成し機能探索をする。計画の詳細は以下の通りである。【ボウル型分子】

アザコラニュレンの深化および"ダブルアザコラニュレン“の合成:平成28年度までにC-Hボリル化を用いて周辺部に置換基を導入する方法を確立した。平成29年度は、さらに様々な置換基を有するアザコラニュレン誘導体を合成し、アザコラニュレンの超分子体としての応用を検討する。結晶性誘導体は半導体として有機電界効果トランジスタとしての応用を、液晶性誘導体は強誘電材料としての応用を狙う。また二官能性モノマーを用いて"ダブルアザコラニュレン"の合成に挑戦する。【複合型分子】燃料電池の代替材料へ向けた含窒素カーボンアロイの開発:アゾメチンイリドと[60]フラーレンなどの炭素材料との生成物を脱水素酸化することでナノカーボン/アゾメチンイリド複合体を合成する。こうして得られる含窒素ジグザグ端構造は燃料電池の酸素還元反応に高い触媒活性を示すと予測されるので、燃料電池電極として利用し、高活性な酸素還元触媒を開発する。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
医師同僚評価による医療評価(Medical Audit)導入方法の検討

1.医療評価の重要性は、提供された医療サービスの質、内容、効率及び成果である。また、公平性均質性が保たれることが重要である。その評価は基本的には、医師同僚審査によるものとされるが、患者や患者家族、行政および地域の関係者が協力して医療の質、医療の成果を吟味していくことにつながる。重症胃十二指腸潰瘍の例に見るごとく、客観的指標(年齢、性、輸血量、合併症、治療法、在院日数、医療経費)は治療法の変遷(手術適応の減少、新薬開発、入院期間短縮お)が与える影響も大きいことが示された。2.大学勤務医を対象に卒後年数5年毎に医療評価に関する調査では、医療評価については「知らない」との回答が46.4%と最も多く、次に「聞いたことがある」との回答が35.5%、「知っている」は18.1%と少数であった。医療評価についての自由欄で、69名が「関心」もしくは「評価を受けたい」を選択した。その内容として「自己評価を受けたい」が16.8%、「病院の評価がどれくらいのレベルかを知るには必要」は31.0%、「医療評価についての詳しい内容を知りたい」が20.8%を占めていた。特に卒後年数15年以上と16年以上に分けた場合、16年以上が積極的に医療評価を受けたいという意欲があることが示された。日本医療評価機構については、77.5%が「知らない」、「知っている」は僅か2.1%であった。これは日本医療評価機構の設立から97年3月までは予備調査期間であったため大学病院では認識されていないと考える。Peer Review(同僚評価)は72.3%が「知らない」と答え、「知ってる」は2.8%のみであった。特定機能病院は94.4%と殆どが知っていた。しかし特定機能病院の診療録の開示義務については「知らない」が30.6%と増加し「知っている」は29.2%であった。これは当院が特定機能病院であることしか認識しておらず、その要項までは理解してないことが考慮された。診療報酬明細書の患者に対する開示について「知らない」は24.8%、「知っている」は37.2%の認識を示した。最近議論されている項目でもあり、関心度は高く認識を深める傾向がある。守秘義務については、94.9%と殆どが認識していたが卒後1年から5年までの医師23名のうち3名が認識していなかった。診療録の記載方法であるPOMRについては「知っている」が58.7%、「知らない」は18.9%であった。約6割の医師が「知っている」と答えたが、実際の記載方法は医師により異なっており、ある基準に添った記載方法が望まれる。

約6割の医師が「知っている」と答えたが、実際の記載方法は医師により異なっており、ある基準に添った記載方法が望まれる。代表研究者の転出のため今年度予定していた医師同僚評価についての状態の調査を次年度に繰り延べ、今年度は医師同僚評価の対象とする具体的疾患について評価の情報を検証することにした。具体的な症例として重症胃・十二指腸潰瘍の出血例(701例:1975年から1991年までの7年間)を対象に年齢、性、輸血量、合併症、主たる治療法、在院日数、医療経費などを調査し、患者の背景因子を含めて治療法の変化を考慮して治療成績、医療効率として何が有効であるかを診療評価として検討した。その結果、治療法の変遷は医療評価を実施する際の重要事項であり、提供された医療サービスの効率を計るうえにおいても重視しなければならないことを認識した。特に適切な治療方針、治療計画に基づいて実施された診療についての評価の実施には検査法、検査計画において非侵襲、より安全な検査法に変化してきており、その変貌の速度も早く、費用との関係から注目された。患者の背景因子は年齢(高齢者)、合併症の有無、輸血量およびその期間を考慮することの重要性が示唆された。医師同僚評価では、よりよい診療サービスを患者に提供するために、医師が自発的に医師自身の診療計画、治療行為、治療成果の経過を明らかにする過程をとおしてフィードバックされることが重要である。診療評価の客観性、正当性を保つ情報の収集には診療情報の基準化が必要であり、診療録の記載方法、診療録の内容の表現など評価以前の問題整理が必要であることを認めた。症例の重症度により、診療内容は異なるので、Disease Stagingの分類を導入し、重症度と診療内容のデータセットを作成し、医療評価導入の基本となる診療録の標準化を来年度は検討する。これにより医師同僚評価の実験、導入、施行を検討したい。昨年度の報告でも述べたように、評価以前の問題整理が必要であることを認め、医療情報の収集には、診療録をもとにした診療情報の基準化が必要であることを指摘した。本年度は医療評価に対する認識について調査した。診療科名、卒後年数、医療評価、日本医療評価機構、Peer Review(同僚審査)、特定機能病院、特定機能病院での診療録の開示義務、診療報酬明細書の患者に対する開示、守秘義務、POMRの認識について調査したところ、有効回答54名のうち、内科系診療科が21名、外科系が36名の合計47名の回答を得た。医療評価についての認知の割合は51.9%であり、卒後年数10年以内は30.0%であった。同僚評価は2名(10.3%)と50%にも満たない状況であった。日本医療評価機構に対する認識は、26.1%であった。医療評価に対する意見を求めたところ、医療評価の実施について積極的な姿勢は、卒後10年以内に見られるものの10年を超えると、評価方法、評価の客観性に対する不信が見られた。評価手段である同僚評価の認識は低いことが明らかになった。現在の医療評価に対する認識は低いが、客観的な評価を受けたいという意欲があることが示された。大学勤務医を対象に卒後年数5年毎に医療評価に関する調査を実施した。結果は以下のようであった。医療評価については「知らない」との回答が46.4%と最も多く、次に「聞いたことがある」との回答が33.5%、「知っている」は18.1%と少数であった。医療評価についての自由欄で、69名が「関心」もしくは「評価を受けたい」を選択した。その内容として「自己評価を受けたい」が16.8%、「病院の評価がどれくらいのレベルかを知るには必要」は31.0%、「医療評価についての詳しい内容を知りたい」が20.8%を占めていた。
マルハナ蜂の磁性

蜜蜂は、ある種の磁性物質を持ち、地磁気を利用していると考えられている。本研究では、蜜蜂と同じく女王蜂、働き蜂、雄蜂がそれぞれ役割分担して集団生活をしているマルハナ蜂を研究対象として取り上げ、このマルハナ蜂の各個体の磁性の有無、成長段階での磁性の違い、生物磁性の形成過程などを解明し、蜜蜂との類似点・相違点を明らかにする事を目的に研究を進めた。研究対象としたマルハナ蜂は、玉川大学農学部・小野正人博士より提供していただいた。働き蜂、雄蜂、女王蜂のそれぞれについて、巣穴から出てすぐの若い成虫と巣穴から出て時間が経過した成熟した成虫を明確に区別したものを数匹ずつ良く洗浄し、頭部、胸部、腹部に切り分けて測定試料とした。これらの試料の帯磁率の温度依存性および磁化の磁場依存性などをSQUID磁束計を用いて測定し、マルハナ蜂の磁性に関して次のような結果を得た。(1)マルハナ蜂においても働き蜂の腹部に明らかに磁性物質がある。(2)しかし、蜜蜂の働き蜂とマルハナ蜂の働き蜂の腹部の磁性を比較すると、マルハナ蜂の磁性は小さく、後者は前者の約1/3である。(3)蜜蜂と比較して、マルハナ蜂の成熟した成虫の働き蜂、雄蜂、女王蜂の腹部の磁性の間には蜜蜂ほどの顕著な差がない。(4)これらのことはマルハナ蜂と蜜蜂のコロニーとしての相違点を反映していると思われる。
パルス伝播を取り入れた時空間量子最適制御シミュレーション法の開発と応用

非共鳴なレーザーパルスを利用することで光吸収の影響を避け,ラマン遷移により分子ダイナミクスを制御する方法を開発した。特に,分子固定系での実験に必須である回転制御に着目し,分子の向きを任意の方向に揃えるための偏光方向制御,「分子整列が誘起する高配向状態の生成機構」の提案,回転波束を利用する同位体分離,パルス振幅・エネルギー指定のシミュレーション・アルゴリズム開発を行った。更に,分子振動ラマン遷移への応用として,高強度パルス誘起の量子干渉シグナル解析を行った。パルス伝播のオリジナルコードを作成し,非共鳴パルスを利用する場合,伝播しても同位体分離の効果が持続することを明らかにした。最適制御シミュレーションは,(モデル)ハミルトニアン情報だけから,目的達成に最適なレーザーパルスを数値設計する第一原理法である.本研究の目的は,従来考慮されてこなかったパルスの伝播効果を陽に取り入れ,ターゲット分子が高濃度な場合への制御法の拡張を最終目標にしている.今年度の主な成果としては,化学反応制御に重要な分子の配向制御および複数の種類の分子が存在した場合の同時制御に関してシミュレーションを通して以下の知見を得ることができた。分子配向制御において,800 nmと400 nmの位相ロックパルスによる超分極率との相互作用を利用する制御法を詳細に調べた。方法論的には,我々がオリジナル開発したアルゴリズムの2波長の場合への拡張と位置づけられる。十分温度が低い場合,分子整列を経由する配向制御が極めて有効であることを見出した。一方,複数の回転準位が占有されている状況では,初期状態に依存する位相が付加し,そのため分子の配向方向が逆向きになることを数値的およびモデル解析で明らかにした。この結果を踏まえると,実験で高い配向度合いを実現することの難しさが理解できる。複数の種類の分子が存在した場合の研究では,同位体選択的な分子整列を目的にシミュレーションを行った。具体的にはCOおよびN2(核スピン異性体あり)の同位体混合ガスを取り上げ異性体ごとに直交する方向への同時制御を試みた。温度が十分低い場合は回転波束の周期的な運動に同期したパルス列により制御達成度が高められることが分かった。回転ラマン遷移を用いる場合,分極相互作用の近似が成り立つ範囲では,パルス伝搬による制御達成度の低下は非常に少ないことを解析表式から示すことができた。一方,パルス列を用いる制御の有効性は温度の上昇とともに急速に減少し,最適パルスはほぼ単一パルスへと収束していくことを明らかにした。本研究の目的は,非共鳴な光を利用することで凝縮相における光吸収の影響を避け,ラマン遷移により分子ダイナミクスを制御する。更に,従来考慮されてこなかったパルスの伝播効果を陽に取り入れることを目指す。方法論の成果として,我々が開発した非線形最適化アルゴリズムを励起光の最大振幅およびエネルギー(フルエンス)を陽に指定できるように拡張した。これにより,実験条件を直接反映させるだけでなく,与えられた励起資源の最適な分配法もシミュレーションから見積れるようになった。温度0 K10 K,THz振幅50 MV/m150 MV/m,レーザーフルエンス2.5 J/cm24.5 J/cm2の範囲で系統的な分子配向シミュレーションを行った。ここで着目しているTHzピーク強度は,近年,非線形光学現象を利用して生成するモノサイクル・パルスと同強度であり,単独で分子を配向させるには12桁,強度が低い。これに3パルスからなる最適レーザーパルス(相互作用の対称性のため直接には配向制御には寄与しない)を照射すると,温度に依らず,THzパルス単独の1.5倍以上の配向度合いを達成ですることを明らかにした。なお,レーザーパルスとTHzパルスとに時間的な重なりはない。時間重なりが重要な半サイクルTHzパルスとレーザーパルスとの組み合わせとは,制御機構が大きく異なることを示唆している。最適パルスのスペック・データを提供し,実験・理論両面から知見を深めていけることを期待している。パルス伝搬に関しては先行研究を参考にマクスウェル方程式の解法を独自作成した。同位体選択的な分子整列(昨年度の研究成果)に適用することで,最適パルスの伝播に伴う“劣化"に関して成果まとめを進めている。また,最適化までは至っていないが,サブフェムト秒の量子干渉分光法の開発も行った。最適制御シミュレーションは,(モデル)ハミルトニアン情報だけから,目的達成に最適なレーザーパルスを数値設計する第一原理法である.本研究の目的は,従来考慮されてこなかったパルスの伝播効果を陽に取り入れ,溶液中・生体中など,ターゲット分子が高濃度な系への拡張を最終目標にしている.今年度成果は,

(1)光も陽に考慮した(ベクトル波の)最適制御シミュレーション法を開発と(2)パルス伝播を取り入れた最適化問題の定式化である. (1)では,我々の以前の報告を拡張することで,偏光まで陽に取り入れた場合にも,単調収束が保障された数値解法アルゴリズムが存在することを証明できた.これを用い,偏光の最適化が本質的に重要な例として,2原子分子の2方向への同時整列制御を示した.同時多方向制御に関しては,「楕円偏光と直線偏光の組み合わせのどちらが有利か」との論争が長年続いてきた.本シミュレーションは後者の方法が最適であるとの結論を導いた.化学反応では分子の向きが重要でり,自在に制御できることを示した意義は大きいと考えている.現在,より現実的な状況を想定し,複数の化学種が存在する場合へ拡張しているところである.なお,非共鳴パルスを用いる本方法は,溶媒による吸収(熱発生)を抑制できるので,より拡張性があると期待している.以上の成果は学術雑誌に発表するとともに,Gordon Conferenceなど2つの国際会議の招待講演でも成果を報告した. (2)に関しては,最適化問題としての基本定式化を完了した.具体的には,進行方向に対して円筒対称性を仮定してパルス伝播を記述し,ハートリー近似で表わされた原子密度演算子で,(マクロな)分極を定式化した.数値積分には陰型の時間発展を用い,ある程度の長時間でも正確に時間変化を追えるように工夫した.現在,シミュレーションに向けた数値精度などの確認作業を行っている.実績報告に述べたように,本年度目標はほぼ達成されたと考えている.特に,パルス伝播が重要なレーザー同位体分離に対して,整形パルス列による制御および回転波束の自由時間発展を通した同位体シフトの増幅という2つの機構に対して,温度による顕在化の違いを最適制御シミュレーションにより明らかにできた。回転ラマン遷移を利用する制御はパルス伝播による達成度の低下にお影響を受けにくいことを解析的に示すことができた。また,分子配向制御では最適制御シミュレーションに基づき整列を経由する配向制御機構を提案することができた。実績報告に述べたように,本研究の初年度目標はほぼ達成されたと考えている.特に,パルス伝播にとって重要な偏光の取り扱いを解決できたことは,今後の研究を進める上で,大きくプラスになると期待できる.伝播を取り入れた最適化問題に関しても,定式化が完了しており,解法アルゴリズム開発が中心テーマである平成24年度にむけて準備が整った.平成24年度は,伝播を取り入れた最適化問題の重要な応用としてレーザー同位体分離法に着目して研究を進めた。前年度に報告した偏光条件まで含む(ある偏光条件を固定した)最適化の組み込み,回転波束に影響を与える遠心力ポテンシャルの取り込みなどを通して,考察を深めるとともに有効な制御法を最適化法により見出していく予定である。パルス伝播効果の解析的な評価に加え,数値的な評価も進める。同位体分離の実験では分離確率を高めるためにパルス列の整形が試みられている。平成24年度の成果から,最適化の観点からはパルス整形に加え,時間経過とともに変化する同位体シフトが自然に増幅することが重要であることを示唆された。詳細は検討し,回転波束の確率振幅中に効果的に同位体シフトを増幅していく方法を明らかにしていく予定である。
股関節の生体内動態解析評価システムの開発

生体内における股関節の三次元動態を客観的かつ定量的に解析・評価する2つのキネマティクスに関するシステムを開発した。一つは、生体股関節について種々の肢位で撮像した3D-MRIデータにボクセルベースドレジストレーション法を用いたシステムで、股関節形成不全股の不安定性を明らかにした。もう一つはX線透視画像に人工関節の3D-CADモデルをマッチングさせる2D-3Dレジストレーションによるシステムで、人工股関節全置換術後の生体内動態を明らかにした。MRIのtrue fast imaging withsteady-state precession撮像法と、voxel-based registration法を用いて、生体股関節における不安定性を客観的かつ定量的に解析・評価するシステムを確立した。正常ボランティア男性10例、女性10例、臼蓋形成不全女性12例を対象とし、中間位・45度屈曲位・15度伸展位・Patrick肢位における股関節面の動揺性、臼蓋に対する大腿骨頭の相対移動量・ベクトル変位量を解析し、臼蓋形成不全例の不安定性と臼蓋被覆度であるcenter-edge角の相関関係を明らかにした(r=-0.73,p=0.001)。また臼蓋関節軟骨面の三次元形態を、3D-CTと3D-digitizerを用いた新しい手法を確立し明らかにした。2D-3Dレジストレーションアルゴリズムをベースに改良した、骨関節の三次元動態解析システムを、人工股関節全置換術後の生体内動態を評価するシステムを確立した。術後の関節不安定性の制御評価と、人工股関節の生体内動態を明らかにした。人工股関節全置換術例15関節を対象とし、術後しゃがみこみ動作について解析し、動作中の関節可動域・骨盤傾斜の程度・屈曲動作中の骨盤傾斜寄与率・prostheticimpingementが生じるまでの理論的角度を明らかにしえた。また、prosthetic impingementが生じるまでの理論的角度は全例で10度以上確保できており、しゃがみこみ動作が少なくとも術後2年以内においては安全に行えていることが確認された。MRIのtrue fast imaging withsteady-state precession撮像法と、voxel-based registration法を用いて、生体股関節における不安定性を客観的かつ定量的に解析・評価するシステムを初年度に確立した。これを用いて高齢者(60歳以上)の正常ボランティア女性10例、若年者正常ボランティア男性10例、女性10例、臼蓋形成不全女性12例を対象とし、中間位・45度屈曲位・15度伸展位・Patrick肢位における股関節面の動揺性、臼蓋に対する大腿骨頭の相対移動量・ベクトル変位量を解析した。高齢者正常女性例、若年者正常女性例、臼蓋形成不全女性例の間に45度屈曲位及びPatrick肢位において有意差が認められ、臼蓋形成不全例の不安定性と臼蓋被覆度であるcenter-edge角の相関関係を明らかにした。また臼蓋関節軟骨面の三次元形態を、3D-CTと3D-digitizerを用いた新しい手法を初年度に確立したが、これをより複雑な形状を有する足関節及び距踵関節に応用して軟骨面の三次元形態を明らかにした。2D-3Dレジストレーションアルゴリズムをベースに改良した、骨関節の三次元動態解析システムを、人工股関節全置換術後の生体内動態を評価するシステムを初年度に確立した。これを用いて異なる2機種の人工股関節全置換術例50関節を対象とし、術後しゃがみこみ動作について解析し、動作中の関節可動域・骨盤傾斜の程度・屈曲動作中の骨盤傾斜寄与率・prostheticimpingementが生じるまでの理論的角度を明らかにしえた。また、対象とした2機種の人工股関節についてはprosthetic impingementが生じるまでの理論的角度は全例で10度以上確保できており、経時的評価ではしゃがみこみ動作が術後2年以内においては安全に行えていることが確認された。股関節では関節面の形状・接触と筋・靭帯・関節唇による制動により、適切な可動域と動揺性を獲得し、任意の肢位でのバランスが保持される。股関節の不安定性は股関節疾患の病態における動的要因であり、股関節の不安定性評価と疾患の関係を解明することは、治療法・手術適応の決定や、効果的な治療法・リハビリテーションの確立へつながる。本研究において、生体内における股関節の不安定性を客観的かつ定量的に解析・評価するシステム開発として、2つのkinematicsに関する研究を行った。一つは、X線透視画像から動画として得られた二次元画像に人工関節の3D-CADモデルをマッチングさせて行う、2D-3D registrationアルゴリズムをベースに改良した骨関節の三次元動態解析システムの開発である。股関節における精度検証では、角度は1.3度以下、距離は2.3mm以下の誤差で、この動態解析システムを適用して人工股関節全置換術後の深屈曲動作における生体内動態、すなわち骨盤後傾と股関節可動域ならびに骨盤後傾の可動域に対する割合を明らかにし、個人により差が大きいことを確認した。もう一つは人工関節の入っていない生体股関節について、種々の肢位で撮像した3D-MRI(true FISP撮像)データにvolume registration法を用いたtranslation解析システムの開発である。

股関節形成不全股では正常股に比較して特にPatrick肢位で不安定性が大きいことを明らかにした。MRIとvolume-based registration法を利用した生体股関節の不安定性調査、股関節・足関節の軟骨面の3次元形態、さらに2D/3D registration法を用いた人工股関節全置換術後の生体内動態解析を施行し、各々の解析システムを確立して英文論文として発表しえた。24年度が最終年度であるため、記入しない。MRIとvolume-based registration法を利用した生体股関節の不安定性調査、2D/3D registration法を用いた人工股関節全置換術後の生体内動態解析に関して確立しえた解析システムをさらに活用し、疾患別・年齢別対象症例を増加させ調査を進めていく。
光ファイバ通信用光機能素子を目指した窒化インジウム系半導体のMOVPE成長

InNは窒化物半導体の中で最も長波長にバンドギャップエネルギを有し、現行の光ファイバ通信帯域のレーザへの応用が期待できる。また本材料系の特徴としてフォノンエネルギーが高いことに起因し、既存材料と比較しバンドギャップエネルギの温度依存性が著しく小さいと予測され、かつヘテロ接合により大きな障壁高さを実現できることから、温度安定性にすぐれた高出力素子の可能性を秘めている。本研究では、有機金属気相成長法(MOVPE)を用いたInN薄膜の高品質化の見込みをつけた。InNの特徴として、成長中の気相固相間の窒素平衡蒸気圧が極めて高いことを踏まえ、窒素を取り込みやすいN極性面を用い、かつ独自開発した加圧型MOVPE装置を用いてInNの熱分解を抑制し、十分な窒素分圧を供給しながら、結晶高品質化に必須である高温下での成長が可能であることを明らかとした。実際に、加圧型MOVPE装置を用いて結晶成長を試みたところ、原料供給比を変化させたストイキオメトリ制御により若干InNリッチ条件において室温でのバンド端発光と残留キャリア濃度の低減(10^<18>cm^<-3>台)を実現したが、その際高温成長ではInドロップレットの偏析による構造品質の微妙な低下が認められた。これは高温化に伴う部分的なInNの熱分解による偏析と、それに伴う成長異常が発生したものと考えられ、成長限界温度を明らかにした。一方、比較的低温で成膜した場合、X線回折極点図測定による構造特性評価ならびに、電子線後方散乱回折(EBSD)を用いた相の分布評価結果によると、準安定相である立方晶InNとその双晶の混在が認められた。これらの構造解析結果をもとに、更なる高品質化の指針が得られた。また本材料系の特徴としてフォノンエネルギーが高いことに起因し、既存材料と比較しバンドギャップエネルギの温度依存性が著しく小さいと予測され、かつヘテロ接合により大きな障壁高さを実現できることから、温度安定性に優れた高出力素子の可能性を秘めている。本年度は、有機金属気相成長法(MOVPE)を用いたInN薄膜の高品質化の実証を狙った。InNの特徴として、成長中の気相-固相間の窒素平衡蒸気圧が極めて高いことを踏まえ、窒素を取り込みやすいN極性面を用い、かつ独自開発した加圧型MOVPE装置を用いてInNの熱分解を抑制し、十分な窒素分圧を供給しながら、結晶高品質化に必須である高温下での成長が可能であることを実証することを目的とした。実際に加圧型MOVPE装置を用いて結晶成長を試みたところ、これまで既存の反応炉では成長が不可能であった600°C以上の高温成長を行うことで、室温におけるバンド端発光を実現した。成長圧力として16002400Torrという広い領域において成長が可能であることも判明し、それぞれの圧力印加の条件における、成長限界温度を明らかにした。一方、比較的低温で成膜した場合、X線回折極点図測定による構造特性評価結果によると、準安定相である立方晶InNとその双晶の混在が認められた。これらの構造解析結果と光学特性、表面平坦性などの評価結果をもとに、更なる高品質化の指針が得られた。
給電制御を持つFPGAアクセラレータによるグリーンコンピューティング基盤の構築

高い電力性能比を達成するグリーンコンピューティング技術を推進するためには,アーキテクチャ的な省電力化技術と電源供給系の高効率化を両立する必要がある.そこで本研究では,FPGAアクセラレータと電源ユニット群と密結合する方式を想定し,FPGAアクセラレータの特性モデルを構築するとともに,このモデルを電力効率最適化に利用できることを示した.また,給電制御にもFPGAを用いる方式を提案し,シミューレションによる解析と実機を用いた実験によってその有効性を示した.1 FPGAアクセラレータにおける電力負荷のモデル化とその検証を行うためには,シミュレーションベースの電力解析だけでなく,アクセラレータがアプリケーション時に消費する電力を測定することが必要である.このため,電源ユニットやホストPCからアクセラレータへ電源供給を行うラインにシャント抵抗を挿入し,計装アンプで電圧降下値を増幅することでアクセラレータの消費する電力負荷を測定する実験装置を実装した.これをXilinx社のFPGA評価ボードやMaxelerTechnologies社のFPGAアクセラレータに適用し,動画像認識処理や熱拡散シミュレーションなどの実アプリケーションを用いて消費電力を測定できることを確認した.2科学技術シミュレーション分野で頻繁に用いられる計算パターンの1つであるステンシル計算について,FPGAアクセラレータ上に実装する際のアーキテクチャパラメータとしてパイプラインステップ数に着目し,これらを変化させた場合の性能モデルを構築するとともに,それらと消費電力の関係について実測に基づく評価を行った.その結果,いずれのパラメータも計算処理の並列性を抽出し性能を向上させるが,消費電力に与える影響は前者の方が大きく,これはFPGAのオンチップメモリの使用率が大きく寄与していることが明らかになった.3電力消費の詳細なモデル化やその動的予測技を確立するためには,ハードウェアコンパイル時に得られる静的な情報だけでは自ずと限界がある.そこでユーザ回路の稼働率やアクセラレータのメモリアクセスに関するプロファイリングを行う機構をFPGAアクセラレータ内に設置するため,Maxeler Technologies社FPGAアクセラレータ向けの高位合成フレームワークを実装し,電磁界シミュレーションなどの実アプリケーションを用いてプロファイリングが可能であることを確認した.1 FPGAアクセラレータにおける電力効率最適化を実現するために,科学技術シミュレーション分野で頻出する計算パターンであるステンシル計算について,性能モデリングを行いその妥当性を検証した.パイプラインの並列数やステップ数をパラメータとし,浮動小数点数演算だけでなく固定小数点数演算を用いたアプリケーションにおいても,資源制約と性能の見積りを効果的にできることを示した.2 FPGAアクセラレータの電力効率に大きく影響する外部メモリアクセスに関して,実機上で性能解析を行うためのソフトウェアレイヤを実装し,その動作を実機で確認した.また,性能解析の結果からメモリアクセス効率を高めるためのデータ供給方法を提案し,このような最適化手法が実アプリケーションで効果があることを示した.3 FPGAアクセラレータにおける性能と電力の関係に,FPGAの内部資源が及ぼす影響を明かにするために,ステンシル計算におけるパイプラインパラメータと性能および消費電力の関係を,FPGAベンダが提供する電力解析ツールを用いて内部資源ごとに評価した.この結果,概ね性能を最適化することでアプリケーションの電力効率も最適化されることを示した.4給電側については高精度な電圧制御をコンパクトな回路で行うことが望ましく,スイッチング電源の高周波化にも鑑み,高速シリアル通信用のFPGAの組み込み資源を有効に活用することで高い分解能のPWM(Pulse Width Modulation)制御を実現する手法を提案し,実機によって動作確認を行った.5これらの結果を,電子情報通信学会英文論文誌,ACM Computer Architecture News誌,高効率アクセラレータに関する国際シンポジウムHEART,電子情報通信学会リコンフィギャラブルシステム研究会等で発表した.FPGAアクセラレータにおける電力効率最適化や電力消費モデルの構築を目的として,科学技術シミュレーション分野で多用される計算パターンの1つである3次元ステンシル計算について,ハードウェア構成と性能,消費電力の関係をシミュレーションや実機走行によって評価した.具体的には3次元の熱伝導シミュレーションと電磁波解析シミュレーションについて,FPGAアクセラレータ上に搭載するパイプラインの並列数やステップ数を変更した際に,消費電力や性能にどのような影響を与える影響を評価し,単位エネルギーあたりの計算性能を評価した.この結果,実行性能と電力性能比の最適化は基本的に相反せず,メモリバンド幅制約のもとでパイプラインを並列性配置することで性能向上を図ることが電力面でも有利であることや,パイプラインのステップ数と並列パイプライン数では,メモリバンド幅が許せば並列数の増加の方が電力性能比の観点では有利であることなどを明らかにした.また,FPGA内の各リソースがどのように消費電力に寄与するかについても示した.一方,給電制御の観点からは電力負荷の予測が外れた場合などに生じるスイッチング電源の過電流制限制御をFPGAを用いて効率良く実現する方式を提案しその有効性を明らかにした.また電源ユニットの台数制御の際に必要となるソフトスタート制御についても新しい方式を提案しその有効性を確認した.これらの結果をACM Computer Architecture News誌,International Journal of Renewable Energy Research誌などの他,HEART2015,ICRERA2015,INTELEC2015などの国際会議等で発表した.特に国際シンポジウムHEART2015においてはBest Paper Candidatesに選ばれ,特別セッションでの発表を行った.高い電力性能比を達成するグリーンコンピューティング技術を推進するためには,アーキテクチャ的な省電力化技術と電源供給系の高効率化を両立する必要がある.そこで本研究では,FPGAアクセラレータと電源ユニット群と密結合する方式を想定し,FPGAアクセラレータの特性モデルを構築するとともに,このモデルを電力効率最適化に利用できることを示した.また,給電制御にもFPGAを用いる方式を提案し,シミューレションによる解析と実機を用いた実験によってその有効性を示した.

FPGAアクセラレータにおける電力性能モデルの確立に向けた研究成果が着実に得られており,実アプリケーションの最適化に適用可能なレベルであることが示されている.これらの成果発表も順調に行われている.FPGAを用いた給電制御についても新たに提案したPWM制御機構の動作が実機で確認できており,順調に進展していると判断できる.計算機工学1アクセラレータの電力性能とアーキテクチャパラメータに関する評価をより広範に行うことにより,アプリケーションの電力性能を最適化するモデルの確度の向上を図るとともに,その予測精度を評価する.2上記の評価実験等によって得られた電力性能モデルを使用した結果を給電制御に反映した際の効果や問題点について評価する.3研究計画の最終年度にあたるため,一連の研究により得られた成果について,可能な限り内外の学会等で発表する.FPGAアクセラレータにおける電力消費をモデル化するための実験評価基盤の構築がハードウェア・ソフトウェアの両面で進んでおり,初期評価のデータも順調に得られ始めている.また,性能予測や使用資源見積については,すでにモデルを構築し妥当性の評価も行っており,当初計画通りに進展していると判断できる.1今年度に構築した実験評価基盤を用いて,さらに評価アプリケーションを増やすとともに,演算精度についても浮動小数点数演算だけでなく固定小数点数演算を用いるなど,さらに広範なパラメータにおいて評価することによりモデル化に必要なデータの蓄積を行う.2上記の評価実験を通じて性能予測モデルを詳細化するとともに,具体的な消費電力の見積モデルを構築する.特にFPGAオンチップメモリの使用率と消費電力との関係について分析を行う.また,アクセラレータの消費電力の予測結果を給電制御へ反映した際の効果に関する検討も並行して行う.3これらの研究により得られた成果について,可能な限り随時内外の学会等で発表する.
仮想計算機を用いた法的証拠の保全システムと分散並列処理による解析システムの融合

機密情報を扱ったり社会基盤を制御するコンピュータ・システムはサイバー攻撃に対して脆弱である可能性がある。本研究の目的はこのような重要度の高いコンピュータ・システムを監視するシステムを開発することであった。このシステムは、第一にストレージ装置へのすべての入出力を監視してデータを保全し、第二に大量の監視データから分散並列処理で高速に証拠と発生日時を特定し、第三に事件発生時のディスク状態を復元し法的証拠を提示するためのものである。本研究の主要な成果は、クラウド向けとクライアント向けの2種類の監視システムとフォレンジッククラスタ向けの解析システムを開発したことである。平成26年度は,すでに開発済みの仮想計算機モニタで監視したストレージへの入出力データをセクタ単位で保全するシステム(法的証拠の保全システム)から得た監視データを解析するクラスタを構築した。クラスタはHadoop分散ファイルシステムとMapReduceで動作するもので,3台のスレーブ,1台のマスターサーバを自作し,それらを10GBASE-Tによるフォレンジックネットワークで相互接続した。解析対象のデータはバイナリデータであるため,HadoopのKey, Valueペアでの処理に対応させるため,最初にSequenceFile形式へ変換し,その後はMapReduceの分散処理にて処理するものとした。平成26年度は特にDigital Forensics Research Workshop (DFRWS)でGarfinkelらによって提案された,512バイトセクタ単位でのハッシュ値を計算し,それをもとに目的ファイルを高速に検出するアルゴリズムを採用し,構築したクラスタにてMapReduceへ実装して,性能評価の実験を実施した。さらに,セクタハッシュ方式による目的のファイル検出方式の有効性を検証するため,Windows 8.1 (NTFS), MacOS X 10.9 (HFS+), CentOS (ext4)のそれぞれのファイルシステムに対して有用性検証の実験をおこなった。以上の結果をまとめて,情報処理学会のコンピュータセキュリティ研究会(CSEC)と全国大会にて報告した。さらに,内容を改善した論文を国際会議(ARES 2015のThe International Workshop on Cloud Security and Forensics, WCSF 2015)へ投稿した(再録通知待ち)。本研究課題では、クライアント環境ならびにクラウド環境のコンピュータの監視と解析のシステムを開発している。平成27年度に実施した研究成果は以下のとおりである。(2)仮想計算機システムBitVisorへ、ブロックデバイスの監視機能と、Hadoop分散並列処理クラスタへの監視データの転送機能を実装した。研究成果は情報処理学会の全国大会にて[2]として発表した。[2]都築卓馬,海野友希,平野学.準パススルー型ハイパーバイザを利用したブロックストレージの書き込み監視システム.情報処理学会第78回全国大会, 2W-06, March 2016. (学生奨励賞受賞)(3)仮想計算機モニタXenを用いたブロックデバイスの監視システムについて、詳細な性能評価実験を実施し、国際会議論文として投稿した(現在、査読結果待ち)。論文において、ディジタルフォレンジックの実用的な機能として、過去のブロックデバイスの状態にさかのぼって、ファイルの差分をとることができるdiff機能を新たに提案したほか、仮想マシンが複数動作しているInfrastructure-as-a-Cloud (IaaS)環境において、仮想マシン間でのファイルの移動を解析し、タイムラインを復元する機能を提案した。本研究は大きく三つの機能から構成されており、それぞれ(1)準パススルードライバBitVisorへのブロックデバイスの監視とHadoop分散ファイルシステムへの転送機能、(2)分散ファイルシステムならびにHadoop MapReduceによる監視データの解析プラットフォーム、(3)デジタルフォレンジックのための解析システム、から構成されている。(1)については仮想マシンモニタBitVisorへの実装がほぼ完了した。開発成果の概要は平成28年3月の情報処理学会全国大会にて報告済みであるが、さらに詳細な性能評価をおこなって平成28年度に国際会議へ投稿する予定である。続いて、(3)については平成27年度に先行して、以下のデジタルフォレンジック向けの解析機能を開発した。開発したプログラムは、過去のブロックデバイスの状態にさかのぼって、ファイルの差分をとることができるdiff機能、ならびに仮想マシンが複数動作しているInfrastructure-as-a-Cloud (IaaS)環境において、仮想マシン間でのファイルの移動を解析しタイムラインを復元する機能、の二つである。以上の機能を国際会議論文としてまとめ投稿中である(現在、査読結果待ち)。本研究課題ではクライアント環境ならびにクラウド環境のブロックストレージの監視と解析のシステムを開発した。最終年度の研究成果は以下のとおりである。1.クラウド環境で仮想マシンXenのブロックストレージへの書き込みを監視し、捜査時に任意時刻に復元するシステムを国際会議にて発表した[1]。この研究成果はこれまでに我々が開発したクラウド向けの監視システムを、OusterhoutとRosenblumらによって1992年に提案されたログ構造ファイルシステムを参考にモデル化したものである。2.品川らによって開発されたセキュリティ目的の仮想計算機モニタBitVisorに対して、新たにブロックストレージの読み書き監視機能と、Hadoop分散ファイルシステムへ監視データを転送する機能をWebHDFSプロトコルを用いて実装した。上記に加えてNTPサーバからの時刻取得機能も実装した。研究成果[2]については実験データをまとめて国際会議または論文として発表予定である。[2]都築卓馬,岡野兼也,高直我,平野学, "準パススルー型ハイパーバイザーを用いたブロックデバイス監視システムの性能評価,"情報処理学会第79回全国大会, 1W-01, 2017.機密情報を扱ったり社会基盤を制御するコンピュータ・システムはサイバー攻撃に対して脆弱である可能性がある。

本研究の目的はこのような重要度の高いコンピュータ・システムを監視するシステムを開発することであった。このシステムは、第一にストレージ装置へのすべての入出力を監視してデータを保全し、第二に大量の監視データから分散並列処理で高速に証拠と発生日時を特定し、第三に事件発生時のディスク状態を復元し法的証拠を提示するためのものである。本研究の主要な成果は、クラウド向けとクライアント向けの2種類の監視システムとフォレンジッククラスタ向けの解析システムを開発したことである。本研究は仮想計算機モニタをComputer Forensics分野へ応用することを目的としている。組織内にあるPCのデータ操作履歴を記録していくことで犯罪捜査時の法的証拠とするシステムである。本研究では同時に多数のPCから得た操作履歴データを分散ストレージに集約し,得られた大規模データの証拠解析フェーズをMapReduceで並列化して高速に処理するシステムを開発する。本研究の推進により組織内PCのストレージデータの操作履歴の保全と解析を統合的におこなう機構を実現する。平成26年度は当初の計画を前倒しして,仮想計算機を用いた履歴保全システムから得られた監視データを,分散並列処理するためにHadoopクラスタを構築し,MapReduceプログラムとして,セクタハッシュ方式のアルゴリズムを実装,分散コンピュータ上で並列分散処理でファイル探索するシステムを構築できた。現在はXenの準仮想化ドライバとして実装している履歴保全システムを,平成27年度にBitVisorへ組み込む開発を学生と進めている。平成26年度はXen向けのドライバを安定動作させる開発に集中し改善できたので,平成27年度はBitVisorへスムーズな移植が可能になると考えている。平成26年度は,前述のとおり,Xenの準仮想化ドライバとして実装した履歴保全システムをベースとして,先行して開発できた履歴解析システムを実現できた。BitVisorへの移植後も,保全データは同一フォーマットであることから,そのまま同じ解析システムに対して,BitVisorで得られたクライアントでの保全データが,Xenの準仮想化で得られたIaaS型クラウド環境での保全データと同様に処理できるよう,研究を計画的に進めている。最終年度の平成28年度は仮想計算機BitVisorに実装した監視システムを、MacOSならびにWindowsなどのオペレーティングシステムで動作させ、ファイルシステムの特性にあったディジタルフォレンジックの解析システムを提案する。
環境配慮型コンクリートの材料設計技術に関する研究

使用量が膨大なコンクリート材料は建設分野からの環境負荷の主な要因の一つと特定されている。本研究は、環境調和型コンクリートの設計・生産システムを構築するための基礎研究として、環境配慮型調(配)合設計支援ツールを開発することを目標とするものである。この研究目標を踏まえて、(1)平成18年度に調査したコンクリート用材料の製造段階における資源消費量と汚染物の排出量などのデータに基づいて、産業連関分析法、積み上げ法および価格アロケーション法を併用して、考慮すべき、かつ考慮可能な環境負荷要因(約15種類:大気汚染物-CO_2、N_2O、CH_4、SO_x、NO_x、煤塵、森林・海洋のCO_2固定量の低減、水圏汚染物-T-P、T-N、COD、資源枯渇-石炭、石炭、天然ガス、ウラン鉱、土地利用改変)に対して、約40種類の原材料(再生材を含む)、コンクリートの練混ぜおよび輸送手段別の環境負荷原単位データベースを単位量当たりの外部コストとの形で構築した。(2)文献調査や実験的考察・確認によって、再生粗骨材、高炉スラグ骨材、電気炉酸化スラグ、フェロニッケルスラグ、銅スラグおよび焼却灰溶融スラグ骨材などのリサイクル材を用いたコンクリートの常用調(配)合と性能のデータベースを構築した。(3)平成18年度に提案したコンクリートの環境配慮型設計方法を基に、従来に要求される品質(施工性、力学的性質および耐久性)を確保しながら、その環境性能が最小になるコンクリートの調(配)合を選択・設計する支援ツールプログラムを開発した。また、フライアッシュを用いた吹付けコンクリートおよび再生粗骨材を用いた無筋捨てコンクリートの調合設計を試みてこのツールの妥当性と実用性を検証した。持続可能な開発を実現するために、使用量が膨大なコンクリート材料の環境負荷を低減することは不可欠である。環境調和型コンクリートの設計・生産システムを構築するための基礎研究として、本研究では、コンクリートの環境性能の合理的・定量的な評価方法および環境配慮型設計方法を提案し、主要なコンクリート用材料の環境負荷原単位データベースおよびリサイクル材を使用したコンクリートの常用調(配)合のデータベースを整備し、環境配慮型調(配)合設計支援ツールを開発することを目標としている。この目標に対して、2006年10月から2007年3月まで以下の研究を実施した。(1)環境影響評価結果の比較によって、コンクリートの製造段階の環境負荷を90%以上カーバし、リサイクル材利用の環境便益を充分に反映できるようにするために、考慮すべき、かつ考慮可能な環境影響項目について考察を行い、コンクリート用材料別に抽出・整理した。(2)リサイクル材利用の環境便益をコンクリートの環境性能に合理的に反映する方法を検討したとともに、日本版被害算定型影響評価手法(LCIA)をコンクリートに適用して外部コストの概念を導入したコンクリートの環境性能の統合的・定量的評価方法を提案した。(3)コンクリートの一般性能(施工性、構造安全性および耐久性)の統合評価方法を提案し、コンクリートの環境効率の算定方法を与えた。(4)コンクリートの一般性能を確保した上で、その製造段階の環境負荷にも配慮を加えた調(配)合設計手法を検討して環境配慮型調(配)合設計法を提案した。(5)聞き取り調査および文献調査を行い、約40種類のコンクリート用材料の製造段階における資源・エネルギー消費量および廃棄物排出量または利用量(リサイクル材製造の場合)などのデータを収集・整理した。
家禽の下垂体細胞の受容体を介する性腺刺激ホルモン分泌機構

1下垂体細胞の性腺刺激ホルモン放出ホルモン(GnRH)受容体について雌鶏の下垂体前葉細胞膜画分の放射性ヨード標識(D-Lys^6)GnRHに対する結合性を検討した結果、結合特異性、結分飽和性、高親和性、低結合能が認められ、GnRH受容体の存在が立証された。この受容体の親和性と結合能はともにニワトリLHRHの投与によって直ちに変化すること、性ステロイドホルモンの投与によっても変化すること、産卵鶏と休産鶏とで相異なること、排卵周期中に変動することを明らかにした。2.下垂体細胞の血管作用性腸ペプチド(VIP)受容体について雌鶏の下垂体前葉細胞に鹿VIPの受容体が存在すること、この受容体の結合能はVIPの投与によって変化すること、産卵鶏では休産鶏よりも大であることが明らかとなった。3.下垂体細胞のアルギニンバソトシン(AVT)受容体について雌鶏の下垂体前葉細胞にAVTの受容体が存在すること、この受容体の結合能は下垂体前葉の前部腺体よりも後部腺体の方が大であることが明らかとなった。4.下垂体細胞の性ステロイドホルモン受容体について雌鶏の下垂体前葉細胞のエストロジェン受容体の結合能は産卵鶏と休産鶏とで相異なること、排卵周期中には特異な変動を示すことが明らかとなった。また、プロジェステロン受容体の結合能はエストロジェンの前処理によって増加すこと、このエストロジェン前処理によって下垂体細胞の性腺刺激ホルモンの生産が増すること、このようなエストロジェンの作用は蛋白質合成系を介することが明らかとなった。他方、エストロジェンは下垂体細胞のGnRHに対する感受性(反応性)を低下させることも明らかとなった。ニワトリの下垂体前葉細胞に性腺刺激ホルモン放出ホルモンの受容体が存在することが明らかとなり、またこの受容体の解離定数及び結合能(最大結合部位数)は休産鶏よりも産卵鶏の方が大きいこと,休産鶏にプロジェステロン,エストラジオ-ル17β,又は5αジヒドロテストステロンを投与すると増加すること,さらに産卵鶏では排卵周期中に性腺刺激ホルモン(卵胞刺激ホルモンと黄体形成ホルモン)の放出が行われているとみなされている時期に顕著な減少を示すことが明らかとなった。ニワトリの下垂体前葉細胞に存在するプロジェステロン受容体の結合能は,生体外培養下のエストラジオ-ル17β処理によって増加すること、またこの増加はシクロヘキシミド,アクチノマイシンD,又はαアマニチンの処理によって阻止されることが明らかにされ,エストロジェンのブロジェステロン受容体結合能増加作用は蛋白合成系を介することが明らかとなった。ニワトリの下垂体前葉細胞を生体外で培養した場合の細胞内黄体形成ホルモン量は、予めエストラジオ-ル17βで処理し,次いでプロジェステロン処理を行うと増加し、しかもこの増加はプロジェステロンの量に依存すること、また、シクロヘキシミド,アクチノマイシンD,又はαアマニチンの処理によって阻止されることが明らかとなり、エストロジェンで処理された下垂体前葉細胞における黄体形成ホルモンの生産はプロジェステロンの蛋白合成系を介する作用によって促進されることが明らかとなった。ニワトリの下垂体前葉細胞には性腺刺激ホルモン放出ホルモンの受容体のほか、血管作用性腸ペプチド(VIP)やアルギニンバソトシンの受容体も存在することが明らかとなった。性腺刺激ホルモン放出ホルモンの受容体の親和性は産卵鶏では休産鶏よりも低いが、結合容量は産卵鶏の方が大であり、休産鶏にプロジェステロン、エストラジオール、ジヒドロテストステロンを注射すると産卵鶏の場合と同じになることが明らかとなり、性腺刺激ホルモン放出ホルモン受容体の結合性は性腺ステロイドホルモンによって影響を受けることが明らかとなった。

下垂体前葉細胞を生体外で培養し、エストラジオールで前処理した後にプロジェステロンを与えると、前処理しない場合よりも性腺刺激ホルモンの生産量が増加し、このようなエストロジェンの効果はエストロジェンがプロジェステロン受容体の結合容量を増加せしめることに帰因することを、下垂体前葉細胞の生体外培養におけるプロジェステロン受容体結合容量の変化を追究することによって明らかにした。下垂体前葉細胞に存在するエストロジェン受容体の結合容量は産卵鶏では休産鶏よりも大であり、排卵同期中では排卵前16時間にピークを示す変動が認められる。この変動は血中エストロジェン濃度の変動とは一致しない。下垂体前葉細胞を生体外で培養し、エストラジオールで前処理すると性腺刺激ホルモン放出ホルモンによる性腺刺激ホルモンの放出能力が低下することが明らかとなった。従って、エストロジェンは下垂体前葉細胞における性腺刺激ホルモン放出ホルモン受容体の結合親和性を低下させることによって、下垂体前葉細胞の性腺刺激ホルモン放出ホルモンに対する感受性(反応性)を低下させるものと推察される。