hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒトでの薬剤耐性ヘルペスウイルス感染症の病態解明と薬剤感受性迅速診断システム開発

ひとりの先天性免疫不全症候群Wiskott-Aldrich症候群患者における初感染から生涯にわたる単純ヘルペスウイルス1型(HSV-1)感染症について,臨床的に,また,ウイルス学的に解析した.その結果, 1) HSV-1感染症に対する治療薬であるアシクロビル(acyclovir, ACV)に耐性のHSV-1[ウイルス性チミジンリン酸化酵素(vTK)遺伝子の1塩基欠損によりvTK活性欠損株]は潜伏感染すること, 2) vTK陽性ACV感受性HSV-1の再活性化に伴って, vTK欠損ACV耐性HSV-1が再活性化していること, 3)生涯にわたってvTKに同一の変異を有するACV耐性HSV-1による感染症に罹患したこと,等が明らかになった.このことから,動物(マウス)モデルで潜伏感染することができるものの,再活性化できないとされるvTK欠損HSV-1の再活性化は,ヒトにおいてはその親株となるvTK陽性ACV感受性HSV-1の再活性化に伴い引き起こされていることが明らかになった.さらに,本研究では293T細胞に一過性に薬剤感受性試験対象HSV-1の組換えvTK蛋白を,哺乳細胞蛋白発現ベクターをトランスフェクション法で発現させ,その細胞におけるvTK欠損HSV-1に対するACVやその他のvTK関連抗ヘルペスウイルス薬(ガンシクロビル,ブリブジン)の増殖抑制効果を解析することで,迅速に当該HSV-1の薬剤感受性を測定するシステムを開発した.ウイルス分離検査を実施しなくても病変から直接vTK遺伝子が増幅されれば,病変に存在する病原HSV-1の薬剤感受性を測定することが可能となる.本法は,ウイルス分離および薬剤感受性試験成績を得るのに比較的より長い日時を要するVZVの薬剤感受性試験として有用であると考えられる.ひとりの先天性免疫不全症候群Wiskott-Aldrich症候群患者における初感染から生涯にわたる単純ヘルペスウイルス1型(HSV-1)感染症について,臨床的に,また,ウイルス学的に解析した.その結果, 1) HSV-1感染症に対する治療薬であるアシクロビル(acyclovir, ACV)に耐性のHSV-1[ウイルス性チミジンリン酸化酵素(vTK)遺伝子の1塩基欠損によりvTK活性欠損株]は潜伏感染すること, 2) vTK陽性ACV感受性HSV-1の再活性化に伴って, vTK欠損ACV耐性HSV-1が再活性化していること, 3)生涯にわたってvTKに同一の変異を有するACV耐性HSV-1による感染症に罹患したこと,等が明らかになった.このことから,動物(マウス)モデルで潜伏感染することができるものの,再活性化できないとされるvTK欠損HSV-1の再活性化は,ヒトにおいてはその親株となるvTK陽性ACV感受性HSV-1の再活性化に伴い引き起こされていることが明らかになった.さらに,本研究では293T細胞に一過性に薬剤感受性試験対象HSV-1の組換えvTK蛋白を,哺乳細胞蛋白発現ベクターをトランスフェクション法で発現させ,その細胞におけるvTK欠損HSV-1に対するACVやその他のvTK関連抗ヘルペスウイルス薬(ガンシクロビル,ブリブジン)の増殖抑制効果を解析することで,迅速に当該HSV-1の薬剤感受性を測定するシステムを開発した.ウイルス分離検査を実施しなくても病変から直接vTK遺伝子が増幅されれば,病変に存在する病原HSV-1の薬剤感受性を測定することが可能となる.本法は,ウイルス分離および薬剤感受性試験成績を得るのに比較的より長い日時を要するVZVの薬剤感受性試験として有用であると考えられる.【研究目的と意義】単純ヘルペスウイルス1型(HSV-1)および2型(HSV-2)による感染症は,アシクロビル(ACV)などのウイルス性チミジンリン酸化酵素(vTK)関連薬剤により治療される。臓器移植患者における免疫不全患者では薬剤耐性ウイルス感染症が問題となっている。今年度は,293T細胞にHSV-1の組換えvTKを一過性に発現させ,組換えvTK発現細胞におけるACVなどのvTK関連薬剤のvTK欠損HSV-1に対する増殖抑制効果を測定することにより,薬剤感受性試験成績を迅速に得るシステムを開発した。【材料と方法】臨床分離株HSV-1 TASおよびACV耐性HSV-1を用いた.これらのウイルスのvTKを発現ベクター(pcDNA3.1+, Invitrogen社)を用いて293T細胞で発現させた。各々のHSV-1のvTK発現293T細胞におけるACV耐性vTK欠HSV-1 TARに対するACV,ガンシクロビル(GCV),BVdUの増殖抑制効果をyield reduction法を用いて検討した。組換えvTKの発現は,Westernblotting法により確認した.ACV各濃度におけるHSV-1 TAR量は,プラーク法および定量的リアルタイムPCR法で決定した。【結果】ACV感受性HSV-1のvTKが発現された293T細胞では,40μg/mlのACVによりHSV-1 TARの増殖は強く抑制されるのに対し,高度耐性株のvTK発現細胞では全く抑制されなかった。中等度耐性株のvTK発現細胞におけるACV, GCV, BVdUのHSV-1 TARの増殖抑制効果は,感受性株と高度耐性株vTK発現細胞での増殖抑制効果の中間に位置した。【考察】本システムを用いることにより,臨床分離株や臨床検体のvTK遺伝子があれば,ウイルス分離および分離されたHSV-1のプラーク減少法による薬剤感受性試験に比べて,より迅速に薬剤感受性成績を得ることができる。HSV-2およびVZVの薬剤感受性試験にも応用可能と考えられる。【研究目的と意義】

免疫不全患者におけるヘルペスウイルス感染症では重篤な症状を呈し,時に致死的である.原発性免疫不全症候群Wiskott-Aldrich症候群患者における,単純ヘルペスウイルス1型(HSV-1)による初感染,繰り返す感染症(再活性化),アシクロビル(ACV)やフォスカルネット(PFA)などの薬剤耐性HSV-1感染症について,臨床経過と分離ウイルスの詳細を解析することにより検討した.【材料と方法】患者は3歳の時にHSV-1に初感染した.繰り返すHSV-1性皮膚病変はACVにより治療された,7歳時には難治性HSV-1皮膚病変を発症し,分離ウイルス(TAS株)がACV感受性であったためにACV持続点滴療法により治療された。しかし,8歳時には再び難治性皮膚病変が出現し,分離ウイルス(TAR株)がACVに耐性を示したため,vidarabine投与により治療した.さらに12歳の時には,免疫能構築を目的とした同種骨髄移植を施行したが,ACV耐性HSV-1感染症が増悪したために,PFA投与による治療を開始したが,最終的にはPFA耐性株が出現した.これらの臨床経過および分離ウイルス(ACV感受性株,ACV耐性株,PFA耐性株)を詳細に解析した.【結果】以下の知見を得た.1)ACV耐性vTK欠損HSV-1 TAR株は,ヒトでは潜伏感染し,さらに再活性化する.2)vTK欠損HSV-1 TAR株はvTK陽性HSV-1 TAS株とともに再活性化する.3)薬剤感受性試験(プラーク減少法)によりACV感受性と判定される分離ウイルスの中に,有意に高い割合でACV耐性株が含まれている.4)本患者におけるACV耐性HSV-1感染症皮膚病変から分離されたウイルスには,TK遺伝子に変異のある複数種類のHSV-1(ACV耐性株)が存在する.【考察】この研究成果は,免疫不全患者においてTK変異による薬剤耐性HSV-1感染症が発生すると,それは潜伏感染し,そのHSV-1による感染症は生涯繰り返されることを示している【研究目的と意義】単純ヘルペスウイルス1型(HSV-1),2型(HSV-2)および水痘・帯状庖疹ウイルス(VZV)による1感染症は,アシクロビル(ACV)などのウイルス性チミジンリン酸化酵素(vTK)関連薬剤により治療される.293T細胞にHSV-1の組換えvTKを一過性に発現させ,組換えvTK発現細胞におけるACVなどのvTK関連薬剤のvTK欠損HSV-1に対する増殖抑制効果を測定することにより,迅速に薬剤感受性試験成績を得るシステム(本研究で開発された)の,HSV-2やVZVの迅速薬剤感受性試験法への応用について検討した.【材料と方法】ACV耐性HSV-2株から得られたvTK遺伝子,これまでの報告でACVに耐性を示したVZVに認められたTK遺伝子における変異が導入されたvTK遺伝子を,タンパク発現ベクターを用いて293T細胞で発現させた.各々のvTK発現293T細胞におけるACV耐性vTK欠損HSV-1TARに対するACVの増殖抑制効果をyield reduction法を用いて検討した.【結果】
占領期ローカルメディアに関する資料調査および総合的考察

共同研究の第3年目にあたる今年度は、研究成果の取りまとめと公開に向け、『地方総合文芸雑誌事典(仮)』の企画を立てることから出発した。占領期における地方雑誌は、ごく小規模の職域サークルや青年会などを刊行母体とするものから、戦時下の一県一紙体制によって統合された地方新聞社を刊行母体とするものまで大小様々に存在し、その刊行点数は膨大である。従って、そのすべてを視野に入れ、地方雑誌の全容を一度に把握することは難しい。本共同研究では、このような限界について改めて認識した上で、まずは各都道府県においてもっと規模が大きく明確な特徴をもった雑誌群に着目することを優先することとした。具体的な方針としては、地方新聞社等、相対的に大きな刊行母体を持つ地方雑誌に焦点を絞り、その概要を把握するとともに、それらの雑誌における都道府県間での差異や特徴を可視化し、その調査研究の成果を一つの事典としてまとめることを確認するに至った。この事典の版元としては、地方出版史を含む出版文化史全般に関する資料を多く刊行すると共に、古書店として地方出版物を多く取り扱い、豊かなノウハウを有する金沢文圃閣(石川県金沢市、代表・田川浩之氏)に協力を得ることができた。すでに事典の刊行趣意書をまとめた上、共同研究者以外の研究者を含む執筆者の選定も終え、執筆依頼を行うところまで作業は進展している。年間の活動としては、出版企画の打ち合わせと資料の探索を兼ねて金沢文圃閣を訪問し、現地で研究会を開催したほか、出版企画のための打ち合わせを行った。調査研究の対象となる雑誌資料に一定の絞り込みをかけ、本研究の着地点を見定めるとともに、研究成果の公開という観点から事典の刊行を企画し、執筆者の選定と執筆依頼を行うところまで企画を進行させることによって、共同研究の着地点を見定めることができたため。共同研究のメンバーに加え、事典企画に参画する項目執筆者とも連携を深める。原稿の取りまとめに先立って研究会を開催し、共同研究者各自の調査状況についての途中報告と意見交換を行い、より精度の高い事典の完成を目指す。また、その過程で価値ある貴重な雑誌資料が一定のまとまりをもって発見された場合には、事典とは別にその雑誌全体の復刻出版を視野に入れ、総目次の作成や詳細な解説・解題を作成することを随時行う。共同研究初年度にあたる今年度は、参加メンバー間での役割分担を確認することからスタートした。すなわち、11940年代前半から後半への連続性の中で地方文化運動とローカルメディアを捉えること、2引き揚げ者のコミュニティ形成とローカルメディアとの関わりを捉えること、3GHQの検閲とメディア関係者との駆け引きを動的に捉えること、4いわゆる「カストリ雑誌」に注目し、占領期におけるセクシュアリティ表象と雑誌文化の創刊について考察すること、51950年代へとつながるサークル文化運度とローカルメディアとの関係を捉えること、以上の5点である。また、ゲストスピーカーを招いた研究会も行った。内容は、戦後新興宗教と出版文化との関わりについての専門家による講演および雑誌資料の探索と保存に関する専門家との意見交換会である。さらに、共同研究の成果をとりまとめ、積極的に発信する方途についても情報交換を密に行い、まずは上記4のカストリ雑誌に関する調査研究に関してワーキンググループを構成した。このグループによる作業は、その成果を出版社より刊行することが視野に入っており、共同研究メンバー外の研究者も交えた作業が開始されている。今後は、具体的な地域やメディアに焦点を絞った作業を積み重ねていく必要があるが、さしあたりの出発点として、1中京圏における出版印刷業の動向に関する調査、および、2北海道における出版印刷業の動向に関する調査、という二つのテーマに的を絞ることとなった。研究すべき問題領域は多岐にわたり、そのすべてを網羅することは難しい。まずは、いくつかの問題点に的を絞った作業の進め方が必要であることを再認識し、作業分担や研究会の開催頻度について軌道修正を行った。そのため、当初の予定に比べ若干の遅れが生じている。共同研究の第2年目にあたる今年度は、メンバー各々の研究テーマにそって調査作業を進めることを主眼とした。まず、占領期における「カストリ雑誌」に関する調査を行う作業チームは、散逸の著しい資料を丹念に蒐集するとともに、誌面構成に関する分析・考察を行い、編集者および執筆者たちの人的ネットワークの諸相を浮かび上がらせることを試みた。また、地方文化運動と雑誌との関わりについての調査を行う作業チームでは、特に地方新聞社が新規に創刊した地方総合誌・文芸誌の刊行状況に関する調査作業を進め、その成果は三人社から刊行されている復刻資料シリーズ(戦後の地方新聞・雑誌シリーズ)として着々とまとめられている。また、夏期には北海道(札幌市)への調査旅行を行った。まず、占領期における北海道の出版文化状況に詳しい出村文理氏(北海道文学館)をゲストスピーカーとして招聘して講演をうかがった後、占領期の出版文化に関する研究の現状と今後の課題について意見交換を行った。その後、北海道文学館所蔵「平澤秀和コレクション」および北海道立文学館所蔵「栗田文庫」の調査を行った。前者は北海道の地方出版について浩瀚な調査研究を行った研究者の残した資料体、後者は大手出版取次業者であった栗田出版販売に関係する雑誌資料の集積であり、いずれも資料的価値の高いものであった。本共同研究を推進する中で、今回の調査内容をどのように生かすことができるのか、継続的に検討することが必要であると思われる。調査対象となる占領期の雑誌は散逸状況が著しく、全容を解明することには常に困難がつきまとう。そのため、当初想定した計画に比して、作業の進捗が遅れがちになることは避けがたい状況である。

共同研究の第3年目にあたる今年度は、研究成果の取りまとめと公開に向け、『地方総合文芸雑誌事典(仮)』の企画を立てることから出発した。占領期における地方雑誌は、ごく小規模の職域サークルや青年会などを刊行母体とするものから、戦時下の一県一紙体制によって統合された地方新聞社を刊行母体とするものまで大小様々に存在し、その刊行点数は膨大である。従って、そのすべてを視野に入れ、地方雑誌の全容を一度に把握することは難しい。本共同研究では、このような限界について改めて認識した上で、まずは各都道府県においてもっと規模が大きく明確な特徴をもった雑誌群に着目することを優先することとした。具体的な方針としては、地方新聞社等、相対的に大きな刊行母体を持つ地方雑誌に焦点を絞り、その概要を把握するとともに、それらの雑誌における都道府県間での差異や特徴を可視化し、その調査研究の成果を一つの事典としてまとめることを確認するに至った。この事典の版元としては、地方出版史を含む出版文化史全般に関する資料を多く刊行すると共に、古書店として地方出版物を多く取り扱い、豊かなノウハウを有する金沢文圃閣(石川県金沢市、代表・田川浩之氏)に協力を得ることができた。すでに事典の刊行趣意書をまとめた上、共同研究者以外の研究者を含む執筆者の選定も終え、執筆依頼を行うところまで作業は進展している。年間の活動としては、出版企画の打ち合わせと資料の探索を兼ねて金沢文圃閣を訪問し、現地で研究会を開催したほか、出版企画のための打ち合わせを行った。調査研究の対象となる雑誌資料に一定の絞り込みをかけ、本研究の着地点を見定めるとともに、研究成果の公開という観点から事典の刊行を企画し、執筆者の選定と執筆依頼を行うところまで企画を進行させることによって、共同研究の着地点を見定めることができたため。共同研究の構成メンバーの人数が多く、多忙な者が少なくないため、研究会の開催形態を再考する必要がある。少人数の作業部会を構成する、インターネット中継等の仕組みを用いた意見交換を試みるなど、工夫していきたい。当面は、比較的資料の蒐集がしやすく、また各地方の文化状況をダイレクトに体現していると思われる、地方新聞社の刊行していた雑誌に的を絞った調査作業を展開する予定である。総目次の作成に努めるとともに、解説・解題を作成し、その作業の蓄積をまとめ、研究書ないし事典としてまとめることを目指したい。共同研究のメンバーに加え、事典企画に参画する項目執筆者とも連携を深める。原稿の取りまとめに先立って研究会を開催し、共同研究者各自の調査状況についての途中報告と意見交換を行い、より精度の高い事典の完成を目指す。また、その過程で価値ある貴重な雑誌資料が一定のまとまりをもって発見された場合には、事典とは別にその雑誌全体の復刻出版を視野に入れ、総目次の作成や詳細な解説・解題を作成することを随時行う。
リスク対応型地域環境情報システムの自治体への適用性に関する日中国際共同研究企画

まず前半は、企画を進めるうえでの原資料となる自治体ニーズの把握を行った。地域環境情報システムに関わる業務内容とその問題点等について、日本及び中国の自治体にアンケート調査を行ったうえで、重要な自治体に出向いてヒアリング調査を行った結果、基幹的な空間情報に関する時系列情報管理の大きなニーズが存在することが把握できたとともに、自治体業務における情報の流れの分析を行うことができた。さらに、日中両国の自治体における環境情報システムのニーズ分析と結果共有のための合同会議を開いた結果、中国ではむしろ小縮尺のリモートセンシング画像による情報入手が求められていること等が明らかになった。また、リスク対応型システムの有効性を検証するため、日中双方の合意のもとで先の大地震に見舞われたトルコを日本側研究者が訪問し、震災復旧支援活動を行って得られた知見を分析した。その結果、災害への有効な対応には日常的な時系列情報の蓄積が極めて重要であることが明らかになるとともに、及び被災後の有効な情報抽出手法を明確化することができた。後半には、合同会議での合意を受けて、リスク対応型地域環境情報システムの自治体への適用性を高めるために、自らの専門分野を活かした検討を進めた。本研究課題は「企画調査」であるため、今後予想される日中共同開発が効果的に行われるように、自治体のニーズに応える方法を、各研究分担者が、データベースの側面から、空間情報処理の側面から、環境情報の取得に側面から、と言ったようにブレークダウンして、機能の検討・理論の構築・手法の開発を行った。
DNAマイクロアレイを用いた新規網膜血管新生関連遺伝子の同定

前年度までの研究で、Affymetrix GeneChip(MGU74Av2)を用いて、正常と虚血網膜を比較検討したところ、クリスタリンなどの、血管関連というより、神経網膜の発生、機能維持に関与する遺伝子に発現レベルの差があることがわかっため、神経網膜の発生の分子機序についてマイクロアレイを用いて解析した。この過程で、マイクロアレイの正確な利用にはハイブリダイゼーション、ノーマライゼーション、データ解析などさまざまな点で最適化が必要であることがわかった。近年、Expressionマイクロアレイに加えて、遺伝子型タイピングマイクロアレイの実用性が向上してきている。そこで、遺伝子型タイピングマイクロアレイの有用性について検討した。対象はadCORDと診断した日本人発端者とその父親である。インフォームドコンセントを得た後に患者末梢血からゲノムDNAを抽出後、adCORDと原因遺伝子が部分的に合致するレーバー先天盲の変異部位を網羅した遺伝子チップ(LCAチップ)による変異スクリーニングを行った。また、GUCY2Dの全エキソンのダイレクトシークエンスを行った。チップ解析の結果では、AIPL1、CRX、GUCY2D遺伝子中に計5個の遺伝子多型を認めた。この結果は全てダイレクトシークエンスと一致した。GUCY2D遺伝子のダイレクトシークエンスでは、発端者および父親にチップ上にスポットされていない新規のミスセンス変異(2540A>T,2541G>C,2542A>C)を認め、3塩基変異とも同一のアリル上に存在した。錐体ERGでは反応は消失し、桿体ERGの振幅も低下していた。今回、日本人adCORD患者でGUCY2D遺伝子の新規変異を同定した。適切な変異部位を網羅した遺伝子チップを作成すれば、疾患原因遺伝子変異と疾患修飾遺伝子を同時にスクリーニングできる可能性が示唆された。予備実験として、高濃度酸素暴露後様々な時期(病的新生血管が生じている時期(生後17日)、病的新生血管が退縮し、正常な血管の形成が生じている時期(生後22日))の酸素負荷網膜症マウスの網膜と対照マウス由来の網膜RNAを抽出し、Affymetrix GeneChip(MGU74Av2)にハイブリダイズし、比較検討したところ、クリスタリンなどの、血管関連というより、神経網膜の発生、機能維持に関与する遺伝子に発現レベルの差があることがわかった。このため、神経網膜の発生の分子機序について把握することが必要と考え、以下の実験を行った。桿体特異的Neural retina leucinezipper(Nrl)蛋白は桿体の分化に重要で、Nrl欠損マウス(以下Nrl^<-/->)ではすべての桿体の錐体への形質転換がおこる。今回、Nrlによって発現が制御される標的遺伝子群を把握するため、網膜発達段階でのNrl^<-/->の遺伝子発現プロファイリングを行った。生後2日、10日、2ヶ月のNrl^<-/->およびワイルドタイプコントロールマウス(以下WT)の網膜よりRNAを抽出し、ビオチンで標識したcRNAターゲットを合成し、Affymetrix GeneChip(MGU74Av2)にハイブリダイズした。スキャン画像を定量後、各グループ間で発現レベルの異なる遺伝子群を抽出した。さらに時系列の階層的クラスタリングにより抽出分子群を分類した。Nrl^<-/->とWT網膜間で161の遺伝子が有意な発現レベルの差を認めた。抽出遺伝子群は、光トランスダクション、シグナル伝達、転写制御、細胞内物質輸送などの機能単位に分類できた。このうち41遺伝子はヒト染色体上の網膜疾患の連鎖領域に存在した。抽出遺伝子群は、錐体と桿体の差異あるいは桿体の欠失による網膜の再構成を反映しており、その一部はヒト網膜疾患の候補遺伝子となりうると考えた。本研究により、視細胞の分化に伴う制御機構の一部が明らかになった。

適切な変異部位を網羅した遺伝子チップを作成すれば、疾患原因遺伝子変異と疾患修飾遺伝子を同時にスクリーニングできる可能性が示唆された。
感温性ヒアルロン酸の分子設計とその創傷治癒促進剤、人工細胞外マトリックスへの応用

前年度は感温性のヒアルロン酸の合成を目的とし、ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)グラフト化ヒアルロン酸(PNIPAAm化HA)を合成した、PNIPAAm化ヒアルロン酸をコーティングした表面上では血管内皮細胞の接着が抑制され、この表面が細胞非接着マトリックスであることを示した。本年度はこれまでに当研究部で合成したPNIPAAm化ゼラチンとの混合により、ハイブリッド組織体構築を検討した。15w/v%以上のPNIPAAm化ゼラチンを含む水溶液を室温から37°Cに加温すると、溶液全体がゲル状に硬化した。このゲルに37°Cの水を加えても溶解せず、ゲルは形状を保持した。牛大動脈由来血管平滑筋細胞を含むPNIPAAm化ゼラチンの水溶液(20w/v%)を室温から37°Cに加温すると、生成するゲル内に細胞を包埋できた。ゲル内で包埋された細胞は球状であり、培養3日目にはほとんど死滅した。一方、PNIPAAm化ゼラチンにPNIPAAm化ヒアルロン酸を混合すると、細胞の形状は球状で変化がなかったが、培養3日目の細胞の生存率が少し増加した。PNIPAAm化ゼラチンゲル内部の走査型電子顕微鏡観察の結果、PNIPAAm化ゼラチンのゲルでは孔の直径約1μmと非常に小さかった。一方、PNIPAAm化ゼラチンにPNIPAAm化ヒアルロン酸を混合すると、孔の直径が5μmに少し増加した。PNIPAAm化ゼラチンのみに比べてPNIPAAm化ヒアルロン酸を混合したゲル内での細胞の生存率が増加したのは、ゲル内部への酸素や栄養分の浸透性が向上したためであると考えられる。PNIPAAm化ゼラチンおよびPNIPAAm化ゼラチンとPNIPAAm化ヒアルロン酸との混合ゲルは細胞外マトリックスとしてある程度は機能すると言える。現在、PNIPAAm化ゼラチン単独およびPNIPAAm化ヒアルロン酸との混合ゲルのマトリックスとしての機能性の向上について検討中である。本研究では、感温性を有する合成高分子と生体材料であるヒアルロン酸とのハイブリッド化により、感温性の機能性ヒアルロン酸を合成し、創傷治癒促進剤への応用と組織構築における人工細胞外マトリックスの要素として応用することを目的とした。ヒアルロン酸のヒドロキシルメチル基に重合開始剤となるジチオカルバミル基を導入し、さらにN-イソプロピルアクリルアミド(NIPAAm)中で紫外光照射することにより、PNIPAAm化ヒアルロン酸を合成した(PNIPAAm-HA)。ヒアルロン酸の分子量は原料のヒアルロン酸の分子量により、PNIPAAmの導入量はジチオカルバミル基導入量により、PNIPAAm鎖長は重合条件(照射時間とNIPAAm濃度)により調節可能であった。PNIPAAm-HAが精密に設計できたと言える。PNIPAAm-HAの水溶液を室温から加温しながら可視光の透過率を経時的に測定し、水溶液の感温性を調べた。PNIPAAmホモポリマーの曇点が約32°Cであるのに対し、PNIPAAm-HAの曇点はすべて約34°Cであった。PNIPAAm鎖の導入量と鎖長が増加すると、平衡透過率が減少する傾向を示した。PNIPAAm鎖は約32°Cで凝縮するが、親水性のヒアルロン酸がPNIPAAm鎖間の凝集を阻害することにより曇点が上昇していると考えられる。一方、水溶液をガラス上へ塗布、乾燥すると無色透明の膜を形成し、親水性を示した。高分子量のPNIPAAm鎖を有するPNIPAAm-HAの膜上で血管内皮細胞を播種、培養しても細胞が接着しなかった。この膜は細胞非接着マトリックスであると言える。PNIPAAm化ゼラチンのみに比べてPNIPAAm化

ヒアルロン酸を混合したゲル内での細胞の生存率が増加したのは、ゲル内部への酸素や栄養分の浸透性が向上したためであると考えられる。PNIPAAm化ゼラチンおよびPNIPAAm化ゼラチンとPNIPAAm化ヒアルロン酸との混合ゲルは細胞外マトリックスとしてある程度は機能すると言える。現在、PNIPAAm化ゼラチン単独およびPNIPAAm化ヒアルロン酸との混合ゲルのマトリックスとしての機能性の向上について検討中である。
大視野・高空間分解能を実現する中性子イメージング新技術の開発

放電細穴加工によってガドリウム金属板に等間隔で穴を開ける技術を開発した。次にガドリニウム板を2枚重ねて固定し、開発した技術を用いて62個の穴を開けることに成功した。次にこの2枚のガドリニウム板を完璧に並行に設置するための架台を金型製作技術を金型製作技術用いて製作した。これにより全く光学調整なしにコリメータを使用できる。製作したコリメータに対しては精密な測定を行い、ミクロン単位で歪みがないことを確認した。次にこのコリメータに光を通した実験を行い、光が通っていることを確認した。現在中性子を用いた実験を準備している。中性子イメージングは物質内部を非破壊で観察できる優れた技術である。中性子は水(水素)の構造を可視化できる有益なツールであり、燃料電池内部の水分布の可視化などにも応用されている。一方、申請者らは小惑星探査機はやぶさ2が回収予定の小惑星試料を分析する手法を多角的に検討している。はやぶさ2は水に富む小惑星を目指すため、水の分布を非破壊で可視化する手法として中性子イメージングが検討されたが、現状の中性子イメージングでは空間分解能が低く、応用できないとの結論に至った。そこで本研究では、高分解能を実現する新たなコリメータを開発する。まず2枚のGd板に250μmのスリットを100本切り、垂直にずらして重ねたコリメータを作る。このコリメータを2つ重ねることで分解能可変マルチアレイコリメータを構成する。さらに独自の画像処理プログラムを開発することで50mm×50mmもの大視野と5μmを切る高空間分解能を両立させる、革新的新技術の開発に挑戦する。初年度は使用するガドリニウム板の調達と加工方法の検討を行った。ガドリニウム板を加工する技術は未だ確立されていないためである。まず放電ワイヤー加工技術の検討を行った。その結果、200μm未満の幅でワイヤー加工ができる加工条件を割り出したが、目的とする加工を全て達成するために必要な時間とコストが膨大となってしまう問題が残った。一方で、より理想的な高速細穴放電加工の実験を行った。ステンレス鋼と同じ加工条件では穴が開かなかったため極間コンデンサを用いることでこの問題を解決したが、現在の加工条件では穴にテーパーが付いてしまうこと、電極がある確率で折れてしまう問題などが判明した。当初予定していた放電ワイヤー加工は想定通りの加工精度を達成することが出来たが、予算の充当率の低さのため、全ての板を加工することが予算的に難しいとの結論に至った。そこで最新の加工手法である高速細穴放電加工の検討を行うことになり、進捗がやや遅れ気味となった。中性子イメージングは物質内部を非破壊で観察できる優れた技術であるが、現状の中性子イメージングでは空間分解能が低く、地球外物質の研究に応用できない。しかし条件を工夫した結果、細穴放電加工によってガドリウム金属板に等間隔で穴を開ける技術を開発した。現在中性子を用いた実験をJ-PARCにて準備している。高速細穴放電加工の条件を突き止めた後にガドリニウムの加工に取り掛かり、コリメータを製作する予定である。

量子ビーム科学放電加工の条件出しがまだ終わっていないために、加工の発注が初年度に行うことができなかった。そのため次年度使用額が発生した。放電加工の条件出しが終わった時点でコリメータの加工を発注する予定である。
CD147/Basiginを標的とした新たな皮膚癌治療戦略の構築

我々は本研究で細胞膜分子CD147/basiginは悪性黒色腫細胞の解糖系を制御することで増殖、浸潤、転移を促進すること、また細胞膜上でintegrinと共存し、その下流のfocal adhesion kinase(FAK)のリン酸化を介して基質に対する接着更には局所浸潤を制御していることを明らかにした。これらの知見はCD147/basiginが皮膚癌治療の標的分子となり得ることを示している。CD147/basiginが皮膚癌の増殖、浸潤・転移および薬剤多剤耐性に果す役割を解明し、これらの作用に対する解糖系の関連を明らかにし、皮膚癌の新たな治療戦略の構築に必要な基礎的知見を得ることを目的に本研究を計画した。21年度の研究計画はCD147/basiginノックダウン細胞株を樹立し、CD147/basiginを発現している皮膚癌細胞株(Bsg(+)細胞)とノックダウンした皮膚癌細胞株(Bsg(-)細胞)における増殖能、浸潤能、多剤耐性形質の比較である。ヒト悪性黒色腫細胞株であるA375細胞を用いてCD147/basigin-siRNAをトランスフェクトし、Bsg(-)A375細胞株を樹立した。頭頚部扁平上皮癌細胞KBと抗癌剤耐性株であるKB/Vこの細胞を用いて以下の結果を得た。(1) Bsg(+)A375細胞ではBsg(-)A375細胞と比較して、増殖能が有意に高かった。(2) Bsg(+)A375細胞ではBsg(-)A375細胞と比較して、マトリジェル中の浸潤能が有意に高かった。また頭頚部扁平上皮癌細胞KBと抗癌剤耐性株であるKB/Vこの細胞を用いて以下の結果を得た。(1) KB/V細胞ではKB細胞と比較してCD147/basiginが高発現していた。(2) Bsg(-)KB/V細胞ではKB/V細胞と比較してビンクリスチンと5-Fuに対する感受性が亢進した。以上の結果は、CD147/basiginが癌の増殖、浸潤および薬剤多剤耐性に関与していることを示している。21年度にCD147/basiginをノックダウンした悪性黒色腫細胞株(Bsg(-)A375細胞)を樹立し、CD147/basiginが癌の増殖、浸潤および薬剤多剤耐性に関与していることを明らかにした。悪性腫瘍では糖代謝が亢進し乳酸の産生が増加することにより悪性形質が増強することが知られている。22年度にはBsg(+}A375細胞とBsg(-)A375細胞を用いてCD147/basiginの解糖系への関与を検討し以下の結果を得た。(1)Bsg(-)A375細胞ではBsg(+)A375細胞と比較して、細胞外乳酸濃度が有意に低くpHは高値であった。以上の結果は、CD147/basiginがMCTの発現調節を介して黒色腫細胞の解糖系を制御していることを示している。21年度にCD147/basiginをノックダウンした悪性黒色腫細胞株(Bsg(-)A375細胞)を樹立し、CD147/basiginが癌の増殖、浸潤および薬剤多剤耐性に関与していること、22年度には乳酸の細胞内外への輸送を司るmonocrboxylic acid transporter (MCT)-1,および4の発現調節を介して黒色腫細胞の解糖系を制御することで増殖、浸潤を促進していることを明らかにした。23年度には局所浸潤の機序を検討し以下の知見を得た。以上の結果は、CD147/basiginがFAKのリン酸化を介して黒色腫細胞と基質の接着さらには局所浸潤を制御していることを示している。
手指の触診圧に関する研究

顎・顔面部の疼痛に関する診査法の一つとして,これまで臨床において触診が広く用いられてきた。しかし,手指による触診は術者の経験に依存するものであり,左右圧痛閾値の違いに対する評価は客観性に乏しく困難であると言われてきた。そこで,触診圧を絶対的に評価するため疼痛閾値計(アルゴメーター)の試作を行った。アルゴメーターは先端に圧力を感知する圧力センサー(PS-5KB,共和電業)を有し,感知された圧力は2チャンネル歪みアンプ(AH-2,NEC San-ei)により増幅される。その後A/Dコンバータ-(A/D-4,Apple)にてコンピューターに入力し,記録,分析が行われるよう設計した。計測値は,専用のソフトウェアを開発することにより表示および解析を可能にした。アルゴメーターによる触診時の圧痛閾値の計測により,触診の評価に影響を与えると言われている性別,健側と患側,触診される筋の種類等の患者サイドの因子を検討するとともに,加圧部位,加圧面積,加圧方向,加圧速度等の術者サイドの因子についても影響の有無を検討する予定であり,現在分析の途中である。これにより術者側の条件が常に一定に保てるようトレーニングを行うことができるようになり,また圧痛診査の評価に与える術者サイドの影響をより少なくすることが可能となるため,触診の評価に客観性をもたせることができるようになる。
過眠症における髄液ヒスタミン濃度の検討および免疫性神経疾患でのオレキシン値の検討

【目的】(1)髄液中のヒスタミンを測定することによりオレキシン神経の下位で覚醒の実行系であるヒスタミン神経の活動の指標とすることと、その正常値を明らかにすることと、過眠を呈する疾患においてヒスタミン値の異常の有無を確かめるすること。(2)髄液中のオレキシン値が低下しているギランバレー症候群と傍腫瘍性神経障害症候群(paraneoplastic syndrome)患者の過眠症状を客観的に評価し、ナルコレプシーでのオレキシン神経の永続的な脱落の原因解明の一助とすることである。【方法】(1)ナルコレプシー・カタプレキシー:50例、脱力発作の無いナルコレプシー:13例、特発性過眠症:45例、その他の過眠症:34例、2次性過眠症で炎症性疾患が基礎にあるもの(ADEMなど):40例、2次性過眠症で炎症性疾患が基礎にないもの(腫瘍など):11例、閉塞性睡眠時無呼吸症:18例、コントロール群69例を検討した。オレキシンはRIにて、ヒスタミンはHPLCにて測定した。(2)ギランバレー症候群の2例について、回復後ではあるが過眠症状の残っている時期にtwo nap sleep testで入眠潜時を測定した。【結果】(1)ナルコレプシー・カタプレキシーではオレキシン神経脱落の有無にかかわらずヒスタミン値は、コントロール群に比べて有意に低値であった。脱力発作の無いナルコレプシーの中ではオレキシン神経の存在する群だけコントロールに比べて有意に低値であった。特発性過眠症、その他の過眠症、2次性過眠症で炎症性疾患が基礎にないものでも有意に低値であったが、睡眠時無呼吸症ではコントロール群と同等であった。また過眠症にてリタリン等で治療中の患者では、治療前の患者に比べてヒスタミンは高値の傾向がみられたが、オレキシン値には変化は無かった。(2)ギランバレー症候群の2例では入眠潜時が2例とも平均1分以下と短縮しており、過眠症状が裏付けられた。【考察】これまでの報告と同様に、ナルコレプシーの症例ではヒスタミンも低値であり、加えて特発性過眠症や2次性の中枢性過眠症でも低値であった。髄液オレキシン値はナルコレプシーの中核群でのみ低値であるが、ヒスタミンは中枢性の過眠症状を反映する可能性があり、過眠症の生化学的な指標になるかも知れない。またリタリン等の治療にて、オレキシン値は変化が無いが、ヒスタミン値は高値になることから、ドーパミン系以外の治療効果の起序の解明にも役立つと考えられる。研究の目的:

(1)オレキシン神経の下位で覚醒の実行系であるヒスタミン神経の活動の指標として髄液中のヒスタミンを測定し、その正常値を明らかにすることと、過眠を呈する疾患においてヒスタミン値の異常の有無を確かめるすること。(2)髄液中のオレキシン値が低下しているギランバレー症候群と傍腫瘍性神経障害症候群(paraneoplastic syndrome)患者の過眠症状を客観的に評価し、ナルコレプシーでのオレキシン神経の永続的な脱落の原因解明の一助とすることである。方法:(1)ナルコレプシー:42例、特発性過眠症:14例、睡眠時無呼吸症:18例、2次性の中枢性過眠症120例、コントロール群66例を検討した。ナルコレプシーのうち27例はオレキシン低値であり、15例はオレキシンが正常値であった。ナルコレプシー以外の睡眠障害のオレキシン値は正常範囲であった、オレキシンはRIにて、ヒスタミンはHPLCにて測定した。(2)ギランバレー症候群の2例について、回復後ではあるが過眠症状の残っている時期にtwo nap sleep testで入眠潜時を測定した。結果:(1)42人のナルコレプシーではオレキシン神経脱落の有無にかかわらずヒスタミン値(平均195pg/ml)は、コントロール群(平均409pg/ml)に比べて有意に低値であった。14例の特発性過眠症(平均144pg/ml)、20例の2次性の過眠症(平均205pg/ml)でも有意に低値であったが、睡眠時無呼吸症(平均382pg/ml)ではコントロール群と同等であった。(2)ギランバレー症候群の2例では入眠潜時が2例とも平均1分以下と短縮しており、過眠症状が裏付けられた。考察:(1)ナルコレプシーの症例ではヒスタミンも低値であり、加えて特発性過眠症や2次性の中枢性過眠症でも低値であった。髄液オレキシン値はナルコレプシーの中核群でのみ低値であるが、ヒスタミンは中枢性の過眠症状を反映する可能性があり、過眠症の生化学的な指標になるかも知れない。【目的】(1)オレキシン神経の下位で覚醒の実行系であるヒスタミン神経の活動の指標として髄液中のヒスタミンを測定し、その正常値を明らかにすることと、過眠を呈する疾患においてヒスタミン値の異常の有無を確かめること。【方法】(1)ナルコレプシー・カタプレキシー:50例、脱力発作の無いナルコレプシー:13例、特発性過眠症:45例、その他の過眠症:34例、2次性過眠症で炎症性疾患が基礎にあるもの(ADEMなど):40例、2次性過眠症で炎症性疾患が基礎にないもの(腫瘍など):11例、閉塞性睡眠時無呼吸症:18例、コントロール群69例を検討した。オレキシンはRIにて、ヒスタミンはHPLCにて測定した。【結果】(1)ナルコレプシー・カタプレキシーではオレキシン神経脱落の有無にかかわらずヒスタミン値は、コントロール群に比べて有意に低値であった。脱力発作の無いナルコレプシーの中ではオレキシン神経の存在する群だけコントロールに比べて有意に低値であった。特発性過眠症、その他の過眠症、2次性過眠症で炎症疾患が基礎にないものでも有意に低値であったが、睡眠時無呼吸症ではコントロール群と同等であった。また過眠症にてリタリン等で治療中の患者では、治療前の患者に比べてヒスタミンは高値の傾向がみられたが、オレキシン値には変化は無かった。
モモわい性台木優良クローンの育成に関する研究

モモわい性台木として選抜した親和性良好なP.bessyi及びP.americaの茎頂増殖について、特に発根補助剤フロログリシンの添加効果について、検討を行った。発根培地(WPM)はすべてPH5.4に調整し、3%のショ糖を添加した。まず最適な培地濃度を調べるために、継代培養で育成した外植体を用いてIBA(インドール酪酸)20ppm浸漬処理したシュートをWPM1/4、1/3、1/2及び1倍にそれぞれ植え付けた。その結果、1/2区で発根、生育ともに最も良好であった。次にWPM1/2を使って、IBAの濃度を0,10,20,30,40および50ppm浸漬処理区を設けた結果、40ppm区が最適であった。そこで培地無機成分WPM1/2、植物ホルモンIBA40ppmを一定として、発根促進補助剤PG(フロログリシン)の濃度を0,50,150,250及び350ppm添加区を設定したところ50ppm区が最も優れていた。特に根の生長に関しては150ppm以上の区で生長阻害が確認された。発根した個体については現在馴化中であるが、植え替え時のバーミキュライト含水量による生育の相違は認められなかった。また、移植幼苗植物をインキュベーターと温室に分けて馴化した場合、前者では馴化1週間目に雑菌の発生による枯死個体が目立ったが、後者ではサランラップで鉢前面を被覆しているかぎり発生しなかった。引き続き馴化条件を検討している。1.モモ樹の生育に対する各種プルヌス属のわい化効果並びに接木親和性を調べた結果、最もわい化効果が顕著に現われたのは、スウメ台であり、供試した台木中では、ついでユスラウメ,ニワウメ,アメリカーナ及びアルメニアカーの順であった。実用的には、ユスラウメとアメリカーナが有望であると考えられた。2.接木不親和性に関しては、サンドチェリーで不親和が認められた他、ニウメとアルメニアカーでは、個体により不親和性を示すものが認められた。これは、種子を利用したことに起因するものと考えられた。3.栄養系を均一にして、しかも大量の台木苗木を得る目的で、比較的わい化効果並びに接木親和性良好と思われ個体を選び、その茎頂を利用して、組織培養を試みたところ、培地の種類ではMS培地よりWPMの方が置床培養期間とShooting期間では優れた。またその濃度を検討した結果、いずれも基本培地濃度の1/2でPrunus属植物の生育が良好であった。4.茎頂培養期間中のオーキシンとサイトカイニンの最適濃度を検討した結果、MSとWPM培地の両者ともNAA0.01ppm/l,BA1ppm/lがPrunus植物の場合良好と思われるが、耐乾性に強い植物の場合、Shooting期間で枯死する場合もあり、さらに検討を要するものと思われる。5.発根条件の検討を行ったが、IBA0.01ppmで各種プルヌス属植物は、発根する場合の個体を見出したが、非常に不整一で、IBA20ppmに浸績のみで、培地中のオーキシンをフリーにしたほうが発根が良好であった。いずれにしても今後発根を安定的に得るための検討並びにその苗を馴化する条件の実験が必要であると思われた。わい化効果並びに親和性(接木)良好なプルヌス属選枝台木から茎頂を採取して,モモ台木として有用な遺伝形質をもったものとして,P.bessyi及びP.americana hについて,次の実験を行った.茎頂培養を行うにあたって, 1)置床培地における培養の無機成分の割合の問題2)シューテング培地における適正オーキシン及びサイトカイニン濃度の問題3)馴化する組織培養苗の環境ストレスに対する調査以上の諸点をベッシイとアメリカーナについて重点的に調べた結果,培養無機成分では,MS及びWPM培地のいずれも基本培地濃度の1/2程度で,両種しも,茎頂の増殖,シューテングが良好であった.シューテングの適正オーキシン及びサイトカイニンに関しては,アメリカーナ,ベッシイ両者とも,IBA 0.01ppm BA1ppm/lでシュートの伸びが大変によく,適正濃度であると考えられた.発根条件に関しては,IBA25及び50ppmの基部浸績処理で,発根が90%認められ,実用化にあたって,今後は,さらに発根数を増加する処理を考えれば,さらに安定的に組織苗を供給できると思われる.ただ馴化条件については,組織苗を試験管から外部に移植すると,組織苗が環境の相違で枯死する場合が多く,生存率は40%以下と最終的になった.今後は,この馴化条件を,さらに発根本数の多い組織苗を育成することに努めると共に,馴化の環境賢件を多湿な装置内で順次環境に馴れるような条件を組み入れるなど改良条件を検討する必要があると考えている.モモわい性台木として選抜した親和性良好なP.bessyi及びP.americaの茎頂増殖について、特に発根補助剤フロログリシンの添加効果について、検討を行った。まず最適な培地濃度を調べるために、継代培養で育成した外植体を用いてIBA(インドール酪酸)20

ppm浸漬処理したシュートをWPM1/4、1/3、1/2及び1倍にそれぞれ植え付けた。その結果、1/2区で発根、生育ともに最も良好であった。次にWPM1/2を使って、IBAの濃度を0,10,20,30,40および50ppm浸漬処理区を設けた結果、40ppm区が最適であった。そこで培地無機成分WPM1/2、植物ホルモンIBA40ppmを一定として、発根促進補助剤PG(フロログリシン)の濃度を0,50,150,250及び350ppm添加区を設定したところ50ppm区が最も優れていた。特に根の生長に関しては150ppm以上の区で生長阻害が確認された。発根した個体については現在馴化中であるが、植え替え時のバーミキュライト含水量による生育の相違は認められなかった。また、移植幼苗植物をインキュベーターと温室に分けて馴化した場合、前者では馴化1週間目に雑菌の発生による枯死個体が目立ったが、後者ではサランラップで鉢前面を被覆しているかぎり発生しなかった。引き続き馴化条件を検討している。
超多端末環境における高信頼・低遅延無線ネットワークに関する研究

1)自己干渉除去を用いた無線全二重ネットワークにおけるバッファ時間に関する研究:自己干渉除去技術により,無線端末は同一周波数帯で同時に双方向全二重通信を行う事が可能となる.自己干渉除去技術では,同時に送受信を行う事が出来ることによって,送受信時間が短縮されることが期待される.しかしながら,フレームがランダムに到着する環境では,送信側のフレームと受信側のフレームが同じタイミングで発生しないことから,送受信時間が結果的に短縮されないという問題がある.その問題に対して,送受信を一時待機するバッファ時間を設けることで,送信と受信のタイミングをそろえる手法を設計した.設計した手法を待ち行列理論を用いた解析とpythonによるシミュレーションを用いて帯域占有時間割合とスループットに関して評価を行った.評価の結果,バッファと帯域占有時間割合との関係について明らかになった.本研究成果は,IEEE Accessにおいて採録・出版済みである.2)複数アンテナを用いた伝送に関する研究:無線通信を大容量化する技術として大量のアンテナを用いたMIMO通信であるMassive MIMOが着目されている.しかしながら,アンテナ数の増加に伴って必要なディジタル回路の個数が増大して,通信端末は莫大な電力を消費する.そこで本研究では,消費電力の少ないアナログ回路を組み合わせることで,消費電力を削減するAnalog-digital Hybrid Massive MIMOに着目した.遺伝的アルゴリズムを用いて,アナログ回路を制御する手法を提案してMATLABシミュレーションにより評価した.評価の結果,設計した手法は既存の手法と比較して高いエネルギー効率を達成する事が明らかとなった.本研究成果の一部は,IEEE Globecomに投稿済みである.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は,下記の2つのテーマについて取り組んだ.1)自己干渉除去を用いた無線全二重ネットワークに関する研究:一つ目の研究テーマは以下の2つの個別テーマに分けられる.1-1)干渉除去技術によるエネルギー効率向上関する研究:自己干渉除去技術により,無線端末は同一周波数帯で同時に双方向全二重通信を行う事が可能となる.自己干渉除去技術では,同時に送受信を行う事が出来ることによって,送受信時間が短縮されることで無線ネットワークの通信に必要な消費電力が削減されると期待される.本研究では,自己干渉除去技術の同時送受信による省電力化を実現するメディアアクセスコントロール手法を設計した.1-2)無線全二重通信レートアダプテーションに関する研究:無線全二重通信は自己干渉除去を用いた同時送受信を行う事が出来る技術として着目されている.しかしながら,無線全二重通信の伝送レート制御に既存の半二重通信と同じ手法を用いると,アップリンクとダウンリンクの送受信時間が一致しない問題とユーザ間干渉という問題を招いてしまう.これらの問題はスループットの低下とエネルギー効率の低下を招く.そこで本研究では無線全二重通信の伝送レートを制御する手法を設計した.3)複数アンテナを用いた伝送に関する研究:無線通信を大容量化する技術として大量のアンテナを用いたMIMO通信であるMassve MIMOが着目されている.しかしながら,アンテナ数の増加に伴って必要なディジタル回路の個数が増大して,通信端末は莫大な電力を消費する.そこで本研究では,消費電力の少ないアナログ回路を組み合わせることで,消費電力を削減するAnalog-digital Hybrid Massive MIMOに着目した.アナログ回路を制御する手法を提案してMATLABシミュレーションにより評価した.1-1)干渉除去技術に関する研究:干渉除去技術による無線全二重通信を用いた無線LANにおいて消費電力を削減するメディアアクセスコントロール手法を設計するとともに,C++によるシミュレーションを利用してスループット・消費電力・エネルギー効率に関して定量的な評価を行った.本提案では,無線全二重通信のメディアアクセスコントロールに必要な制御フレームの伝送量を削減するためにOFDMのサブキャリアを用いたメディアアクセスコントロール手法を提案した.また,性能に関して数学解析による定性的な評価も行った.本研究成果は,IEEE Transactions on Green Communications and Networkingに採録済みである.1-2)無線全二重通信レートアダプテーションに関する研究:無線全二重通信の伝送レート制御に既存の半二重通信と同じ手法を用いると,アップリンクとダウンリンクの送受信時間が一致しない問題とユーザ間干渉という問題に対処するために,4種類の無線全二重通信伝送レート手法を設計して評価した.本研究成果の一部は,著名な国際会議であるIEEE Globecomに投稿済みである.2)複数アンテナを用いた無線伝送に関する研究: Analog-digital Hybrid Massive MIMOにおけるスイッチ制御手法を設計して評価した.設計した手法では遺伝的アルゴリズムに基づいてスイッチのオンオフを切り替えていくことで,高いエネルギー効率で大容量無線伝送を実現する.本研究成果は,著名な国際会議であるIEEE Globecomに投稿済みである.1)自己干渉除去を用いた無線全二重ネットワークにおけるバッファ時間に関する研究:自己干渉除去技術により,無線端末は同一周波数帯で同時に双方向全二重通信を行う事が可能となる.自己干渉除去技術では,同時に送受信を行う事が出来ることによって,送受信時間が短縮されることが期待される.しかしながら,フレームがランダムに到着する環境では,送信側のフレームと受信側のフレームが同じタイミングで発生しないことから,送受信時間が結果的に短縮されないという問題がある.その問題に対して,送受信を一時待機するバッファ時間を設けることで,送信と受信のタイミングをそろえる手法を設計した.設計した手法を待ち行列理論を用いた解析とpythonによるシミュレーションを用いて帯域占有時間割合とスループットに関して評価を行った.評価の結果,バッファと帯域占有時間割合との関係について明らかになった.本研究成果は,IEEE Accessにおいて採録・出版済みである.

2)複数アンテナを用いた伝送に関する研究:無線通信を大容量化する技術として大量のアンテナを用いたMIMO通信であるMassive MIMOが着目されている.しかしながら,アンテナ数の増加に伴って必要なディジタル回路の個数が増大して,通信端末は莫大な電力を消費する.そこで本研究では,消費電力の少ないアナログ回路を組み合わせることで,消費電力を削減するAnalog-digital Hybrid Massive MIMOに着目した.遺伝的アルゴリズムを用いて,アナログ回路を制御する手法を提案してMATLABシミュレーションにより評価した.評価の結果,設計した手法は既存の手法と比較して高いエネルギー効率を達成する事が明らかとなった.本研究成果の一部は,IEEE Globecomに投稿済みである.来年度は,本年度の研究を踏まえて,1)自己干渉除去技術を用いた無線全二重ネットワークに関する研究ではこれまでの評価環境では,理想的なメディアアクセスコントロールが行える条件下でのレートアダプテーション手法について検討してきた.これまで検討してきたレート制御手法を実現するためのメディアアクセスコントロール手法について検討を行う.具体的には,C++を用いたネットワークシミュレータを作成して性能を評価によって複数ネットワークが存在する環境下での提案手法および比較手法の性能を明らかにする.その後,実環境での提案手法の性能を評価するために,ソフトウェア無線機を用いたトレースドリブンシミュレーションを行う.さらに複数の無線ネットワークが存在する環境で相互に与える干渉の影響を考慮した無線ネットワークのエネルギー効率に関する検討を行う.基礎的段階としてALOHAを用いた無線ネットワーク群がある場合の性能について解析する.2)複数アンテナを用いた無線伝送に関する研究では,Analog-digital Hybrid Massive MIMOのスイッチ制御の計算量が大きく,収束までに時間が掛かるという問題がある.そこで短時間で計算の完了する最適化手法を設計する.設計した手法をシミュレーションによって定量的に評価を行う.評価によって提案手法および比較手法の計算量と性能の関係を明らかにする.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。受賞:情報処理学会マルチメディア・分散・協調とモバイル(DICOMO2017)シンポジウム優秀論文賞(2017年7月)平成30年度が最終年度であるため、記入しない。