hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
凶器注目効果における注意と情動の影響

凶器注目効果とは,凶器の存在によって中心情報(凶器)へ注意バイアスがかかり,周辺情報の記憶成績が悪化すると説明される。その説明として,凶器が日常生活において文脈に不一致であることが原因だとする文脈不一致説(新奇性説)と,凶器の出現や犯罪現場への直面によって覚醒することが原因だとする情動覚醒説がある。本研究では,両説から,凶器注目効果の生起には文脈不一致あるいは情動による注意バイアスが先行すると考え,前年度では主に注意の捕捉について文脈の影響と凶器の存在の影響を検討した。本年度では,さらに注意の狭まりが文脈不一致によって生じるのか,あるいは凶器の存在による覚醒によって生じるのかに焦点を当て,研究を進めた。オブジェクトの出現頻度を調節することにより系列的な文脈を操作した実験では,文脈にかかわらず凶器の出現が注意を狭めたが,系列的文脈不一致であるオブジェクトは注意を狭めなかった。系列的文脈不一致による注意の狭まりは,凶器や非凶器などのオブジェクトとともに背景画像を呈示した場合にも認められなかったため,系列的な文脈不一致では注意の狭まりは生じないことが示唆される。しかし,背景画像からオブジェクトが意味的に逸脱する場合,つまり意味的文脈不一致なオブジェクトが存在する場合,オブジェクトの種類にかかわらず注意の狭まりが生じた。また,凶器の存在は覚醒度を高めたものの,注意は狭めなかった。したがって,意味的文脈不一致によって,注意の狭まりが生じることが示された。さらに,ネガティブかつ高覚醒と評定された凶器を含む画像が注意を狭めなかったことから,情動覚醒が必ずしも注意の狭まりを予測するものではないことが示唆された。本年度の研究から,凶器注目効果に先行して生じると考えられる注意の狭まりは,周りの環境から凶器が意味的に逸脱していることによって生じている可能性が高い。本年度では,凶器注目効果に先行する注意バイアスの一つである注意の狭まりについて検討を行うことを目的としていた。凶器は系列的文脈にかかわらず注意を狭めたという前年度の実験手続きを変更し,背景画像を加えて実験を行った結果,凶器の存在ではなく,意味的文脈不一致であるオブジェクトによって注意の狭まりが生じるという結果が得られた。さらに意味的文脈不一致である画像に加え,凶器を含む画像もネガティブかつ高覚醒な画像だと評価されたが,注意の狭まりが生じなかった。つまり,情動覚醒が常に注意の狭まりを生じさせるわけではないことが示され,また意味的文脈一致が凶器による注意の狭まりを弱めることが示唆された。これまで,凶器注目効果に関する文脈不一致を含めた注意研究では,出現頻度を操作した系列的文脈不一致や,背景からのオブジェクトの意味的逸脱を文脈不一致として扱うなど系列的文脈と意味的文脈の2種類を明確に切り分けていなかった。その点,本研究は注意の狭まりに関しては,意味的文脈が強く影響しており,今後の凶器注目効果の研究では文脈の種類を切り分けて検討する必要性を示した。これらの研究成果は,本年度にて学会発表を行い,次年度中には国際雑誌への投稿・掲載を目指して論文を執筆中である。したがって,研究はおおむね予定通りに進んでいると考える。これまでの注意の捕捉および注意の狭まりの研究結果を考えると,意味的文脈不一致であるオブジェクトの存在がオブジェクトの種類よりも注意バイアスを生じさせ,周辺記憶の妨害,つまり,凶器注目効果の生起に関与していると予測される。そこで次年度では,前年度・本年度を通して検討してきた注意バイアスの程度が,凶器注目効果の大きさをどの程度予測するかを検討する。注意バイアスが凶器注目効果の大きさの変化をどの程度予測するかを調べるため,注意の狭まりと記憶成績を同じ実験上で測定することを計画している。具体的には,前年度に注意の狭まりを測定する際に用いた課題を用いて,参加者に背景画像およびオブジェクトの組み合わせを偶発学習させる。その後背景とオブジェクトの組み合わせについて再認テストを行わせる予定である。これにより,注意の狭まりが大きい画像ほど,背景画像に対する記憶成績が悪いかといった相関について検討することができ,注意バイアスが周辺情報の記憶成績の悪化をどの程度予測できるかを調べる。本年度は,これまで記憶観点から検討されてきた凶器注目効果のメカニズムについて,1)注意の捕捉,2-a)注意の狭まりの観点から検討をした。本効果によって周辺情報の記憶成績が悪化する説明として,主な2つの仮説がある。1つは文脈不一致説(新奇性説)であり,凶器は日常生活という文脈に不一致であることから注意を引きつけ,周囲への注意の配分を困難にさせるため,周辺情報の記憶が悪化すると説明する。もう一方は情動覚醒説であり,凶器の出現や犯罪現場という状況への覚醒によって注意の狭まりが生じ,記憶成績の低下が起こると説明される。両説から,凶器注目効果の発生には文脈不一致あるいは情動によって,注意の捕捉,注意の狭まりといったバイアスが先行すると予測された。そこで,1)凶器や文脈不一致の物体,また文脈不一致かつ凶器が注意の捕捉をどの程度生じさせるかを検討した。その結果,凶器に対する注意の捕捉は文脈一致・不一致に関わらず生じ,また凶器でない物体が文脈に不一致である場合にも,注意の捕捉が生じた。したがって,凶器という脅威刺激,また文脈不一致である物体の存在の両方が注意の捕捉を生じさせることを示した。さらに,2-a)凶器や文脈一致・不一致の物体の出現が注意の狭まりについて及ぼす影響を検討した結果,凶器は文脈一致・不一致に関わらず,注意の狭まりを引き起こす傾向があった。

一方で,文脈不一致である物体の出現は,全体の反応時間を遅らせるものの,注意の狭まりは生じなかった。したがって,注意の狭まりは情動覚醒によってのみ生じることが示唆された。以上をまとめると,本年度の研究により,凶器注目効果で前提とされていた注意のバイアスは実際に生じおり,注意の捕捉と注意の狭まりの2点に分けて言及すると,注意の捕捉においては文脈不一致,情動覚醒の両方によって生じ,注意の狭まりは特に情動覚醒によって生じることが示された。本年度では,凶器注目効果に先行すると考えられている1)注意の捕捉と2-a)注意の狭まりについて検討を行うことを目的としていた。特に,1)注意の捕捉に対する検討を優先的に行う予定であった。1)注意の捕捉については,データの収集はほぼ完了している。また,国内・国際学会におけるポスター発表の中で実験結果に対する考察を深め,次年度中の国際雑誌への投稿・掲載を目標とし,現在執筆を行っている。そのため,1)に関する計画は,おおむね予定通りに達成できたと考えている。また,2-a)注意の狭まりは,凶器が出現する場合で生じることが示された。この実験結果は,凶器注目効果の大きさの変動が,情動覚醒の程度に関連する可能性を示唆し,凶器注目効果のメカニズム解明の足掛かりになると考えている。一方で,本年度に行った実験では,注意の狭まりの程度が弱かったことから,追試実験を行う必要がある。次年度では,凶器による情動覚醒以外に状況による情動覚醒の操作を行った場合,注意の狭まりの効果が増加するか否かを検討する予定であるため,これが追試実験の役割も果たすと考えている。そのため,注意の狭まりに関する検討もおおむね順調に進んでいると考える。凶器注目効果とは,凶器の存在によって中心情報(凶器)へ注意バイアスがかかり,周辺情報の記憶成績が悪化すると説明される。その説明として,凶器が日常生活において文脈に不一致であることが原因だとする文脈不一致説(新奇性説)と,凶器の出現や犯罪現場への直面によって覚醒することが原因だとする情動覚醒説がある。本研究では,両説から,凶器注目効果の生起には文脈不一致あるいは情動による注意バイアスが先行すると考え,前年度では主に注意の捕捉について文脈の影響と凶器の存在の影響を検討した。本年度では,さらに注意の狭まりが文脈不一致によって生じるのか,あるいは凶器の存在による覚醒によって生じるのかに焦点を当て,研究を進めた。オブジェクトの出現頻度を調節することにより系列的な文脈を操作した実験では,文脈にかかわらず凶器の出現が注意を狭めたが,系列的文脈不一致であるオブジェクトは注意を狭めなかった。系列的文脈不一致による注意の狭まりは,凶器や非凶器などのオブジェクトとともに背景画像を呈示した場合にも認められなかったため,系列的な文脈不一致では注意の狭まりは生じないことが示唆される。しかし,背景画像からオブジェクトが意味的に逸脱する場合,つまり意味的文脈不一致なオブジェクトが存在する場合,オブジェクトの種類にかかわらず注意の狭まりが生じた。また,凶器の存在は覚醒度を高めたものの,注意は狭めなかった。
歯科初診医療面接の会話分析に関する基礎学的研究

歯科医療において、コミュニケーションを重視した良好な歯科医師患者関係の構築をするために、その基盤となる標準的な言語、語句の使用、非言語(パフォーマンス・コミュニケーション)を習得する必要性がある。特に、歯科研修医や若い歯科医師が日常使用する言語、語句と高齢者が使用する言語・語句との差が著しく違ってきた。そこで、本研究では、歯科医療コミュニケーションにおける会話分析に着目した。一方で、Sack&Moerman (1971)が提唱している順番交替構造と相互理解に関して追求する必要があった。本研究では、模擬医療面接を撮影したDVテープから、順番移行規則のパターン解析を行い、その共通点や相違点を明らかにした。1、スムーズな順番移行が、会話の典型的様相として観察できるか。この場面においては、ギャップ、オーバーラップは認められなかった。2、スムーズな順番移行のためには、発話の可能終了点を予見できるか。歯科研修医や若い歯科医師は、その発話を理解するという作業には何が事前の知識として必要なのかを知らなければならないが、質問事項ばかりの記憶、知識で、その結果を予測または期待するまでのコミュニケーションスキルはまだ、もちあわせていないのが、大半であった。3、「質問」というものは、次の発話として答えを適切なものにしているか。発話をいって、「答えないこと」は、もし話者として選択されているならば、失敗とみなされる。しかし、歯科初診医療面接においては、「答えないこと」は、患者自身が持つ疾病に対して、前医からの問題もあることから、「答えにくい」、「言いづらい」または、単に、クローズな質問にしか答えない例も見受けられた。こうした分析の必要性を発話を行った発話者の責任を生み出し、発話の系列化へ注意を向けることも今後の歯科初診医療面接おいて必要であることが今後の課題として明らかになった。平成24年度I、Sack&Moerman (1971)が提唱している順番交替構造と相互理解に関して追求する必要があり、いかにして、人は相互に理解しあうのか。そこで、我々は、「順番移行規則」をキーワードとして歯科初診医療面接について研究を行った。そのポイントを示す。(1)スムーズな順番移行が、会話の典型的様相として観察できるか。(2)発話の可能終了点を予見できるか。(3)「質問」というものは、次の発話として答えを適切なものにしているか。以上の(1)(3)の要点をOSCEの会話記録から探求していった。その結果、平成23年度の4月の時点でのOSCE会話記録から、検討した結果、歯科初診療医療面接における問診の必要事項が挙げられた。まず会話として聴取することは、「主訴・愁訴」である。「主訴・愁訴」からその「主訴・愁訴」の「既往歴」の順番移行は、規則的に行われているが、歯科初診面接では、その最も問題となる「痛み」のレベルまたは種類の聴取の仕方やイントネーションにより、受け手側に理解の違いがあると思われた。つまり、話し手側も、初めの「挨拶」や「話し初めの印象」により、「伝えたい、若しくは伝えなければならない。」といった感情を込めた話し方をするかしないかにによるものではないかと推測される。これは、今後の課題として、明らかにする必要があると思われた。一方で、「全身的既往歴」の聴取は、感情を伝えることのない一般的な事務的処理としての会話が成立していることが、見受けられた。II、歯科研修医のSPセッションおよびAdvanced OSCEの初診医療面接の会話をRIAS専用ソフトにて分析し、その結果をパターン化を行い、Sondell K.らの歯科補綴関連との相違点を検討し、医療面接における問題点を抽出する。

この研究は、現在、Advanced OSCEの会話分析をデジタル化して、解析中である。平成24年度計画のIIの歯科研修医のSPセッションおよびAdvanced OSCEの初診医療面接の会話をRIAS専用ソフトにて分析し、その結果をパターン化を行い、Sondell K.らの歯科補綴関連との相違点を検討し、医療面接における問題点を抽出する。DVテープからの文字起こしに時間がかかってしまう。現在は、デジタル化での撮影を行っているため、25年度からの研究には、問題ないと思われる。
刺激応答性液滴吸着界面をもつ超撥水表面の創成と微小液滴操作への展開

本研究は、バイオセンシング・微小反応場・マイクロフルイディクスで必要とされる『マイクロリットル以下の微小液滴の自在な操作』を実現するための、液滴吸着性の外場制御可能な超撥水表面の開発を目的とした。研究期間内に、撥水性と液滴吸着性とを併せもつピラー.ドームマイクロ構造化表面における液滴吸着性を、温度により変化させることに成功し、微小液滴の外場応答による自在な液滴操作への可能性を示した。本申請課題は、バイオセンシング・微小反応場・マイクロフルイディクスで必要とされる『マイクロリットル以下の微小液滴の自在な操作』を実現するための、液滴吸着性の外場制御可能な超撥水表面の開発を目的としている。本年度は、撥水性を保ちつつ液滴吸着性をもつ、高分子ピラー-金属ドームマイクロ構造化表面の作製法を確立し、その構造の違いによる液滴吸着性の制御を行った。また、液滴吸着性の異なる超撥水表面上における液滴損失の無い微小液滴移動を例証した。具体的な結果を以下に記す。水滴の自己組織化を鋳型として得られる直径が数マイクロメートルの空孔を無数にもつハニカム状多孔質フィルムの無電解めっき触媒液に対する孔内の濡れ性を、液温により制御できた。50度の触媒液を用いた場合には、無電解めっき、表面剥離処理後に、基板を反転しても水滴が落下することのない高吸着性超撥水構造化表面が得られた。この吸着性は触媒液の温度を精密に制御することで、吸着しない状態から吸着する状態まで、高精度に創り分けることができた。液滴吸着可能な超撥水表面を用いて、吸着性の低い超撥水表面から吸着性のやや低い超撥水表面へ、5マイクロリットルの液滴を、接触させるだけという省エネルギープロセスで容易に移動することができた。本手法を用いると、超撥水表面へ液滴を移動することができるため、再度の液滴操作が容易である。翌年度以降には、液滴吸着力を電気や光などの外部エネルギーにより変化させ、微小液滴の外場応答による吸着制御および液滴操作への展開を図る。本申請課題は、バイオセンシング・微小反応場・マイクロフルイディクスで必要とされる『マイクロリットル以下の微小液滴の自在な操作』を実現するための、液滴吸着性の外場制御可能な超擬水表面の開発を目的としている。本年度は、前年度までに作製法を確立した機水性と液滴吸着性とを併せもつ高分子ピラー-金属ドームマイクロ構造化表面での特徴的な微小液滴操作を実証した。水滴の自己組織化を鋳型として得られる直径数マイクロメートルの空孔を多数もつハニカム状多孔質フィルムの孔内へ無電解めっきにより導入した金属ドームの密度は、めっき前処理溶液の温度により制御でき、金属ドーム密度の異なる高分子ピラー-金属ドームマイクロ構造化表面を作製できる。金属ドーム密度が12%以上の構造化表面では5マイクロリットルの水滴を基板反転後にも吸着できる。めっき前処理溶液の温度を高温から低温まで連続的に変化させると、同一表面上に金属ドーム密度が0%から30%までの分布勾配を作製できた。20度に傾けた分布勾配をもつ構造化表面上のドーム密度0%の低吸着力部位に520マイクロリットルの液滴をそれぞれ滴下し、液滴転落挙動を観察した結果、液滴量によって吸着する位置が異なることがわかった。吸着する位置による可視的な液量分別センサーとして応用することが期待される。また、吸着した液滴は傾斜角を大きくしたり、液滴量を増加させたりすることで除去できるため、容易に清浄な構造化表面を得ることができ、繰り返し使用可能な微小液滴操作基板として用いることができた。最終年度は、液滴吸着を温度により変化させることを試み、微小液滴の外場応答による自在な液滴操作への展開を図る。最終年度は、前年度までに実証した撥水性と液滴吸着性とを併せもつピラー-ドームマイクロ構造化表面での特徴的な微小液滴操作を発展させ、液滴吸着性を温度により変化させることを試み、微小液滴の外場応答による自在な液滴操作への展開を図った。吸着性の刺激応答には、ポリアリルアミン(PAA)とグリシジルイソプロピルエーテル(GIE)の化合物を用いた。また、エチレングリコールジグリシジルエーテル(EGDE)を用い、GIE修飾PAAを架橋することで耐水性を付与した。架橋反応をFT-IRで追跡した結果、架橋反応前のPAAのアミン由来のピークは消失し、反応後に形成される水酸基由来のピークが出現した。また、使用した水溶液はELS測定から3536°C付近に親水性と疎水性が転位する下限臨界共溶温度をもっていた。

前年度までに構築した手法を利用して作製した刺激応答性ドームと超撥水性ピラーの複合表面のハニカム孔数に対する刺激応答性ドーム数の割合(ドーム密度)は、作製時の溶液温度制御により調節できた。ドーム密度約1%と約2%の接触角と転落角の温度依存性を測定した結果、表面温度が24°C以上では両基板とも超撥水性を示していたのに対し、転落角は、1%の表面では30°Cで、2%の表面では34°Cまで、表面を90°傾けても水滴は吸着されていたのに対し、それ以上では水滴は約20°で転落した。以上の結果から、刺激応答性高分子ドームと疎水性高分子ピラーの複合表面を作製することで、超撥水性を維持しながら水滴の吸着力を表面温度制御できることが示された。
関節リウマチの病態におけるプロスタグランジンD合成酵素の関与

関節リウマチの主な炎症の場である関節滑膜では、炎症性サイトカインとともに、さまざまなプロスタグランジン(PG)やそれらの合成酵素が発現し、その病態に深く関与している。リポカリン型プロスタグランジンD合成酵素(L-PGDS)は、PGH2からPGD2への異性化を触媒する酵素で、レチノイドなどの疎水性低分子の輸送機能など多機能があることが知られている。我々は、共同研究者が開発したELISA法を用いて、血清と関節液中のL-PGDS濃度を測定した。その結果、血清L-PGDS濃度は関節リウマチ患者で特に高値を示した。免疫組織化学染色法により、L-PGDSは関節滑膜表層細胞に認められ、関節液中のL-PGDS濃度は、血清中のそれより高値を示したことより、RA患者における血清L-PGDSの一部は関節に由来すると推測された。さらに、血清L-PGDS濃度は、血清IgM-RFと強い相関を認めたことから、血清L-PGDS濃度は、RAの新しい疾患マーカーとなる可能性が考えられる。我々は、L-PGDSのRA診断法につき米国の特許を獲得しており、今後の臨床応用が期待できる。1)血中リポカリン型プロスタグランジンD合成酵素(L-PGDS)濃度の測定・対象症例:健常者、各種関節炎(痛風、少数関節炎、変形性関節症、血清反応陰性脊椎関節炎)及び関節リウマチ患者・結果関節リウマチ患者(n=127,0.92±0.09ug/ml(平均±標準誤差))は、健常者(n=90,0.56±0.01ug/ml)に比べ、有意(p<0.001)に高値であった。炎症性関節炎(n=5,0.46±0.04ug/ml)および変形性関節症(n=24,0.56±0.04ug/ml)と比しても有意(各々p<0.05、p<0.01)に高値であった。また、痛風(n=6,0.58±0.08ug/ml)および血清反応陰性脊椎関節炎(n=6,0.64±0.11ug/ml)に比しても高値の傾向にあった。従って、関節リウマチが疑われる関節疾患に対し、血中L-PGDS濃度が高値である場合には、関節リウマチである可能性が極めて高く、血中L-PGDS測定が関節リウマチの検出又は鑑別に有用であるものと考えられた。関節リウマチ患者で、血中L-PGDS値が高値である理由を検討する目的で、関節リウマチ患者の関節手術切除標本を用いて、L-PGDSの関節滑膜での発現と局在を免疫組織化学的に検討した。その結果、滑膜内の細胞の細胞質にL-PGDS強陽性所見が認められた。現在、このL-PGDS陽性細胞の特性を検討中である。以上より、関節リウマチ患者関節滑膜の局所でL-PGDSが産生され、それが血中L-PGDSの高値に反映している可能性が考えられる。従って、関節リウマチ患者のL-PGDSは病態を反映していることが推定され、今後,重症度別の血中値や関節滑膜での発現を解析し、関節リウマチの病態、診断および治療に応用していく予定である。炎症性関節炎(n=5,0.4±0.04ug/ml)および変形性関節症(n=24,0.56±0.04ug/ml)と比しても有意(各々p<0.05、p<0.01)に高値であった。

従って、関節リウマチが疑われる関節疾患に対し、血中L-PGDS濃度が高値である場合には、関節リウマチである可能性が極めて高く、血中L-PGDS測定が関節リウマチの検出又は鑑別に有用であるものと考えられた。関節リウマチ患者で、血中L-PGDS値が高値である理由を検討する目的で、関節リウマチ患者の関節手術切除標本を用いて、L-PGDSの関節滑膜での発現と局在を免疫組織化学的に検討した。その結果、滑膜内の細胞の細胞質にL-PGDS強陽性所見が認められた。現在、このL-PGDS陽性細胞の特性を検討中である。以上より、関節リウマチ患者の関節滑膜の局所でL-PGDSが産生され、それが血中L-PGDSの高値に反映している可能性が考えられる。従って、関節リウマチ患者のL-PGDSは、病態を反映していることが推定され、今後の重症度別の血中や関節滑膜での発現を解析し、関節リウマチの病態と診断治療に応用していく予定である。
卵細胞操作用自動マイクロマニピュレーションシステムの開発

医学や畜産などの分野においてクローン技術等の細胞に対する顕微鏡下でのマニピュレーションが急速に増加している.しかしながら,現在の細胞操作は非常に繊細で,長時間にわたって作業者に大きな負担をかけるので,熟練を要さずとも自動で作業を行えて,成功率が高い自動マニピュレーションの開発が望まれている.そこで我々は操作者の命令に従い必要な操作を自動的に行えるマニピュレーションシステムの開発を目指している.本年度は画像情報を利用して細胞と工具を認識し,それらの位置情報と形状情報をもとに自動で正確なツールの位置決めを可能にした.本システムは細胞に対して動作機構部,制御処理部,インターフェース部の3つのモジュールから構成される.動作機構部は,CCDカメラ,倒立顕微鏡及び超音波モータ駆動のXYZステージ上に固定され,顕微鏡の左右に配置されたツールから成る.顕微鏡下で細胞(試料)に対して自動で作業を行う場合には,まずCCDカメラからの画像情報に基づき,あらかじめ登録したテンプレートと比較して細胞やツールを識別し,ピクセル(画素)座標系でその位置情報を算出し駆動ステージにフィードバックして,ツール先端の位置及び移動経路を適切に制御する.ピクセル座標を参照することにより,XYZステージが持つ直交誤差,バックラッシュ,ドリフトなどの機械的誤差の影響を取り除き,高精度でツールの位置決めができる.さらに,これまで独自の座標系にある左右2つのXYZステージ及び試料ステージを同一のピクセル座標系で参照・統合することにより,ツール/ツール間,ツール/試料間の相対位置を正確に決めることができる.これは,複数ツールが必要とする協調作業や衝突回避を行うときに特に重要である.本年度の研究では,1画像の処理時間が0.3sec以下の形状パターンマッチングの手法を開発した.30FPSの動画に対してツール先端に対してフィードバック制御を行った結果,±1pixclの位置決めの精度が得られた.そして開発したシステムを用いて自動で1つの細胞に対して2つのツールによる協調作業を実現した.医学や畜産などの分野においてクローン技術等の細胞に対する顕微鏡下でのマニピュレーションが急速に増加している.しかしながら,現在の細胞操作は非常に繊細で,長時間にわたって作業者に大きな負担をかけるので,熟練を要さずとも自動で作業を行えて,成功率が高い自動マニピュレーションの開発が望まれている.そこで我々は操作者の命令に従い必要な操作を自動的に行えるマニピュレーションシステムの開発を目指している.本年度は画像情報を利用して細胞と工具を認識し,それらの位置情報と形状情報をもとに自動で正確なツールの位置決めを可能にした.本システムは細胞に対して動作機構部,制御処理部,インターフェース部の3つのモジュールから構成される.動作機構部は,CCDカメラ,倒立顕微鏡及び超音波モータ駆動のXYZステージ上に固定され,顕微鏡の左右に配置されたツールから成る.顕微鏡下で細胞(試料)に対して自動で作業を行う場合には,まずCCDカメラからの画像情報に基づき,あらかじめ登録したテンプレートと比較して細胞やツールを識別し,ピクセル(画素)座標系でその位置情報を算出し駆動ステージにフィードバックして,ツール先端の位置及び移動経路を適切に制御する.ピクセル座標を参照することにより,XYZステージが持つ直交誤差,バックラッシュ,ドリフトなどの機械的誤差の影響を取り除き,高精度でツールの位置決めができる.さらに,これまで独自の座標系にある左右2つのXYZステージ及び試料ステージを同一のピクセル座標系で参照・統合することにより,ツール/ツール間,ツール/試料間の相対位置を正確に決めることができる.これは,複数ツールが必要とする協調作業や衝突回避を行うときに特に重要である.本年度の研究では,1画像の処理時間が0.3sec以下の形状パターンマッチングの手法を開発した.30FPSの動画に対してツール先端に対してフィードバック制御を行った結果,±1pixclの位置決めの精度が得られた.そして開発したシステムを用いて自動で1つの細胞に対して2つのツールによる協調作業を実現した.医学や畜産などの分野においてクローン技術等の細胞に対する顕微鏡下でのマニピュレーションが急速に増加している。しかしながら、これらの操作は手動で行われており、卵細胞に対する操作は熟練を必要とする。さらに、長時間の操作は疲労を伴うことから、細胞操作自体を自動で行なえるマニピュレーションシステムの開発が強く望まれている。我々は操作者の命令に従い必要な操作を自動的に行なえるマニピュレーションシステムの開発を目指している。本年度は、ハードウエアの開発と、画像情報を基にして機械的誤差を排除した正確なマイクロマニピュレーション操作を可能したシステムの開発を行なった。本システムは動作機構部、コントローラ、マン-マシンインターフェイスの三つのモジュールから構成されている。マニピュレーションユニットは倒立顕微鏡に備え付けられたXYZの自由度を持つ双腕マニピュレータからなる。このマニピュレーションユニットはコントローラによって制御されており、画像情報及び力覚情報はマン-マシンインターフェイスを返して操作者に伝えられる。操作者は、コントロール画面を見ながらマウスによって操作を行なう。目的の試料を操作者が教示すると、コントロールモジュールは複数の試料を自動検索して、その位置情報を操作者が確認できる。その後、予め指定した基本細胞操作を複数の細胞に対して順次自動的に行なう。マニピュレータはアライメント、ヒステリシス、ドリフトなどの機械的誤差を含んでいる。したがって、機械的な機構のみでマイクロメートルオーダの微細作業を行なうことは難しい。我々は、顕微鏡下の画像をCCDカメラでモニターしてこの画像情報を基に、画素単位でマニピュレータの移動制御を行なった。この結果、10-100mmの範囲で機械的誤差を除去して微細なマニピュレーションが可能となった。さらに、マニピュレータの機械座標系を画素座標系に移すことで複数のマニピュレータによる協調作業がスムーズに行なえた。

医学や畜産などの分野においてクローン技術等の細胞に対する顕微鏡下でのマニピュレーションが急速に増加している.しかしながら,現在の細胞操作は非常に繊細で,長時間にわたって作業者に大きな負担をかけるので,熟練を要さずとも自動で作業を行えて,成功率が高い自動マニピュレーションの開発が望まれている.そこで我々は操作者の命令に従い必要な操作を自動的に行えるマニピュレーションシステムの開発を目指している.本年度は画像情報を利用して細胞と工具の認識し,それらの位置情報と形状情報をもとに自動で正確なツールの位置決めを可能にした.本システムは細胞に対して動作機構部,制御処理部,インターフェース部の3つのモジュールから構成される.動作機構部は,CCDカメラ,倒立顕微鏡及び超音波モータ駆動のXYZステージ上に固定され,顕微鏡の左右に配置されている.顕微鏡下で細胞(試料)に対して自動で作業を行う場合には,まずCCDカメラからの画像情報に基づいて,細胞やツールを識別して,さらにピクセル座標系でその位置情報を算出し駆動ステージにフィードバックして,ツール先端の位置及び移動経路を適切に制御する.ピクセル座標を参照することにより,XYZステージが持つ直交誤差,バックラッシュ,ドリフトなどの機械的誤差の影響を取り除いて,高精度でツールの位置決めができる.さらに,これまで独自の座標系にある左右2つのXYZステージおよび試料ステージが同一のピクセル座標系に参照・統合することにより,ツール/ツール間,ツール/試料間の相対位置を正確に決めることができる.これは,複数ツールが必要とする協調作業や衝突回避を行うときに特に重要である.そこで、より繊細なマニピュレーションを行うため,30FPSを凌ぐ処理速度で得られたピクセル座標の位置情報をもとにフィードバック制御を行った結果,±1pixclの位置決めの精度が得られた.そして開発したシステムを用いて自動で1つの細胞に対して協調作業を実現した.医学や畜産などの分野においてクローン技術等の細胞に対する顕微鏡下でのマニピュレーションが急速に増加している.そこで我々は熟練を要さずとも自動で作業を行えて,成功率が高い自動マニピュレーションの開発を行なっている.本年度は画像情報を利用して細胞と工具の認識し,それらの位置情報と形状情報をもとに自動で正確なツールの位置決めを可能にした.本システムは細胞に対して動作機構部,制御処理部,インターフェース部の3つのモジュールから構成される.動作機構部は,CCDカメラ,倒立顕微鏡及び超音波モータ駆動のXYZステージ上に固定され,顕微鏡の左右に配置されている.
フットケアの「見える化」看護介入プログラムの効果　～二次元血流計を用いて～

本研究の目的は、糖尿病患者のフットケアにおける足部の血流評価に二次元血流計を用いたフットケアの「見える化」看護介入を実施し、臨床への応用を検討することである。糖尿病患者を対象にフットケア前後で測定を行い、看護介入(足の病状やフットケアによる循環状態を画像の色調と数値で説明しフットケアへの意識づけと血糖コントロールのために食事や運動をはじめとした生活のフィードバック)を行った。その結果、フットケアや糖尿病の自己管理に著名な効果が認められた者と反応が少なかった者とが半々であった。悪化防止のためには全ての患者に介入の余地があると考え、今後は患者の背景や病状などに応じた方法の検討が必要である。【研究背景と目的】糖尿病や透析患者のフットケアにおいて、末梢循環動態の評価に二次元血流計を用いたフットケアの「見える化」を実現することが最終目的である。今年度は建常人で基礎実験を行い、二次元血流計の特性を把握した。【研究方法と結果】健康な女子大学生11名(平均年齢21.1歳)を対象に、100ワットのエルゴメーター運動(15分間歩行相当)後、湯温38°Cの足浴を行った。足浴有と足浴無(対照)とで、経時的に二次元血流計による血流測定とサーモグラフィによる表面温度測定を行った。1.二次元血流計測定では、足背よりも拇趾(親指)の方が血流量が多く、血流変化も鋭敏な傾向にあった。その理由は、拇趾(親指)は足背と比較して血流測定範囲の大部分を爪床(つめの下の粘膜)が占め毛細血管の分布が多いこと、爪はレーザーを貫通しやすいことが考えられた。2.運動直後と足浴(有無)直後の二次元血流による血流変化とサーモグラフィによる表面温度の変化は真逆であった。その理由は、血流は運動後に全身の循環血液量の増加に伴い上昇するが、その後の足浴(有無)直後は減少する。逆に、表面温度は運動直後は素足が空気にさらされることや発汗により減少し、その後の足浴(有無)直後は増加するためと考えられた。【研究の成果と今後の展望】以上のことから、二次元血流計による足部の血流測定においては足背よりも拇趾(親指)の方が血流量が多く鋭敏な変化が測定できると考えた。また、二次元血流計は表面温度とは異なる末梢循環動態を示していることが確認された。現在、次年度の臨床患者への測定に向け大学での倫理審査を受けている。同時に、形成外科の医師やフットケア外来のナースと今後の研究内容と方法について定期的な打合せを行っている。次年度の臨床測定に向けて、平成27年度内に大学および病院での倫理審査を通過することが理想であった。しかし、現在まだ大学での倫理審査の途中であり、病院の倫理審査もこれから受けなくてはならないため、「やや遅れている」と判断した。【研究目的】1.フットケアの効果判定として二次元血流計(LSFG)測定を検討、2.足病変の病態や症状とLSFG画像の色調との関連を検討【研究結果・考察】1.フットケア外来で糖尿病患者5名(男性2名、女性3名)のフットケア前後のLSFG、サーモグラフィと写真撮影を行い、以下の事が明らかになった。1LSFG画像の色調は、サーモグラフィと同様に暖色になるにつれ血流が増加、寒色になると血流低下を示すが、サーモ画像より血管の走行や爪下の変化が詳細に可視化された。2フットケア前後では、サーモによる表面温度は低下傾向を示し、LSFGによる皮膚血流量は増加傾向にあった。皮膚表面温度は、フットケアで足浴を実施した後足をお湯から出すことで空気にさらされ低下し、皮膚血流は、足浴による血流上昇であると考える。LSFG測定は、表面温度と違い環境温度や発汗等に左右されない末梢循環を反映する点や、血管の走行や爪下の色調がサーモグラフィと異なるように、表面温度とは異なる皮下の循環を可視化している点が特徴である。2.形成外科患者1名(第1趾と第5趾切断後の糖尿病患者)の足背の皮膚血流、サーモグラフィと写真撮影を行った。質的スケッチ技法により、第1趾と5趾の断端部周辺はLSFG画像では朱色黄色を呈し、断端部の中心の膿瘍の部分は青色を呈していた。また、足背の血管の走行は黄緑色、第2趾4趾は青黄緑を呈していた。このことは、断端部中心の膿瘍の部分は血流減少を示し、切断部(断端部)周辺は血流上昇(充血)を示しているといえる。【今後の展望】今回は一度のフットケアによる変化であったが、長期的なフットケアの効果を検討する。また、より多くの患者の病変部の画像の見え方を検討し、フットケアへの応用を考える。フットケア外来で画像を用いた介入を開始したが、今後対象患者数を増やし取り組んでいく。昨年は、患者への測定前の基礎実験や倫理申請を開始するまでであった。今年度は、所属大学と病院の倫理審査を通過し、今年度予定していた患者測定と介入を開始することができ、おおむね順調に進捗している。【研究背景と研究目的】

本研究の目的は、糖尿病患者のフットケアにおける足部の血流評価に二次元血流計を用いたフットケアの「見える化」看護介入を実施し、臨床への応用を検討することである。最終年度は改良された二次元血流計を用い、足裏の血流画像を用いた看護介入を行った。【研究方法と結果・考察】平成27年度は、健康人で運動後の足浴による足背の血流変化の特徴をみた。平成28年度は、糖尿病患者を対象にフットケア前後で二次元血流計測定を行い、また足病変の病態や症状とLSFG画像の色調との関連を質的スケッチ技法で検討した。平成29年度は、11名の糖尿病患者に対し原則としてフットケア前後に二次元血流計測定を行った。そのうち7名の患者に合計10回の画像を用いた介入(足の病状やフットケアによる循環の増減を画像の色調と数値で説明し、フットケアへの意識づけと血糖コントロールのために食事や運動をはじめとした生活のフィードバック)を行った。その結果、転院の為介入不可能な1名を除く6名のうち、1名(66歳男性)は理解力良好で画像と数値からフットケアへの意識が高まり、自己管理できるようになった。また、足裏測定により足裏の炎症像がより明瞭となった2名(65歳男性:右足裏シャルコー関節、50歳女性:腎症による著名な浮腫)には、画像により病状を詳しく説明し、今後の足の自己管理方法を指導した。その他の3名は介入による著名な反応はなかったが、悪化防止のために継続介入の必要がある。全ての患者に今後も介入の必要性がある。【研究の成果と今後の展望】二次元血流計を用いたフットケアの「見える化」看護介入により、著名な効果が認められた例もあるが、反応の少ない患者もあり、今後介入の内容や方法に工夫が必要である。しかしながら、二次元血流計の足裏測定が可能となったことで「見える化」がより進歩し、今後の効果的介入が期待できる。糖尿病患者を対象にフットケア前後で測定を行い、看護介入(足の病状やフットケアによる循環状態を画像の色調と数値で説明しフットケアへの意識づけと血糖コントロールのために食事や運動をはじめとした生活のフィードバック)を行った。その結果、フットケアや糖尿病の自己管理に著名な効果が認められた者と反応が少なかった者とが半々であった。悪化防止のためには全ての患者に介入の余地があると考え、今後は患者の背景や病状などに応じた方法の検討が必要である。本研究課題の今後の推進方策は、まず大学の倫理審査で承認を得ること、次に病院の倫理審査で承認を得ることである。臨床測定において、足の病態や症状による二次元血流計の見え方の特徴を検討するため、形成外科で足病変患者の測定を行うことを追加したこともあり、病院の倫理審査の承認は必須の課題である。被験者数が少ないため、研究病院のフィールドを広げる必要がある。現在、もう一か所に倫理申請中であるが、更にもう一か所も検討中である。臨床看護学当初購入を予定していた機器の費用が予算より高く購入不可能であった。そのため、機器をレンタルに変更し物品費が殆ど残った。次年度使用額が生じた理由は、昨年同様に当初予定していた機器購入費が交付決定額より高かったため購入できず、レンタルに変更したためである。今年度の残額は、機器レンタル料の継続に加え、臨床測定で改良された機器レンタルによる大幅なレンタル料の増額と最終年度に国際学会への参加・発表の旅費等に充てる予定である。残額は、昨年同様に機器のレンタル料に充てる。それでも残額が生じる場合は、より改良された機器(増額の必要)に更新することも検討する。
消化管からのウィルス侵入経路の探索

近年、コレステロールの消化管吸収を担い脂質異常症治療薬エゼチミブの薬効標的であるNPC1L1に関する研究が進み、コレステロール輸送以外の多彩な生理機能が明らかになりつつある。本研究は、「NPC1L1をはじめとする消化管の脂溶性栄養物質トランスポーターが、消化管からのウィルス侵入における細胞膜受容体として働く」という仮説を実証することを目的として立案された。本研究により、消化管モデル細胞系および動物モデルを用いたウィルス感染経路の探索を行うための準備が整い、今後の研究の発展が期待される。本申請研究は、その細胞内局在・組織分布、類縁分子NPC1に関する報告やウィルス存在下におけるNPC1L1の機能不全などの知見から立案した、「NPC1L1をはじめとする消化管の脂溶性栄養物質トランスポーターが、消化管からのウィルス侵入における細胞膜受容体として働く」という仮説を実証することを目的としている。得られる成果は、基礎研究としての重要性のみならず、ウィルス感染リスクの個人差予測やウィルス感染対策などの臨床的側面においても大きな重要性・発展性を持つことが期待される。研究二年度にあたる本年度(平成25年度)には、引き続き、消化管モデル細胞系および動物モデルを用いたウィルス感染経路の探索を行うための準備を進めた。本研究において研究対象としている脂溶性栄養物質トランスポーターのNPC1L1、SR-BI、CD36の3つの遺伝子を入手し、哺乳類細胞系への強制発現に用いる発現ベクターを構築することができた。さらに、得られた発現ベクターを培養細胞に導入し、ウェスタンブロットを行った結果、期待される分子量のバンドを検出することに成功した。現在、脂溶性栄養物質トランスポーターの高発現細胞にGFP発現ウィルスを感染させ、細胞におけるGFPタンパク質の発現量を定量的に解析することにより、アデノウィルス感染効率の評価を行う実験を進めている。動物モデルを用いた解析に関しては、NPC1L1遺伝子欠損マウスの作成、および、NPC1L1発現アデノウィルスを用いた肝臓特異的一過性トランスジェニックマウスの作成に成功した。現在は、NPC1L1遺伝子の有無や阻害剤処理の有無による感染効率の違いに関する検討を進めている。研究開始年度にあたる本年度(平成24年度)には、消化管モデル細胞系および動物モデルを用いたウィルス感染経路の探索を行うための準備を進めた。本研究において研究対象としている脂溶性栄養物質トランスポーターのNPC1L1、SR-BI、CD36のうち、NPC1L1およびSR-BIの発現ベクターは構築済みであった。そこで、CD36のcDNAをPCRにより増幅し、組み換えにより発現ベクターを得た。得られた発現ベクターを培養細胞に導入し、ウェスタンブロットを行った結果、期待される分子量のバンドを検出することができた。今後、脂溶性栄養物質トランスポーターの高発現細胞をGFP発現ウィルス存在下で培養後、GFPタンパク質の発現量をウェスタンブロット解析により定量的に解析し、アデノウィルス感染効率の評価を行う予定である。動物モデルを用いた解析に関しては、NPC1L1発現アデノウィルスをマウスに投与し、一過性遺伝子改変モデルを作出することに成功した。今後は、遺伝子導入や阻害剤処理の有無による感染効率の違いに関する検討を進める。研究開始年度にあたる本年度(平成24年度)の目標としていた、ウィルス感染経路の探索を行うためのin vitro・in vivo実験系の構築に成功しているため。研究二年度目となる次年度(平成25年度)には、一年度目に構築されたin vitro・in vivo実験系を用い、ウィルス感染経路の探索を進めるとともに、トランスポーターを介したウィルス感染の分子メカニズムの解明や、遺伝子改変マウスを用いたウィルス感染リスクの評価を目指す。平成24年度と同様、各種試薬や実験用動物購入費用などの消耗品費として主に使用することになるが、一部は得られた研究成果を学会において発表するための旅費、国際誌への論文投稿のための校閲費・印刷費・研究成果投稿料としての謝金・その他の費用として使用する予定である。
脂腺細胞の新規分泌膜小胞セボゾームの生成、分泌機構の解明

ラット培養脂腺細胞は、細胞内でセボゾームを生成し、細胞外へ遊離した。セボゾームは、エンドソーム、リソソーム、脂質顆粒、脂質ラフト等の複数の膜系及び、エクソソームのマーカー蛋白質を含有していた。細胞膜および、種々の内膜系を含む複合膜系と考えられ、エクソソームとは異なる分泌機構が示唆された。また、セボゾームにはセボゾーム生成中に合成された蛋白質、抗菌効果が期待できる数種類のヒストン蛋白質が検出され、更に脂腺細胞から脂質などの分子を周辺細胞へと供給および移送する機能も示唆された。脂腺細胞は、スクアレンなどの脂質を合成し、皮脂として皮膚表面に分泌する。我々は、ラットの脂腺細胞を培養したところ、脂質を含む膜小胞を活発に生成・分泌することを発見して、同膜小胞を「Sebosomes」と命名した(Endocrinology 2005年)。Sebosomesはリサイクリングエンドソームおよび、早期-後期エンドゾーム、リソゾーム、脂質ラフトなどを含有する新型の複合膜系であった。また、Sebosomesはスクアレンやヒストンを濃縮しており、保湿機能に加え、抗菌活性が示唆された。今回、Sebosomesの生成・分泌機構を検討する目的で、種々の細胞膜小胞のマーカーを解析した。その結果、脂腺細胞に添加した各マーカー分子は、生成後分泌されたSebosomes膜に局在が認められた。また、SebosomesにはRab4, Rab5, Rab18, CD63など種々の膜系のマーカーおよび、エクソソームのマーカー蛋白質を含有していた。以上より、Sebosomesは細胞膜および、種々の内膜系を含む複合膜系と考えられ、開口分泌で分泌されるエクソソームとは異なる分泌機構が示唆された。Sebosomesはリサイクリングおよび、早期-後期エンドゾーム、リソゾーム、脂質ラフトなどを含有する新型の複合膜系であった。今回、Sebosomesへの蛋白質輸送を検討するために、Sebosomesへの新規合成蛋白質と各種ヒストン蛋白質の分布を検討した。その結果、抗ヒストンH1, H2B, H3, H4抗体により、それぞれ、脂腺細胞の核及び、Sebosomesが染色された。細胞内にSebosomesが生成中および生成された後にClick-iT(R) AHAでラベルされた新規合成蛋白質の蛍光シグナルは、脂腺細胞とSebosomesに検出された。これまでのMS解析などの研究結果から、Sebosomesには数種類のヒストン蛋白質が含有されていることが示唆されていたが、今回の結果はそれを裏付けるものになった。Sebosomes生成中も、脂腺細胞は蛋白合成を盛んに行っており、新しく合成された蛋白質もSebosomesで検出されたことから、単なる排出機構よりも、抗菌物質など周辺環境に積極的に分泌する機構が示唆された。皮膚の脂腺細胞は、皮脂としてスクアレンなどの脂質を合成し、皮膚表面に分泌する。我々は、ラットなどの脂腺細胞を培養したところ、脂質を含む膜小胞を活発に生成・分泌することを発見して、同小胞を「Sebosomes」と命名した(Endocrinology 2005年)。Sebosomesはリサイクリングエンドゾーム膜、早期および後期エンドゾーム膜、リソゾーム膜、脂質ラフトなどの膜成分を含む新規複合膜系であった。また、Sebosomesは保湿機能に加え、スクアレンやヒストンを濃縮しており、抗菌活性を持つことが示唆された。今回、分泌後のSebosomesの脂腺細胞外での機能を検討する目的で、あらかじめ蛍光標識したSebosomesを用いて、Sebosomesから周辺細胞画分への標識分子の局在化を検討した。方法として、EGF添加培地で培養維持した脂腺細胞の培養液に、蛍光脂肪酸(FA)、蛍光コレステロール(Chol)、蛍光標識chorela toxin subunit B (CT)、DiIをそれぞれ添加した。その後、生成された標識分子を持つSebosomesを単離した。これをヒト角化株細胞、HaCaT細胞の培養液に添加し、細胞内への蛍光分子の移行を観察した。その結果、各種蛍光標識分子は、分泌されたSebosomes画分に局在し、これらはHaCaT細胞の培養液中に添加すると、HaCaT細胞に取り込まれ、細胞内へと取り込まれた。

FA、Chol、CT、DiIはいずれも、主に核周囲の脂肪滴に移行して局在した。以上の結果、Sebosomesは、種々の細胞膜系を含有する複合膜系である事が示唆された。また、脂腺細胞から脂質などの分子を、HaCaT細胞などの周辺細胞へと供給および移送する機能が示唆された。震災の影響からH23年度は機器等の購入時期が遅れ、また実験室の移動を余儀なくされたため機器等の移動、設置、調整等に時間を要し、H23年度分の研究に遅れを生じた。当時稼働可能な機器運用の状況から、進めることが可能な実験計画から施行している。H24年度は、H23年度に予定していた実験も開始し現在進行中であるが、実験室の環境が変わった影響などにより、予定していた以外の細部にわたる機器の調整や実験条件の検討が必要となったことや、新たにわかった現象に注目し、更に深く検討を進めていったため、研究開始年度に生じた遅れを解消するに至ってはいない。震災の影響で、予算配分が大幅に遅れたため、申請時に予定していた機器の購入経費が、変動して不足し、購入できなくなった。しかし、本研究に必須の機器であったので、仕様の変更を余儀なくされた。その結果、ほぼ同等の機能が得られたが、仕様変更に時間がかかり、納期も遅れた。現在予定していた研究を急いで進めている。また、本大学医学部の建物全体に耐震などの工事が加わり、粉塵や振動等、実験に支障が出た。さらに、年度末には、使用中の実験室を移動しなければならなくなり、機器類の移動・設置・調整等にも時間を要し、研究に遅れを生じた。前年度に引き続き、セボゾーム分泌機構を促進・阻害する因子の検索やセボゾームの周辺細胞への物質輸送機能の解明を進めながら、セボゾームの生成・分泌機構やその機能についての検討を進める。H24年度は日本分子生物学会年会で本研究結果の一部を発表したが、ワークショップ演題に採択され、H23年度に引き続き2年連続で口頭発表の機会を得ており、座長からも本研究の新規性、独自性について高く評価された。現在論文作成中であり、最終年度にまとめる予定である。震災の影響で機器等の購入時期が遅れ、当時、稼働可能な機器運用の状況から、H24年度に予定していた「セボゾームの周辺細胞への物質輸送機能の解明」と「セボゾーム分泌機構を促進・阻害する因子の探索」を本年度に行った。H24年度には、H24年度予定の実験計画に加え、H23年度に予定していた「蛍光オルガネラトレーサー、蛍光脂質トレーサー、蛍光蛋白質融合蛋白質によるセボゾームへの蛋白質局在化のタイムラプス観察」と「培養脂腺細胞での細胞内カルシウム濃度変化の測定と、セボゾーム生成機構の検討」も続けて行い、検討をする予定である。該当なし本研究で使用している細胞は極めて特異性の高い細胞で、培養に用いる牛胎児血清の影響を強く受け、メーカーやロットで培養細胞の性質が変わることが多い。このため、慎重な選択が必要であり、H23年度でのロットチェックの中に充分適合するものが得られず、購入が遅れた。これに加えて、震災の影響を受けた大学の耐震工事の影響により、機器類の納品が遅れ、研究に遅れが生じ、繰り越し経費が発生した。H23年度に使用を予定していたが、繰り越した経費は、次年度の牛胎児血清等の細胞培養用の試薬や遺伝子解析・蛍光観察用試薬の購入費に充てる予定である。
アレイ型並列計算機「晴」の研究

アレイ型並列計算機「晴」の特徴は以下のようである。(1)ハ-ドウェア資源の枯渇を招くことなく効率よい並列処理の実現を可能とするために、ブロック単位でデ-タフロ-制御を行なう。(2)従来並列処理が不可能であった条件判断についても、先行実行という新方式を提案して、並列処理を可能とした。平成元年度の研究実績を以下に述べる。(1)要素プロセッサの設計「晴」は1024台の要素プロセッサから構成される。本年度はこの回路設計を終了した。設計結果は、ゲ-ト数が約23000ゲ-ト、実行性能は5MFLOPSである。(2)記憶構成の設計要素プロセッサ間で共用する大域記憶として、マルチアクセス可能なメモリの方式設計を行ない、シミュレ-ションで性能を確認した。性能を経済的に実現するためにキャッシュメモリを採用し、先読み方式を導入することとした。(3)並列コンパイラの試作サブル-チンを含むプログラムのコンパイル方式を設計し、その試作に着手した。プログラムをマクロブロックに分割し、マクロブロック間およびマクロブロック内で各々独立にコンパイルする方式を採用している。(4)プログラム開発環境図によってデ-タフロ-プログラムを開発・デバグできる環境を試作した。今年度は、「晴」のシステム設計及びその評価を終了した。主要な特徴は以下のようである。(1)CDフロー方式という新実行方式を採用した。本方式はデータフロー方式の利点を生かしつつ、データフロー方式の持つ資源枯渇の問題を解決するという特徴を有する。(2)プログラムの高速実行のため、仮実行という新方式を採用した。本方式は、プログラム中の分岐等において可能な選択を全て先行実行することによって、実行の高速化を図るものであり、従来のデータフロー方式等に比べてさらに数倍以上の性能を達成できる。(3)プロセッサ間の情報転送のために、大域共用メモリと通信ネットワークを有する。大域共用メモリはマルチアクセスメモリであり、これによって効率良いデータ共用を可能とする。(4)プロセッサ間の実行同期をハードウェアで行う。以上のようにして、1000台以上のプロセッサによる並列実行を可能とすることを「晴」では狙っている。現在は、方式設計を終了し、ハードウェアの設計を行なっているところである。あわせて、本システムのためのFORTRANコンパイラのアルゴリズムの設計を進めている。次年度はこれらの結果をもとに、要素プロセッサの試作とFORTRANコンパイラの機能設計を行なう予定である。