hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
空調用ダクト内の汚染に関する研究

事務所建築及び大学図書館の空気調和システム(特に空調機内部、吹出口等)で、浮遊粉塵、落下塵、駒遊真菌、落下真菌、付着堆積粉塵、付着真菌等の汚染質につき、空調機運転状態を変化させた時の測定を行った。また、試作した「押印式堆積粉塵測定装置」の性能試験も併せて実施した。得られた知見は以下の通りである。空調機運転始動時では、特に25μm粒子径以上の比較的大粒子に発塵特性が現れ、吹出口からは、浮遊及び落下塵として発生が認められた。これは送風機始動時の振動と立ち上がり気流の影響が主で、前日の空調機停止以降の落下塵と付着塵の再発塵である。また吹出口放出特性として、同一階で同一空調系統では濃度差は少なく、特に0.32μm粒子で相関性が高い。定常運転時に比べ始動時の吹出口濃度は、粒子径が大きいほど高く、1回目の始動操作で50%以上が放出される。そして、空調機に対する“乱し行為"(点検口開閉、フィルタ-巻取り、風量ダンパ-開閉)では、フィルタ-下流側点検口開放ーダンパ開閉ーフィルタ-巻取りの順で大粒子発生率が高いことが判明し、粒度分布を求めた。また、図書館内空調用ダクト表面、吹出口、空調機内部の真菌(カビ)測定では、夏期・冬期でその特徴に差が認められ、書物に対する“しみ"の発生原因である糸状菌の検出を試み、書架及び書物表面に対する空調設備の寄与を求めた。「押印式堆積粉塵測定装置」は、加圧力4kg/cm^2が他の圧力に比べ、粉塵重量濃度、O.D値、個数濃度に対して有効であることが判明し、今後の測定評価を行ううえで貴重な成果となった。空調システム内の汚染実態を把握するために,事務所建築と図書館建築を対象として,本年度は,付着堆積粉塵用測定装置の検証を含め,粒径別浮遊粉塵を中心に測定調査を行った.それ等は以下のものである.(1)空調機内エアフィルター下流側と単一ダクト吹出口との濃度の関連.(2)空調機始動時と定常運転時の発塵特性.(3)点検口及び風量調節用ダンパー開閉操作による発塵特性.(4)押印式堆積粉塵測定装置の押印圧力変化に伴う各種特性の変化.(5)(4)による実態調査.今回,我々の試作した空調システム内の表面汚染(粉塵,細菌,真菌)測定装置は押印圧力により粉塵捕集特性に変化を生ずるものと思われ, 3種類の圧力を与えた時の重量濃度,光学濃度,粒子射影面積への影響を求めた.結果として, 4kg/cm^2の押印圧力が妥当であることが判明した.次に吹出口と下流側濃度の同時測定により,ダクト途上での発塵の存在が確認された.特に空調機始動時での1μm, 2μm, 5μm程度以上の比較的大粒径粒子の発生が特徴的であった.又,空調機始動操作の繰り返しや点検口,ダンパー開閉操作によっても同様な傾向が伺われた.従って室内への汚染負荷としては大粒子に着目する必要があろう.今後は,落下法を含む大粒子測定と模擬ダクトを作成し,粉塵粒子の飛散付着性状につき,理論,実測両側面からの解明を試みると同時に,空調方式,建物種別による発塵特性の差異を実測により明らかにしてゆくつもりである.大学図書館の空気調和システム(特に空調機内部、吹出口等)で、浮遊粉塵、落下塵、浮遊真菌、落下真菌、付着堆積粉塵、付着真菌等の汚染質につき、空調機運転状況を変化させた時の測定を行った。又、試作した「押印式堆積粉塵測定装置」の性能試験も併せて実施した。

空調機運転始動時では、特に35μm粒子径以上の比較的大型粒子に発塵特性が現われ、吹出口からは、浮遊及び落下塵として発生が認められた。又、真菌(カビ)測定では、夏期・冬期でその特徴に差が認められたので、書物に対して"しみ"の発生原因である糸状菌の検出を試み、空調設備の寄与を検討した。そして、「押印式堆積粉塵測定装置」は、加圧力4kg/cm^2が他の圧力に比べ、粉塵重量濃度、OD値、個数濃度に対して有効であることが判明し、今後の測定評価を行ううえで貴重な成果となった。大学図書館の空気調和システム(特に空調機内部、吹出口等)で、浮遊粉塵、落下塵、浮遊真菌、落下真菌、付着堆積粉塵、付着真菌等の汚染質につき、空調機運転状態を変化させた時の測定を行った。また、試作した「押印式堆積粉塵測定装置」の性能試験も併せて実施した。得られた知見は以下の通りである。空調機運転始動時では、特に25μm粒子径以上の比較的大粒子に発塵特性が現れ、吹出口からは、浮遊及び落下塵として発生が認められた。これは送風機始動時の振動と立ち上がり気流の影響が主で、前日の空調機停止以降の落下塵と付着塵の再発塵である。また吹出口放出特性として、同一階で同一空調系統では濃度差は少なく、特に0.32μm粒子で相関性が高い。定常運転時に比べ始動時の吹出口濃度は、粒子径が大きいほど高く、1回目の始動操作で50%以上が放出される。また、図書館内空調用ダクト表面、吹出口、空調機内部の真菌(カビ)測定では、夏期・冬期でその特徴に差が認められ、書物に対する“しみ"の発生原因である糸状菌の検出を試み、書架及び書物表面に対する空調設備の寄与を求めた。「押印式堆積粉塵測定装置」は、加圧力4kg/cm^2が他の圧力に比べ、粉塵重量濃度、O.D値、個数濃度に対して有効であることが判明し、今後の測定評価を行ううえで貴重な成果となった。
MPEG符号化に基づく高効率な動画像符号化・復号の実装方式

本研究は,コストパフォーマンスの高い画像符号化・配信のための実装技術の開発を目的とし,動画像配信のための規格として定められたMPEG-4に着目して下記の方針に基づいて研究を進めた.a)上記の規格に対する並列処理法の開発を行う.b)上記の規格で定められている各パラメータの最適設定を行う.c)ハードウェア量を抑えたハードウェアエンコーダ・デコーダの設計を行う.上記の研究テーマについて,a)空間分割による並列処理法の開発b)ソフトウェアベースの動画配信システムの最適遅延設定アルゴリズムの提案c)特殊な形状の相互結合ネットワークにおける通信アルゴリズムの提案を行った.また,動画像の並列処理法の研究を通して,LAN内の分散環境上において並列処理を行うシステムの着想に至り,関連する要素技術の研究を進めた.本研究は,コストパフォーマンスの高い画像符号化・配信のための実装技術の開発を目的とし,動画像配信のための規格として定められたMPEG-4に着目して下記の方針に基づいて研究を進めた.a)上記の規格に対する並列処理法の開発を行う.b)上記の規格で定められている各パラメータの最適設定を行う.c)ハードウェア量を抑えたハードウェアエンコーダ・デコーダの設計を行う.上記の研究テーマについて,a)空間分割による並列処理法の開発b)ソフトウェアベースの動画配信システムの最適遅延設定アルゴリズムの提案c)特殊な形状の相互結合ネットワークにおける通信アルゴリズムの提案を行った.また,動画像の並列処理法の研究を通して,LAN内の分散環境上において並列処理を行うシステムの着想に至り,関連する要素技術の研究を進めた.平成19年度は、要素技術の開発と合わせて、研究を進めるにあたって必要な環境の整備を進めた。具体的には、下記の課題を進めた。・実験用ソフトウェアの開発過去の研究において作成したMPEG-4ベースのストリーミングソフトを元に、実験に必要な環境を整えるための拡張作業を進めた。後日実証実験を行うにあたり、USBカメラを接続するために必要な準備を行った。具体的には、Linux用のxawtvを元に、USBカメラからの映像を取り込み、映像の蓄積が行えるソフトを作成した。また、音声送受信機能の取り付け、双方向通信への対応を行い、1対1の通信が可能なものにした。また、SNMPに基づいて、端末であるPCやネットワークスイッチの帯域および通信トラフィックの監視を行う方法を確認した。これにより、USBカメラからの多対多映像通信が可能となる基盤が整ったことになり、多対多映像通信を前提とした映像・音声ストリームの帯域制御に関する研究が可能となった。・PC内・PC間並列化法の開発MPEG-4を対象にし、近年になり登場した最新アーキテクチャであるマルチコアCPUにおける符号化処理方式の開発を進めた。平成19年度は、画像を領域分割する方法を実装し、さまざまな画像による評価を行った。その結果、AC/DC予測が出来ないことによる符号化効率の低下や、動き補償の効率が低下することが明らかになり、並列化アルゴリズムの改善が必要になることが明らかになった。以後、2種類のアプローチにより並列化アルゴリズムの改善を進める。・チップ内並列処理のための結合網用通信回路の設計チップ内におけるプロセッサ間を結合する結合網に用いるための通信回路の設計を行った。19年度は固定ルーティングアルゴリズムの回路のみとなったが、本年度の研究により、TESH網のルーティングによるネットワーク性能の向上が可能であることが明らかになった。平成20年度は、要素技術の開発と合わせて、平成19年度に進められた環境を利用した実験と技術開発を行った。・SMPによる帯域制御法の検討と実験SNMPにより動画配信システム内のトラフィックの急減・急増を検出し、それによりネットワークの帯域を有効利用する方法を検討した。20年度は、トラフィックの急減・急増を検出する方法を検討し、呼び実験を行った。その結果、トラフィックの急減・急増の検出が可能であることを示した。平成20年度は、平成19年度に積み残した、符号化ビットストリームの結合部分のプログラムの作成と性能評価を行い、口頭発表を行うと同時に、PC間並列化法の検討を行った。・MPEG並列符号化システムの開発MPEG符号化を並列処理により実行するシステムの開発を行い、4台のPCでMPIにより並列プログラミングを行うことを可能とした。ただし、MPEGの並列処理プログラムの実装は未着手となっている。また、システムの開発に関連して、システムに対して符号化前の映像データを送るために簡単な圧縮が必要となることが明らかになったため、簡易圧縮法の検討を行い、実験と論文の投稿を行った。19年度は固定ルーティングアルゴリズムの回路のみとなったが、20年度には適応ルーティングアルゴリズムの一部の実装も行い、性能評価を行った。今後、関連研究の論文投稿を行う予定である。平成21年度は、特にLAN内における動画像符号化の並列・分散処理技術に着目した研究を進めた。特に、分散環境内に圧縮前の動画像を分配する際に必要な簡易圧縮技術について、手法の詳細を詰めると同時に、論文を執筆し、国際会議において研究発表を行った。同時に、簡易圧縮の過程において、対象とするバイト列の性質に応じて個別に分割してハフマン符号化を行う「個別ハフマン符号化」の手法を提案し、実験を行った。

その結果、それまでの手法に比べて510%程度データ量を削減することが可能となることが明らかになった。簡易圧縮の手法は、今後も発展の可能性があるアルゴリズムであることから、以後は複数のバイト列をパッキングすることにより情報量を削減する手法や、動き検出と組み合わせる手法を検討する予定である。また、動画像を離れた場所にあるPCに送り、符号化処理を委託する装置を開発して発表を行った。本装置に並列処理アルゴリズムを実装することにより、実環境上における動画像符号化の並列・分散処理に関する実験を行うことができる。本装置の実装に際しては、Windows上に仮想環境を構築し、仮想PC上において動作する実装形態としたため、仮想PC上における符号化・通信性能の評価を行った。その結果、仮想環境と通常の環境の間に符号化性能の差異は見られなかったものの、通信性能においては約1.5倍の通信時間の差が生じることが明らかになった。これらの結果は、今後動画像符号化の並列・分散処理装置に関する研究を進める上で重要な知見となる。
高純度^<28>Si同位体バルク結晶成長

半導体用シリコン(Si)は人類が作製した単結晶として最も純度が高く、最も結晶性の優れた材料と言っても過言ではない。それゆえに、現在の超高集積回路が実現された。しかし、地球上に存在するすべてのSi中には^<28>Si、^<29>Si、^<30>Siの3種類の安定同位体が存在し、それぞれの組成比は92.2%(^<28>Si)、4.7%(^<29>Si)、3.1%(^<30>Si)と常に一定である。異なる同位体が同一結晶内に存在するということは、結晶を構成する原子の質量にばらつきがあることを意味し、また、核スピン(^<29>Si同位体のみが核スピンを有する)の分布にもばらつきがあることを意味する。従来、シリコン中の同位体組成を変化させて「質量分布」や「核スピン分布」を制御した例はほとんどなかった。本研究では^<28>Si安定同位体純度を99.92%まで高めた半導体シリコン(Si)バルク単結晶の成長に世界に先駆け成功した。^<28>Siバルク単結晶の熱伝導度は、通常のSiの熱伝導度と比較して室温で60%、100°Cで40%向上することが確認され、将来のLSI基板材料として大きな期待が寄せられている。また、^<28>Siバルク単結晶は、量子コンピュータを実現する材料、アボガドロ定数を精確に決定する世界アボガドロ定数標準、ビッグバン理論の検証に関する宇宙物理学研究用センサー、無重力空間における溶融実験に大きな進歩を及ぼす材料として期待されている。本研究で成長された結晶は上記各方面の研究・開発に利用されることになる。天然のシリコン(Si)は^<28>Si、^<29>Si、^<30>Siの3種類の安定同位体から構成され、それぞれの組成は常に92.2%(^<28>Si)、4.7%(^<29>Si)、3.1%(^<30>Si)と一定である。本研究では同位体純度99.99%の^<28>Si粉末を入手し、掃出し法(zone refining)によりボロン、アルミニウム、リンなどの不純物を除去した後、フローティングゾーン(Fz)法を用いて高純度^<28>Siバルク単結晶を成長した。成長された^<28>Si結晶は、高熱伝導度LSI基板や量子コンピューティングを実現する材料としての応用が期待される。基礎研究から応用研究に至るまで広い使途が約束された単一同位体Si単結晶を世界に先駆け完成したことが本年度の成果である。
組換えウイルスを用いたＡＬＳ運動ニューロン培養系およびモデルラットの樹立と解析

ヒト筋萎縮性側索硬化症(ALS)における運動ニューロン変性のメカニズムは依然として不明であるが,ALS関連遺伝子としてTDP-43, FUSなど様々なものが知られ,さらに蛋白分解系の異常によって運動ニューロンにおける細胞内凝集体形成や細胞死が促進されることがわかってきた.本研究では,各種の組換えウイルスベクターを用いてTDP-43, FUSなどのALS関連遺伝子および蛋白分解系に対するshRNAを培養系および成体マウス・ラット運動ニューロンに発現させ,ALSに特徴的な凝集体の形成過程や細胞死,周囲の細胞への播種・進展様式を解析することにより,ALS病変の発症進展機序の解明を目指している.本研究は,非増殖性組換えウイルスを用いてTDP-43, FUSなどのALS関連遺伝子,およびプロテアソーム・エンドソーム・オートファジーに対する抑制性ショートヘアピン(sh)RNAを成体ラット運動ニューロンに単独または共発現させ,凝集体の形成過程や細胞死を解析することにより,ALSの運動ニューロン変性機序の解明を目指している.我々はこれまで,TDP-43, FUS cDNAや蛋白分解系を阻害するshRNAを発現する組換えアデノウイルスをラット,マウス末梢神経に混合接種し,ウイルスの軸索内逆行輸送により運動ニューロンに細胞質内凝集体を形成しうることを報告した.しかし組換えアデノウイルスによる外来遺伝子発現は接種後1週間をピークに急速に減衰していく.そこで今年度は,より長期間安定した遺伝子導入発現が期待できる組換えアデノ随伴ウイルス9型(AAV9)または組換えレンチウイルス(LxFuGB2)の軸索内逆行輸送による成体マウス運動ニューロンへのALS関連遺伝子導入を検討した.ヒト正常またはC末断片(208-414) TDP-43,正常または変異(P525L)FUSをDsRedとともに発現する組換えAAV9およびLxFuGB2,プロテアソーム(PSMC1; proteasome 26S subunit, ATPase 1),オートファジー(ATG5)に対するshRNAをEGFPとともに発現する組換えAAV9およびLxFuGB2をそれぞれ作製し,8週齢Fischer 344ラットまたはICRマウスの顔面神経または坐骨神経にこれら組換えウイルスを注入接種した.その結果,組換えAAV9,組換えLxFuGB2ともに顔面神経または坐骨神経からの逆行輸送により注入後24週間で顔面神経核,腰髄前角運動ニューロンに限局してTDP-43, FUS, shRNA導入遺伝子の発現を認めた.現在,これら組換えウイルスの生体内でのより長期的な遺伝子発現,および混合接種することで上記の組換えアデノウイルスと同様に運動ニューロンに細胞内凝集体を形成できるかを検討している.筋萎縮性側索硬化症(ALS)関連遺伝子TDP-43, FUS cDNAや蛋白分解系を阻害するshRNAを発現する組換えアデノウイルスをラット運動ニューロンに混合感染導入することにより,運動ニューロンに細胞内凝集体を形成させることができる.本年度は,これらcDNAやshRNAを発現する各種組換えウイルスベクターを作製し,成体ラット・マウス顔面神経核運動ニューロンへの遺伝子導入法を比較検討した.ヒト正常および変異TDP-43またはC末断片(208-414) TDP-43,正常および変異FUSを発現する組換えアデノウイルスおよびレンチウイルス,プロテアソーム,エンドソーム,オートファジーに対するshRNAを発現する組換えアデノウイルスおよびレンチウイルス,またはGFP発現2, 6, 9型アデノ随伴ウイルス(AAV2, 6, 9)を成体ラット・マウスの顔面神経,あるいは定位脳手術下に脳幹顔面神経核に単独または混合して注入接種した.組換えアデノウイルスでは顔面神経からの逆行輸送により注入後3日で顔面神経核運動ニューロンに導入遺伝子の強い発現を認め,その導入効率はラットよりもマウスの方が高く,TDP-43, FUSと蛋白分解系を阻害するshRNA組換えウイルスの共感染により凝集体の形成を認めた.一方,組換えレンチウイルスを定位脳手術下に脳幹顔面神経核に注入接種したところ,運動ニューロンおよびグリア細胞にTDP-43遺伝子が導入できた.さらに,AAV2, 6, 9-GFPを顔面神経に注入接種すると,AAV6, 9-GFPがマウス顔面神経から効率よく逆行輸送され顔面神経核運動ニューロンに遺伝子導入されることがわかった.以上より,運動ニューロンにおけるTDP-43, FUSの凝集体形成は各種ウイルスベクターにより効率よく誘導しうると考えられた.我々はこれまで,TDP-43, FUS cDNAや蛋白分解系を阻害するshRNAを発現する組換えアデノウイルスをラット,マウス末梢神経に混合接種すると,ウイルスの軸索内逆行輸送により運動ニューロンに細胞質内凝集体を形成しうることを報告した.しかし組換えアデノウイルスによる外来遺伝子発現は接種後1週間をピークに急速に減衰していく.そこで,より長期間安定した遺伝子導入発現が期待できる組換えアデノ随伴ウイルス9型(AAV9)または組換えレンチウイルス(LxFuGB2)に関して検討した.ヒト正常またはC末断片(208-414) TDP-43,正常または変異(P525L)FUSをDsRedとともに発現する組換えAAV9およびLxFuGB2,プロテアソーム(PSMC1),オートファジー(ATG5)に対するshRNAをEGFPとともに発現する組換えAAV9およびLxFuGB2を,8週齢

ICRマウスの顔面神経または坐骨神経に注入接種したところ,軸索逆行輸送により注入後24週間で顔面神経核,腰髄前角運動ニューロンに限局してTDP-43, FUS, shRNA導入遺伝子の発現を認め,TDP-43またはFUS/DsRedとPSMC1, ATG5 shRNA/EGFP組換えAAV9の共感染により運動ニューロン細胞体に凝集体が形成された.当初は感染運動ニューロンに限局するこれら凝集体が伝播していくか否かを経時的に観察できると考えられた.一方,培養ラット神経幹細胞由来ニューロンに,ヒト正常またはC末断片TDP-43をDsRedとともに発現する組換えアデノウイルスを共感染させ,プロテアソーム阻害剤MG-132を負荷すると,タイムラプス蛍光撮影で12時間後よりDsRed陽性凝集体が形成されはじめ,細胞質に徐々に充満し,やがて細胞膜の破綻とともに細胞死に至る像が多数観察された.現在,凝集体の細胞間伝播の可視化に関しても検討を行っている.我々はこれまで,TDP-43, FUS cDNAや蛋白分解系を阻害するshRNAを発現する組換えアデノウイルスをラット,マウス末梢神経に混合接種し,ウイルスの軸索内逆行輸送により運動ニューロンに細胞質内凝集体を形成しうることを報告した.さらに,より長期間安定した遺伝子導入発現が可能な組換えアデノ随伴ウイルス9型(AAV9)を用いて運動ニューロン細胞体に同様の凝集体形成を認めた.そこで,ヒト正常TDP-43をEGFPとともに発現する組換えAAV9を1日齢ICRマウスの側脳室に注入接種し,脳脊髄における外来性TDP-43の長期発現を検討したところ,接種2,4週6ヶ月後にわたって大脳,脳幹,脊髄に瀰漫性にEGFP陽性ニューロンを認めた.今後,このマウスにヒトTDP-43および蛋白分解系阻害shRNA組換えアデノウイルスを追感染させて局所の運動ニューロンにヒトTDP-43凝集体を形成させ,凝集体が周囲の細胞にヒトTDP-43を介して伝播していくか否かを経時的に観察する予定である.一方,培養ラット神経幹細胞由来ニューロン,アストロサイト,オリゴデンドロサイトに,ヒト正常またはC末断片TDP-43をDsRedとともに発現する組換えアデノウイルスを共感染させ,プロテアソーム阻害剤MG-132を負荷すると,タイムラプス蛍光撮影で12時間後よりDsRed陽性TDP-43凝集体が細胞質に徐々に充満し,やがて細胞膜の破綻とともに細胞死に至り,残存した不溶性の凝集体が長時間浮遊する像が観察された.この凝集体はsarkosyl不溶性の顆粒状構造物からなり,リン酸化TDP-43を含んでいた.また細胞外に放出された凝集体が隣接する細胞に取り込まれる像も観察された.現在,凝集体の細胞間伝播の可視化に関しても検討を行っている.ヒト筋萎縮性側索硬化症(ALS)における運動ニューロン変性のメカニズムは依然として不明であるが,ALS関連遺伝子としてTDP-43, FUSなど様々なものが知られ,さらに蛋白分解系の異常によって運動ニューロンにおける細胞内凝集体形成や細胞死が促進されることがわかってきた.
1992年インドネシア国フローレス島地震と,その津波に関する調査研究

本研究に参加した6人をフローレス島地震津波調査団として1992年12月25日ジャカルタに入り、26日インドネシア国気象庁の4人の研究者と調査活動の打ち合せを行ったのち、29日朝から1月5日夕刻までの8日間、最大被災地となったフローレス島東部のマウメレ市とその周辺海岸地域の調査を行った。今回の調査では、地震被害調査、津波調査、および現地余震観測の3つの調査を行った。マウメレ市は港を含め海岸地区の地盤液状化によるレンガ、およびコンクリート構造物の被害が著しかった。また山岳部道路の亀裂、段差発生、岩石崩落、路肩欠損などにより、交通路の確保の難しさが認識された。マウメレ市の東北方45kmの人口に人口約1300人のバビ島があり、全度が津波で流失し、推定約500人が死亡、または行方不明となった。バビ島はじめ津波被災地の約100名近い被災者にインタビューして被災時の様子を聞き出した。地震動そのものによって、家屋の倒壊、居住地内での地面の亀裂、山の斜面からの落石を経験してパニック状態となっているところへ、3分後には6,7mの津波に襲われた。海岸線すぐ近いところで、地震、津波が発生したときの生存のための避難活動の困難さ、問題点を聞き出すことが出来た。フローレス本島の東北端に近いクロコ村で津深は海抜26.2mに達しているところがあり、今回の津波が、昭和8年の三陸津波に匹敵する大津波であったことが判明した。被災地からジャカルタにもどって1月8日に、インドネシア国の気象庁関係者、地震研究者、バンドン工科大学の工学の教授などと、8時間にわたる発表討論会を持ち、インドネシアの国情に応じた地震津波災害対策と、将来の共同研究体制について話し合った。
アドホックネットワークの実用化に向けた省電力通信プロトコルの研究

アドホックネットワークは、基地局をもたない無線ネットワークであり、各携帯端末は無線により直接通信を行なう。離れていて直接通信が行なえない場合は、他の携帯端末を中継として用いるマルチホップ通信により,遠距離の通信を実現する。アドホックネットワークは,震災などで基地局が破壊された状況や,基地局のない僻地で臨時的な通信サービスを提供することを想定したネットワークである。実用化はまだされていないが、救助活動時などにおける情報伝達を実現するものとして注目されている。本研究の目的は、アドホックネットワークの実用化である。アドホックは基本的に善意を前提とした無線通信ネットワークであり、他の携帯端末を信頼して、不正を行わないことを前提としている。ところが、通信プロトコルを変更することにより、通信チャネルを強制的に使用することが可能になってしまう。本来は、通信チャネルは各端末が公平に使うようにプロトコル設計が行われているが、悪意のある端末はこれを変更して、独占してしまうことが可能となる。これはアドホックネットワークの実用化において、重大な問題なので、端末が悪意を持って通信チャネルを取り合う状況を排除する方法を考案し、実験により有効性の評価を行った。さらに、アドホックネットワークやセンサーネットワークでのルーティングプロトコルやスケジューリングアルゴリズム,P2P向け通信システム、自己安定アルゴリズムなどの開発を行い理論的な評価を行った.現在、無線LANなどのほとんどの無線通信で用いられるのは、無指向性アンテナを用いた無指向性通信である。無指向性通信では、あらゆる方向に円状に電波を送出するので、多くの電力を消費し、また、意図しない端末にも電波を送信することになる。このことにより、電波の干渉が発生しやすくなり、通信のスループットが低下する。一方、指向性アンテナを用いた場合、電波の送出を特定の方向に集中するので、同じ消費電力で、より遠くの端末と通信を行うことができる。言い換えれば、より少ない消費電力で、同じ距離の端末と通信することができる。さらに、意図しない端末に電波を送信する可能性が低くなるので、電波の干渉を避けることができる。今年度では、まず、指向性通信の能力を実証するために、シミュレータを作成し、シミュレーションを行った。具体的には、指向性通信の場合と無指向性通信の場合について、ルーティングプロトコルを設計し、無線ネットワークシミュレータにより、通信性能を評価した。シミュレーションの結果、指向性アンテナを用いることにより、通信能力が向上することを示した。また、消費電力に着目し、バッテリーの電力低下を避けるよう、電波出力が小さくても動作するプロトコルの設計を試みた。さらには、小規模なアドホックネットワークを、無線LANを用いて構築し、実機による性能評価も試みた。具体的には、ノートPCを複数台用いて、マルチホップ通信の簡易プロトコルを設計し、動作実験を行った。現在は動作確認を行っている段階であるが、次年度以降に、詳細な性能評価を行う計画である。アドホックネットワークは,基地局をもたない無線ネットワークであり,各携帯端末は無線により直接通信を行なう.離れていて直接通信が行なえない場合は,他の携帯端末を中継として用いるマルチホップ通信により,遠距離の通信を実現する.アドホックネットワークは,震災などで基地局が破壊された状況や,基地局のない僻地で臨時的な通信サービスを提供することを想定したネットワークである.現在のところ,実用化はされていないが,救助活動時などにおける情報伝達を実現するものとして注目されている.本研究の目的は、アドホックネットワークの実用化である。本年度は,無線ネットワークによるアドホックネットワークのシミュレータであるQualNetをもちいて指向性のないアンテナと指向性のあるアンテナを用いた場合のシミュレーションを行った.指向性のあるアンテナは同じ電波出力でもより遠くまで通信を行うことができる.また,電波の送出方向が制限されるため,干渉が起きる可能性が少ない.ただし,かくれ端末問題やさらし端末問題が,無指向性の場合とどうように起き,それを効率よく解決するのが困難であった.本年度は,その問題に対して解決方法の提案を行い,シミュレータにより性能と効率を評価した.また、関連する研究として,アドホックネットワークやセンサーネットワークでのルーティングプロトコルや,自己安定アルゴリズムの開発を行い理論的な評価を行った.アドホックネットワークは、基地局をもたない無線ネットワークであり、各携帯端末は無線により直接通信を行なう。本年度は,これまでの研究を踏まえて、IEEE802.11を用いた無線LANによるアドホック通信システムのプロトタイプを作成した。無線LANを装備した複数のノートパソコンを用いて、実際にマルチホップ通信を行うルーティングプロトコルを実装した。そして、実装したマルチホップ通信システムの性能評価を行い、1対1の無線通信に比べ、どの程度のオーバーヘッドが存在するか調べた。その結果、隠れ端末問題やさらし端末問題のため、50%から70%のオーバーヘッドが存在することがわかった。さらに、関連する研究として,アドホックネットワークやセンサーネットワークでのルーティングプロトコルや,P2P向け通信システム、ネットワーク上のゴシッピングアルゴリズム、耐故障通信経路の多重化法、自己安定アルゴリズムなどの開発を行い理論的な評価を行った.アドホックネットワークは、基地局をもたない無線ネットワークであり、各携帯端末は無線により直接通信を行なう。

離れていて直接通信が行なえない場合は、他の携帯端末を中継として用いるマルチホップ通信により,遠距離の通信を実現する。アドホックネットワークは,震災などで基地局が破壊された状況や,基地局のない僻地で臨時的な通信サービスを提供することを想定したネットワークである。実用化はまだされていないが、救助活動時などにおける情報伝達を実現するものとして注目されている。本研究の目的は、アドホックネットワークの実用化である。アドホックは基本的に善意を前提とした無線通信ネットワークであり、他の携帯端末を信頼して、不正を行わないことを前提としている。ところが、通信プロトコルを変更することにより、通信チャネルを強制的に使用することが可能になってしまう。本来は、通信チャネルは各端末が公平に使うようにプロトコル設計が行われているが、悪意のある端末はこれを変更して、独占してしまうことが可能となる。これはアドホックネットワークの実用化において、重大な問題なので、端末が悪意を持って通信チャネルを取り合う状況を排除する方法を考案し、実験により有効性の評価を行った。さらに、アドホックネットワークやセンサーネットワークでのルーティングプロトコルやスケジューリングアルゴリズム,P2P向け通信システム、自己安定アルゴリズムなどの開発を行い理論的な評価を行った.
テラヘルツヘテロダイン干渉計を用いた透過型・反射型イメージングシステムの開発

本課題では,テラヘルツ波を用いた新たなイメージング法として,ヘテロダイン検出法の優れた特長を利用して,CTの技術とを組み合わせた透過型および反射型のTHzヘテロダインCT法の開発と実験的評価を進め,基盤技術の確立を目指してきた.さらに,イメージング像から奥行き情報の定量的評価を行なうため,疑似3次元イメージング法であるトモシンセシス法を導入するための予備実験を行ない,奥行き情報の抽出に有効であることを確認した.本課題では,テラヘルツ波を用いた新たなイメージング法として,ヘテロダイン検出法の優れた特長を利用して,CTの技術とを組み合わせた透過型および反射型のTHzヘテロダインCT法の開発と実験的評価を進め,基盤技術の確立を目指してきた.さらに,イメージング像から奥行き情報の定量的評価を行なうため,疑似3次元イメージング法であるトモシンセシス法を導入するための予備実験を行ない,奥行き情報の抽出に有効であることを確認した.本課題の目的は,広いダイナミックレンジ,高い検出感度など,極めて優れた特長を有しているヘテロダイン検出法と,CT(Computed Tomography)の技術を組み合わせた「THzヘテロダインCT法」を開発し,高感度・高精度の透過型および反射型THzイメージング技術を確立することにある.平成19年度は,干渉計を基礎とした反射型テラヘルツOCTの実現を目指し,光学系の試作,改良,分解能や撮像特性の評価を進めてきたが,その過程で,X線CTで普及しつつあるトモシンセシスという手法を用いた撮像法が有効であると判明した.トモシンセシスとOCTはともに被写体内部の奥行き情報を観測する撮像法であるが,トモシンセシスは障害陰影のない撮像が可能で,さらに抽出したい情報のみ強調することが可能である.今年度前半は,ステージ走査制御系,データの取込と処理系を構築しながら実験の事前準備を進め,後半は光学系の試作と性能評価,高速制御法の検討を行なった.本課題では,品質管理や製品検査などの分野で,製品内部の欠陥を画像により診断することを目標としている.実験では,工業製品を中心に混入物や形状が既知の試料(紙,木材,プラスチックやゴム製品など)を用いて実験を重ね,撮像特性の評価を進め,その有効性を確認した.同時に,応用の可能性としてニーズの調査も実施した.また,取得した画像を定量的に評価するためのアルゴリズムの開発も同時に行なった.X線など様々な断層画像では,測定対象表面からの反射や内部での回折から生じるアーチファクトが画質低下を招き,定量的評価が困難となる.このようなアーチファクトを補正し,除去するアルゴリズムの開発を,実データとシュミレーションを基に進めてきた.上記実績から,平成19年度は学会発表1件の成果となった.本課題の目的は,広いダイナミックレンジ,高い検出感度など,極めて優れた特長を有しているヘテロダイン検出法と,CT(Computed Tomography)の技術を組み合わせた「THzヘテロダインCT法」を開発し,高感度・高精度の透過型および反射型THzイメージング技術を確立することにある.これに関連する新しいイメージング技術として昨年度提案した,被写体内部の奥行き情報を観測するトモシンセシス撮像法の技術の確立も目指した.平成20年度は,主として下記の4項目に関して,撮像特性の評価ならびに検討を進めてきた.(1)透過型THzヘテロダインCT,および(2)反射型THzヘテロダインCT最適な実験系を目指し光学系の試作を重ね,実験系のダイナミックレンジや検出感度などの基礎的撮像特性の評価を行ない,イメージングに成功するまでに至っている.しかし,これらの評価の過程で,データ取得やアルゴリズムの問題点,ならびに機械的問題点が多数見いだされた.現在解決を目指し改良を加えているところである.(3)THzトモシンセシスイメージングトモシンセシスによる撮像法を,実験データを取得しながら評価を進めてきた.また,トモシンセシス法の画像処理アルゴリズムの改良と,最適な光学系の検討も進めてきた.さらに,本撮像法では撮像時間および画像処理時間に多大な時間を要していたが,これらを解決するため大幅な短縮を進めてきた.(4)測定対象物とニーズの調査品質管理や製品検査などの分野で,製品内部の欠陥を画像により診断することを目標としている.実験では,工業製品を中心に混入物や形状が既知の試料(紙,木材,プラスチックやゴム製品など)を用いて実験を重ね,撮像特性の評価を進め,その有効性を確認した.同時に,応用の可能性としてニーズの調査を進めた.上記実績から,平成20年度は学会発表3件の成果となった.本課題の目的は,広いダイナミックレンジ,高い検出感度など,極めて優れた特長を有しているへテロダイン検出法と,CT(Computed Tomography)の技術を組み合わせた「THzヘテロダインCT法」を開発し,高感度・高精度の透過型および反射型THzイメージングの基盤技術を確立することにある.これに関連する新しいイメージング技術として,被写体内部の奥行き情報を観測するトモシンセシス撮像法の技術の確立も目指した.平成21年度は,主として下記の4項目に関して,撮像特性の評価ならびに検討を進めてきた.(1)透過型THzヘテロダインCT,および(2)反射型THzヘテロダインCT本年度はまず初めに,20年度に実施した実験系の評価から判明したアルゴリズムおよび機械的な問題点の解消を進めてきた.次に,実験系の最終型を構築し,ダイナミックレンジ,検出感度,撮像特性の最終的な評価を行なった.最終的に透過型および反射型ヘテロダイン法を用いたCT画像の取得を行ない,本課題のまとめとした.(3)THzトモシンセシスイメージングトモシンセシス撮像法の技術を確立するため,最適な撮像法と光学系の検討を進めてきた.

具体的には,コントラストの良いCT画像を取得して,被写体内部の奥行き情報をより精度よく抽出するため,画像処理アルゴリズムの改良を重ねてきた.さらに,入射ビームの形状の違いによる画像化シュミレーションを行ない,その有効性について検討を進めてきた.(4)測定対象物とニーズの調査品質管理や製品検査などの分野で,製品内部の欠陥を画像により診断することを目標とした.実験では,工業製品を中心に混入物や形状が既知の試料を用いて実験を重ね,撮像特性の評価を進めてきた.同時に,応用可能性の調査を進めた.上記実績から,平成21年度は論文発表1件,学会発表4件の成果となった.
被服圧が唾液消化能力・心拍変動から見た自律神経機能に与える影響

実験1)平成8年度の実験で両大腿部加圧時に唾液消化能力への被服圧の影響が大きいことがわかったので、今回は両大腿部に10mmHg,2mmHg,30mmHgの圧力を加えて加圧量により唾液消化能力・自律神経機能がどの様な影響を受けるかを調べた。被験者の両大腿部に血圧測定用カフを巻いただけの非加圧期間30分の後、60分カフに空気を送り加圧を行った。唾液消化能力の低下がすべての加圧時に、唾液分泌速度の低下、唾液中アミラーゼ濃度の低下が20mmHg,30mmHg加圧時に見られた。唾液中カルシウム濃度の上昇が30mmHgで、コルチゾール濃度の上昇は20mmHgで顕著に見られた。光に対するボタン押し随意反応時間は20mmHg、音に対する随意反応時間は30mmHg加圧時に遅延する傾向が見られた。皮膚圧迫により心臓における副交感神経活動の有意な亢進と交感神経活動の抑制が認められ、心拍数は有意に減少した。今回の加圧量と加圧部位においては交感神経系地域性能のより、加圧が唾液腺への副交感神経活動を抑制していたことが示唆された。実験2)実験において唾液腺への副交感神経が加圧により抑制されていることが示唆されたので、今回はさらに加圧によるストレスが唾液腺に影響を与えた可能性があると考え、ストレス下での加圧を試みた。ストレスとして環境温35±0.5°C,相対湿度60±3.0%の人工気候室内で暑熱負荷を行い体温調節反応も併せて測定した。その結果加圧時には発汗量が抑制され深部体温の上昇度が有意に多くなった。唾液中コルチゾール・尿中カテコールアミン類・アンケートによる疲労感・不快感が加圧時に上昇を示した。唾液分泌量の減少が認められた。以上のことから、被服圧は加圧部位における直接的な影響からは計り知れない生理的影響を,自律神経系ストレス系を通して体中に生じていることが示唆された。実験着で温熱性快適を保てるように、環境温27°C相対湿度50%に設定された実験室に実験前夜に到着した被験者は、パンティ以外の各自の被服を全て脱衣して、実験用の緩やかなワンピースに着替え、宿泊して各自が着用していた被服による被服圧の影響を取り除き、翌朝、加圧に用いるカフ、心電図用電極、血圧測定センサー装着後、30分間コントロールデーターを採った後、10mmHg、20mmHg、30mmHg、40mmHgの圧力をそれぞれ30分間ずつ加えた。この間、5分おきに10分間の唾液を飲み込まずに採集瓶に採集した。別の日の同じ時刻に腹部と両側大腿部、腹部、両側大腿部、片側大腿部を加圧する4加圧条件について実験を行った。衣服圧測定装置を用いて、実際に身体に加わっている圧を測定した。実験中、ジ-・エム・エス製加速度変動測定器アクティヴトレイサ-を用いて、胸部誘導法により心電図を連続記録し、時系列データー解析システムMemCalc(諏訪トラスト)によりR-R間隔の変動をスペクトル解析して、交感神経と副交感神経の活動を調べた。血圧の連続測定、加圧前後の反応時間測定を行った。採集した唾液について、ヨウ素デンプン反応を用いて消化反応を調べた。残りの唾液をアミラーゼ等分析用のサンプルとして凍結保存し、アミラーゼ、コルチゾール、カルシウムの分析を行った。得られたデーター解析から身体加圧による唾液分泌量、消化反応速度遅延、コルチゾール量、カルシウム量増加の影響は、両大腿部加圧時に最も顕著に認められることが明らかにされた。加圧量による違いについては、経時的な影響と加圧量による影響を分け難かった。そこで、加圧の影響が最も顕著であった両大腿部を加圧部に選んで、同じ被験者に10mmHg、20mmHg、30mmHgの加圧実験を別の日に行い、加圧量の違いについて調べることにした。

実験2)実験において唾液腺への副交感神経が加圧により抑制されていることが示唆されたので、今回はさらに加圧によるストレスが唾液腺に影響を与えた可能性があると考え、ストレス下での加圧を試みた。ストレスとして環境温35±0.5°C,相対湿度60±3.0%の人工気候室内で暑熱負荷を行い体温調節反応も併せて測定した。その結果加圧時には発汗量が抑制され深部体温の上昇度が有意に多くなった。唾液中コルチゾール・尿中カテコールアミン類・アンケートによる疲労感・不快感が加圧時に上昇を示した。唾液分泌量の減少が認められた。以上のことから、被服圧は加圧部位における直接的な影響からは計り知れない生理的影響を,自律神経系ストレス系を通して体中に生じていることが示唆された。
ストリング/ブラックホール対応を用いた超弦理論における時空構造の解明

本年度は、昨年度に引き続き、より一般的な粘弾性体模型についての研究を行った。超弦理論から予言されているゲージ理論と重力理論の間のホログラフィックな対応と、粘弾性体理論を組み合わせることで、動的なブラックホール時空のダイナミクスを非平衡熱力学的な視点から記述しようというのがこの研究の目的である。本年度は、特に、粘弾性体の緩和時間を複数導入するという一般化や、線形非平衡の領域からのずれも記述できるようにより高次の微分項も取り込むという一般化について研究した。さらに、この新たな相対論的粘弾性体模型を、相対論的な重イオン衝突実験の現象論として利用するという方向性についても議論を深めた。また、本研究課題の主な目標である超弦理論における時空構造の解明を目指した研究として、超弦理論を考えることで初めて現れる非幾何学的な時空についても研究した。この非幾何学的な時空はU-foldと呼ばれ、この時空のあるサイクルにそって一周移動すると計量などの背景場に対して非自明なU-duality群が作用し、場の値が元の値に戻らない。このU-foldの例は幾つか知られているが、我々は、弦やブレーンが特定のU-foldの非自明なサイクルを回ったときに、そのチャージがどのような変換を受けるのかを調べるという研究を行った。この研究は、U-foldの性質について理解を深める上で重要であり、特にブラックホールの微視的状態の数え上げなどを行う際に重要になる。また、超弦理論における保存チャージの定義を考え直す上でも重要になると考えられる。ブラックホールの普遍的性質を探る上で、ブラックホール熱力学についてさらに理解を深めることは重要である。本年度の研究は、ブラックホールの非平衡熱力学を理解するための新たなアプローチとして重要な役割を果たすと期待される。また、本年度に行った超弦理論を考えることではじめて現れるU-foldに関する研究も、「超弦理論における時空構造の解明」という本研究の目的を達成する上で非常に重要である。今後は、これまでに行った非平衡熱力学の新たな定式化に基づいて、重力理論における非平衡ダイナミクスを記述する理論を定式化する。そして、この定式化を基にして、一般化された熱力学第二法則の証明などを目指す。さらに、時空の熱力学的振る舞いの背後に存在すると期待される重力場の微視的理論を探求する。現在、微視的理論の候補としては超弦理論が有力な候補であり、超弦理論を考えることで自然に現れる非幾何学的な時空(U-fold)について研究する計画である。この研究により、ブラックホールの微視的状態がどの様な幾何学的振る舞いをするのか、といった点を明らかにしたい。時空が熱力学的な振る舞いをすることは古くから指摘されており、特にブラックホールなどのホライズンを持つ時空についてはそのような振る舞いは顕著になる。このような熱力学的振る舞いは時空の普遍的な性質であり、時空の性質を理解するには必ず考察すべき点である。超弦理論の立場からは、ブラックホールは強く相互作用したストリングやブレーンの束縛状態として記述されるが、これらの物体はゴムに似た振る舞いをすることから、ブラックホールあるいは時空をある種の連続体として取り扱うには、流体的なものとしてでは無く、剪断応力を持ち粘性も含むような連続体、つまり、粘弾性体として記述する必要が生じると予想される。粘弾性体の力学は古くから研究されており様々なモデルが存在するが、昨年度に共同研究者らにより、対称性の縛りから最も一般的な非相対論的粘弾性体を普遍的に記述する有効理論が得られた。ただ、現時点では相対論的な粘弾性体について明確な理解はされておらず、例えば加速膨張する時空上の粘弾性体がどのような振る舞いをするかといったことを調べることは出来ない。そこで、局所的には熱力学的な平衡状態にあるような一般相対論的粘弾性体の研究を進めている。基本的なアイデアとしては、非相対論的な場合と同様、時空の計量と物質の歪みの情報を含む内部計量の二つの計量を用いることで粘弾性体の運動を記述しようと試みている。この理論は流体極限として相対論的ナビエ-ストークス方程式を含むと期待されるが、相対論的ナビエ-ストークス方程式は因果律の問題を含んでおり、それが粘弾性的な効果により解消されれば相対論的流体力学の発展にも繋がる。実際にその解消を示唆する結果も既に得ている。また、重力そのものもある種の弾性力として扱うことが出来るかという点についても議論を進めており、時空の振る舞いのより深い理解が得られると期待している。古典重力理論において、ブラックホールのように事象の地平線を持つ重力解は、地平線の面積に比例する熱力学的エントロピーを持ち、熱力学系のように扱うことが出来るということが指摘されている。このような重力場の熱力学的振る舞いを統計力学的な立場から理解しようという試みは、例えば超弦理論の枠組みから取り組まれており、対称性の高い静的ブラックホールに対してはエントロピーの起源を定量的に説明することに成功している。しかし、ダイナミカルな非平衡ブラックホールに関しては、超弦理論などの微視的理論から直接取り扱うのは非常に困難であり、現時点では重要な課題として残っている。そこで、本年度の研究では、まずは微視的理論の詳細には参照せず、低エネルギー有効理論の立場から非平衡現象を記述する普遍的な枠組みを調べた。具体的には、非平衡状態にある一般の連続体の相対論的な力学を、オンサガーの提案した非平衡熱力学における線形回帰の理論の枠組みから記述した。

これにより、連続体力学の全エントロピーを増大させるために働くエントロピー力によって連続体の不可逆な時間発展が引き起こされるという描像が明確になった。これは連続体の非平衡熱力学における重要な成果であり、非平衡ブラックホールを微視的理論から記述する上で有用な示唆を与えると期待される。さらに、この連続体力学の枠組みが非常に一般的なものであることを確認するため、具体例として、相対論的粘弾性体力学の定式化を新たに行った。通常の相対論的粘性流体は、因果律を破る振る舞いをするという問題を含んでいるが、我々が記述した相対論的粘弾性体は、長時間では粘性流体と同様の振る舞いをする一方で、短時間では弾性的な歪みの効果が効くことで、因果律の問題は緩和されることがわかった。このように、我々の提案した連続体力学の枠組みは非平衡熱力学や流体力学の分野に対しても重要な寄与を与えたといえる。本年度は、昨年度に引き続き、より一般的な粘弾性体模型についての研究を行った。超弦理論から予言されているゲージ理論と重力理論の間のホログラフィックな対応と、粘弾性体理論を組み合わせることで、動的なブラックホール時空のダイナミクスを非平衡熱力学的な視点から記述しようというのがこの研究の目的である。本年度は、特に、粘弾性体の緩和時間を複数導入するという一般化や、線形非平衡の領域からのずれも記述できるようにより高次の微分項も取り込むという一般化について研究した。さらに、この新たな相対論的粘弾性体模型を、相対論的な重イオン衝突実験の現象論として利用するという方向性についても議論を深めた。また、本研究課題の主な目標である超弦理論における時空構造の解明を目指した研究として、超弦理論を考えることで初めて現れる非幾何学的な時空についても研究した。この非幾何学的な時空はU-foldと呼ばれ、この時空のあるサイクルにそって一周移動すると計量などの背景場に対して非自明なU-duality群が作用し、場の値が元の値に戻らない。このU-foldの例は幾つか知られているが、我々は、弦やブレーンが特定のU-foldの非自明なサイクルを回ったときに、そのチャージがどのような変換を受けるのかを調べるという研究を行った。この研究は、U-foldの性質について理解を深める上で重要であり、特にブラックホールの微視的状態の数え上げなどを行う際に重要になる。また、超弦理論における保存チャージの定義を考え直す上でも重要になると考えられる。ブラックホールの普遍的性質を探る上で、ブラックホール熱力学についてさらに理解を深めることは重要である。本年度の研究は、ブラックホールの非平衡熱力学を理解するための新たなアプローチとして重要な役割を果たすと期待される。また、本年度に行った超弦理論を考えることではじめて現れるU-foldに関する研究も、「超弦理論における時空構造の解明」という本研究の目的を達成する上で非常に重要である。今後は、これまでに行った非平衡熱力学の新たな定式化に基づいて、重力理論における非平衡ダイナミクスを記述する理論を定式化する。そして、この定式化を基にして、一般化された熱力学第二法則の証明などを目指す。さらに、時空の熱力学的振る舞いの背後に存在すると期待される重力場の微視的理論を探求する。
等温遺伝子増幅法を応用したチェアーサイドでの歯周病細菌簡易検査法の確立

細菌検査は歯周病の病態を診断し,治療方針を決定する上で重要である。現在はPCR法を中心とした検査法が細菌検査の主流となっている。PCR法は従来の培養法にくらべ迅速性や感度にすぐれた方法である。しかし,歯科治療に臨床応用するには依然としてより迅速かつ簡便な細菌検査法の確立が望まれている。等温遺伝子増幅法(LAMP法)は等温で遺伝子増幅反応が継続するために遺伝子増幅効率が非常に高い。このため,LAMP法を応用することで迅速な細菌検査法を確立することが期待できる。本研究ではLAMP法を応用した歯周病細菌検査システムを開発するために以下の研究を行った。1.LAMP用プライマーの設計2.LAMP反応条件の設定設計したプラィマーを用いてLAMP反応を行い,至適反応温度を調べた結果,64°Cで反応させた場合に最も遺伝子の増幅効率が高かった。3.特異性・検出感度の検討各菌種に対するプライマーの特異性を調べた結果,すべてのプライマーは特異的に標的細菌の遺伝子のみを増幅させることが確認できた。またLAMP法による各細菌種の検出感度は10^2レベルであることが分かった。4.増幅遺伝子の検出方法の検討増幅遺伝子産物の検出方法として,電気泳動法,リアルタイムモニタリング法さらに目視判定法を検討した。結果,いずれの方法をもちいても増幅産物の検出が可能であることが分かった。以上の結果からLAMP法を応用した歯周病細菌検査の有用性が示された。歯周病の診断と治療に細菌検査は重要である。現在,歯周病細菌検査の主流となっているPCR法は特異性,感度ともに優れている。培養法と比べると検出に要する時間と労力も少ない。しかし,PCR法を行うにはサーマルサイクラーのような特別な機器を必要とし,歯周病細菌検査は大学病院など研究室を備えた一部の診療所のみで行われているのが現状である。本研究は新しく開発された遺伝子増幅法(等温遺伝子増幅法:LAMP法)を歯周病細菌検査に応用しようとするものであり,本年度(H15)は以下の実験結果を得た。2.設計したプライマーを用いてターゲット遺伝子増幅のための条件設定を行った。3.至適条件下でLAMP法は5コピーのターゲット遺伝子を30分で検出可能な量に増幅した。ターゲット以外の口腔内細菌を鋳型として用いた場合,増幅反応は起こらず,P.gingivalis検出のためのLAMP法が高い特異性をもっていることが示された。4.増幅した遺伝子はSYBRGreenの添加によって目視による検出が可能であった。次年度の課題として,鋳型DNAの純度がどの程度要求されるのかを調べ,LAMP法によるチェアーサイドでの歯周病細菌簡易検査法の確立を目指す。