hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒトグリオーマにおけるMT5-MMPの発現と浸潤能に関する研究

ヒト・グリオーマは強い浸潤能を示し、その根治を妨げる大きい原因となっている。近年、悪性腫瘍の浸潤・転移に伴う組織破壊に関わるプロテアーゼとして、metalloproteinase(MMP)が重要視されている。最近我々が報告した新規のmembrane-type MMP5(MT5-MMP)は、腫々の臓器の中で脳に特異的に発現していた。さらにヒト・グリオーマの外科摘出標本での悪性度による相異を調べると、グリオーマの悪性度に相関して発現が強いという傾向がみられた。また、そのなかで特に脳内に極めて広範に浸潤していたグリオーマの外科摘出標本を解析したところ、他のMMPやMT-MMP遺伝子の発現が通常レベルでありながら、MT5-MMP遺伝子が過剰発現している知見を得た。これはMT5-MMPがグリオーマの浸潤に大きい役割を果たしている事を示唆すると考えられた。これらの結果から、グリオーマ組織でのMT5-MMPの局在や発現様式のより詳細な評価、さらに最近我々が報告したMT6-MMP等、他のMMPとの機能的相関の検討が必要であると考えられた。近年、悪性腫瘍の浸潤・転移に伴う組織破壊に関わるプロテアーゼとして、metalloproteinase (MMP)が重要視されている。その中でmembrane-type MMP (MT-MMP)は、浸潤・転移に特に関与するとして注目を浴びている。この研究では、最近我々が報告した新規のMT-MMPであるMT5-MMPのヒト・グリオーマにおける発現の特性について検討した。MT5-MMP遺伝子は、種々の臓器の中で脳に特異的に発現していた。また、そのなかで特に脳内に極めて広範に浸潤していたダリオーマの外科摘出標本を解析したところ、他のMMPやMT-MMP遺伝子の発現が通常レベルでありながら、MT5-MMP遺伝子が過剰発現している知見を得た。今後、免疫細胞化学でグリオーマの外科摘出標本でのMT5-MMPの局在やMT5-MMPの発現様式をより詳細に検討した後、グリオーマ細胞を用いてMT5-MMP発現と浸潤能の相関を調べる。さらにその発現を阻害して浸潤能を低下させることにより、グリオーマ治療という臨床応用への可能性を探ることを計画している。近年、悪性腫瘍の浸潤・転移に伴う組織破壊に関わるプロプアーゼとして、metalloproteinase (MMP)が重要視されている。最近我々が報告した新規のmembrane-type MMP5 (MT5-MMP)は、腫々の臓器の中で脳に特異的に発現していた。
プロテオーム解析を用いた慢性虚血性疼痛の機序解明と患者病態に沿った動物モデル確立

末梢動脈疾患患者では虚血性の疼痛が起きることが知られており、患者QOLを著しく低下させ、重症化を促進させる。これまで疼痛除去には対症療法が行われていたが、薬剤が効かない症例や薬剤の多用で起こる患者への負担が課題である。これまで慢性虚血性疼痛発症の詳細なメカニズムは未だ明らかになっていない。本研究では、虚血後の慢性虚血性疼痛発症メカニズムの解明を目指し、患者の病態に沿った慢性虚血性疼痛モデルマウスを新たに作成する。さらにモデル動物を解析し、慢性虚血性疼痛の発症機序を解明する。本結果をもとに、末梢動脈疾患患者のQOL向上を目指した新規疼痛除去法開発への展開を図る。
乳歯歯髄内血液のPH測定値による歯髄炎の診査・診断に関する研究

歯髄血液のpHを利用した乳歯歯髄炎の鑑別診断法の確立を目的とし研究を行った。歯髄処置が必要とされた乳歯齲蝕歯34例を炎症歯髄群,対照として矯正のため便宜抜歯を行った3例を正常歯髄群としtwin pHメーター(HORIBA社製)を用いて歯髄血液のpHを測定した。採血後14例に対しては冠部歯髄の病理標本を作製し,光学顕微鏡にて炎症程度を3段階に分けた。正常歯髄群3例炎症歯髄群34例の歯髄血液のpHを測定したところ,正常歯髄群のpHは7.28.0の範囲で平均7.7±0.4であったのに対し,炎症歯髄群のpHは6.98.1の範囲で平均7.5±0.2であった。両群に統計学的有意差は認められなかった。臨床診断名とpHの関係を見ると,急性歯髄炎は6例ありpHの平均値は7.4±0.2,慢性歯髄炎は24例ありpHの平均値は7.5±0.3,慢性根尖性歯周炎は4例ありpHの平均値は7.6±0.1であった。それぞれの間に統計学的有意差は認められなかった。処置内容とpHとの関係を見てみると,生活歯髄切断は17例ありpHの平均値は7.5±0.3,抜髄は13例ありpHの平均値は7.5±0.2感染根管処置は2例ありpHの平均値は7.6±0.1抜歯は2例ありpHの平均値は7.5±0.2であった。疼痛の有無とpHとの関係を見てみると,疼痛を有した症例は9例ありpHの平均値は7.6±0.3,無かった症例は25例ありpHの平均値は7.5±0.2であった。両者に統計学的有意差は認められなかった。炎症程度とpHとの関係を見てみると,病理組織標本を作製した14例のうち炎症の程度が軽度の症例が2例,中等度の症例が10例,強度の症例が2例であった。炎症程度とpHとの間には相関は認められなかった。また、出血程度とpHとの間にも相関は認められなかった。
コナニョウヒダニアレルゲンのプロテアーゼ活性に関する研究

これまで我々は、コナヒョウヒダニアレルゲンのひとつであるDer fIIIが、トリプシン様のセリンプロテアーゼであり、家庭環境中にも、そのプロテアーゼ活性を有した状態で存在していることを示してきた。また、今回の研究の中で、DcrfIIIのプロテアーゼ活性によりヒトの補体系が活性化され、炎症反応を増悪させる一因となりうる可能性を示した。最近の我々の研究で、種々の細菌由来のプロテアーゼがハーゲマン因子-プレカリクレイン-キニン系を活性化し、局所での炎症反応の増強ひいては、菌血症の誘導を引き起こす可能性についても明らかにした。DcrfIIIにも同様にカリクレイン-キニン系活性化能があり、この系を介した炎症反応増強も、アレルギー性炎症の増悪メカニズムの一部を担っている可能性が示唆された。一方、アトピー性皮膚炎患者の皮膚組織には多数の好酸球浸潤が認められ、また末梢血中でも好酸球数の増加が認められる。また、気管支喘息など他のアレルギー疾患においても好酸球は、重要な役割を果たしている。そこで我々は、この好酸球に注目し種々の研究を行ったところ皮膚に浸潤している好酸球中に神経型一酸化窒素合成酵素(nNOS)の発現を見い出した。このnNOSにより産生される一酸化窒素(NO)は組織障害性を有しており、アレルギー性炎症においても組織障害に関与している可能性がある。現在、このNOと上述のキニン系の活性化との関連については研究中であり今後の成果を待ちたい。無作為に選択した複数の一般家庭より家庭用クリーナーを用いて採取したハウスダストの粗抽出物を作製し、そのプロテアーゼ活性、および免疫原性をコナヒョウヒダニアレルゲンのひとつであるDer fIIIと比較検討した。その結果、種々のMCA基質を使用した酵素活性の測定により、Der fIIIとほぼ同一の基質特異性をもつセリンプロテアーゼのハウスダスト中での存在を確認した。しかもDer fIIIで免疫して作製した抗Der fIIIウサギ血清を用いて施行した免疫沈降反応でその酵素がDer fIIIと同一の免疫原性を有していることも明らかとなった。また、Der fIIIの補体系への作用をin vitroで検討したところ、Der fIIIの有するプロテアーゼ活性により、C3とC5よりアナフィラトキシンであるC3aとC5aを遊離させることがわかった。しかもその作用は、Der fIIIのもつセリンプロテアーゼ活性に基づく限定分解によることも電気泳動により明らかになった。同様な実験をDer fIIIのかわりにハウスダスト粗抽出物を用いて施行した。その結果、ハウスダスト粗抽出物にもDer fIII同様アナフィラトキシン遊離活性があることがわかった。以上より、Der fIIIはハウスダスト中にプロテアーゼ活性を有した状態で普遍的に存在しており、生体に作用すれば、そのプロテアーゼ活性によりアレルギー性炎症を惹起するか、あるいは増悪させる可能性が示唆された。
腫瘍細胞選択的アポトーシスによる内分泌系悪性腫瘍の遺伝子治療法の開発

甲状腺癌を対象とした新しい遺伝子治療法の開発を目的として甲状腺細胞特異的にマウスFAS抗原を強制発現させ、ヒトFASを認識せずマウスFASのみ認識する抗マウスFASモノクローナル抗体を用いて正常甲状腺細胞を含め癌原発および転移腫瘍をアポトーシスへ誘導する方法を研究した。ヨード移送チャネル遺伝子のプロモーター領域(ICP)2.3Kbをクローニングして検討したところ、サイログロブリン遺伝子プロモーターよりも甲状腺細胞特異的なプロモーター活性が認められた。そこでICPによりFAS抗原を特異的に発現させ上記の遺伝子治療法を実験動物モデルで検討した。ヒト甲状腺乳頭癌8例、濾胞癌2例、未文化癌2例において上記プロモーター活性を測定したところ、サイログロブリン産生の認められない未文化癌症例を含めた全例でプロモータ活性が認められた。TgPまたはICPとマウスFAS抗原を組み込んだアデノウイルスを作製し、ヒト甲状腺正常組織および甲状腺癌由来の初代培養細胞に導入したところ細胞表面にマウスFAS抗原が発現することを確認した。抗マウスFAS抗体を上記のヒト甲状腺癌細胞由来の培養細胞に添加した結果、アポトーシスが観察された。ヒト甲状腺癌を移植したヌードラットにアデノウイルスを用いて、マウスFAS遺伝子をICをプロモーターとして導入し、抗マウスFAS抗体を投与して、実験動物モデルにおいて腫瘍縮小効果を認めた。また、抗マウスFAS抗体の投与により病理学的、血清生化学的に腫瘍組織以外の臓器に障害は認められなかった。甲状腺癌の遺伝子治療の一法として甲状腺細胞特異的にマウスFAS抗原を強制発現させ、ヒトFASを認識せずマウスFASのみ認識する抗マウスFASモノクローナル抗体を用いて正常甲状腺細胞を含め癌原発および転移腫瘍をアポトーシスへ誘導する方法を考えている。サイログロブリンが甲状腺のみから産生されることから、サイログロブリンプロモーター(TgP)を甲状腺細胞特異的プロモーター候補として検討したところ、耳下腺にもプロモーター活性が認められた。このため、ヨード移送チャネル遺伝子のプロモーター(ICP)領域2.3Kbを新たにクローニングして検討したところ、甲状腺細胞特異的なプロモーター活性をもつことが判った。また、ヒト甲状腺乳頭願8例、濾胞癌2例、未分化癌2例において上記プロモーター活性を測定したところ、サイログロブリン産生の認められない未文化癌症例を含めた全例で上記2つのプロモータ活性が認められた。非甲状腺由来の培養細胞(肝細胞、線維芽細胞、血管内皮細胞、平滑筋細胞)に上記のアデノウイルスにより遺伝子導入してもマウスFAS抗原発現が認められないことを確認した。抗マウスFAS抗体を上記の培養細胞群に添加した結果、検討した細胞群の中では甲状腺細胞のみにアポトーシスが観察された。アポトーシスの程度に差があり別個にルシフェラーゼ活性により確認したプロモーター活性と相関がないことから、細胞内のアポトーシス抑制因子、とくにBc12、Baxの関与が考えられた。
海外に残存する戦国大名関係史料の総合的研究

ドイツやポルトガルには、16世紀日本の戦国大名大友宗麟や大内義隆を描いた絵画史料が残されている。また、インドのゴアには、同時期の日本の戦国大名に関わる絵図史料や文献史料が架蔵されている。さらに、中国の博物館には、これも同時期の日本の大名が派遣した渡航船に関連する遺物が保管されている。本研究は、海外に残されているためにこれまで分析されることのなかった日本の戦国大名関連の歴史史料等を国際的に調査・分析し、16世紀日本社会をアジアやヨーロッパの世界史的観点から総合的に考察・評価した。ドイツ南部ポンマースフェルデンのヴァイセンシュタイン城やポルトガル・リスボンのサン・ロケ教会博物館、コインブラの新カテドラル等には、日本の16世紀の戦国大名大内義隆や大友宗麟、あるいは戦国時代の日本の様子を描いた絵画史料が残されている。また、インド西部のゴア州立歴史文書館には、同時期の日本の戦国大名に関わる文献史料が架蔵されている。さらに、中国浙江省の舟山博物館には、これも同時期の日本の大名が派遣した渡航船が関わった紛争に関連する遺物が保管されている。本研究は、海外に残されているためにこれまで分析されることのなかった日本の戦国大名とその時代に関わる諸史料を、国際的な協力体制で調査・分析し、16世紀日本社会をアジアやヨーロッパの世界史的観点から総合的に考察・評価することをめざす。研究1年目にあたる本年度は、研究の到達目標を具体化させることに力点を置き、まずは日本国内の個別関連史料の詳細調査に取りかかった。特に、神奈川、愛知、和歌山、広島、福岡、佐賀、長崎、熊本、宮崎、鹿児島等の各地に出向き、関連する戦国期の文献・考古史料の調査およびデータ蒐集を実施した。2年目の本年度は、以下の研究意識に基づいて具体的な調査と分析を進めた。1516世紀日本の戦国大名領国の研究は、従来の文献史学が描く歴史像に考古学の発掘成果が加わり、また海外からの視点も加味されることで、近年急速に進歩し、分析方法も多様化してきた。しかしながら、国内の文献・考古史料の分析が充実するなかで、いまだ手つかずの状態なのが、戦国大名が交流をもった海外の諸国に残される史料の分析である。西欧の大航海時代に象徴されるように、人間の活動が世界的規模に拡大し始める16世紀の時期、日本の戦国大名に関連する各種の史料は、近隣の中国・朝鮮半島等の東アジア地域のみならず、南アジアのインド、そしてヨーロッパ地域にも残存するようになる。今年度の調査実施対象地域は、国外はイタリア、そして国内では福岡、鹿児島、愛知、愛媛、広島、東京、三重の各地域に絞り込み、関連史資料の調査・蒐集活動を実施した。発表した研究成果としては、論文「戦国大名と海・船・交易」(『東アジア海域に漕ぎだす6海がはぐくむ日本文化』東京大学出版会)、学会口頭発表「文献・考古融合研究による中世商人像の顕然化」(第112回史学会大会日本中世史部会)その他がある。また、平成27年4月から開催の九州国立博物館開館10周年記念特別展「戦国大名ー九州の群雄とアジアの波涛ー」は、本研究と同じく西国の戦国大名の特にアジアに目を向けた諸活動と交流に着目した企画であり、同展図録の編集にも参画した。16世紀後半にヨーロッパに贈られた安土城とその城下の屏風や「豊後の王」が建設した都市を描いた板には、織田信長の安土城や大友義鎮の豊後府内(もしくは臼杵)の城や館、都市構造等に関わる多くのデータが含まれていたと推測される。また、同じく板に描かれた日本の動物や男性・女性の姿、衣服の絵にも、文献史料では伝えきれない歴史的な視覚データが盛り込まれていたはずである。海外に現存するはずのそうした絵画や版画、彫刻等の史料を幅広く調査・蒐集することで、これまで国内文献史料のみでは描くことのできなかった学際的歴史像が浮かび上がってくるものと期待される。本年度は、9月にインドネシアにおける現地史資料調査を実施し、国内においては、4月に広島、7月に瀬戸内、7月と12月に福岡での史資料調査を行った。それらの調査成果は、2015年45月に開催された九州国立博物館特別展「戦国大名ー九州の群雄とアジアの波涛ー」の図録寄稿論文や、2016年2月開催の大内氏歴史文化研究会での研究報告「西国大名領国のアジア性」などで発表し、さらに一般向けには『アジアのなかの戦国大名』(吉川弘文館)という図書にまとめて公開した。また、これまで3年間の調査において、特に、宗教性を帯びた絵画史料の調査・分析が従来の歴史学では研究対象として敬遠されがちで積極的に分析されてこなかった状況も判明した。最終年度のまとめに向けては、文字史料のみでなく、絵画や版画等の手法を通して諸外国へと伝達された日本情報の蒐集・分析に力を注いでいきたい。当初スケジュール通りにおおよそ進んでいるため。研究の最終年度として、これまで4年間の活動で得た成果を集約しまとめる作業を行うとともに、補助的な現地調査を実施した。国内調査は、鹿児島、福岡、大分、山口、広島、岡山、東京の各地で行った。本研究活動の成果の一部をまとめる書籍の編集を進め、『描かれたザビエルと戦国日本ー西欧画家のアジア認識ー』(勉誠出版)とのタイトルの図録兼論文集を編者として2017年1月に刊行した。同書には、ポルトガル、サン・ロケ教会所蔵「ザビエルの生涯」

連作油彩画全20点を、所蔵元の協力を得てフルカラーで公開するとともに、日本情報を含む各場面について詳細な解説を施した。また、ポルトガルで出版されている画像解説文の誤解を指摘し修正を行うこともできた。さらに、「日本中世史の世界史的研究」と題する口頭報告を2017年3月に名古屋学院大学で開かれた合同研究会で実施した。16世紀における情報の東西交流は、極めて曖昧なもので、異国情報は誤解や誤報、誇張等を伴って相互に交わされるものが少なくない。また、今回の調査においては、周辺情報からその存在が認められる日本関係史料について、現地において確認することができなかったものが複数あった。そうした意味で、諸外国に眠っている過去の日本情報については、いまだ有効な調査・研究手段が確立されているとは言えず、今後も幅広い調査・蒐集を行っていくとともに、調査手法の経験的確立に努めていく必要性を痛感する。ドイツやポルトガルには、16世紀日本の戦国大名大友宗麟や大内義隆を描いた絵画史料が残されている。また、インドのゴアには、同時期の日本の戦国大名に関わる絵図史料や文献史料が架蔵されている。さらに、中国の博物館には、これも同時期の日本の大名が派遣した渡航船に関連する遺物が保管されている。本研究は、海外に残されているためにこれまで分析されることのなかった日本の戦国大名関連の歴史史料等を国際的に調査・分析し、16世紀日本社会をアジアやヨーロッパの世界史的観点から総合的に考察・評価した。当初スケジュール通りにおおむね進展しているため。海外に残存するはずの史資料が必ずしも想定した個人や機関に所蔵されているわけではなく、悉皆調査を行っても確認できないケースも少なくない。最終年度のまとめに向けては、可能な限りの確認調査を実施して、現状における成果として集約していきたい。日本中世史研究の折り返し点を迎え、3年目は中間集約の期間として当初必要経費も少なく見積もっている。これまで蒐集できたデータの分析に力を注ぐとともに、必要に応じて国内外調査を継続していく予定である。実施初年度として、当初スケジュール通りにほぼ進展しているため。研究2年次より本格的な海外史料調査に入る予定で準備を進めている。特に、ヨーロッパに現存する戦国日本を描いた絵画史料を現地調査し、作画の時代背景を踏まえて、西欧人のアジアや日本に対する認識を分析する予定である。
九州のヒノキ人工林流域における水・エネルギー・物質循環の定量化と公益的機能の解明

本研究では,九州大学福岡演習林御手洗水流域に試験流域を設置し,ヒノキ人工林流域の水・エネルギー・物質循環を定量評価した.(1)流出に関する研究流域貯留量と流出量の関係はピーク流出量発生時点の付近では直線になり,その傾きは流域貯留量7.6mmを境に変化し,それ以下では中間流が卓越し,それ以上では表面流が発生し始めることを示唆した.また,貯留関数法におけるパラメータは,遺伝アルゴリズムあるいはファジー線形回帰法により最適値検索できることを示した.さらに,TOPMODELによって長短期流出解析が可能であることを確認した.なお,ライパリアンゾーンの地下水位が流域スケールの流出現象を最も強く支配していること,高水時には斜面-ライパリアンゾーン-流路が水文学的に連結するため,斜面浅部の土壌水分量と流出量の関係も強いことを示した.(2)蒸発散に関する研究グラニエ(樹液流測定)法適用のために必要な辺材面積サンプル数を確率論的に検討し,スギ・ヒノキでは少なくとも20本の辺材面積を実測する必要があることを提示した.ヒノキの樹液流速に個体差はあるものの日変化パターンに個体差がないこと,胸高直径が大きいほど樹液流速・辺材面積が大きくなるため,両者が相乗的に作用して胸高直径が大きいほど単木蒸散量が大きくなることを明らかにした.また,2段タンクモデルを適用することによって,流出量と蒸発散量の季節変化を概ね正確に推定できることを明らかにした.(3)物質循環に関する研究流域からの流出負荷量を正確に評価するためには,L-Q式のように流出量を考慮することが不可欠であることを示し,御手洗水流域では全窒素(T-N),全リン(T-P)ともに収入より支出の方が多いことを示した.ただし,リンの流出負荷量の大半が出水時の懸濁態リンで占められるため,リン流出負荷量はL-Q式でも過少評価されることを示した.本研究では,九州大学福岡演習林御手洗水流域に試験流域を設置し,ヒノキ人工林流域の水・エネルギー・物質循環を定量評価した.(1)流出に関する研究流域貯留量と流出量の関係はピーク流出量発生時点の付近では直線になり,その傾きは流域貯留量7.6mmを境に変化し,それ以下では中間流が卓越し,それ以上では表面流が発生し始めることを示唆した.また,貯留関数法におけるパラメータは,遺伝アルゴリズムあるいはファジー線形回帰法により最適値検索できることを示した.さらに,TOPMODELによって長短期流出解析が可能であることを確認した.なお,ライパリアンゾーンの地下水位が流域スケールの流出現象を最も強く支配していること,高水時には斜面-ライパリアンゾーン-流路が水文学的に連結するため,斜面浅部の土壌水分量と流出量の関係も強いことを示した.(2)蒸発散に関する研究グラニエ(樹液流測定)法適用のために必要な辺材面積サンプル数を確率論的に検討し,スギ・ヒノキでは少なくとも20本の辺材面積を実測する必要があることを提示した.ヒノキの樹液流速に個体差はあるものの日変化パターンに個体差がないこと,胸高直径が大きいほど樹液流速・辺材面積が大きくなるため,両者が相乗的に作用して胸高直径が大きいほど単木蒸散量が大きくなることを明らかにした.また,2段タンクモデルを適用することによって,流出量と蒸発散量の季節変化を概ね正確に推定できることを明らかにした.(3)物質循環に関する研究流域からの流出負荷量を正確に評価するためには,L-Q式のように流出量を考慮することが不可欠であることを示し,御手洗水流域では全窒素(T-N),全リン(T-P)ともに収入より支出の方が多いことを示した.ただし,リンの流出負荷量の大半が出水時の懸濁態リンで占められるため,リン流出負荷量はL-Q式でも過少評価されることを示した.本研究では,ヒノキ人工林流域において水・エネルギー・物質循環を長期モニタリングするシステムを構築し,そのデータベースを公開することを第1の目的とする.また,各素過程を記述するモデルを構築し,それを総合化することを第2の目的とする.このようにして得られたモニタリングデータおよびモデルのシミュレーションによって,ヒノキ人工林流域において公益的機能を生かす森林管理手法を策定することを第3の目的とする.本年度の研究実績は以下のとおりである.1.水循環プロセス九州大学演習林の御手洗水試験流域(ヒノキ人工林)に,林外雨,林内雨,樹幹流,パイプ流,斜面下部・中部・上部における土壌水分・マトリックポテンシャルのモニタリングシステムを構築した.2002年夏季は1/10確率程度の少雨であったため,流域土壌の乾燥に起因する流出・蒸発散・パイプ流の動態を明らかにすることができた.また,ヒノキ林との比較のため,スギ林(針葉樹),マテバシイ林(常緑広葉樹),アベマキ・コナラ林(落葉広葉樹)における水循環観測も開始し、森林による降雨・リター遮断特性を明らかにした.さらに,寡雨地域の広島県江田島の試験流域における降雨-流出特性に関する解析も行い,植生の変化に伴う流出特性の変化を明らかにした.2.物質循環プロセス御手洗水流域において水質をモニタリングした結果,窒素およびリンの原単位収支は支出が収入を上回ることから,管理が十分に行われていないヒノキ人工林流域では水質浄化機能が機能していないこと,高水時には表土の流亡とともに高濃度のリンが流出していることが示唆された.

3.樹木生理生態学的反応プロセス斜面下部・中部・上部において誘電式水分計を用いた樹体水分のモニタリングを実施している.また,広葉樹における光合成蒸散量の観測結果から,個葉の値を樹冠単位の値へ精度良くスケールアップする方法について検討した.本研究では,九州のヒノキ人工林流域において水・エネルギー・物質循環を長期モニタリングするシステムを構築し,そのデータベースを公開することを第1の目的とする.また,各素過程を記述するモデルを構築し,それを総合化することを第2の目的とする.このようにして得られたモニタリングデータおよびモデルのシミュレーションによって,ヒノキ人工林流域において公益的機能を生かす森林管理手法を策定することを第3の目的とする.本年度の研究実績は以下のとおりである.1.水循環ブロセス九州大学演習林の御手洗水試験流域(ヒノキ人工林)で,林外雨,林内雨,樹幹流,パイプ流,斜面下部・中部・上部における土壌水分・マトリックポテンシャルのモニタリンを実施している.2003年秋季は少雨であったため,2002年の夏季の少雨と比較して,季節による流域土壌の乾燥に起因する流出・蒸発散・パイプ流の動態を明らかにすることができた.また,ヒノキ林との比較のため,スギ林(針葉樹),マテバシイ林(常緑広葉樹),アベマキ・コナラ林(落葉広葉樹)における水循環観測も継続し,森林による降雨・リター遮断特性を明らかにした.2.物質循環ブロセス御手洗水流域において水質をモニタリングした結果,窒素およびリンの原単位収支は支出が収入を上回ることを明らかにした.また,窒素の流出負荷量はLQ式で推定可能であるが,リンの場合高水時に表土の流亡とともに高濃度のリンが流出するためLQ式では推定できないことを明らかにし,リンの流出負荷量推定モデルを新たに構築した.また,林外雨,林内雨,樹幹流,土壌水,流出水の水質分析も開始した.3.樹木生理生態学的反応ブロセス斜面下部・中部・上部において誘電式水分計を用いた樹体水分のモニタリングを実施した。平成16年度は,各部位のヒノキの樹液流速モニタリングも開始予定である。本年度の研究実績は以下のとおりである.1.水循環プロセス九州大学演習林の御手洗水試験流域(ヒノキ人工林)で,林外雨,林内雨,樹幹流,パイプ流,斜面下部・中部・上部における土壌水分・マトリックポテンシャルのモニタリングを実施している.2004年度は,(1)ライパリアンゾーンの水分状態と流域スケールの流出の関係を求めた.また,(2)ヒノキ人,アベマキ,ニセアカシアの人工林の樹冠における雨水配分を明らかにした.さらに,(3)室内実験によってリター層が森林の水循環に及ぼす影響を明らかにした.2.物質循環プロセス御手洗水流域において,林外雨,林内雨,樹幹流,土壌水,流出水の水質分析を行った結果,(1)2004年の御手洗水流域では,窒素降下物(NO_3^-+NH_4^+)は16kg ha^<-1>year^<-1>であり,その半分程度を乾性降下物が占めていることを明らかにした.また,(2)降雨イベント直前の土壌水分状態がイベント時の懸濁態リンの流出負荷量に関わっていることを明らかにした.3.樹木生理生態学的反応プロセス(1)スギ・ヒノキの樹液流計測により蒸散量を正確に測定するために必要な試料木の本数を明らかにし,(2)2004年のヒノキ人工林の蒸散特性を明らかにした.また,(3)常緑広葉樹マテバシイの樹幹中の水分動態を明らかにした.
電磁気的観測による島孤成層火山の浅部構造と活動様式との関連性

本研究の目的は、自然電位、MT観測により、深さ数km以浅の水理構造を推定し、火山の活動様式との関連を調べることである。広く成立している関係を得るために、いままであまり観測対象となっていない静穏な火山も含め、多くの火山での観測を行った。本研究で対象としたのは、浅間、榛名、蓼科、男体、日光白根、那須、吾妻、栗駒、岩手、岩木、霧島の活動様式の異なる11火山である。本研究の結果、当初予想していたよりも火山体は極めて不均質であることが分かった。自然電位については異常を示す斜面と、まったく示さない斜面がある。理論的考察と数値シミュレーションにより、電位異常を示さない斜面下には熱水系が広がっており、火山体の弱い部分を表していることを推定した。自然電位異常を示す斜面の地下数100m以深は、電位の極小付近を境に山頂側が低抵抗、山麓側が高抵抗であることを発見した。このことから自然電位の極小点の場所はそのまま火山体内の熱水系の広がりを表していることが分かった。さらに自然電位と比抵抗の関係を説明するため、熱水流動シミュレーションを行い、山体内で冷たい地下水の流れと熱い熱水の流れがDecoupleされているという新たな熱水系モデルを構築した。さらにこのモデルから得られた電流源分布はシンプルであり、将来インバージョンにより地下の水の流れを推定できる可能性がある。また自然電位異常のうち特に顕著なものは、過去の山体崩壊の位置と対応しており、地下の水の流れが過去の崩壊構造に規定されている可能性を示した。このことを用いて、自然電位からこれまでに知られていない山体崩壊イベントを示唆できる可能性がある。浅間山、岩手山で行った比抵抗構造探査からは、火山体内には冷え固まった残存マグマと考えられる高抵抗体がパッチ状に存在しており、それらが現在のマグマの上昇を阻害している可能性があることが分かった。この結果は今後の構造探査やマグマ供給系の研究に新たな視座を与えるものと考えられる。具体的には、電磁気的観測から推定することができる山体内の浸透率や熱水系の広がりが、火山の活動様式と関連があるとの作業仮説の元、研究を進めている。広く成立している関係を得るために、いままであまり観測対象となっていない静穏な火山も含め、多く火山での観測を行った。本年度はまず、自然電位の研究に力をいれた。上述の11火山で、山体を横切る5-10km程度の測線で測定をおこない、多様な自然電位分布を得た。次に、自然電位の発生に影響を及ぼすパラメータである、岩石-水のゼータ電位を、自然電位調査中に地表で取得した岩石サンプルを用い、室内実験により求めた。その結果以下の新たな知見が得られた:1.山体規模の自然電位異常が存在する斜面と、存在しない斜面がある。2.山体規模の自然電位異常の有無と、山腹-山麓の地熱活動の有無が対応している。3.局所的な自然電位異常については表層のゼータ電位の不均質に対応しているように見えるが、山体規模の異常については表層のゼータ電位不均質では説明できない。現時点ではこうしたことの原因は特定できないが、自然電位分布が、山体内の水理構造と密接に関連することがこれまで以上に明確になった。MT観測は、浅間山、男体山において実施した。それぞれ、自然電位測線沿いにデータを取得し、比抵抗構造を推定した。推定された構造は、自然電位の変極点付近の500mほど地下に、比抵抗のギャップがあることを示す。比抵抗のギャップは流体の量や、形態のギャップと解釈できるので、この結果も自然電位分布が、山体内の水理構造と密接に関連することを示している。本研究の目的は,自然電位,MT観測により,深さ数km以浅の水理構造を推定し,火山の活動様式との関連を調べることである。具体的には,電磁気的観測から推定することができる山体内の浸透率や熱水系の広がりが,火山の活動様式と関連があるとの作業仮説の元,研究を進めている。広く成立している関係を得るために,いままであまり観測対象となっていない静穏な火山も含め,多くの火山での観測を行っている。本研究で対象としたのは,浅間,榛名,蓼科,男体,日光白根,那須,吾妻,栗駒,岩手,岩木,霧島の活動様式の異なる11火山である。本年度は,火山の深さ3kmまでの比抵抗構造を求めることに力をいれた。上述の11火山のうち,浅間,男体,日光白根,那須,岩手,岩木の5火山で10測線を設け,合計約150測点において主に10,000-0.3Hz帯の地磁気-地電位データを取得した。得られたデータの2次元構造解析から,浅問山と岩手山に類似点があることが分かった。全体的に両者とも古い西側山体が低抵抗,新しい東側山体が高抵抗である。両火山の最も注目する類似点は,古い噴出中心は周辺より高抵抗であるのに対し,活動的な噴出中心は低抵抗であることである。

この結果は比抵抗構造と火山活動度との関連を示唆する。昨年度に集中して行った自然電位研究との比較から,自然電位分布の変極点付近の地下数100mほどに,比抵抗のギャップがあることが示された。変極点から山頂側が低抵抗,山麓側が高抵抗である。自然電位の理論に基づき火山体内の水理構造を推定すると,この低抵抗体はマクロに見て熱水系を表すと考えられる。したがって自然電位の変極点の広がりから,そのまま火山体内の熱水系の広がりを推定できる可能性が高いことが分かった。今後数値計算によって水理構造を定量的に求め,火山活動様式との関連を検討したい本研究の目的は、自然電位、MT観測により、深さ数km以浅の水理構造を推定し、火山の活動様式との関連を調べることである。広く成立している関係を得るために、いままであまり観測対象となっていない静穏な火山も含め、多くの火山での観測を行った。本研究で対象としたのは、浅間、榛名、蓼科、男体、日光白根、那須、吾妻、栗駒、岩手、岩木、霧島の活動様式の異なる11火山である。本研究の結果、当初予想していたよりも火山体は極めて不均質であることが分かった。自然電位については異常を示す斜面と、まったく示さない斜面がある。理論的考察と数値シミュレーションにより、電位異常を示さない斜面下には熱水系が広がっており、火山体の弱い部分を表していることを推定した。自然電位異常を示す斜面の地下数100m以深は、電位の極小付近を境に山頂側が低抵抗、山麓側が高抵抗であることを発見した。このことから自然電位の極小点の場所はそのまま火山体内の熱水系の広がりを表していることが分かった。さらに自然電位と比抵抗の関係を説明するため、熱水流動シミュレーションを行い、山体内で冷たい地下水の流れと熱い熱水の流れがDecoupleされているという新たな熱水系モデルを構築した。さらにこのモデルから得られた電流源分布はシンプルであり、将来インバージョンにより地下の水の流れを推定できる可能性がある。また自然電位異常のうち特に顕著なものは、過去の山体崩壊の位置と対応しており、地下の水の流れが過去の崩壊構造に規定されている可能性を示した。このことを用いて、自然電位からこれまでに知られていない山体崩壊イベントを示唆できる可能性がある。浅間山、岩手山で行った比抵抗構造探査からは、火山体内には冷え固まった残存マグマと考えられる高抵抗体がパッチ状に存在しており、それらが現在のマグマの上昇を阻害している可能性があることが分かった。この結果は今後の構造探査やマグマ供給系の研究に新たな視座を与えるものと考えられる。
明治初期日本の貨幣流通に関する実証的研究

1長野県上田市の史料調査を行い、受入教員である井川克彦氏(日本女子大学教授)とともに、『丸山家文書』を用いながら上田界隈の地域史研究を進めた。丸山家は、上田藩の御用商人で材木商と蚕種商を営んでいた商家である。同家の史料には、幕末維新期の「金銀出入帳」などの帳簿が多く含まれるため、これを用いて当該期における貨幣流通と蚕種輸出の実態を解明した。今回の調査は、現地の阿部勇氏に仲介していただき、NPO法人「信州上田文化デザイン研究会」の助力を得た。2『逸身家文書』を用いて、大坂両替商・銭屋佐兵衛家に関するこれまでの研究をさらに推し進めた。『逸身家文書』の研究会としては、吉田伸之氏(東京大学名誉教授)・逸身喜一郎氏(東京大学名誉教授)を編者として、2014年度中に東京大学出版会から論文集と評伝の2冊を刊行予定である。報告者も論文1本と解題3本を寄稿した。大坂の中規模両替商である銭屋佐兵衛家が、大名貸事業に内在するリスクを回避しつつ、銀目廃止・藩債処分を乗り越えて資本蓄積を果たして、近代的資本家へ転化した経緯を明らかにした。3以上の二つの研究に基づきながら、「明治維新期の貨幣経済」を執筆し、明治維新期に形成された新しい貨幣流通のあり方を抽出するとともに、近世から近代への移行期における持続的な経済発展を実証した。これにより第四回東京大学南原繁記念出版賞を受賞した。4佐渡鉱山の経営に関わる研究を行い、「宮内公文書館の佐渡鉱山関係史料から見る宮内省決済」を執筆した。当該研究は、お茶の水女子大学の受託研究「佐渡金銀山の歴史的価値に関する歴史学的・史料学的研究」(研究代表者=小風秀雅氏)と成果を共有しており、新潟県教育庁文化行政課世界遺産登録推進室および佐渡市世界遺産推進課の協力を得ている。(抄録なし)1、大阪歴史博物館所蔵の『逸身家文書』中に含まれる「諸家貸」「諸家徳」を基礎史料として、近世大坂両替商の大名貸経営がどの程度利益を上げえたのかを明らかにした。また、大阪商業大学商業史博物館所蔵『佐古慶三教授収集文書』中に含まれる逸身家関係の史料も利用し、近世両替商の近代的資本家への転身が大名貸経営に基づく資本蓄積に依って可能となることを展望した。この成果を、2012年5月27日の歴史学研究会大会・近世史部会にて「幕末維新期の貨幣経済」と題し報告する予定である。2、長野県立歴史館・長野県飯沼公民館(上田市丸子)の史料調査が、小林延人「明治初年における上田藩の贋金問題と紙幣流通」(阿部勇・井川克彦・西川武臣編『蚕都信州上田の近代』岩田書院、2011年)として結実した。同論文は、明治初年における上田藩への贋金流入と、それに対抗する措置としての地域通貨発行という構図を示すとともに、贋金流入が正金不信をもたらし、紙幣の信用力が高まったことを説明している。維新期の日本は貨幣発行高の増大に伴いインフレが進行していたが、にもかかわらず地域では小額貨幣が不足していた。これは、高額紙幣中心の政府通貨発行に伴うものであり、地域の経済活動を著しく阻害する要因であった。加えて、贋金流通が正金不信を醸成し、貨幣需要が高まっていた。こうした状況下で、藩札などの地域通貨は、地域の弾力的な貨幣需要に応じ、従来通りの経済活動を保障する役割を果したと評価できる。1、大坂両替商・銭屋佐兵衛家の文書を用いた研究を進め、これと従来の個別研究とを合わせて、幕末維新期の貨幣流通に関する論稿を執筆した。その成果を、歴史学研究会大会近世史部会にて報告し、さらに『歴史学研究』に投稿した。信用決済のネットワークが一時的に断裂し、贋金流通に起因する正貨不信が生じた明治維新期において、(1)太政官札や太政官札を兌換準備貨幣とする地域通貨の流通により地域経済の活性化が支えられたこと、(2)慎重な大名貸経営を行い貸付先を選別したなら、両替商の近代的資本家への転化は十分に可能であったこと、を明らかにした本稿は、本研究の核となるものである。2、受入研究者である日本女子大学・井川克彦氏らとともに、長野県上田市にある『飯沼区有文書』の史料整理を引き続き行った。また、周辺の史料所蔵状況も確認した。これらを通じて、他地域に比して贋金流入の著しかった維新期上田においては、正貨ではなく藩札を使用することに一定の経済合理性があったことを明らかにした。3、佐渡鉱山が宮内省御料局から三菱合資会社に払い下げられた直後、すなわち明治30年代における同鉱山の経営に関する論稿を執筆した。なお、本研究については、お茶の水女子大学が新潟県から受託した受託研究「佐渡金銀山の歴史的価値に関する歴史学的・史料学的研究」と成果を共にする。

2『逸身家文書』を用いて、大坂両替商・銭屋佐兵衛家に関するこれまでの研究をさらに推し進めた。『逸身家文書』の研究会としては、吉田伸之氏(東京大学名誉教授)・逸身喜一郎氏(東京大学名誉教授)を編者として、2014年度中に東京大学出版会から論文集と評伝の2冊を刊行予定である。報告者も論文1本と解題3本を寄稿した。大坂の中規模両替商である銭屋佐兵衛家が、大名貸事業に内在するリスクを回避しつつ、銀目廃止・藩債処分を乗り越えて資本蓄積を果たして、近代的資本家へ転化した経緯を明らかにした。3以上の二つの研究に基づきながら、「明治維新期の貨幣経済」を執筆し、明治維新期に形成された新しい貨幣流通のあり方を抽出するとともに、近世から近代への移行期における持続的な経済発展を実証した。これにより第四回東京大学南原繁記念出版賞を受賞した。4佐渡鉱山の経営に関わる研究を行い、「宮内公文書館の佐渡鉱山関係史料から見る宮内省決済」を執筆した。当該研究は、お茶の水女子大学の受託研究「佐渡金銀山の歴史的価値に関する歴史学的・史料学的研究」(研究代表者=小風秀雅氏)と成果を共有しており、新潟県教育庁文化行政課世界遺産登録推進室および佐渡市世界遺産推進課の協力を得ている。信州上田の研究が活字化され、『逸身家文書』に関する研究も学会発表に向けて進捗を見せた。研究実施計画に掲載した1、『逸身家文書』を利用した報告と原稿執筆、2、長野県上田市の史料調査に基づく歴史学的検討、をいずれも達成した。明治初期の経済と社会を近世から近代への移行期として連続的に捉えつつ、維新期に形成された新しい貨幣流通のあり方を抽出する、という研究目的に沿って、研究は順調に進展していると評価できる。個別の研究は積み重ねられてきたが、それらを総括するフレーワークの構築には至っていない。今後は、地域に根差した研究と並行して、明治初年における様々な地域の貨幣をめぐる諸現象を、一つの視点から説明できるようなフレームワークを模索する。すでに個別研究を総括する段階に入っており、歴史学的手法のみでなく、経済学・経営学の知見を取り入れながら維新期の時代像を叙述することが残された課題である。研究計画の変更や研究遂行上の問題点はない。(抄録なし)
新しいインスリンの標的分子TRPV2:インスリン作動性チャネルの生理的意義の確立

本研究では、増殖因子により調節されるカルシウム透過性チャネルとしてクローニングされたTRPV2が、イン不リンを産生・分泌する膵β細胞においてどのような調節を受けるか、とくにインスリンによってオートクリン調節を受けるか、またTRPV2の作用の生理学的意義は何か?などを明らかにすることを目的として行った。その結果、(1)TRPV2が膵β細胞に発現していること、(2)TRPV2が外因性のインスリンにより細胞内(小胞体)から細胞膜上へとトランスロケーションすること、しかもインスリン作用により細胞膜に組み込まれ、細胞外へ顔を出してチャネルとして機能を果たすこと、インスリン作用が除かれるとエンドサイトーシスを受けてゆっくりと細胞内プールに戻ること、(3)インスリンの投与によりβ細胞へのカルシウム流入が増加し、そのカルシウム流入はTRPV2を抑制するrutheniumredにより抑制され、さらにsiRNAによりTRPV2をノックダウンすると大きく抑制されること、したがってインスリンによるカルシウム流入にはTRPV2が関与していること、(4)グルコースやアセチルコリン、高濃度KCI、GPL-1などでインスリン分泌を刺激すると、TRPV2が細胞膜上にトランスロケーションすること、しかし抗インズリン抗体の投与やインスリン受容体をノックアウトしたβIRKO細胞ではそのような現象は見られないことから、内因性に分泌されるインスリンがTRPV2を細胞膜上にトランスロケーションさせていること、(5)TRPv2を抑制するトラニラストの投与や、siRNAによるTRPv2ノックダウンによりグルコース、高濃度KCI、アセチルコリン、GLP-1などによって惹起されるインスリン分泌が抑制されること、(6)トラニラストの投与やTRPV2のノックダウンにより細胞増殖が抑制されること、などが明らかになった。以上の結果から、膵β細胞に発現するTRPV2は、β細胞から分泌されるインスリンによりオートクリン調節を受け、インスリン分泌や細胞増殖に関与していることが明らかになった。カルシウム透過性陽イオンチャネルTRPV2は膵β細胞に発現している。TRPV2チャネルの特徴として,細胞内での局在がリガンド刺激により大きく変化する点が上げられる。すなわち非刺激時には細胞内プール,主として小胞体上に存在しているが,インスリン様増殖因子(IGF-l)などの刺激により細胞膜に移行し,カルシウム透過性チャネルとして機能する。β細胞でのTRPV2の調節機構やその意義を明らかにするため,MlN6細胞を用いて検討を行った。その結果,非刺激時に細胞内プールに局在したTRPV2は,インスリンを投与すると細胞膜上に移行した。細胞外ドメインにc-MycをもつcMyc-TRPV2を導入してインスリンを作用させると,細胞外にc-Mycが露出することから,インスリン刺激により細胞膜に移行したTRPV2は膜に埋め込まれてチャネルとして機能することが示された。このインスリンの作用は,インスリン受容体をノックダウンすると消失することから,インスリン受容体を介する作用であると考えられた。一方,高濃度グルコースを投与してインスリン分泌を亢進させた場合にもTRPV2の細胞膜移行が認められた。この時,diazoxideでインスリン分泌を抑制すると膜移行は消失し,分泌されたインスリンがオートクリン作用によりTRPV2を移行させると考えられた。また高濃度Kの投与によりインスリン分泌を刺激しても同様の効果が観察された。一方,TRPV2のチャネル機能を抑制するtranilastを投与したり,あるいはTRPV2発現をノックダウンさせると高濃度グルコースによるインスリン分泌だけでなく,高濃度Kによる分泌も抑制された。また細胞増殖もtranilastやTRPV2ノックダウンにより抑制された。以上の結果から,TRPV2は分泌されたインスリンのオートクリン作用により調節されるチャネルで,インスリン分泌や増殖調節に関与していると考えられた。
電気化学的に生成した高原子価ルテニウム錯体による酸素化反応の開発

炭化水素類を温和な条件で選択的に酸素化し有用化合物に誘導する手法の開発のため、我々は非ヘム型高原子価ルテニウムによる酸素化反応の構築を考えた。酸化力の高い高原子価ルテニウム種を生成させる手段として電極反応は極めて有用であり、電解酸化により生じさせた高原子価ルテニウム種をメディーエーターとする電解酸素化系の開発を意図した。既にポリアミンポリカルボン酸錯体のサイクリックボルタンメトリーの検討からRu(III)-edta錯体を用いて電解酸素化の可能性を示すことができた。このRu(III)-edta-過酸化水素系によるシクロヘキセンの触媒的酸化反応においてジオールとエポキシドが効率よく生成することを見いだしている。中間に生成すると予想されるオキソ錯体の安定性と反応性を評価するため、前駆体としてのアコ錯体の合成単離を試み、アミン部分としてタ-ピリジンを、カルボン酸ユニットとしてデヒドロバリンを有するルテニウム(II)アコ錯体を単離した。この錯体の水とシクロヘキセン共存下でのサイクリックボルタンメトリーでは高電位側での酸化電流増大を示し、電解酸素化の可能性が示された。共酸化剤としてのtBu-OOH存在下でのスペクトル変化はオキソ錯体生成を示唆し、tBu-OOHを用いたシクロヘキセンの触媒的酸素化では効率よくシクロヘキサンジオール誘導体が生成した。また飽和炭化水素のアダマンタンは選択性良く三級のC-Hが酸素化されたアダマンタノールを与えた。一方、電解酸素化条件ではシクロヘキセンからシクロヘキセノンが生じ、電解酸化条件と共酸化剤存在下で生じる高原子価ルテニウム種は異なり、酸素化生成物の作り分けが可能であることが示された。
動的ハイブリッドオートマトンによる動的再構成可能組込みシステムの高度な設計検証

動的再構成可能組込みシステムは,ソフトウェア(汎用CPU)とハードウェア(動的再構成可能プロセッサ(DRP))が協調して,低消費電力で多様な機能を実現する革新的なアーキテクチャであり,複雑な構成と動作を有している.本研究では,1動的ハイブリッドオートマトンの開発,2その抽象化精錬検証の開発により,コタスクの生成消滅,周波数の動的変化,状態の階層並列性などを扱える設計検証を実現して,動的再構成可能組込みシステムの高度な設計検証技術を確立して,その有効性を実証する.前年度,動的再構成可能組込みシステムの仕様記述言語である動的ハイブリッドオートマトンの構文と意味の開発,仕様記述例の開発及び検証手法の開発は順調に進んだ.本年度は前年度の成果をもとに,以下を行った.(1)開発した仕様記述例を改良して,並列オブジェクト指向により,動的再構成可能組込みシステムを仕様記述できることが確認できた.(2)抽象化と精錬によるモデル検査手法である動的ハイブリッドCEGAR(CounterExample Guided Abstraction and Refinement)検証器をほぼ実装し終えた.同時に,動的ハイブリッドオートマトン及び動的ハイブリッドCEGARの効果を評価するために,通常のハイブリッドオートマトンのモデル検査器を実装した.今後は動的ハイブリッドCEGAR検証器を完成させて,その有効性を実問題で評価する.動的再構成可能組込みシステムは,ソフトウェア(汎用CPU)とハードウェア(動的再構成可能プロセッサ(DRP))が協調して,低消費電力で多様な機能を実現する革新的なアーキテクチャであり,複雑な構成と動作を有している.本研究では,1動的ハイブリッドオートマトンの開発,2その抽象化精錬検証の開発により,コタスクの生成消滅,周波数の動的変化,状態の階層並列性などを扱える設計検証を実現して,動的再構成可能組込みシステムの高度な設計検証技術を確立して,その有効性を実証する.本年度は設計検証手法に関する理論を主に開発して仕様記述言語と検証手法を構築し,その手法を用いてシステム仕様記述の事例を開発した.また,設計検証手法の実装にも取り掛かった.(1)仕様記述言語の開発:仕様記述言語として動的ハイブリッドオートマトンの構文と意味を開発する.この言語の構文は,CPUとDRPとの協調システムを記述するために,ハイブリッドオートマトンをステートチャートやデータ送受信などで拡張するものである.この言語の意味の定義は,操作的意味論を用いて行った.(2)動的再構成可能組込みシステムの仕様記述:動的ハイブリッドオートマトンを用いて,動的再構成可能組込みシステムをソフトウェア(CPU)とハードウェア(DRP)との協調システムとして仕様記述した.これにより,動的再構成可能組込みシステムが動的ハイブリッドオートマタの並列合成により仕様記述できることを明らかにした.(3)検証手法の開発:並列動作とハイブリッド性による検証時の状態爆発を抑制するために,動的な構成変化毎に,ハイブリッド性とデータを抽象化精錬する動的ハイブリッドCEGAR(CounterExample Guided Abstraction Refinement)の手法を開発した.さらに,“線形不等式を対象とした一階述語論理の限定記号消去ライブラリ"(周波数変化を記号処理するライブラリ)(小野,山根,電情通学会comp研,2011)を用いて,動的ハイブリッドCEGARの実装に着手した.ソフトウェア(CPU)とハードウェア(DRP)との協調システムの観点から,動的再構成可能組込みシステムの高度な設計検証手法を構築した.ここで,CPUはCPUスケジューラとタスクからなるリアルタイムシステムである.一方,動的再構成可能プロセッサはDRPスケジューラやコタスク(MPEG,JPEG等の処理)などからなり,並列動作するコタスクの数が動的に変化して,そのコタスクの構成に依存して周波数が動的に変化する動的ハイブリッドオートマタの並列システムである.研究期間内に,以下の成果を得た.(1)コタスクの生成消滅やキュー,CPU-DRP間データ転送,状態の階層並列性(ステートチャート)を表現できる動的ハイブリッドオートマトンの構文と意味を開発した.(2)動的ハイブリッドオートマトタの並列システムにより,動的再構成,つまりソフトウェア(CPU)とハードウェア(DRP)との協調システムをシステム仕様記述した.(3)並列動作やハイブリッド性,データなどによる検証時の状態爆発を抑制するために,CEGAR(CounterExample Guided Abstraction Refinement)とon-the-flyの考えを融合して,システムの動的な構成の変化に応じて,ハイブリッド性やデータを抽象化して,その抽象モデルを精錬して検証する,動的ハイブリッドオートマタに対応した動的ハイブリッドCEGARを開発して,実用レベルのシステム検証できることを明らかにした.形式的手法しかし,間もなく完全に正常動作を確認できる見込みである.本研究の目的は、ソフトウェア(CPU)とハードウェア(DRP)との協調システムの観点から,動的再構成可能組込みシステムの高度な設計検証手法を構築することである.ここで,CPUはCPUスケジューラとタスクからなるリアルタイムシステムである.一方,動的再構成可能プロセッサはDRPスケジューラやコタスク(MPEG,JPEG等の処理)などからなり,並列動作するコタスクの数が動的に変化して,そのコタスクの構成に依存して周波数が動的に変化する動的ハイブリッドオートマタの並列システムである.研究期間内に,以下のことを明らかにするものである.(1)コタスクの生成消滅やキュー,CPU-DRP間データ転送,状態の階層並列性(ステートチャート)を表現できる動的ハイブリッドオートマトンの構文と意味を明らかにすることは概ね達成できた.(2)動的ハイブリッドオートマトタの並列システムにより,動的再構成,つまりソフトウェア(CPU)とハードウェア(DRP)との協調システムがシステム仕様記述できることを明らかにすることも概ね達成できた.(3)並列動作やハイブリッド性,データなどによる検証時の状態爆発を抑制することが重要である.

そこで,CEGAR(CounterExample Guided Abstraction Refinement)とon-the-flyの考えを融合して,システムの動的な構成の変化に応じて,ハイブリッド性やデータを抽象化して,その抽象モデルを精錬して検証する,動的ハイブリッドオートマタに対応した動的ハイブリッドCEGARを開発した。しかし,実用レベルのシステム検証できることを明らかにすることは、現在実装中であり、平成25年度、26年度に達成する予定である.このための準備は平成24年度に実現できたので、概ね達成できたことになる.今後は動的ハイブリッドCEGAR検証器を完成させて,その有効性を実問題で評価する.また,検証器の実装を改良する.さらに,SMT等の最新のソフトウェアモデル検査理論を用いて検証器の方式を改良する.平成24年度に開発した理論をもとに、今後は以下の推進方策で研究を進める.前年度の成果を継続して検討するとともに,検証器を実装して,システム仕様記述の事例の実証実験を行う.さらに,動的再構成組込みシステムのターゲットシステムへの設計検証実験も行い,評価する.これにより,実用レベルのシステム設計検証が実現できたことを明らかにする.(1)まず,前年度に引き続き検証器を開発する.(2)次に,検証器を用いて,仕様記述の表現能力などの設計手法及び検証コストなどの検証手法の評価を行って,改善する.(3)次に,金沢大学電子情報系の集積回路研究室で開発中の動的再構成組込みシステムの画像処理システムを題材として,仕様記述と検証の実験を行い,評価する.(4)最後に,成果をまとめて,組込みシステムや動的再構成可能システムなどの研究会,国際会議で発表及び論文誌に投稿する.前年度に、検証器実装に必要な計算機は準備できたので、次年度の研究経費は110万円である.その内訳は出張費90万円と消耗品20万円である.(1)研究成果が出そろうので、学会発表に90万円を使用する.その内訳は、国内で開催される国際会議やシンポジュウムなどの研究発表に使用する.(2)消耗品20万円で、書籍やプリタートナーなどを購入する.