hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
システムLSI向け多機能ハードウェア自動合成技術の開発

多機能ハードウェア自動合成(以降、多機能合成)は、複数のアプリケーションを個別に動作合成するのではなく、性能低下を抑えつつアプリケーション間で共通のデータパスを生成することで全体の面積を削減することを目的とする。この多機能合成問題は、特徴が異なるデータフローグラフ間でより多くの資源共有を行う動作合成問題とみなすことができる。そこで本年度は、データフローグラフ間で共通な演算パターンに対応する専用演算器を活用することで、資源制約下でより良い性能を実現する解を現実的な時間内で求めることを可能とする動作合成手法を開発した。専用演算器は、積和演算器などの特定の演算パターンに特化して設計された演算器であり、加算器などの基本的な演算器の組み合わせより高性能または小面積に設計される。ただし、専用演算器は特定のパターンに特化されており、基本的な演算器より資源共有に対する柔軟性は低い。よって、専用演算器を活用することは容易ではない。提案手法では、モジュール選択において、ヒューリスティックな指標に基づき演算器の種類を先に限定し使用する数を後で決定することで効率的な解の探索を実現している。実験では、従来の整数線形計画法に基づく手法では現実的な時間内で解けなかったサイズの問題に対し、専用演算器なしの場合と比較して同一の資源制約下で平均16.3%の性能改善を15分以内という現実的な時間で達成した。提案した動作合成手法を応用して多機能合成システムを開発した。実験では、専用演算器なしでの多機能合成結果に対し、専用演算器の活用により同一の資源制約下で平均30.6%の性能改善を達成した。また、各アプリケーションを個別に動作合成した結果と比較して、面積が1/2の解を僅か平均17.5%の性能低下で実現することを確認した。よって、本研究の成果は多機能合成を実現する有用な技術である。今年度は動作合成を用いた設計で仮定される設計対象の計算モデルと検証方法、及び、制御構造とループに対する合成技術の調査を行った。動作合成で用いられる計算モデルは大きくTuring機械ベースのものと有限状態機械ベースのものの2種類に分けられる。各計算モデルの形式的検証方法はすでに先行研究が存在し、それらが動作合成においても用いられる。制御構造とループに対する合成技術については、現在の主流として、並列度を向上させる手法と、スループットを向上させる手法があげられる。前者については、投機的実行に関する研究が多い。後者については、ループ本体のパイプライン化に関する研究が多い。また、制御の排他性を利用した資源共有に関する研究も行われている。各調査と並行して、制御構造を含まない記述に対するスケジューリングに関する研究を行った。この研究においては、資源制約下のスケジューリング問題を演算のチェイニングとマルチファンクション演算器を同時に考慮して整数線形計算問題として解くことにより、従来よりもコントロールステップ数を削減する手法を提案した。研究成果は、電子情報通信学会の研究会で発表した。また、同学会のワークショップでも発表する予定である。関連研究の最新の動向を調査するために、ヨーロッパ最大のLSIの計算機支援設計に関する国際会議である、Design, Automation and Test in Europeに参加した。会議では、動作合成を利用したシステムレベルでの性能等見積もり手法や、動作合成と配置配線などを同時に行う手法などの発表があった。今年度は、動作合成システムの開発を行い、多機能ハードウェア合成を実現するための基盤技術として専用演算器を考慮した動作合成手法の開発を行った。動作合成システムの開発では、並列コンパイラ向け共通インフラストラクチャCOINSを利用してC言語記述を解析するフロントエンド部を構成した。動作合成のメイン処理を行うバックエンド部はC++言語により実装を行った。開発したシステムは、ハードウェア合成のために制限がいくつか存在するC言語記述から、ハードウェアのVerilog-HDL記述を生成する。本システムは、新しい合成アルゴリズムの開発に利用されている。専用演算器を考慮した動作合成手法は、コントロール・データフローグラフ内の演算を解析し、性能向上に寄与すると予想される特定の演算群に特化して設計された専用演算器を探索・構成し高性能化・省資源化を図る手法である。本手法の研究成果は電子情報通信学会の回路とシステム軽井沢ワークショップにて発表予定である。提案する手法は1つのコントロール・データフローグラフ、つまり1つのアプリケーションを対象としたものである。本手法を複数のコントロール・データフローグラフに拡張し、複数のアプリケーション間で専用演算器を共有することが可能であれば高性能化と省資源化を同時に実現する多機能ハードウェアを構成することが出来る。よって、本手法は多機能ハードウェア合成技術の基盤技術として利用することが可能である。

提案手法では、モジュール選択において、ヒューリスティックな指標に基づき演算器の種類を先に限定し使用する数を後で決定することで効率的な解の探索を実現している。実験では、従来の整数線形計画法に基づく手法では現実的な時間内で解けなかったサイズの問題に対し、専用演算器なしの場合と比較して同一の資源制約下で平均16.3%の性能改善を15分以内という現実的な時間で達成した。提案した動作合成手法を応用して多機能合成システムを開発した。実験では、専用演算器なしでの多機能合成結果に対し、専用演算器の活用により同一の資源制約下で平均30.6%の性能改善を達成した。また、各アプリケーションを個別に動作合成した結果と比較して、面積が1/2の解を僅か平均17.5%の性能低下で実現することを確認した。よって、本研究の成果は多機能合成を実現する有用な技術である。
セイシェルショウジョウバエの特異な食性に関わる遺伝子の同定

Drosophila sechelliaとD. melanogaster欠失変異体との交雑F1個体を用いたカプロン酸選好性試験を行ったところ、特定のD. melanogaster欠失変異体でカプロン酸忌避性が失われることがわかった。このような欠失染色体は3つあったが、既存のデータに基づく限りそれらのすべてで共通に欠けている領域は存在しない。既存のデータは唾腺染色体の観察により得られたものであり正確性にかけていると考え、この欠失染色体の断点の位置をPCRマーカーにより約10kb刻みで検討した。これにより3つの欠失染色体いずれにおいても欠けている領域が存在し、その大きさが80kbであることがわかった。D. melanogasterのゲノムプロジェクトによると、この中には22個の遺伝子が推定されている。これらのそれぞれにプライマーを設定し、RT-PCR法により転写産物の有無を確かめたところ、D. secnelliaにおいてもいずれの遺伝子も転写されていた。よってD. sechelliaにおいては遺伝子転写ではなく、遺伝子産物の構造に影響を与えるような変異が起きていると考えられる。この程度のゲノム領域はD. sechelliaにおいても連続性が保たれている可能性が高いと考え、D. sechelliaの対応ゲノム領域をクローニングすることにした。D. sechellia ss86系統よりcosmidライブラリーを構築し、プローブとしてD. melanogasterの配列を元にデザインしたプライマーによりD. sechelliaゲノムDNAをテンプレートとして増幅した断片をもちいてスクリーニングした。数個のクローンが得られたのでこれを全長配列決定し、D. melanogasterのゲノム配列と比較することにより原因遺伝子座を推定した。Drosophila sechelliaとD.melanogaster欠失変異体との交雑F1個体を用いたカプロン酸選好性試験を行ったところ、特定のD.melanogaster欠失変異体でカプロン酸忌避性が失われることがわかった。D.melanogasterのゲノムプロジェクトによると、この中には22個の遺伝子が推定されている。これらのそれぞれにプライマーを設定し、RT-PCR法により転写産物の有無を確かめたところ、D.sechelliaにおいてもいずれの遺伝子も転写されていた。よってD.sechelliaにおいては遺伝子転写ではなく、遺伝子産物の構造に影響を与えるような変異が起きていると考えられる。この程度のゲノム領域はD.sechelliaにおいても連続性が保たれている可能性が高いと考え、D.sechelliaの対応ゲノム領域をクローニングすることにした。D.sechellia ss86系統よりcosmidライブラリーを構築し、プローブとしてD.melanogasterの配列を元にデザインしたプライマーによりD.sechelliaゲノムDNAをテンプレートとして増幅した断片をもちいてスクリーニングした。数個のクローンが得られたのでこれを全長配列決定し、D.melanogasterのゲノム配列と比較することにより原因遺伝子座を推定する予定である。

これにより3つの欠失染色体いずれにおいても欠けている領域が存在し、その大きさが80kbであることがわかった。D. melanogasterのゲノムプロジェクトによると、この中には22個の遺伝子が推定されている。これらのそれぞれにプライマーを設定し、RT-PCR法により転写産物の有無を確かめたところ、D. sechelliaにおいてもいずれの遺伝子も転写されていた。よってD. sechelliaにおいては遺伝子転写ではなく、遺伝子産物の構造に影響を与えるような変異が起きていると考えられる。この程度のゲノム領域はD. sechelliaにおいても連続性が保たれている可能性が高いと考え、D. sechelliaの対応ゲノム領域をクローニングすることにした。D. sechellia ss86系統よりcosmidライブラリーを構築し、プローブとしてD. melanogasterの配列を元にデザインしたプライマーによりD. sechelliaゲノムDNAをテンプレートとして増幅した断片をもちいてスクリーニングした。数個のクローンが得られたのでこれを全長配列決定し、D. melanogasterのゲノム配列と比較することにより原因遺伝子座を推定した。
大規模GWASで得られた脳動脈瘤感受性遺伝子の病態への関与

脳動脈瘤の感受性遺伝子の全貌をゲノム全域アアソシエーションスタディであきらかにするとともに、次世代シーケンサーを用い20人患者でのエクソーム解析による全エクソンスクリーニングにおける希少変異の関与について、また9p21ターゲット領域についてより詳細な変異スクリーニングを行った。脳動脈瘤は破裂・未破裂、多発性、病変部位や瘤の大きさなど様々な表現型(subphenotype)を持ち、これらsubphenotypeが患者の転帰と関連している。特定の脳動脈瘤表現型の感受性に関与する遺伝子を同定することで、発症メカニズムの理解が進むと考えられる。そこで、脳動脈瘤感受性遺伝子座として同定した9p21領域のSNP(rs1333040)が、特定のsubphenotypeに特異的な効果を示す可能性について評価した。脳動脈瘤のsubphenotypeとして、くも膜下出血既往歴、多発性脳動脈瘤および脳動脈瘤の病変部位に着目した。subphenotypeに基づく患者サブグループと対照との間でSNPアレル頻度を比較する、多値ロジスティック回帰分析を行い、サブグループ特異的遺伝的効果(オッズ比)を推定した。次いで、遺伝的効果がサブグループ間で有意に異なることを実証するために、二値ロジスティック回帰分析で患者サブグループ間のSNPアレル頻度を比較した。脳動脈瘤の破裂・未破裂のサブグループ間および脳動脈瘤の多発単発の間には有意なオッズ比の差異は認められなかった。病変部位によるサブグループ解析の結果、好発部位の中で、後交通動脈に脳動脈瘤を持つサブグループで最も強い関連が認められた(OR=1.69;95% CI,1.26-2.26)。一方、前交通動脈の脳動脈瘤とrs1333040の関連は有意ではなかった(OR=1.22;95% CI,0.96-1.57)。さらに、rs1333040と前方循環の脳動脈瘤との関連は弱く(OR=1.28;95% CI,1.07-1.53)、後方循環の脳動脈瘤に対して強い関連を示すことが分かった(OR=1.73;95% CI,1.32-2.26)。前方循環と後方循環の脳動脈瘤に対するオッズ比の差異は有意なものであった(P=0.03)。これらの結果から、9p21領域のSNPは脳動脈瘤の病変部位に関連していることが示唆され、特に後方循環の脳動脈瘤形成に関与していることが明らかになった。結果、後方循環と関連した特異的な表現型とrs1333040が関連することが明らかになった。さらに本年度は次世代シーケンサーを用いた変異検索をおこない、脳動脈瘤に関連する希少変異の検索を試みた。本研究では、これまでのGWASによる頻度の高いSNP解析に加え、次世代シーケンサーを用いて希少変異のスクリーニングをおこない、より詳細な脳動脈瘤原因変異を検索する。subphenotypeに基づく患者サブグループと対照との間でSNPアレル頻度を比較する、多値ロジスティック回帰分析をおこない、サブグループ特異的遺伝的効果(オッズ比)を推定した。その結果、脳動脈瘤と関連する希少変異を同定できている。次世代シークエンサーを使用し、有意義な研究成果が得られた。
次数と相対次数に依存しない非線形ロバスト適応制御に関する研究

先に提案した研究計画に基づいて説明する(以下に研究計画の概要)。1.修正項を加えたハイゲインフィードバックと、正実関数の自由度を利用した適応則からなる適応制御を、次数、非線形構造、相対次数が未知(ある範囲で)の系の安定化問題に適用する。2.以上の手法を同じ設定のモデル規範形適応制御問題に適用する。適用則の中に、有界の誤差を許容するような修正項を加える。3.相対次数が考えている範囲の外にある場合のロバスト性を調べる。特に局所的な安定領域を明確に求める。4.相対次数をさらに一般化して、大局的な安定性が保証されるハイゲイン形適応制御系のクラスを拡張する。5.以上の手法をロボットマニピュレータや分布定数系(無限次元系)の制御問題、非線形オブザーバ問題、さらに柔軟構造物の制御問題に適用する。単に次数や非線形構造に依存しないだけでなく、特に速度フィードバックを必要としない適応制御系の構成を目標とする。1については先年度のうちに既に口頭発表していて、今年度はそれを適応モデル追従制御に拡張して(研究計画の2)口頭発表をし(国際会議)論文にまとめた。また3の相対次数に関するロバスト性についても一部調べて口頭発表した。4については相対次数が既知という前提のもとで相対次数分の次元の階層的な仮想システムを考えることにより、任意の相対次数についてハイゲインフィードバックを用いた次数依存性のない適応制御系が構成できることを導いた。その結果の一部は現在まとめているところで、今後学会発表や論文発表の形で公表する予定である。なお研究計画の5については、十分な検討に至っていないが、今後は2、3、4の内容とあわせて研究を進める予定である。まず研究計画の2と4を考慮したハイゲイン形適応制御系の拡張の可能性については至急に検討を始める予定である。
NGFによるPC12細胞からの神経突起誘導とMAPキナーゼ

NGFによって神経突起が誘導される現象は、MAPキナーゼシグナル伝達系の活性化に基ずく遺伝子制御によるとの仮説が、、多くの総説で確定したごとく表現されている。我々が進めてきたPC12D細胞の系で、NGFによる神経突起誘導におけるMAPKシグナルの関与について、再検討する事が本研究の目的であた。(1)神経突起がNGFに反応し、神経突起が伸びる現象は、細胞の局所で起こる事が、培養交感神経軸索では示唆されていた。PC12D細胞を用いて、核除去の細胞のNGFに対する感受性、微小ピヘットからのNGFに細胞局所が反応するなど、NGFが局所作用を示すことが示された(Brain Res.1996a)。(2)NGFによる神経突起誘導に、RNA,タンパク質の合成がかかわるか否かについては、PC12細胞では、必要であり、議論されている。PC12D細胞で検討した結果、少なくとも短時間では、RNAやタンパク質の合成が完全に阻害された条件下で、神経突起の誘導が可能であることが実証された(Brain Res.1996b)。(3)MAPKを制御する酵素MEKの特異的阻害剤PD98059をPC12D細胞に処理すると、NGFによるMAPKの活性化は阻害されたが、この条件で神経突起誘導、ラッフルの形成、生存維持作用など、多くのNGF作用が維持された。NGF作用は必ずしも、MAPKの活性化をシグナルとするものではない事を示唆出来た(Brain Res.1998;Curr.Topics in Neurochem.,1997)。NGFによって神経突起が誘導される現象は、MAPキナーゼシグナル伝達系の活性化に基ずく遺伝子制御によるとの仮説が、多くの総説で確定したごとく表現されている。我々が進めてきたPC12D細胞の系で、NGFによる神経突起誘導におけるMAPKシグナルの関与について、再検討する事が主たる目的である。(1)MAPKを制御する酵素MEKの特異的阻害剤PD98059をPC12D細胞に処理すると、NGFによるMAPKの活性化は、酵素活性、酵素自体のチロシン燐酸化の両面から、確かに阻害されたが、この条件で神経突起誘導、ラッフルの形成、生存維持作用など、多くのNGF作用が維持された。NGF作用は必ずしも、MAPKの活性化をシグナルとするものではない事を示唆できた(論文準備中)。PC12D細胞で検討した結果、少なくとも短時間では、RNAやタンパク質の合成が完全に阻害された条件下で、神経突起の誘導が可能であることが実証された(Brain Res.1996)。(3)ヒストン脱アセチル化酵素を阻害するトリコスタチンAが、NGFによる神経突起誘導を阻害するが、dbcAMPやスタウロスポリンによる突起誘導を阻害しない事実を見いだした(Brain Res.1996)。平成7年度、PC12D細胞で検討した結果、RNAやタンパク質の合成が完全に阻害された条件下で、神経突起の誘導が可能であること、更に、MAPKの活性化を阻害した条件でNGFによる神経突起誘導、ラッフルの形成なとが維持されることを示した(1996a,b)。しかし、オリジナルPC12細胞では、神経突起誘導に、MAPキナーゼの活性化、RNA,蛋白質の合成が不可欠と云われており、その違いを追求する意味から、MAPキナーゼシグナルの上流に位置するRasの関与を調べる目的で、機能欠損の変異ras遺伝子Ha-ras Asn-17を導入したPC12D細胞を作成した。デキサメサゾン処理によって、正常のRas蛋白の機能が抑制される。この条件で、dbcAMPによる突起誘導は影響されず、NGF,bFGFによる突起伸展が起こらなくなった。

この事実から、PC12D細胞のNGF,bFGFによる突起伸展誘導は、Rasの活性化を必要とするが、このシグナルは、MARK,遺伝子制御以外の過程を経て、突起を誘導する事が示唆された。オリジナルのPC12細胞もNGFで前処理(primed)された場合には、MAPK活性化を抑制しても、神経突起が誘導された。今後、NGFによる神経突起誘導の研究は、primed PC12或いはPC12D細胞などを用いて、遺伝子制御の関る細胞分化過程と分離して検討すべきである。
内殻電子と原子核からの輻射が競合する制動輻射過程の研究

本研究においては、内殻電子からの幅射(原子制動輹射)と原子核からの輻射(原子核制動輻射)が競合する制動塙射過程の研究を主題として研究が進められた。つまり、非常に軽い内殻電子と非常に重い原子核の幅射が混在し、しかもそれらが干渉し合うかどうかを探求した。この競合するエネルギー領域のX線の発生断面積は非常に小さいので、反跳電子とコンプトン散乱ガンマ線との反同時計数によってコンプトンテイルバックグラウンドの除去が試みられた。反同時計数によってコンプトンテイルバックグラウンドは十分に取り除くことはできた。しかし、ガンマ線の多重散乱、周りからのガンマ線が作る連続のバックグラウンドが残つた:Int.Jour.PIXE,Vol.9(1999)に発表。反同時計数法の併用とピームコリメーター、ファラディーカップおよび、検出器を十分に遮蔽することにより、初めて、原子制動輻射と原子核制動輻射が競合するエネルギー領域のX線の測定に成功した。PWBA理論に基づいた理論的、展開がなされた。その結果、原子制動輻射と原子核制動輯輻射が競合するX線のエネルギー領域では、これらがお互いに干渉し合つて断面積を減少させることが分かつた。断面積の理論値と実験値とが比較された。競合領域のエネルギースペクトルは、干渉効果を示した。X線エネルギーについての角度分布の変化は、原子制動報輻射から原子核制動塙輻射への変遷を示した:Int.Jour.PIXE,Vol.9、1(1999)に発表。連続X線の研究の成果を、PIXEスペクトルの解析に応用し、パラメター無しのPIXEスペクトル分析を可能にした。これによって、PIXEスペクトルを全自動で分析できる事を示した:Nucl.Instr.Meth, in Phys.Res.B150 76(1999)に発表。本研究では、内殻電子と原子核からの輻射が混在して競合する輻射過程の解明を目的としている。数MeVのイオン衝撃では、この競争過程から発生されるX線のエネルギーは数10keVと期待されるが、原子核反応からのガンマ線が検出器内でコンプトン散乱することによって作られる連続のバックグラウンドがこの領域のX線の測定を妨害する。通常のSi(Li)X線検出器はX線の入射方向に向けて銅の冷却棒が据え付けられているので、X線測定領域に影響を与える0°に近いコンプトン散乱をするガンマ線との反同時計数はできない。そこで、検出部を側面から冷却する高純度SiX線検出器(入口Be窓膜7.5μm、出口Be窓膜100μm、検出面積80mm^2、厚さ5mm、エネルギー分解能ΔE<165eV(5.9keV))とBaF_2ガンマ線検出器(2.54cmφ)を使用することによって、0°に近い散乱をしたガンマ線を容易に測定してコンプトンバックグラウンドを取り除けるX線測定システムを製作した。この成果は、第8回粒子線励起X線(PIXE)とその応用に関する国際会議(Lund、1998年6月14-18日)に発表する予定である。本研究課題の理論展開も本年度行なった。入射粒子を平面波近似した理論の結果は、この競合過程から得られる連続X線スペクトルの角度分布に非常に顕著な変化が期待できることが解った。そこで、広範囲の角度分布が測定できる大立体角X線散乱槽を製作した。上記の理論的指針に基づいて次年度では、本装置を用いて、高エネルギー連続X線の測定を行ない、内殻電子と原子核からの輻射が混在して競合する輻射過程の解明を行なう。

本研究はX線スペクトルのバックグラウンドの低減化めざしているので、PIXE元素分析に直接関係し、PIXE応用に関する研究も本年度行なった。また、本研究に関連するイオンビームを用いた研究も行なった。本研究では、数MeVのイオン衝撃によって発生する内殻電子からの制動輻射と原子核からの制動輻射が混在して競合するエネルギー領域のX線発生過程が研究された。高エネルギー連続X線スペクトルを測定するために平成9年度で開発されたコンプトン除去X線測定システムの動作試験が、同じく同年度に開発された角度分布測定用X線散乱槽を用いて、ナトリウム原子核を陽子衝撃で励起することによって発生する440ke.Vγ線に対して行なわれた。γ線がターゲットから検出器に直接入射して発生するコンプトンバックグランドはほとんど除去できることが示され、システムとして正常に動作していることが確認できた。ただし、振動によるノイズ、検出器まわりの物質で散乱されたγ線によるコンプトンバックグラウンドが以外に大きく、その除去に努力が払われた。本成果は、第16回PIXEシンポジウム(平成10年10月2830日、盛岡)で発表された。連続X線スペクトルは上記バックグランド以外に不純物の特性X線の強い影響受けるため、高純度アルミニウムターゲットの製作に努力が払われた。1.5MeV陽子照射による数keVから数10keVの連続X線を測定し、はじめて原子制動輻射と原子核制動輻射が競合するエネルギー領域のX線測定に成功し、また原子制動輻射と原子核制動輻射の強度が明かにその角度分布を異にすることを示した。原子制動輻射と原子核制動輻射の理論展開も行なわれた。本理論で計算される連続X線スペクトルにより、PIXE元素分析の連続バックグラウンドを同定し、X線スペクトル解析の完全自動化の可能性を示した。この成果は、第8回粒子線励起X線(PIXE)とその応用に関する国際会議(Lund、1998年6月14-18日)で発表された。本会議の総括において、委員長より高く評価された。また、会議中および会議後、国際会議委員長をはじめとした多くの外国人研究者より、本研究についての多くの問い合わせがあった。
前駆体分子構造制御及び複合化による高機能性黒鉛フィルムの作製

1)高結晶性黒鉛フィルムの作製:種々の化学構造を持つ芳香族ポリイミドを合成した。それらのポリイミドの炭素化過程は2段階、すなわちイミド部分にあるCOグル-プがCOおよびCO_2として放出される550ー650°Cの第1段階と、主としてN_2ガスが放出されフィルムの電気伝導度が急増する700ー1000°Cの第2段階に分けられた。フィルムの室温電導度は10^2S/cmに達した。最も高い電導度を示す炭素フィルムを与えた原料ポリイミドPMDA/PPDの構成原子は全て一つの平面上にあると考えられ、3000°C処理によって最も高い黒鉛化度を与えた。これに対して、最も低い電導度を示すフィルムの原料である6FDA/ODAは立体的な構造をもち、3000°C処理によっても黒鉛構造の発達を認め得なかった。架橋構造部分が2種類の混合から成り、その割合が若干異なる市販ポリイミドフィルム“ノバックス"の炭素化過程も2段階からなり、炭素フィルムが得られることを明らかにした。その炭素フィルムを3000°Cに加熱処理したもののX線および磁気抵抗パラメ-タは高配向性熱分解黒鉛HOPGと対比できるほどの高い黒鉛化度を持つことを示していた。本研究結果は、3200°C付近の高温かつ高圧下ではじめて作り得るHOPGに匹敵する結晶性を有する黒鉛フィルムが常圧下高温処理によって作り得ることを示している。2)黒鉛フィルムと他種分子との複合化による高機能化:芳香族ポリイミドフィルムの炭素化、黒鉛化によってつくった黒鉛フィルムへのFeCl_3のインタ-カレ-ションをFeCl_3ーKCl溶融塩中およびFeCl_3蒸気中で行った。生成黒鉛層間化合物フィルムの室温での電気伝導度は原料フィルムの約4倍の値を示した。
コンドロイチン硫酸の発現制御機構に関する研究

コンドロイチン硫酸(CS)は細胞表面や細胞外マトリックスに存在する糖鎖で、様々な生理機能を果たしていると考えられている。最近の研究から、CSの生理機能は徐々に明らかになってきたが、CSがどの様に合成されるかといったCS合成機構は不明であった。我々は、今までにCS生合成に関与する数種類の糖転移酵素を明らかにしてきたが、どの糖転移酵素がCS生合成を制御しているかは明らかになっていない。そこで我々は、CSが欠損した細胞株としてgro2C細胞から変異源処理によって単離されたsog9細胞で変異を起こしている遺伝子を特定する事で、CS生合成を制御する因子を明らかする事を試みた。Sog9細胞でのCSを調べた結果、今までの報告とは異なり、sog9細胞はCSを合成している事が明らかになった。しかしながら、そのCSの構造や合成量は、sog9細胞の親細胞株であるgro2C細胞とは大きく異なっていた。これより、sog9細胞で変異した遺伝子産物は、CS生合成に関与する分子であり、CSの構造を制御している可能性が示唆された(投稿中)。RT-PCRの結果、CSの硫酸化修飾に関与する硫酸基転移酵素がsog9細胞で発現していない事が明らかになった。さらに、この硫酸基転移酵素をsog9細胞で発現させた結果、gro2C細胞と類似したCSを合成する事が可能になった。以上の事から、sog9細胞ではCSを硫酸化修飾する硫酸基転移酵素の発現に異常を来しており、この硫酸基転移酵素がCSの硫酸化構造のみならず、CSの合成量をも制御している可能性が示唆された。コンドロイチン硫酸(CS)は、多くの増殖因子や細胞外マトリックス成分と相互作用し、幅広く生命現象に関与している。最近のC.elegansを用いた遺伝学的研究から、CSは細胞質分裂や形態形成に必須の成分である事が示され、生体内でのCSの機能が明らかになり始めた。また、CSは時期や部位特異的に発現量や硫酸化構造が異なる事が知られており、それによって時期および部位特異的な機能を発揮する事が可能になると考えられてきた。さらに、これらのCSの構造的変化は、CS合成酵素や硫酸基転移酵素の発現量と相関する事が示されてきた。これより、CSが生体内で時期および組織特異的に機能を発揮するためには、生合成段階でその合成量や構造が精密に制御される必要があると考えられた。そこで我々は、CSの生理機能を分子生物学的手法を用いて解析するため、CS生合成を司るCS合成酵素のクローニングを試みた。今までの我々の研究から、CSを合成する酵素は、chondroitin synthase-1 (ChSy-1)を中心としてお互いに相同性を示す事が明らかになっていた。そこで、ChSy-1のアミノ酸配列を用いてデータベースを検索した結果、60%の同一性を示すタンパク質を見つける事に成功し、chondroitin synthase-2 (ChSy-2)と名付けた。ChSy-2の糖転移活性を測定した結果、ChSy-1と同様にCSの二糖繰り返し領域を合成するGalNAcT-IIおよびGlcAT-II活性を合わせもっていた。以前、我々は、ChSy-1とchondroitin polymerizing factor (ChPF)を同一細胞で発現させ、それを酵素源にすると、CSの二糖繰り返し領域を重合させる活性を示す事を見出した。そこで、ChSy-1と類似した糖転移活性を示すChSy-2が重合活性を示すかを調べるため、ChSy-2とChPFまたはChSy-1を同一細胞で発現させ、CSの重合活性を測定した結果、これらは共に重合活性を示す事が明らかになった。さらに、これらの共発現体が互いに相互作用している事も明らかになった。以上の結果から、我々は、CSの二糖繰り返し領域の重合反応が、ChSy-1、ChSy-2そしてChPFのいずれの組み合わせにおいても可能である事を明らかにした。

以上の事から、sog9細胞ではCSを硫酸化修飾する硫酸基転移酵素の発現に異常を来しており、この硫酸基転移酵素がCSの硫酸化構造のみならず、CSの合成量をも制御している可能性が示唆された。
不均一系触媒による高選択的な精密重合開始剤系の開発

本研究では,高選択性,環境低負荷,高汎用性などの特長を有する,不均一系触媒を用いた精密重合開始剤系の開発を目的としている。昨年度,酸化鉄(FeO,Fe_3O_4)を不均一系触媒として用い,DMF/トルエンなどの溶媒中,適切な炭素-臭素結合型開始剤を組み合わせることで,ビニルモノマーの制御/リビングラジカル重合が進行することを新たに見出した。今年度も引き続き,酸化鉄を触媒として用いる系について,さまざまな添加物が重合制御に及ぼす効果や触媒の再使用,触媒作用の機構などに関する検討を行った。ホスフィンやアミン,第四級オニウム塩などのさまざまな添加物を用いて,FeOあるいはFe_3O_4によるスチレンあるいはメタクリル酸メチルの重合を検討したところ,FeOの場合にはn-Bu_4NBrやn-Bu_4PBrなどの臭化テトラアルキルオニウム塩,Fe_3O_4の場合にはPh3Pを用いた場合に特に分子量分布の比較的狭いポリマーが生成し,重合がより制御されることがわかった。重合制御には適切な溶媒を用いることも重要であり,Fe_3O_4Ph_3P系によるスチレンの重合においてDMF/トルエン混合溶媒の量比の効果を詳細に検討したところ,DMFが少ないほど生長末端の炭素-臭素結合が副反応を起こしにくく,重合が定量的に進行し,制御も良いことがわかった。一方でトルエンのみを溶媒とした場合には重合は定量的に進行しなかった。酸化鉄の触媒作用に関しては,撹拌が重合速度に及ぼす影響や,重合途中での酸化鉄除去に伴う失活化などから,酸化鉄表面が重合中常に炭素-臭素結合の開裂による生長ラジカルの生成に関与していると考えられる。また,重合後にFeOは遠心分離,Fe_3O_4は磁石を用いて集めることによって回収し,空気下での洗浄,減圧乾燥という比較的簡便な手法により重合触媒としての再使用が可能であることがわかった。今年度は,酸化鉄を不均一系触媒として用いたリビングラジカル重合系の開発を行った。低原子価種のFe(II)を有するFeOを触媒として,汎用ビニルモノマーであるスチレンあるいはメタクリル酸メチルのラジカル重合を行った。様々な重合条件を検討した結果,DMF/トルエンあるいはCH_3CN/トルエン混合溶媒中,炭素ラジカルを比較的生成しやすい炭素-臭素結合を有する開始剤を用いると,重合が進行して単峰性の分子量分布を有するポリマーが生成し,またその分子量は計算値に沿って直線的に増加することが明らかとなった。この結果は,酸化鉄を用いた重合がリビング的に進行したことを示している。さらに,n-Bu_4NBrなどの第四級アンモニウム塩を添加物として組み合わせることで,分子量分布が比較的狭いポリマーが生成し,重合がより制御されることがわかった。重合中の撹拌は重合速度に大きな効果を及ぼし,撹拌を行わないと重合の進行が非常に遅かった。また,重合の途中で撹拌を一時停止したところ重合速度は小さくなり,その後撹拌を再開始することで重合は再加速した。このような結果は,FeOの表面が重合中常に開始・生長末端である炭素-臭素結合の可逆的な開裂に伴う生長ラジカル生成に関与して,重合が不均一系触媒作用により進行したことを示唆している。また,Fe(II)とFe(III)を有し,砂鉄の主成分であるFe_3O_4を用いた場合にも,FeOに比べて活性は小さいものの,重合がリビング的に進行することが明らかとなった。

また,重合後にFeOは遠心分離,Fe_3O_4は磁石を用いて集めることによって回収し,空気下での洗浄,減圧乾燥という比較的簡便な手法により重合触媒としての再使用が可能であることがわかった。
糖尿病網膜症とバゾヒビン

糖尿病網膜症の治療評価マーカーや新規治療薬の検討を行った。まずバソヒビンに注目した。(1)血漿中のバゾヒビン濃度と網膜症は相関はないが、増殖性の変化が強いほどバソヒビン濃度が低い傾向だった。(2)hypoxia-induciblefactor(HIF)でGFP誘導される網膜色素上皮細胞を作成し培地中に眼内液を添加すると血管内皮細胞増殖因子(VEGF)とGFPは発現が有意に相関することが判明した。糖尿病網膜症眼内にはHIFを誘発する因子が有意に多く含まれていた。研究の目的:糖尿病網膜症に対する光凝固治療後などの新しい治療評価マーカーとして、また、新しい抗新生血管抑制薬になる可能性の検討のために今回の研究費の目的を立てた。平成20年度には当初予定したとおりに下記の2つの検討内容が同時に開始され、ほぼ順調に仕事が進んだ。(1)糖尿病網膜症患者血漿を250名分収集した。現在収集した糖尿病網膜症の血漿中のバゾヒビン濃度の測定を開始したところである。また臨床データの収集もこれから並行して開始予定である。この臨床データには糖尿病網膜症の重症度のみでなく、光凝固や硝子体手術の有無や、時間軸に沿つた測定も行う。(2)ラット網膜色素上皮細胞株(RPEJ)の培養系を用いてバゾヒビン遺伝子が発現していることを確認した。VEGF-VEGFR2刺激が細胞に誘導する一連のシグナルに対してバゾヒビンはどのように影響を受けるかまず検討したが、これまで血管内皮細胞で報告された正の相関は示さない可能性が示された。この結果は眼に新生血管の出現を抑制することに重要な意味を持つ可能性があり、平成21年度はこの点の確認を再度Real-time PCRやWestern blottingで検討する予定とさせていただいた。平成21年度には下記の重要なことが判明した。結果:(1)糖尿病網膜症患者血漿を250名分収集し血漿中のバゾヒビン濃度の測定を開始し、臨床データの収集も行い、血漿中のバソヒビン量と臨床像の比較をおこなった。これまでの検討では増殖性の変化が強いほど血漿中のバソヒビン濃度が低い傾向にあることが推測された。網膜機能との相関についてはこれまでのところ有意に相関しているものは見られていない。(2)ラット網膜色素上皮細胞株(RPEJ)の培養系を用いてバゾヒビン遺伝子が発現していることを確認したが、ウエスタンでは完全長よりも少し短い36kDaが主に発現していると推測された。興味深いことにこのバソヒビンを強制発現させるとその細胞は血管内皮細胞増殖因子(VEGF)の発現が有意に減少することが判明した。さらに虚血負荷をかけると細胞は増殖が抑制されるが、VEGFは細胞の増殖低下を抑制する。しかしバソヒビンはこの機能を抑制することが推測された。さらにバソヒビン強制発現細胞は非発現細胞やコントロールベクター導入細胞よりも虚血負荷条件下では細胞増殖能が低いことが推測された。このことはこれまでのところ正常培養状態では見られていない。糖尿病網膜症に対する光凝固治療後などの新しい治療評価マーカーとして、また、新しい抗新生血管抑制薬になる可能性の検討のために今回の研究の目的である。目的因子として我々はバソヒビンに注目した。平成22年度には以下の重要なことが判明した。(1)前年度の報告の継続になるが、糖尿病網膜症患者血漿約250名分は血漿中のバゾヒビン濃度と網膜症の程度などの臨床データとは相関が見られなかった。しかし増殖性の変化が強いほど血漿中のバソヒビン濃度が低四頃向にあった。(2)糖尿病網膜症患者の前房水、硝子体液を東北大学倫理委員会の承認のもとバソヒビンの発現のみでなく、さらに血管内皮細胞増殖因子(VEGF)や虚血時に各種遺伝子発現のマスターコントロール的役割を行うhypoxia-inducible factor (HIF)の発現に影響を与える因子の発現を検討した。これらの検討を行い、バソヒビンの関与を検討できることで、バソヒビンの糖尿病網膜症への関与をさらに詳細に理解でき、また治療薬としての可能性を検討できると考えた。HIF発現はHIFのcis-elementであるhypoxia-responsive element (HRE)にGFP遺伝子を融合させたベクターを網膜色素上皮細胞内に導入し、細胞内のGFP発現を蛍光顕微鏡か遺伝子発現をreal-time PCRで確認しHIFの発現として検討し、さらにウエスタンでも発現を確認した。その結果前房水、硝子体液の培地中への添加でVEGFとGFPは発現が有意に相関することが判明した。

かなり厳密に相関し、本システムが有効に使用できることが確認された。また、これまでの検討では糖尿病網膜症硝子体中にはHIF(GFP)発現を誘発する因子が有意に多く含まれていることも判明した。今回のこれまでの検討では、サンプルは採取後一旦保存されるためにサンプル中の酸素濃度との関係でHIFの発現が左右されるものではなく、さらに違う因子がHIF発現に影響を与えていると推測された。実際にサンプル間の酸素濃度に差はなかった。したがって今後はHIF発現に影響をあたえるものの解析とバソヒビンとの相関を確認する価値があると考えられた。
分裂酵母テロメアの維持機構と核内配置に関する研究

真核生物の線状染色体の末端に存在する構造体であるテロメアの維持機構を解明するため、分裂酵母のテロメアDNAに間接的に結合し、テロメアDNA長維持に必須であるRap1タンパク質の解析を行った。Rap1タンパク質の体細胞分裂細胞周期における制御機構を調べるため、まず初めにRap1タンパク質を野生株において過剰発現させたところ、細胞周期進行の著しい遅延が観察された。その遅延は、DNA損傷チェックポイントやRap1をテロメアヘリクルートする因子であるTaz1に非依存的であったことから、Rap1が細胞周期制御因子のターゲットとなっている可能性が示唆された。そこで、分裂酵母のCdc2複合体を免疫沈降したものを用いてin vitro kinase assayを行った。それにより、Rap1はSer(セリン)213、Thr(スレオニン)378、Ser422、Ser513においてCde2によってリン酸化される可能性が示唆された。Ser213のリン酸化を特異的に認識する抗体を作製したところ、Ser213はlate G2期からearly M期にかけてリン酸化されることがわかった。現在、他のリン酸化部位を認識する抗体を作製中である。Ser213をAla(アラニン)に置換したRap1タンパク質や、Ser513をGlu(グルタミン酸)に置換したRap1タンパク質を過剰発現させると、テロメアDNA長に異常が観察された。以上のことから、Rap1はCdc2によって細胞周期においてリン酸化され、それによってテロメアDNA調節機能が制御されている可能性が示唆された。テロメアは構成的ヘテロクロマチンであり、HP1タンパク質が高密度に局在している。しかし、HP1タンパク質が如何にしてテロメア領域にリクルートされ、如何にしてその局在を広げるのかについては不明な点が多い。分裂酵母のセントロメアや接合型遺伝子座位においては、共通のDNA配列(dg and dh repeats)をsiRNAの鋳型としたRNAi機構が働き、ヘテロクロマチンが確立されることが知られている。そこで我々は、分裂酵母のテロメアヘテロクロマチン形成機構の詳しい解析を行った。テロメアリピートDNA結合タンパク質であるTaz1は、テロメア末端周辺に著しく集積していたのに対し、Swi6(HP1ホモログ)は主にサブテロメア領域の広い範囲に局在していた。テロメアにはSwi6リクルートのための少なくとも2つのシス配列が存在していることがわかった。一つはテロメアリピートDNAであり、それを元にしたSwi6ヘテロクロマチンの確立には、Taz1が必要であった。もう一つはサブテロメア領域に存在するdh repeat-likeな配列であり、それを元にしたSwi6ヘテロクロマチンの確立には、RNAi機構が関与していることがわかった。さらに、Taz1はテロメアリピートおよびRNAiに依存せずにサブテロメア領域においてSwi6ヘテロクロマチンの確立を誘導する活性を有することが明らかになった。このように分裂酵母のテロメアにおいては、少なくとも2つの独立した機構によってヘテロクロマチンが確立され、安定に保持されていることがわかった。
超弦理論の構成的定式化とニュートリノ質量の起源

磯と川合は、行列模型の拡張について考察した。まずIIB行列模型の自然な拡張として超対称リー代数を使った行列模型を提唱しIIB行列模型ではグローバルな対称性でしかなかったSO(10)をローカルな対称性としてもつ行列模型を考察した。また磯はオービフォルド型の行列模型も提案した。この模型は、4次元でカイラルフェルミオンをもち、しかも世代数が3になるなど素粒子標準模型とのつながりが強い。この模型とIIB模型との関係や現象論的な性質を今後もより深く解析していく予定である。川合は、超弦理論において、弦とブレインを統一的に理解する模型を考察した。この模型では、スカラー場のソリトンとしてブレインが存在し、更にゲージ場がconfineしたチューブとして弦が存在する。石橋は、メンブレーンの世界体積上の理論を摂動論的に調べ、臨界次元が導出できるかどうかを議論した。臨界次元はnondegenerateなinduced metricを与えるようなbackgroundの周りで摂動論を展開する限り導出できないことを示した。北沢は、行列模型及び非可換時空上のゲージ理論のゲージ不変なオブサーバブルであるWilson lineの研究を推進した。具体的には、相関関数の高エネルギー領域における研究、超重力理論による記述の可能性、閉弦的自由度との対応と閉弦理論のゲージ不変性の同定等を研究した。磯、石橋、川合、北澤は、非可換な時空上の場の理論との関係を調べた。行列模型をある種の背景場の回りに展開すると、自然に非可換時空上の場の理論が出てくる。この特殊な背景場を考えることで、自由に動かせるパラメータが導入でき摂動展開などの手法が使えるようになる。この性質をうまく利用して、非可換な時空上のゲージ場の理論になぜ重力が自然にはいっているのかを考察した。特に、Randall Sundrumたちによって提唱されたメカニズム(すなわち重力のモードの中で、10次元の中の4次元面にバウンドされる0モードが存在し残りのモードは重なりが小さいため4次元重力には影響を与えない様になっている)が我々の行列模型でも働らく可能性のあることを示した。浜田は、一般座標不変で2ループで繰り込み可能な四次元重力場の量子論について調べ、宇宙定数の量子補正を計算し、量子幾何学の数値計算と定性的に一致することを示した。石橋は3次元反ドゥ・ジッター空間上の弦理論での相関関数が、パラメタの解析接続等のテクニックを使えば,経路積分の方法を使って第一原理から計算できることを示した。北澤は非可換ゲージ理論のゲージ不変な観測量である開いたウイルソンラインの相関関数が、大きな運動量をもつ場合、閉じたウイルソンループの期待値に関係する事を示した。磯は、曲がった時空の一番簡単な例として非可換球面上のゲージ理論を行列模型から導出しその性質について議論した。また磯、川合はIIB行列模型の自然な拡張として超対称リー代数を使った行列模型を提唱しIIB行列模型ではグローバルな対称性でしかなかったSO(10)をローカルな対称性としてもつ行列模型を考察した。
中枢神経障害による筋緊張異常症の代謝機能に及ぼす影響と治療評価に関する研究

痙縮やジストニア症例は筋緊張亢進のために代謝機能が亢進していると考え、治療による筋緊張亢進症状の改善が代謝機能にどの程度及ぼすかを呼気ガス分析装置による安静時代謝を計測することにより検討した。安静時代謝を計測した全例で術前安静時代謝は亢進しており、術後は全例低下した。特に痙縮が全身に及ぶ症例では術前計測した安静時代謝が標準化した値よりも1.7倍以上の高値を呈しており、ITB手術後に著明に改善した。代謝機能改善は、痙縮の重症度改善と相関する傾向にあり、術後のITB療法の調整に用いる事ができると考えられた。代謝を標準化した値に近づければよりITB手術のコントロールができる可能性を示唆した。痙縮症例やジストニア症例を代表とする筋緊張異常症の症例を、臥床状態、車椅子、歩行介助、自力歩行可能群の重症度別に分類し、筋緊張・関節運動の重症度数値評価であるAshworth scaleを計測、それぞれ症例の安静時呼吸代謝を計測。筋緊張が高度であれば安静時代謝は亢進しているという仮定に基づき、重症度と安静時代謝の相関性を計測し正当性を評価し、痙縮治療(ITB療法)により、術後安静時代謝がどの程度低下するのかを計測し、筋緊張数値評価であるAshworth scaleとの相関性を評価し、ITB療法の適切な治療域にあるかを評価する。現時点での症例数は8例で予定の10例にもう少しである。筋緊張異常症の外科的治療であるITB療法の手術前と手術3ヶ月後に食後3時間の安静と30分臥床の後に呼気ガス分析装置:FIT-2100(NihonKohden Corporation)を用い安静時代謝量を実測し(測定項目はRMR:基礎代謝量、VO2:酸素摂取量、Ve:分時換気量、FeO2:呼気中酸素濃度、Rf:呼吸数)、症例と年齢・身長・体重を同じにした場合の安静時代謝予測値(標準値)と実測値との比率(相対評価)で評価している。概ね、術前の呼吸代謝は正常対照群に比較して痙縮が重度の症例6例で約1.5から2.0倍高い数値を認めており、術後1.0から0.8倍程度に低下し、痙縮の改善度と相関する傾向にある。今後正確な統計学的処理を行う予定である。痙縮症例やジストニア症例を代表とする筋緊張異常症の症例を、臥床状態、車椅子、歩行介助、自力歩行可能群の重症度別に分類し、筋緊張・関節運動の重症度数値評価であるAshworth scaleを計測、それぞれ症例の安静時呼吸代謝(測定項目はRMR,VO2,Ve,FeO2, Rf)と標準値との相違を計測する。筋緊張が高度であれば安静時代謝は亢進している仮定に基づき、重症度と安静時代謝の相関性を計測し我々の先行研究の正当性を評価する。痙縮治療(ITB療法)により、術後安静時代謝がどの程度低下するのかを計測し、筋緊張の低下数値評価であるAshworth scaleとの相関性を評価する。Ashworth scale3以上の症例では、呼吸代謝は正常対照群と比較して約1.8から2.3倍近い数値を認めており、術後は1.0から0.8倍の低下を認めている。痙縮や筋緊張亢進の改善度との相関性を統計学的処理を行い評価している。歩行可能な3症例には、術前術後の歩行の状態を運動学的、関節運動学的評価をビデオモニター、モーションキャプチャーにて定量化し、治療効果を検証。安静時代謝だけでなく運動時のエルゴメーター、呼吸代謝も計測し、痙縮を代表とする筋緊張異常症が治療後の運動代謝にどの様に影響を及ぼすかも評価しているがこれに関しては術前術後の有意差は出ていない。現時点での全症例は10例であるが、もう少し症例を追加する予定である。痙縮症例やジストニア症例を代表とする筋緊張異常症の症例を、臥床状態、車椅子、歩行介助、自力歩行可能群の重症度別に分類し、筋緊張・関節運動の重症度数値評価であるAshworth scaleを計測、同時に安静時呼吸代謝を計測する。筋緊張が高度であれば安静時代謝は亢進しているという仮定に基づき、重症度と安静時代謝の相関性を計測し、また痙縮治療(ITB療法)により、手術前と手術3ヶ月後に食後3時間の安静と30分臥床の後に呼気ガス分析装置:FIT-2100(Nihon Kohden Corporation)を用い安静時代謝量を実測し(測定項目はRMR:基礎代謝量、VO2:酸素摂取量、Ve:分時換気量、FeO2:呼気中酸素濃度、Rf:呼吸数)、症例と年齢・身長・体重を同じにした場合の安静時代謝予測値(標準値)と実測値との比率(相対評価)で評価する。術後安静時代謝がどの程度低下するのかを計測し、筋緊張の数値評価であるAshworth scaleとの相関性を評価し、ITB療法の適切な治療域にあるかを評価する。

特に痙縮が全身に及ぶ症例では術前計測した安静時代謝が標準化した値よりも1.7倍以上の高値を呈しており、ITB手術後に著明に改善した。代謝機能改善は、痙縮の重症度改善と相関する傾向にあり、術後のITB療法の調整に用いる事ができると考えられた。代謝を標準化した値に近づければよりITB手術のコントロールができる可能性を示唆した。予定症例数に達しており、研究方法も安定して遂行できているが、もう少し症例を重ねたいと考えている。機能的脳神経外科平成25,26年度のデータ処理を統計学に照らし合わせ、症例を重ね、同様の解析を行い、最終的には痙縮・ジストニア症例の痙縮評価、安静時代謝、歩行可能症例は運動学的評価を計測する。またその成果を、学会等で発表し論文化する予定である。予定症例数もほぼ達成できており、研究方法も安定して遂行できているため。平成25年度のデータ処理を統計学に照らし合わせ行い、更なる症例数を重ね、同様の解析を行い、最終的には痙縮症例やジストニア症例を代表とする筋緊張異常症の症例を、臥床状態、車椅子、歩行介助、自力歩行可能群の重症度別に分類し、筋緊張・関節運動の重症度数値評価であるAshworth scaleを計測、それぞれ症例の安静時呼吸代謝を計測する。
希土類フリー高強度マグネシウム合金の再結晶メカニズムの解明と素材加工条件の最適化

CO2削減に大きく貢献できる自動車用ボディパネル材、骨格構造体等の自動車部品の超軽量化用の希土類フリー高強度マグネシウム台金開発のために、本研究では豊富で安価なユビキタス元素のみから構成される規則GPゾーン形成型Mg-Al-Ca(Mn)およびMg-Zn-Ca(Mn)系合金の再結晶挙動に及ぼす晶出化台物および粒内に形成されるナノ析出物の影響を解明し、その結果を基礎として、高性能なマグネシウム台金の創製のための合金設計指針とその最適製造プロセス条件の提案を目指した。成果は以下のとおりである。(1)汎用元素のみを含有するMg-3.6Al-3.3Ca-0.4Mn(mass%)(Al/Ca質量比29/26)台金連続鋳造材を用いて押出し加工を行った。300-475°Cという高温押出しにも関わらず、0.1mm/sという低速で押出すことにより、ナノスケールの板状および球状の準安定相の析出、微細分散した晶出化合物のピン止め効果による再結晶位微細化が発現し、その結果、300°C押出しまま材でも、引張強さ486MPa、引張耐力446AMPaと、既存の展伸用マグネシウム合金と比較しても非常に高い強度を示す。既存の耐熱型4032アルミニウム合金T6処理材に匹敵する高強度化が低コストで達成し、日本発の低コストで優れた耐熱展伸マグネシウム合金が実現すること明らかにした。(2)Mg-3.6Al-3.3Ca-0.4Mn(mass%)合金の鋳造まま材の高温押出しに伴うミクロ組織変化を、後方散乱電子回折法を用いて詳細に検討した。その結果、粒内ではまず(10-12)引張双晶が生じ、その双晶が成長し、強い底面集合組織を持っている未再結晶領域になる。さらに双晶が起きていない領域での柱面すべり変形と動的回復を伴った転位の再配列により形成される小傾角粒界が大傾角化し連続再結晶(CDRX)が生じる。その成果をもとに高性能化を目指した組織制御を提案し、新たな展開へ向けた研究へと進展させている。これらの成果は、今年度に第一著者として既に国際学術誌に3本掲載した。さらに、国際会議でも2回口頭発表を行い、「軽金属学会第122回春期大会」では優秀ポスター発表賞を受賞した。