hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ソフトウェア無線・音響統合プラットフォームの開発と動画像配信実験

本研究開発では、ソフトウェア無線とソフトウェア音響のプラットフォーム作成と評価実験を行なった。ソフトウェア無線に関してはGNU Radioを活用し、送信電力、変調方式、誤り訂正方式などを変化させながら計測実験を行ない、応用として音楽、静止画像、動画像の無線伝送実験を行なった。ソフトウェア音響に関しては市販のスピーカとマイク、MATLABを使用し、同じく送信音量、変調方式、誤り訂正方式などを変化させて特性計測を行ない、音楽と静止画像の配信実験を行なった。ソフトウェア音響に関しては動画像伝送までは至らなかったが、学会の評価は高く、2015年3月開催のIEEE WCNC 2015に採択された。提案書に記載した目的に沿って、ソフトウェア無線プラットフォームとソフトウェア音響プラットフォームの作成ならびに評価実験を行った。ソフトウェア無線に関しては、GNU Radioを使用し、主に視覚的なプログラミング環境として提供されているGNU Radio Companionを活用し、送信電力、変調方式、誤り訂正方式などを変化させながら、送受信コンピュータ間の静止画像、音楽、動画像の無線配信実験を行った。現実的な課題として、周波数オフセット、外部同期、パケット廃棄時の再送制御などの問題に取り込み、ソフトウェア無線に関する知見を深めた。また、マルチメディア情報の伝送は、現状、市販の無線方式(3G/LTE、無線LANなど)の品質レベルには到達していないが、その一方で、受信品質を上げるノウハウを蓄積した。ソフトウェア音響に関しては、MATLABと市販のスピーカとマイクを活用し、音声信号の搬送周波数、送信音圧、変調方式、誤り訂正方式などを変化させながら、送受信コンピュータ間のデータ転送のビットエラー特性の計測を行った。当初想定していた以上に距離の影響が大きく、送信レートを上げるためには送受信端末間の距離を数十cmに留めなければならないこと、ソフトウェア無線と同様に、送受信端末間の周波数合わせが重要になること、などを明らかにした。無線通信と音響通信を計算機上で統合するソフトウェア無線・音響統合プラットフォームの研究開発を進めてきた。本年度は特に市販品のマイクとスピーカを備えたソフトウェア音響通信プラットフォームをPC上に構築し、MATLABを活用したさまざまな条件下の通信実験を実施した。具体的にはまず受信機で、受信信号と同期パターンとの相互相関に基づく同期回復を行う処理の実装を行った。次に、複数のマイクとスピーカを利用し、音量、指向性、機器性能の違いに基づく通信性能の評価を行った。次に、環境雑音、搬送周波数、使用帯域幅などを変数として、通信性能の評価を行った。その結果として、主に使用音響機器の特性として、2kHz以下の周波数は会話などが雑音として重畳すること、帯域幅は8kHzを超えるとビットエラーが増加すること、などを確認した。また、送受信機間の距離、変調方式、誤り訂正符号を変化させた通信実験を実施し、ビットエラー特性の理論値と実測値の対比を行うと共に、数十cmの距離で5kbpsの伝送速度が得られることを確認した。最後に提案するソフトウェア音響プラットフォームの応用として静止画像や音楽の配信実験を行い、正しく送受信できることを確認した。申請時は動画像配信を目標に設定したが、今回の実験では実現できなかった。ただし、これは主に通信速度の問題であり、今後の特性改善に向けた知見は獲得した。期間全体の成果としては、ソフトウェア無線・音響を用いた静止画配信を実現し、当初の目標をほぼ達成したと考えている。また、本研究成果はIEEE WCNC 2015にも採択され、2015年3月に成果発表を行った。また、本研究開発は音響信号を用いる海中通信の実験の困難さの緩和を目的としていたが、ACM SIGCOMM 2014では音響通信の近距離通信(NFC)応用も提案されており、今後の方向性が拡がっている。通信工学ソフトウェア無線、ソフトウェア音響共に、周波数オフセットや端末間距離の影響が、当初の想定以上だったために、新たに対策を検討する必要が生じた。ただし、外部同期環境の整備や距離を変数とした計測実験により、今後に向けた対策は見通しをつけた。ソフトウェア無線、ソフトウェア音響共に、初年度は物理層レベルの検討が主体であったが、二年目はアプリケーション的な観点からの検討を完成させる。通信レートは当初想定していた数値は得られない可能性が高いが、その分、アプリケーション側で適応的に品質制御(レート制御、誤り制御など)を行い、課題の解決に努める。物品購入価格が当初の予定よりも安く済んだため。物品費の補填に使用する。
MMP2/MT1-MMP機能不全に伴う骨破壊機序の解明

MMP2遺伝子の不活性型ミスセンス変異は、ヒトにおいて多関節の関節破壊と骨粗鬆症を呈する骨溶解症(Winchester症候群)を生じる。MT1-MMP遺伝子変異によっても骨溶解症が生じることから、変異型MMP2がMT1-MMPの機能を抑制することが想定される。入手可能なMMP2遺伝子欠損マウスに、骨特異的に変異型MMP-2を発現させることを計画した。MMP2遺伝子の不活性型ミスセンス変異は、ヒトにおいて多関節の関節破壊と骨粗鬆症を呈する多中心性骨溶解症(Winchester症候群)を生じる。ムチランス型の関節リウマチに類似した病態が、プロテアーゼの不活性型変異で生じることは興味深いが、その分子機序については全く明らかとなっていない。最近になって、MT1-MMP遺伝子変異によっても骨溶解症が生じることが報告され、変異型MMP2がMT1-MMPの機能を抑制することが想定される。遺伝子改変マウスおよび骨溶解症患者由来iPS細胞を用いて、MMP2/MT1-MMP機能不全が骨関節におよぼす影響とその分子機序を解析することが本研究の目的である。先行研究において、ベータアクチンをプロモーターとした変異型MMP-2のトランスジェニック(Tg)マウスを作成したところ、繁殖能力を持たず、解析ができなかった。そこで本研究では、ヒト疾患により近い遺伝的環境を構築すべく、入手可能なMMP2遺伝子欠損マウスに、骨特異的に変異型MMP-2を発現させることを計画した。本年度はまず、骨に特異的に変異型遺伝子を強制発現させるため、I型コラーゲンのプロモーターを用いたコンストラクトの作成に取り組んだ。I型コラーゲンプロモータの下流に変異型MMP2を組み込み、さらにHAタグをつけた発現ベクターを作成し、培養細胞におけるタンパク発現と、HAタグによる回収が可能であることを確認した。in vitroにおいては、変異型MMP2とMT1-MMPとの相互作用の有無について、HEK293細胞における強制発現の至適条件を検討した。動物実験の予備実験として、in vitroにおける、変異型MMP2とMT1-MMPとの相互作用の有無について、HEK293細胞における強制発現の至適条件を検討した。さまざまなプロモータの下流に変異型MMP2を組み込み、さらにHAタグをつけた発現ベクターを作成し、培養細胞におけるタンパク発現と、HAタグによる回収が可能であることを確認した。研究室の移転と重なり、P2条件での遺伝子組み換え実験が遂行できない時期があり、進捗が遅れている。本研究では、ヒト疾患により近い遺伝的環境を構築すべく、入手可能なMMP2遺伝子欠損マウス(理研BRC)に、骨特異的に変異型MMP-2を発現させることを計画した。MMP-2は細胞膜上のMT1-MMP/TIMP-2と三量体を形成した後にプロペプチドの切断を受け、部分活性型(64kDa)となり三量体から遊離する。変異のためにプロペプチドが切断されないと、MT1-MMPは変異型MMP-2に占拠され、その機能が抑制されると考えられる。動物実験の予備実験として、HEK293細胞に変異型MMP-2、TIMP2およびMP1-MMPを強制発現させ、MT1-MMPの基質であるI型コラーゲンやRANKL、特異的蛍光基質を用いてその活性変化の検討を行った。研究室の移転に伴い、P2条件での遺伝子組み換え実験が遂行できない時期があり、進捗が遅れている。

MMP2遺伝子の不活性型ミスセンス変異は、ヒトにおいて多関節の関節破壊と骨粗鬆症を呈する多中心性骨溶解症(Winchester症候群)を生じる。ムチランス型の関節リウマチに類似した病態が、プロテアーゼの不活性型変異で生じることは興味深いが、その分子機序については全く明らかとなっていない。最近になって、MT1-MMP遺伝子変異によっても骨溶解症が生じることが報告され、変異型MMP2がMT1-MMPの機能を抑制することが想定される。遺伝子改変マウスおよび骨溶解症患者由来iPS細胞を用いて、MMP2/MT1-MMP機能不全が骨関節におよぼす影響とその分子機序を解析することが本研究の目的である。先行研究において、ベータアクチンをプロモーターとした変異型MMP-2のトランスジェニック(Tg)マウスを作成したところ、繁殖能力を持たず、解析ができなかった。本研究では、ヒト疾患により近い遺伝的環境を構築すべく、入手可能なMMP2遺伝子欠損マウス(理研BRC)に、骨特異的に変異型MMP-2を発現させることを計画した。MMP-2は細胞膜上のMT1-MMP/TIMP-2と三量体を形成した後にプロペプチドの切断を受け、部分活性型(64kDa)となり三量体から遊離する。変異のためにプロペプチドが切断されないと、MT1-MMPは変異型MMP-2に占拠され、その機能が抑制されると考えられる。動物実験の予備実験として、HEK293細胞に変異型MMP-2、TIMP2およびMP1-MMPを強制発現させ、MT1-MMPの基質であるI型コラーゲンやRANKL、特異的蛍光基質を用いてその活性変化の検討を行った。変異型MMP-2を発現させることで、MT1-MMPの基質分解が抑制されることを確認した。MMP2遺伝子の不活性型ミスセンス変異は、ヒトにおいて多関節の関節破壊と骨粗鬆症を呈する骨溶解症(Winchester症候群)を生じる。MT1-MMP遺伝子変異によっても骨溶解症が生じることから、変異型MMP2がMT1-MMPの機能を抑制することが想定される。入手可能なMMP2遺伝子欠損マウスに、骨特異的に変異型MMP-2を発現させることを計画した。研究室の移転と重なったこともあり、トランスジェニックマウス作成に用いる発現ベクターの、作成および機能確認に時間を要し、動物実験の進行が遅れた。動物実験の遂行と並行しながら、in vitroにおける変異型MMP2の機能解析を進めて行く。in vitroにおける変異型MMP2の発現実験を先行させて、機能解析を進めていく。整形外科学動物実験の遂行と並行しながら、in vitroにおける変異型MMP2の機能解析を進めて行く。培養細胞を用いた実験の進行に遅れを生じ、動物購入費および消耗品購入費が予定額よりも少なくなったため。培養細胞を用いた実験の進行に遅れを生じ、動物購入費および消耗品購入費が予定額よりもすくなくなったため。動物実験の進行および培養細胞を用いた実験の進行に遅れを生じ、動物購入費および消耗品購入費が予定額よりも少なくなったため。動物実験費ならびに試薬購入として、次年度に使用する。試薬購入費として次年度に使用する。
構成的方法による異方的超伝導の発現機構に関する研究

平成18年度の研究では、Zhang-Rice singlet状態に基づく電子対凝縮状態およびこの状態が厳密な基底状態となるような具体的なハミルトニアンを構成した(結果はJ. Phys. Aに掲載)。またこの成果を論文にまとめる過程でspin-singlet電子対が生成されるメカニズムの理解が深まり、今年度の研究で、非常に一般化された模型上で、ある種の反強磁性相互作用によりspin-singlet電子対凝縮状態が安定化されることを見出した。具体的には、フェルミ面近傍の電子に相互作用が働く一般的なモデルから出発し、波数空間での電子間相互作用がある条件を満たすときにspin-singlet電子対凝縮状態が厳密に基底状態となることを示した(Statphys23 in Genova, Italyにて発表)。また、相互作用のタイプを変えることで、s波のみならず、d波等の異方的電子対状態を再現することにも成功した。さらに、アイデアを強磁性揺らぎがある場合へと拡張し、通常のHubbardハミルトニアンに強磁性短距離相互作用を加えた模型上で、完全強磁性状態とspin-triplet電子対凝縮状態とが共存しえることを厳密に示した(arXiv:0803.0174、投稿済、査読中)。本科研費補助による一連の研究により、色々な種類の電子対凝縮基底状態をもつ模型が構成されたが、これら模型およびその中に見出される電子対生成のメカニズムは、超伝導現象の解析に通常用いられる分子場等の近似理論と相補的な役割を果たしつつ、異方的超伝導の理解につながると期待される。銅酸化物高温超伝導体はホールドープされたモット絶縁体して捉えることができ,ドープされたホールはZhang-Rice singletを形成していると広く認識されているが,今回このZhang-Rice singletを基にd波pairing状態を構成し、その性質について調べた.まず,このpairing状態がresonating-valence-bond状態として表現されることなどを示した.つぎに,超伝導オーダーパラメータμのホール濃度δ依存性を調べ,μのupper boundが,δ=0,1で0,δ=0.5で最大値となるドーム構造となることを示した。また,μのlower boundを計算し,δ>8/9に対してμは有限値をとることを示した.さらに,このpairing状態が基底状態となるような,斥力相互作用とある種の反強磁性相互作用をもつHamiltonianを構成し,具体的模型上で,d波超伝導状態が再現されることを厳密に示した.(得られた結果は論文としてまとめ現在投稿中である.arXiv:0704.3610も参照.)異方的超伝導現象を理解するためには,Hubbard model等の強相関電子系が示す様々な現象に関する知見もまた深めておく必要がある.強相関電子系における長年の問題として金属強磁性の問題が挙げられるが,今回,構成的観点からの考察を行い,Hubbard modelが強相関極限で金属強磁性基底状態をもつことを厳密に示した.(学習院大学、田崎氏との共同研究.結果はPhysical ReviewLetters 98,116402(2007)に掲載.)平成18年度の研究では、Zhang-Rice singlet状態に基づく電子対凝縮状態およびこの状態が厳密な基底状態となるような具体的なハミルトニアンを構成した(結果はJ. Phys. Aに掲載)。
低誘電率・高Qを持つ次世代ミリ波用誘電体の研究開発

コーディエライト組成のガラスから、結晶化ガラスミリ波誘電体を作製した。コーディエライトの多形であるインディアライトを主とするセラミックスが得られ、ロスの少ない高Qf>200,000GHz、低誘電率ε_r=4.7、共振周波数の温度係数TCf=-27ppm/°Cの特性の優れた次世代ミリ波誘電体を作製した。しかし、このガラスセラミックスは、表面からの結晶化で極めて異方性が強いものであった。コーディエライトは、低熱膨張で知られ、c-軸方向にマイナス、a-軸方向ヘプラスの熱膨張をもつ。表面失透でc-軸方向に伸長した結晶が垂直にぶつかる点でクラックを発生、割れが生じた。冷却速度を調整して大きなクラックは避けることができて、ミリ波誘電特性は測定可能であった。しかし、細かいクラックは避けることができず、品質係数に大きなバラツキを与えていた。さらに、この細かいクラックをも無くす目的で、ルチルを核形成剤として用い、ボリュウム結晶化を目指した。ルチルを10、20wt%添加したガラスを作製し、結晶化ガラスを得た。SEM観察で微細なクラックを抑えることができ、ミリ波誘電体特性も優れたものが得られた。品質係数Qf=120,000GHz、温特TCf=Oppm/°C、誘電率7。研究の目的近年、非圧縮画像転送(PAN、LAN)やプリクラッシュセーフティーシステム等に於いてミリ波用誘電体基板の利用が進んでいる。ミリ波用誘電体としては誘電率の小さい珪酸塩が注目される。中でもコーディエライトは誘電率が低く、温度特性が良い点に注目して研究を始めた。更に、Niのドープにより高品質係数(高Q)化し、対称性の高いインディエライト構造に近づくことが明らかとなった。そこで、本研究では、ミリ波用誘電体材料として低誘電率・高Qのインディエライトの研究開発を目的とする。ガラス粉末からのインディアライトセラミックスの合成当初、コーディエライトガラスを粉砕して、ペレットを作製して13501470°Cで2時間焼結したが、収縮率が7-8%と焼しまりが良くなく、ポーラス(SEM観察)で結晶化が進まなかった(粉末X線回折でほとんどハロー)。それでもマイクロ波誘電特性は、低誘電率でε_r5.0,Qf12,000 GHzを得ることができた。次に、緻密な結晶化が期待されるグラスセラミックスの合成に移った。ガラスセラミックスの合成コーディエライト組成に調合した粉末を、電気炉で1550°Cで溶融し、黒鉛の型に流し込み、ガラス棒を得た。得られたガラスをガラス転移点以下の温度でアニールして歪みを取り除いた。このガラス棒から径10mm×6mmのペレットを切り出し、12001400°Cで結晶化を計った。1200°C、20h結晶化したもののマイクロ波誘電特性は誘電率4.7、Qf=200,000GHzを超す良いものが得られた。インディアライトとコーディエライトの量比をリートベルト法で解析し、インディアライトが多い方が高Qで有ることを明らかにした。しかし、ペレットの変形やクラックが多く、その克服が次の課題である。インディアライト・ガラスセラミックスの合成・本研究の目的材料である低誘電率・高Qの生成条件を明らかにした。

インディアライトの生成量が多いほど高Q材であった。焼成温度は低温側の1200°Cでインディアライトが95%以上、焼成時間は短時間の10時間で100%近くの値が得られた。誘電率4.7、Qf 200000GHz程度の特性の優れた材料を得ることができた。・インディアライトは、従来対称性が高いので高温型と見なされてきたが、低温(1200°C)・短時間(10h)で生成することが明らかとなった。品質係数Qとオーダリングの関係は、オーダしていない対称性の高いインディアライトの方が高いことが確認された。我々のこれまでの主張を補強するものである。ガラスセラミックスのクラックの低減・前年度得られた低誘電率高Qガラスセラミックスの問題点であるペレットの変形・クラックの低減を検討した。クラックの原因である表面失透化を避ける為に、結晶核生成条件の探索を行った。ガラス転移点以上、ガラスの結晶化温度当たりまで探索を行ったが、いずれも結晶核が得られず結晶化しないか表面失透するものであった。これまで、コーディエライト組成のガラスから、結晶化ガラスミリ波誘電体を作製した。コーディエライトの多形であるインディアライトを主とするセラミックスが得られ、ロスの少ない高Qf>200000GHz、低誘電率er = 4.7、共振周波数の温度係数TCf = -27 ppm/oCの特性の優れた次世代ミリ波誘電体を作製した。しかし、このガラスセラミックスは、表面からの結晶化で極めて異方性が強いものであった。コーディエライトは、低熱膨張で知られ、c-軸方向にマイナス、a-軸方向へプラスの熱膨張をもつ。表面失透でc-軸方向に伸長した結晶が垂直にぶつかる点でクラックを発生、割れが生じた。冷却速度を調整して大きなクラックは避けることができて、ミリ波誘電特性は測定可能であった。しかし、細かいクラックは避けることができず、品質係数に大きなバラツキを与えていた。本研究では、この細かいクラックをも無くす目的で、ルチルを核形成剤として用い、ボリュウム結晶化を目指した。ルチルを10、20wt%添加したガラスを作製し、結晶化ガラスを得た。SEM観察で微細なクラックを抑えることができ、ミリ波誘電体特性も優れたものが得られた。品質係数Qf=120000GHz、温特TCf= 0 ppm/oC、誘電率7。既に、インディアライト/コーディエライトガラスを作製し、その結晶化条件を検討し、目的の特性:低誘電率(4.7)、高Q(Qf 200,000GHz以上)を得た。しかし、サンプルの変形やクラックが存在し、その克服が課題である。24年度が最終年度であるため、記入しない。サンプルの変形やクラックの対策には、表面結晶化でなくボリュウム結晶化が有効である。インディアライト/コーディエライトの初晶領域で結晶核の生成条件を探索し、ボリュウム結晶化の組成を決め、クラックや変形のない低誘電率・高Qの結晶化ガラスを得る。また、共振周波数の温度特性の改善とボリューム結晶化には、インディエライトと逆の温度特性を持つルチル(TiO2)の添加の効果を明らかにする。
乳酸菌表層への化学提示法を用いた経口ワクチンの開発

バクテリア細胞壁へのムラミン酸誘導体導入による表面修飾という本手法の発展として、ムラミン酸誘導体をもちいた新しい抗菌剤について検討した。ムラミン酸の4位をフッ素化した細胞壁前駆体誘導体(フッ素化パークヌクレオチド)を、N-アセチルガラクトサミンを出発原料として合成するルートを新たに確立した。このフッ素化パークヌクレオチドは、バクテリア細胞壁合成経路においてLipidIIの合成を阻害することにより、抗菌作用を示すことが期待される。この抗菌作用について乳酸菌を用いて調べた。菌株には、ラクトバシルス属のL.plantarumJCM1149を用いた。この細菌をフッ素化パークヌクレオチドを1mg/ml(0.87mMの,0.01mg/ml(0.0087mM)で含む培地(市販のラクトバチリMRSブロスを22.5g/lで蒸留水に溶かしたもの)に添加し、嫌気性条件下37°Cで培養した。比較として、化合物(Ia)を含まない培地でも培養した。1、2、3、5、7、10時間後の細菌の個体数を、寒天培地上で形成されたコロニーを数えることにより算出した。各時間での細菌の個体数を算出した結果、フッ素化パークヌクレオチドを含む培地では含まない培地にくらべ、増殖率が低下することが確認された。これらの成果はOrg.Lett.2004,6,1753-1756に掲載された。本年度は、まず、乳酸菌表面に導入したケトン基を足場として、糖鎖を乳酸菌表面に付加させることを検討した。糖鎖(マンノペンタオース)を、ケトン基と特異的に結合するオキシルアミノ基をもったリンカーをもちいて、乳酸菌表面に付加することに成功した。このことは、マンノースを特異的に認識するレクチンを固定化した基板に対する接着性の変化として、表面プラズモン共鳴法や蛍光顕微鏡観察により確認することができた。バクテリアの接着性は、有用細菌の腸内への常在化や、病原性細菌による感染などに関わっていることが知られており、本手法によって細菌の接着性能を変化させることができるということは大変重要な意味を持っている。次に、乳酸菌細胞壁への目的化合物の提示効率を上げることを検討した。人工の細胞壁前駆体を加えた培地でバクテリアを培養するときに、バクテリアの細胞壁前駆体の生合成を阻害する抗生物質(ホスホマイシン)を培養系に添加して天然の細胞壁前駆体の量を制限することにより、導入効率を挙げることに成功した。これらの成果は、Control of bacteria adhesion by cell-wall engineering R.Sadamoto, K.Niikura, T.Ueda, K.Monde, N.Fukuhara, S.-I.Nishimura J.Am.Chem.Soc., 2004, 126, in pressに掲載されることとなった。
動的に構成が可能な複数画面コンピューティングに関する研究

本研究では、携帯情報端末、ノートPC、デスクトップPC、共有の電子白板などの大小の画面を動的に連携させ、複数計算機間や複数人でのコミュニケーションを円滑にすることを目指す。「動的複数画面コンピューティングシステム」では、様々な計算機の複数の表示画面を動的に連携させることが可能であり、表示画面間で画面転送や遠隔操作を行うことができる。我々は「複数画面コンピューティング」の考え方に基づき、まず「複数画面コンピューティングシステム」を構築した。つぎに「複数画面コンピューティングシステム」のアプリケーション例としていくつかのアプリケーションを検討し、試作および評価を行った。ユビキタス環境における複数計算機の表示画面に着目して研究を進めた。本研究では、「動的に構成が可能な複数画面コンピューティング」に関する研究開発を行い、複数のノートPC画面を初めとして、携帯情報端末、共有の電子白板などの大小の画面を有機的に連携させ、複数計算機間や複数人でのコミュニケーションを円滑にすることを目指した。平成23年度は「複数画面コンピューティング」の考え方に基づき、「仮想ワークスペース構築ソフトウェア」の構築を試みた。今後この「仮想ワークスペース」の考え方をさらに発展させ「複数画面コンピューティングシステム」を構築する予定である。平成23年度は「仮想ワークスペース構築ソフトウェア」の機能として、マルチ画面連携機能とマルチマウス機能の検討を行い、試作システムを実装した。マルチ画面連携機能を用いることにより、ユーザは、従来のマルチディスプレイシステムと同様に、自分のコンピュータの表示画面を他のコンピュータの画面上に移動することができる。従来のマルチディスプレイシステムとの違いは、従来は、あくまで一人のユーザが複数画面を操作していたが、本方式では移動先のコンピュータの画面を借用して表示するところである。そのため複数人が複数の表示画面を共同で利用するグループウェア的な機能が可能となる。また、マルチマウス機能により複数のマウスカーソルがコンピュータの画面に表示される。複数のユーザが各々のマウスカーソルを持つことができ、表示されたマウスカーソルは対応するユーザが操作するポインティングデバイスにより独立して操作することが可能となった。平成23年度は、マルチ画面連携機能とマルチマウス機能について、設計からコーディングまでを完了し、システム全体としての基本的な動作を確認した。本研究では、「動的に構成が可能な複数画面コンピューティング」に関する研究開発を行った。我々は複数のノートPC画面、携帯情報端末、共有の電子白板などの大小の画面を有機的に連携させ、複数計算機間や複数人でのコミュニケーションを円滑にするシステムの開発を目指している。複数の様々な画面、デバイス、各種のセンサーが存在する空間を「拡張空間(Augmented Space)」と呼ぶが、拡張空間は最近よりインタラクティブになってきている。平成25年度は、さらに関連する幾つかのアプリケーションを検討し、試作、評価を行った。アプリケーションの一つとして、「タッチパネル搭載端末同士を重ねる操作による端末連携手法」について研究を行なった。本手法ではユーザは端末同士を重ねることにより連携を行う。連携中は、重ねられた端末の画面が一体化される。また、連携は端末同士を離すことにより解除される。装着型携帯端末による大画面ジェスチャインタラクションについても研究を行なった。このシステムはユーザがカメラ付き携帯情報端末をペンダントのように装着して大画面とインタラクションを行うシステムである。これにより、複数人で同時に、かつハンドジェスチャだけで様々なインタラクションを行うことが可能になる.また、我々は拡張空間(Augmented Space)におけるターゲット獲得のためのインタラクション手法に関する研究を行なった。拡張空間においてはすべてのオブジェクトはインタラクティブであり、多くの選択操作が必要である。天井にカメラを設置してオクルージョンの問題を回避し、新たな選択手法として2段階で選択を行うPoint-TapおよびTap-Tapという二つの方法を設計、評価した。ユビキタス環境における複数計算機の表示画面に着目して研究を進めている。本研究では、「動的に構成が可能な複数画面コンピューティング」に関する研究開発を行い、複数のノートPC画面を初めとして、携帯情報端末、共有の電子白板などの大小の画面を有機的に連携させ、複数計算機間や複数人でのコミュニケーションを円滑にすることを目指している。平成24年度は、構築中の「複数画面コンピューティングシステム」のシステム全体の動作確認をおこない、ユーザからのフィードバックに基づきシステムの評価・改良を進めた。特に、ウィンドウ管理モジュール、マウス管理モジュールについて機能強化を行った。システムの効率化として、画面イメージの転送効率の向上や画面の一部領域のみの転送についても実装を行った。また、本システムについて、「複数画面コンピューティングシステム」の適用例として、いくつかのアプリケーションを検討し、試作した。アプリケーションの一つは、プレゼンテーションシステムである。このシステムを使用すれば、学会や研究室のゼミなどで何人かが連続してプレゼンテーションを行う際に、マシンをプロジェクタに機械的につなぎかえる必要がない。また、発表者は、発表をする際に、プロジェクタが映し出しているページだけでなく、そのページのオーラル原稿を見ることができ、次に映すページもサムネールで小さく見ることができる。

聴衆は、プレゼンテーションを聞く際に、プロジェクタに映し出されているページや過去のページを手元のPCで確認することができる。もう一つのアプリケーションは動的構成が可能な複数情報端末の入出力連携のシステムである。様々な種類の情報端末同士を動的に連携することによって、複数人における情報の閲覧と操作を円滑化することを目的としている。提案手法によって情報閲覧と操作を行なうことができるシステムを開発した。平成23年度は「複数画面コンピューティング」の考え方に基づき、「仮想ワークスペース構築ソフトウェア」の構築を試みた。また、「仮想ワークスペース構築ソフトウェア」の機能として、マルチ画面連携機能とマルチマウス機能の検討を行い、試作システムを実装した。このように本研究は概ね計画どおり順調に進展している。25年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は、構築中の「複数画面コンピューティングシステム」のシステム全体の動作確認をおこない、ユーザからのフィードバックに基づきシステムの評価・改良を進めた。また、本システムについて、「複数画面コンピューティングシステム」の適用例として、「プレゼンテーションシステム」や「複数情報端末の入出力連携のシステム」などいくつかのアプリケーションを検討し、試作した。このように本研究は概ね計画通り順調に進展している。「複数画面コンピューティングシステム」のシステム全体の動作確認をおこない、ユーザからのフィードバックに基づきシステムの評価・改良を進める。特に、ウィンドウ管理やマウス管理について機能強化を行う。システムの効率化として、画面イメージの転送効率の向上や画面の一部領域のみの転送について実装を行う。また、本システムについて、いくつかのアプリケーションを検討し、試作する。平成25年度は最終年度ということもあり、平成24年度までに基本的な部分についてシステム全体の動作確認を行った「複数画面コンピューティングシステム」について、基本機能をさらに充実させるとともに、ユーザからのフィードバックに基づきシステムの評価・改良を進める。特に、ウィンドウ管理モジュール、マウス管理モジュール周りについて機能をさらに充実させる。また、本システムについて、さらにいくつかのアプリケーションを検討し、試作、評価を行う。
アジア大都市の歴史的街並み保全のまちづくりにおける多主体連携プロセスに関する研究

アジア大都市の4つの歴史地区(台北市大稲&#22485;地区、ハノイ市36通り地区、横浜市山手地区、ペナン市ジョージタウン世界遺産地区)で取り組まれている保全型まちづくりについて、歴史的環境保全の仕組みと取組、市民活動支援の仕組みと取組、ステークホルダーの役割に着目して分析した。その結果、保全型まちづくりの展開における重要要因を抽出するとともに、関係者が担う重要な役割を類型化した。また、各地区の比較から、多主体連携により進める保全型まちづくりのための重要要因の抽出、および住民・市民らの参加意向の発展に応じた住民参加制度の整備の必要性を指摘した。今年度は台北、ハノイ、横浜における歴史的環境保全及び住民活動支援の関連制度に関する文献調査を行った。また台北市Dadaocheng迪化街地区、ハノイ市36通り地区について現地調査を実施し、歴史的町並み保全の関係者へヒアリング調査を行った。台北については、研究論文、書籍、台北歴史資源経理学会提供資料により、台湾・台北市における歴史的環境保全制度および住民のエンパワメントに関する制度の整理を行った。また、平成24年11月に開催された「Dadaocheng歴史風貌特定専用区保存活化経験交流国際研討会」を傍聴するとともに、保全活動に深く関わってきた関係者3名へのヒアリングを実施した。これによりDadaocheng地区における25年以上の活動の概要を把握できた他、ヒアリング対象者に加えて重要な関係者との知己を得た。ハノイについては、既往研究論文、報告書等より、ベトナム及びハノイにおける歴史的環境保全の関連制度について整理した。また、平成25年3月に現地調査を実施し、研究協力者へ事例概要や取組の課題などについてヒアリングを行った。ベトナム国内では失敗事例とされているハノイ36通り地区の取組に対し、同国内において成功事例とされ、ハノイ市の保全のきっかけともなった世界遺産都市ホイアンを視察。当初の研究計画では含んでいなかったが、本研究で扱う5都市で唯一の社会主義国であるベトナムは社会状況に大きな違いがあるため、同国内における成功事例を参考とすることは重要だった。ここは住民、自治体、専門家の連携が奏功した事例であり、ハノイ市の「失敗」を検討する上で重要な知見を得られた。翌年度繰越分を活用して、バンコクで開催された研究会に台北・ハノイの協力者を招聘して追加資料を収集。その結果、特に現地調査では詳細な情報が得られなかったハノイTa Hien通りにおける町並み保存事業の情報が得られた。今年度は昨年度に実施した現地調査の分析、また文献調査、関係者ヒアリング、5月31日6月2日にバンコクで実施された研究会資料から得られた情報から、歴史的環境保全の関連制度の整理を行った。特にハノイ・台北・横浜の歴史的環境保全関連制度の発展状況と保全型まちづくり活動の歴史について比較した。この内容は9月にマニラで開催されたIntemational Academlc Consortium for Sustainable Citiesの第4回シンポジウムにてポスター発表を行った。横浜、台北、ハノイについては、それぞれ保全の取り組みの先進事例となった山手地区(横浜)、迪化街地区(台北)、36通り地区(ハノイ)について歴史的な街並みを保全するための1国レベルの法律等、2自治体レベルの条例・要綱等を整理し、3各地区での街並み保全の取り組みを文献及び関係者へのヒアリング調査から可能な限り時系列で拾い上げ、1・2と3の関係性について検討した。その結果、以下の5点を歴史的街並み保全において重要な要因として抽出した。1先行するボトムアップ型活動の存在、2保全対象となる建築物の所有者ニーズを適切に組み込むための制度の柔軟性、3地元の先導的な主体の存在、4保全に関する市民意識啓発、世論喚起におけるメディアの役割、5ステークホルダー間のコミュニケーションの確保。特に日本と台湾では市民やNGO等によるボトムアップ型の保全活動が先行し、歴史的環境保全制度の形成に可能性が示された。社会主義国のベトナムにおいてはボトムアップ型活動は制限されているが、近年専門家らによる36通り地区の調査プロジェクトで住民を招いて議論のプロセスに巻き込む試みが行われていることから、行政から調査等の委託を受ける専門家らが仲介する形で住民・市民らの声を組み込むボトムアップ型プロセスの形へと発展する可能性が考えられる。今年度は、横浜山手地区の文献・ヒアリング調査・現地視察、ペナン・ジョージタウン地区での現地調査を実施した他、ハノイでは他の研究事業で実施したヒアリングの分析を行った。また、過年度に実施した台北Dadaocheng地区での歴史的環境保全の関係主体の役割について分析した内容を論文にまとめ、国際シンポジウムで発表した。横浜については、文献調査・専門家ヒアリング調査から、地元住民組織が主体的に都市計画等の制度を活用しながら実質的な保全のための効力を高めていった事がわかった。市側でも山手の保全を意識した取組の中で地元との協議の必要性が認識され、まちづくり活動の支援事業も活用しながら専門家が地元に継続して関わり、主体的な住民活動の意向を尊重しながら支援が行われた。ペナンでは、政府機関、NGO、地元住民、専門家へのヒアリングより、NGOの積極的かつ精力的な活動が遺産保全に大きく貢献したことが分かった。多様な関係者が活動を繰り広げ、事業に応じて委託・協力も頻繁に行われている一方、全体の動きを共有・調整するプラットフォームは十分形成されておらず、個人間の情報共有に依存している状況が推察された。台北では保全に関わった各主体の役割の分析から、保全活動の展開における5つの要素を抽出した。

1保全活動のトリガー、2公共予算支出のための根拠付け、3保全事業実現のための制度設計、4実施、5実施されている保全事業の持続可能性の確保。各主体に期待される役割として、次の5点を挙げた。1NGO:地区の本質的価値を維持するためのバランサー、2都市発展局:風致地区計画改訂での地区内の住みやすさへの注力、3都市発展局・都市更新処:地元コミュニティを保全に巻き込む方法の模索、4都市発展局・都市更新処:容積移転後の修復された歴史的建造物の再利用の質の確保、5都市更新処:観光以外の代替産業による既存産業の活性化の促進。アジア大都市の4つの歴史地区(台北市大稲&#22485;地区、ハノイ市36通り地区、横浜市山手地区、ペナン市ジョージタウン世界遺産地区)で取り組まれている保全型まちづくりについて、歴史的環境保全の仕組みと取組、市民活動支援の仕組みと取組、ステークホルダーの役割に着目して分析した。その結果、保全型まちづくりの展開における重要要因を抽出するとともに、関係者が担う重要な役割を類型化した。また、各地区の比較から、多主体連携により進める保全型まちづくりのための重要要因の抽出、および住民・市民らの参加意向の発展に応じた住民参加制度の整備の必要性を指摘した。27年度が最終年度であるため、記入しない。都市保全今年度は台北、ハノイ、横浜の3事例について文献調査及び現地調査・ヒアリング調査を行って活動の分析を行う予定であったが、文献調査は進んだものの、活動の詳細を把握するためのヒアリング調査が不十分な結果となってしまった。その理由として、いずれの事例も活動の経緯の把握と関係主体の把握を同時に進めることを試みたが、特に台北事例のヒアリング調査では、25年に渡る活動の概要の把握はできたものの、関係主体間がどのように連携していったのか、詳細な点まで踏み込んだヒアリング調査を実施できなかった。上記の点を踏まえ、ハノイの現地調査では、文献調査からはイメージが付きにくかった社会主義国の状況、町並み保全の取組上の課題の現況を把握したうえで、ヒアリング調査計画の立案を行うことを目的とし、3月に実施した現地調査は第1回と位置づけて研究協力者に現地の案内と踏まえるべき背景についての質疑応答による現況把握を目的とした。横浜の事例については、既存資料の読込を進めていたが、現地調査のための十分な時間を確保できなかった。翌年度繰越により追加調査の実施を予定していたが、平成25年4月上旬に妊娠が判明したことで海外渡航ができなくなってしまったことで、さらに研究が遅れることとなった。途中で現地調査を最低でも2回実施しなければ十分な分析資料の収集が困難であると方針を変更したこと、また体調のため海外渡航を回避したことが主な研究遅延の理由である。妊娠のため医師との相談の上海外渡航が制限されたことから現地調査ができなかった。また体調がすぐれない日が続いたことから、当初想定していた横浜の現地調査へも赴くことができず、数名の関係者へのヒアリング調査と体調を見ながら文献調査を進めるという形でしか研究を進めることができなかつた。
慢性疾患患者の症状マネージメントを支える看護介入

本年度は、患者主体の症状マネジメントを支える看護介入とはどの様なものかを明らかにすることを目的として取り組んだ。文献の整理及び経験の豊かな看護者からの助言を得て、患者自身の症状マネジメントを支える上で必要な援助技術や看護者の姿勢を整理した。その結果、慢性疾患患者の症状マネジメントを支える上での重要な看護者の姿勢として*病気・症状をもって生きる姿勢を育む、*その人自身の自己決定を支える、*病気・症状の悪化・進行を防ぐ、*病気・症状に関する管理の力を高める、*家族の力を強化する、が見出された。また、慢性疾患患者の症状マネジメントを支える看護援助の在り方として、*患者自身が症状を読みとるための手がかりを得るような支援、*患者自身が症状を読みとり、判断するための視点を得るような支援、*症状への対処能力を高めるような支援、*症状体験からの学びを活かすことができるような支援が見出された。また、これらの項目を活用した看護者への聞き取り調査では、病気・症状の進行を防ぐことや自己管理の力を高めることへの意識は高いが、その人自身の決定を支えていくことや家族の力を高めることへの意識は低い傾向が見られた。看護援助においては、患者自身の症状への対処能力を高めるような関わりは比較的なされていたが、年齢や病状等を考慮した個別的な関わりが十分ではない傾向にあった。これらの調査から、看護者のみならず患者自身も自身の体験に注目して、症状をマネジメントしていくこと、また、患者自身の体験を活用した関わりの重要性が示唆された。今後は、明らかになった視点や援助技術が実際にどの程度実施されているかを把握するための質問紙を作成し、実態調査を行う予定である。本年度は、慢性疾患を持つ人たちの症状マネージメントを看護者としていかに支えていくかを検討する資料を得るために、文献整理と慢性疾患に罹患している患者への面接を行った。そして、慢性疾患患者が病気をもった生活の中でどの様な体験をしているのか、また、どの様な工夫を行っているかについての分析を行った。慢性疾患患者(気管支喘息、閉塞性肺疾患、狭心症、慢性腎不全)27名との面接の結果、以下のようなことが明らかになった。<患者の体験>*自己の身体の状態を捉える手がかりがないための不安定さの体験病気やおかれている状態の全体像がつかめない、手探りの状態*身体のサインや知識からの身体の状態のイメージ化*病気に向き合う気持ちの揺らぎ自分で対処できることが見えないための無力感*病気と折り合いをつけた生活の困難さ<体験からの学び>*病気と共に生きるための方略の学び*症状に備える方略の学び*症状への警戒*症状を捉えるための手がかりの獲得と拡大の方法今後は、看護者を対象に面接を実施し、看護者の実践を明らかにする。そして、患者・看護者への面接調査の結果をもとに質問紙を作成し、慢性疾患患者への看護を行っている看護者を対象にアンケート調査を実施する。実態調査をふまえて、慢性疾患患者の症状マネージメントを支える看護介入のあり方について、現状の課題と看護の方向性を見出していく。
遺伝生化学的手法による紅色細菌の光合成電子伝達系と窒素固定系を連結する因子の解明

本研究では、光照射下で高い窒素固定活性を示す光合成細菌Rhodobactercapsu-latusを題材として、この経路の解明に取り組んだ。具体的には、ニトロゲナーゼへの直接の電子供与体と考えられているフェレドキシンI (fdxN遺伝子産物)とfdxN周辺の分子遺伝学的解析から見つかった既知の他の細菌のnif遺伝子とは類似性を示さないがこの細菌の窒素固定には必須な遺伝子(rnf遺伝子群)に着目した研究を行った。第1に、前者についての蛋白質工学的改変を行い、構造上の特徴が窒素固定機能というよりはきわめて低い酸化還元電位の維持に関連していることを示した。第2に、遺伝子融合法ならびに大腸菌で発現させた組換え蛋白質に対する抗体を用いた免疫化学的手法により、rnf遺伝子群の産物が生体膜上で複合体を形成していることを示した。さらに、rnfオペロンと類似オペロンならびにfdxN類似の遺伝子が非窒素固定菌であるEscherichia coliやHaemophilus influenzaeにも存在することを見出した。実験事実ならびに既知のエネルギー共役型の酸化還元酵素のアミノ酸配列との比較から、Rnf蛋白質複合体はプロトン輸送型NADHキノン酸化還元酵素の膜表在部分とナトリウム輸送型NADHキノン酸化還元酵素の膜内在性部分のキメラ上の構成を持つことが示唆された。これらに基づき、Rnf蛋白質複合体が、プロトン輸送に共役してNADHを酸化しFdxNを還元する新規な酸化還元酵素複合体であることを提唱する。著書らは、光合成細菌Rhodobacter capsulatusにおいて、既知のnif遺伝子の相同性を示さないが窒素固定に必須な遺伝子群(rnfABC;rhodobacter nitrogen firation)を見いだしてきた。これらと相同性を示す遺伝子はこれまで知られていなかった。しかし平成7年度新たに、Vibrio alginolytiocusのNa^+輸送NADH-キノン酸化還元酵素のオペロン内にrnfAのホモログを、また、全ゲノムの塩基配列が決定されたHaemophilus influenzaeにrnfABCと極めて相同性の高いものを見出した。これらの細菌は窒素固定を行わないことから、rnf遺伝子群に新たな酸化還元酵素スーパーファミリーの一員である可能性がある。今年度は、1)RnfAについて大腸菌アルカリ性フォスファターゼ(PhoA)との融合蛋白質を用いて、活性測定とウエスタン解析によって膜内在性の蛋白質であることを検証し、配向性を決定した。RnfBとRnfCについては大腸菌で発現させた産物に対する抗体を作製した。これを用いて細胞分画を行った試料のウエスタン解析の結果、RnfB,RnfCも膜蛋白質であることを検証した。2)遺伝子破壊株、及び相補株中のRnfB,RnfC蛋白質含量を調べることにより、rnfABCのうちいずれか1つの遺伝子が破壊された株では、残りのrnf遺伝子産物の含量が減少することを見出した。これらの事実からrnf遺伝子産物が相互作用すること、少なくともRnfBとRnfCについては複合体を形成していると考えられた。3)今後のrnf遺伝子群産物の単離・精製への手掛かりを得るために分子標識付加を行った。各種の改変体が生理活性を持ち得るかどうかの解析を行ったところ、RnfBのC末端に(His)_6を付加した産物が確かにin vivoで生理活性を保つことを検証した。光合成細菌R.capsulatusのフェレドキシン1遺伝子fdxN周辺には,光照射下における窒素固定に必須なしかし既知のnif遺伝子とは類似性のない遺伝子群rnfが存在する。私達は第1に、mf産物が膜蛋白質複合体を構成することを示した。まず、RnfBおよびRnfC蛋白質を大腸菌を宿主として発現させたものを抗原として抗体を作製し、菌体中の局在性を調べた。その結果,RnfBとRnfCいずれもクロマトフォア膜表在性の膜蛋白質であることが判明した。

次に、rnfA、rnfBとrnfC遺伝子破壊株およびこれらに破壊した遺伝子のみをプラスミドとして導入した株をグルタミン酸を窒素源として生育させ、RnfBあるいはRnfC蛋白質の含量を調べた。その結果,3種の遺伝子産物は膜中で複合体を形成し、相互に安定化しあっていると推定された。一次構造比較からRnf複合体,プロトン輸送型NADHキノン酸化還元酵素の膜表在性部分とナトリウム輸送型NADHキノン酸化還元酵素の膜内在性部分のキメラ状構造を持つ,エネルギー共役型NADHフェレドキシン酸化還元酵素であると予測された。第2に、各種の変異株について,ジメチルスルホキシドを電子受容体として嫌気呼吸を行わせ,暗所での窒素固定能力を調べた。その結果,すべてのrnf破壊株は痕跡量程度の能力しか持たないことが判明した。また,光合成条件での窒素固定能が低下するが喪失しないfdxN遺伝子の破壊株では,暗所でも相当する窒素固定能の低下が認められた。Rnf複合体の機能は,光化学反応で得られる還元力を単純にニトロゲナーゼ系に受け渡すのではなく,嫌気呼吸の電子伝達系とも接点を持つことが示唆された。
ゲルマニウムアンチモンテルル系材料の超格子構造を用いたデータストレージデバイス

ゲルマニウム-アンチモン-テルル合金による相変化メモリに関する新原理を具現化するため、真空成膜装置を用いて20層-100層構造のゲルマニウム-テルル原子薄膜層とアンチモン-テルル原子薄膜層を、それぞれコンピューターで予め計算した厚さで交互に積層して超格子と呼ばれる人工的にしか得られない薄膜を作製した。これらの超格子薄膜の物理特性を評価する目的で、新たにレーザーを用いたスイッチング速度測定装置を作製し、これを用いて超格子薄膜と通常の合金膜とのスイッチ速度を比較測定した。その結果、我々の期待した通り、新原理に基づくゲルマニウム原子の集団的一次元動作が確認され、これまでの相変化固体メモリよりも遥かに速い動作速度が達成できることを見いだした。さらに、実際のデバイス上に超格子構造膜を形成し、電気的な動作確認もおこなった。その結果、従来の相変化デバイスに比べて1/10程度までスイッチ動作に必要なエネルギーを低減できることがわかった。研究計画に沿って、ゲルマニウム・アンチモン・テルル三元化合物を産総研が所有するヘリコン波スパッタリング装置を用いて作製した。まず始めに、補助職員等と協力して各純金属ターゲットに印可する電圧を決め、時間当たりの膜厚形成速度を求めた。また、第一原理計算を角いたシミュレーションによってc軸方向の単位ブロック長を算出し、このブロック長に従ってゲルマニウム2・テルル2からなるシートブロックとアンチモン2・テルル3からなるブロックを交互に積層した構造を数十層、シリコン表面や光ディスク等で用いられるポリカーボネート基板上に形成した。そして、自作した速度測定装置を使ってパルスレーザーによる光反射率の時間変化からそのスイッチング速度を測定し、超格子でない合金膜層と比較した。その結果、超格子構造を有するゲルマニウム・アンチモン・テルル薄膜が速度にして2から3倍速いことを実証した。この成果については、Robert Simpsonを筆頭著者として現在論文作成中である。本研究成果は、内外で研究開発が加速している不揮発性固体メモリの一種、相変化メモリの高度化に向けて非常に価値が高い。
感染・炎症時の免疫細胞の体内動態と機能を制御するヘパラナーゼと細胞外マトリックス

感染症やアレルギーに伴う局所炎症では、その引き金となる現象や炎症性サイトカインの発現誘導機構についての研究が盛んに行われてきた。一方、生体という環境下で炎症性細胞の動員はどのように調節されているのか、一度外界に放出された生理活性物質はどの程度の間保持され生物活性を発揮し続けるのか、等の点は、炎症制御法を考える上で重要であるにも関わらず着目されてこなかった。私はこの点に着目しつつ、ヘパラン硫酸・ヘパリンの切断酵素であるヘパラナーゼの機能を検討した。ヘパラナーゼによる細胞外マトリックスの切断が様々な場面で、炎症の発症とその拡散を調節し得ることを示唆する結果を得た。好中球・単球の局所への血管外浸潤は、炎症性サイトカイン、ケモカイン等の液性因子の局所産生によって誘導される。ヘパラン硫酸は血管基底膜の構造形成のみならず、血管内皮細胞の表面でケモカイン分子の提示など液性因子の機能調節にも関与しており、浸潤に対して多面的に機能することが予想される。炎症の強弱とその持続時間の調節機構のひとつとして、このヘパラン硫酸の切断や代謝が重要であると考え、ヘパラン硫酸切断酵素であるヘパラナーゼが炎症にどのように関与するのか検討した。ヘパラナーゼ阻害剤SF-4を起炎症物質と共にマウス背部の空気嚢に投与する系を用い、その炎症調節効果を検討した。SF-4の共投与により、好中球・単球の浸潤細胞数が有意に減少した。空気嚢浸出液中のケモカイン濃度はSF-4の投与の有無に関わらず同レベルであったため、SF-4はケモカイン産生ではなく、浸潤過程自身を阻害していることが示唆された。実際、単離好中球を用いた細胞レベルの検討でも、モデル基底膜を通り抜ける浸潤細胞数はSF-4の添加で有意に抑制された。一方、SF-4は好中球の運動性自身には影響を与えなかった。さらに、LPSを腹腔中に投与して誘導される全身性の炎症について検討を行った。SF-4の同時投与により肝、腎の臓器障害マーカー値が有意に減少することが示された。本炎症モデルで好中球の浸潤が複数の臓器で誘導されることを考えると、ヘパラナーゼの活性阻害によって全身での炎症細胞の血管外浸潤が抑制されることが予想される。この点に着目し、SF-4の炎症抑制機構を明らかにしていきたい。トリプターゼ、キマーゼ等のプロテアーゼは結合組織型マスト細胞の炎症、感染応答において機能する。これらプロテアーゼは分泌穎粒内に貯蔵され、刺激に応じて放出される。この穎粒内の主要成分は硫酸化糖鎖ヘパリンであるが、穎粒内で切断・低分子化されることが知られていたものの、生理的意義は不明であった。このヘパリン低分子化の意義を、結合組織様の細胞外マトリックスという場での機能を考え、検討した。MSTマストサイトーマのヘパラナーゼ遺伝子強制発現株を作成し、穎粒内ヘパリンが10kDa程度に低分子化されていることを確認した。ヘパラナーゼ発現細胞と対照細胞の間で穎粒内物質の蓄積に大きな違いは認められなかった。結合組織型マスト細胞が分布する環境を模倣し、脱穎粒で放出された穎粒内物質のコラーゲンゲルからの放出を検討した。ヘパラナーゼ発現細胞は放射標識ヘパリンを放出し、この放射活性は対照細胞のものよりも有意に高かった。この違いは浮遊培養では認められなかった。培養上清から調製したヘパリンをコラーゲンゲル作製時に添加し、その自発的放出を検出した。上清に放出される放射活性の割合はヘパラナーゼ発現細胞由来のヘパリンの方が有意に高かった。他の穎粒内物質として、キマーゼの放出がヘパナラーゼ発現細胞で有意に高いことを見出した。再構成したキマーゼ・低分子量ヘパリン複合体のコラーゲンゲルからの放出も、キマーゼ単独、高分子量ヘパリンとの複合体に比べ有意に高いことを確認した。ヘパリン・コラーゲン間の相互作用により、穎粒内物質の結合組織内の拡散が調節されること、ヘパリン切断という現象が穎粒内物質の放出後の組織内挙動を調節する上位因子として機能することが示唆された。細胞外に分布する細胞外マトリックスは、時と場合に応じて免疫細胞の障壁として、足場として、またシグナル伝達の場として機能する。炎症や敗血症などの病態の場における免疫細胞の動態を、細胞とこれを取り囲む細胞外マトリックスの変化に着目して解析し、炎症抑制方法を探索することを目的に本研究を遂行した。