hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ハイブリッド組織化学によるマレック病発病過程の解析

マレック病ウイルス(MDV)の遺伝子群は前初期遺伝子、初期遺伝子と、後期遺伝子に分かれる。申請者は、感染鶏の組織中の細胞について、ハイブリッド組織化学による遺伝子発現の検討を計画した。そのため、前初期遺伝子としてICP4ホモローグ、初期遺伝子としてpp38、そして後期遺伝子としてgBに着目し、た。本研究では、まず、ICP4ホモローグおよびpp38遺伝子の感染成立への関与を検討するため、MDVが潜伏感染するMDCC-MSB-1細胞におけるICP4ホモローグの影響を検討した。ICP4ホモローグ発現プラスミドをトランスフェクトすることにより、MDCC-MSB-1細胞でICP4ホモローグを発現させたところ、pp38の発現は促進され、ICP4ホモローグは初期遺伝子の発現を促進することが示唆された。続けて、MDV感染鶏についてハイブリッド組織化学と免疫組織化学を用い、ICP4ホモローグ、pp38、およびgB遺伝子の発現を検出した。ICP4ホモローグおよびpp38について、ジゴキシゲニン標識したハイブリッド組織化学用プローブを作出し、組織上のmRNAを検出した。また、pp38およびgB遺伝子の発現については、モノクローナル抗体M21およびM51を用いて免疫組織化学的に検出した。その結果、ウイルス産生性の感染を起こしている羽包上皮細胞においては、ICP4ホモローグ、pp38およびgBが発現し、MDVが潜伏感染中のリンパ球およびMD腫瘍においては、ICP4ホモローグのみが発現していた。この結果から、MDV感染後の急性期においては、ICP4ホモローグ、pp38およびgBが発現するウイルス産生性の感染が進行し、潜伏感染中および腫瘍化したMDV感染細胞においては、ICP4ホモローグのみが低頻度で発現していることが示唆された。
実験糖尿病における胃排出時間、各種消化管ホルモンの相互関係に関する研究

1)9匹の無処置のコントロール犬、5匹のストレプトゾトシン(STZ)糖尿病犬を用い、試験食投与後の胃排出時間、血中消化管ホルモン動態について検討を行った。アセトアミノフェンの最高血中濃度到達時間(tmax)を指標とした食後の胃排出時間はコントロール犬に比較して糖尿病犬で有意に遅延した。食後の血中ガストリン上昇は糖尿病犬で若干遅延したが、食後4時間まで両群間で有意差を認めなかった。血中膵ポリペプチド(PP)は糖尿病犬でコントロール犬に比較して基礎レベルのみならず、食後も有意の高値を示した。さらに糖尿病犬のみを対象として、試験食投与に対するインスリン静注の影響を検討したところ、血中アセトアミノフェン、ガストリン動態には、影響が認められなかったのに対して食後の血中PPレベルはインスリン静注により有意に抑制された。2)同様にコントロール犬、Stz糖尿病犬を用い、ブドウ糖経口投与に対するインスリン静注の影響を検討したところ、糖尿病犬ではブドウ糖経口投与後の血中PP反応は、試験食同様高値を示した。さらにインスリン0.2U/kg、0.4U/kg、0.8U/kgの静注により用量反応性に抑制された。以上より糖尿病犬で認められ食後ならびにブドウ糖経口投与後の血中PPの高値は、低インスリン血症が直接あるいは間接に関与しているもと考えられる。さらに糖尿病犬での食後の血中PPの高値は胃排出時間遅延とは直接関係ないものと思われる。ストレプトゾトシン糖尿病犬を用いて(1)(ドックフード+アセトアミノフェン)経口投与, (2)(ドックフード+アセトアミノフェン)経口投与+レギュラーインスリン0.2U/kg/90min静注, (3)(ドックフード+アセトアミノフェン)経口投与+レギュラーインスリン0.4U/kg/90minの3種の負荷試験を行い,負荷試験前後での血中グルコース,インスリン,膵ポリペプチドを測定し外因性インスリンの膵ポリペプチドに対する影響を検討した.さらに血中アセトアミノフェン濃度を測定し,胃排出能との関連からも検討を加えた.その結果インスリン0.2U, 0.4Uの静注により食事刺激下の膵ポリペプチド反応は有意に抑制され,このことよりin vivoではインスリンと膵ポリペプチドの間に相互作用の存在する可能性が示唆された.一方アセトアミノフェンを指標とした胃排出能はインスリンの投与によっても影響を受けなかった.1)9匹の無処置のコントロール犬、5匹のストレプトゾトシン(STZ)糖尿病犬を用い、試験食投与後の胃排出時間、血中消化管ホルモン動態について検討を行った。慢性犬に意識下に1)食事+アセトアミノフェン、2)グルコース0.9g/kg/90min・iv、3)1)+2)の負荷試験をストレプトゾトシン(STZ)による実験糖尿病作成前後で施行した。その結果、実験1),2),3)共、STZ投与後は投与前に比較して血中グルコースの反応亢進とインスリンの反応低下が認められた。血中膵ポリペプチド(PP)は実験1)ではSTZ投与後には投与前に比較して反応亢進が認められた。実験2)ではSTZ投与前ではPPの血中放出は基礎レベルに比し抑制されたのに対して投与後には抑制されなかった。実験3)ではSTZ投与前にはグルコースの静注により血中PPの上昇は抑制されたのに対して、STZ投与後にはグルコースによるPPの血中放出抑制作用は明らかではなかった。以上よりSTZによる実験糖尿病ではPPの血中放出異常が認められ、その原因の一つとして、インスリン欠乏状態が考えられる。なお血中アセトアミノフェン濃度測定からみた胃排出動態に関しては現在検討中。ストレプトゾトシン(STZ)糖尿病犬(STZ2535ng/kg体重をワンショット静注最底1ケ月を経過後の犬)、無処置の対照犬の2群で一昼夜絶食後の早朝空腹時に、無麻酔下で(1)ブドウ糖1.9g/kg経口投(2)(1)+インスリン0.2U/kg/90min静注(3)(1)+インスリン0.4U/kg/90min静注(4)(1)+インスリン0.8U/kg/90min静注の各種負荷試験を行った(STZ糖尿病犬では実験(1)(4)、対照犬では実験(1)のみ)。

そして経時的末梢静脈より採血を行い、血中グルコース、インスリン、グリカゴン、膵ポリペプチド(PP)を測定し、インスリン欠乏状態にするSTZ糖尿病犬での各種ホルモン動態を対照犬と比較すると共に、インスリンの外来投与による影響を検討した。その結果、糖尿病犬ではブドウ糖負荷後の低インスリン血症、高血糖に加えてグリカゴン、PPの過大反応が認められた。一方このようなブドウ糖負荷後の高グリカゴン、高PP血症は生理的レベルと考えられている少量のインスリン(0.2U/kg/90min)静注を併用することにより改善されると共に、インスリンの静注量をふやすに従い用量反応性に抑制された。以上により糖尿病犬で認められたブドウ糖経口負荷後の高グリカゴン、高PP血症には、持続的な高血糖に起因すると考えられるグリカゴン、PP細胞の"glucose toxikity"の可能性と共に、インスリン欠乏が何らかの形で関与しているものと考えられる。
個別化制吐療法の実現に向けた遺伝子多型解析を伴う多施設共同臨床試験

本研究では、制吐薬のの薬物動態及び薬物感受性関に関連する遺伝子多型と制吐効果との関連を検討した。シスプラチンベースの化学療法が施行された156名を対象として、嘔吐完全抑制との関連を検討した。薬物動態関連の遺伝子多型の検討においては、グラニセトロン群でABCB1 3435TT、シスプラチン投与量が化学療法開始から120時間以内の悪心・嘔吐発現の独立したリスク因子となることが明らかとなった。パロノセトロン群では関連する遺伝子多型を見出すことはできなかった。薬物感受性関連遺伝子多型の検討においては、ERCC1 8092TTおよび女性が急性期の悪心・嘔吐発現のリスク因子であることが示された。がん化学療法誘発性の悪心・嘔吐は、抗がん薬投与により発現する非血液毒性であり、患者のQOLを大きく損なう原因の一つである。近年、新規制吐薬の臨床導入に伴い化学療法施行患者の嘔吐完全抑制割合は向上しているが、その割合は60-70%であり未だ満足できるものではない。したがって、制吐療法に抵抗となる患者の背景因子を把握することは重要である。本研究では、制吐薬の中枢への取り込みや受容体への結合に影響し、制吐効果の発現に関連することが想定される薬物動態・感受性関連遺伝子多型と制吐効果との関連を網羅的に検討する。さらに、悪心・嘔吐発現に影響する患者背景因子を解析し、遺伝子多型情報活用した制吐薬のオーダーメイド薬物療法に応用するためのエビデンスを構築することを目的とする。初年度は、制吐療法の多施設共同大規模臨床試験に参加した日本国内の6施設の患者156名から本研究の同意を取得し、遺伝子多型解析に用いる血液試料の提供を受けた。すべての同意取得者において薬物動態に影響することが示唆されているABCB1(1236C>T、2677G>T/A、3435C>T)、ABCG2(34G>A、421C>A)の遺伝子多型解析を行い、嘔吐完全抑制の有無との関連について、年齢、性別、シスプラチン投与量などの悪心・嘔吐発現に影響することが既に報告されている因子を含め多変量解析を行って検討した。多変量解析の結果、制吐薬としてグラニセトロンが投与された群において、シスプラチン投与量、ABCB1 3435C>T、ABCB1 3435C>Tと2677G>T/Aの組み合わせが嘔吐完全抑制の有無と関連する因子であることが示された。次年度は、薬物感受性関連遺伝子多型(NK受容体、5HT3受容体)の解析系を確立し、嘔吐完全抑制との関連を評価することで制吐効果の予測マーカーとしての有用性を明らかにする。近年、ニューロキニン受容体拮抗薬であるアプレピタント及び第2世代のセロトニン受容体拮抗薬であるパロノセトロンが相次いで承認され、日常臨床においてこれらの2剤にデキサメタゾンを加えた世界標準の3剤併用療法が広く実施されるようになってきている。しかし、標準的な予防制吐療法の施行にもかかわらず、すべての患者で嘔吐完全抑制が認められることはなく、悪心・嘔吐のコントロールが不十分である患者が一定数存在する。本研究では、アプレピタントおよびデキサメタゾン併用下でグラニセトロン1 mgに対するパロノセトロン0.75 mgの優越性を検証する多施設共同ランダム化二重盲検比較試験の臨床データを活用し、上記の大規模臨床試験の参加者から再同意を取得後、制吐薬の中枢への取り込みに影響し、制吐効果の発現に関連することが示唆されているABCB1およびABCG2遺伝子多型と制吐効果との関連を検討した。156名の患者が本臨床研究に登録され、嘔吐完全抑制を達成した患者の割合は全体で55.8%であった。パロノセトロン群においては有意な関連が認められた遺伝子多型を見出すことはできなかった。一方、グラニセトロン群においては、ABCB1 3435C>T(TT: 84.6% vs non-TT: 50.0%, P = 0.022)および2677G>T/A(TT: 88.9% vs non-TT: 51.4%, P = 0.063)においてTT型で高い嘔吐完全抑制割合が得られた。嘔吐完全抑制を目的変数に、2つの遺伝子多型に単変量解析で有意あるいは有意な傾向が認められた性別、シスプラチン投与量の4因子を説明変数とした多変量解析の結果、ABCB1 3435C>T (OR: 6.73; 95 %CI: 1.33&#8211;34.08; P = 0.021)、シスプラチン投与量(OR: 1.09; 95 % CI: 1.01&#8211;1.18; P = 0.029)が悪心・嘔吐発現の独立した危険因子となることが明らかとなった。

薬物動態関連の遺伝子多型の検討においては、グラニセトロン群でABCB1 3435TT、シスプラチン投与量が化学療法開始から120時間以内の悪心・嘔吐発現の独立したリスク因子となることが明らかとなった。パロノセトロン群では関連する遺伝子多型を見出すことはできなかった。薬物感受性関連遺伝子多型の検討においては、ERCC1 8092TTおよび女性が急性期の悪心・嘔吐発現のリスク因子であることが示された。集積可能の症例集積は既に完了しており、解析することを計画している遺伝子多型の解析系についてもほぼ確立している。医療薬学臨床薬理学前年度に引続き同様な研究体制で研究を継続する。5HT3受容体遺伝子多型(5-HT3B 100_102 deletion、5-HT3C 489C>A、5HT3C 1214G>C)の解析系を確立し次第、患者検体を用いて解析し、遺伝子多型毎に患者群を分類し、嘔吐完全抑制割合と遺伝子多型との関連を評価を行う。また、悪心・嘔吐に関与する他の因子についてもデータ収集を行い総合的に評価する。症例集積後のデータ解析(中間解析)の時期と学会発表の時期が合わなかったっため。解析費の高いダイレクトシーケンスを次年度に行うこととしたため。得られた成果についてEuropean Cancer Congress 2015をはじめ国内外の学会発表での旅費、ダイレクトシーケンスを行う目的で使用予定。
潮間帯に生息する軟体動物の筋肉コラーゲンの環境温度変化に対する適応機序

潮間帯に生息する軟体動物は年単位で激しい環境温度変化にさらされるが、そのような温度変化に耐えるため体構成タンパク質について何らかの適応機構を有する可能性が高い。本研究では、潮間帯に生息する二枚貝類をとりあげ、潮間帯のように激しい温度変化が起こる環境においてもコラーゲンの変性温度が環境温度によってコントロールされるか否かを解明することを目的とした。まず、数種二枚貝類(ムラサキガイ、ムラサキインコガイ、アコヤガイ、ホタテガイ、マガキ、ハマグリ)の貝柱または外套膜のコラーゲンの含有量および性状を調べた。貝柱と外套膜のコラーゲン含有量を比較すると、どの種においても外套膜の方が高い値を示し、タンパク質当たり貝柱では1.255.33%、外套膜では2.2719.2%であった。インタクトコラーゲン(アルカリ抽出残渣)およびペプシン可溶化コラーゲンはいずれの種においても類似した電気泳動パターンを示した。上記の種より、年を通じて入手可能なムラサキインコガイをとりあげ外套膜コラーゲンの変性温度の季節変化を調べた。春、夏、秋、および冬の4回にわたってサンプリングを行ない、インタクトコラーゲンの変性温度の測定を行なった結果、いずれの季節においてもそれぞれ4345°Cを示し、明確な季節変動は認められなかった。また、インタクトコラーゲンはいずれの季節においても希酸(0.5M酢酸など)にはほとんど溶解せず、安定な分子間架橋の存在が示唆された。ムラサキインコガイの生息水温の測定を行なった結果、10.5(冬季)29.5(夏季)°Cであったことを考慮すると、ムラサキインコガイのコラーゲンは変性温度を環境温度に応じて変化させるのではなく、生息水温よりも高いレベルに維持することによって環境温度変化に対応しているものと推察された。なお、二枚貝類のコラーゲンはペプシン処理によってその特定のサブユニットのみが部分的に断片化するなど、ペプシン処理に対して極めて不安定であることが判明した。そのためペプシン可溶化コラーゲンの調製法ならびにそれらの性状については再検討を要する。
初期発生においてERK/MAPKが時期特異的に及ぼす影響の解析

本研究は、脊椎動物の発生の初期段階においては、ERKが活性化される時期によって、そのアウトプットが多彩に変化することを証明することを目的に行われた。ツメガエル胚を対象にいくつかのmRNAやDNAの顕微注入によって表現型を観察していった。その結果、胞胚期の直前、胞胚期中、原腸胚期にその変化が行われることが明らかとなった。研究に並行して作成したコンストラクトとして、ラパマイシン暴露によってERKを活性化させるもの、ならびに高温処理することによってERKを活性化させるものも作成した。これらは遺伝子組換えを用いることによって後期の胚においても、また、別の細胞系においても活用することができる。平成25年度では胚対象エレクトロポレーションの系の確立を主に目指した。元来、ツメガエル胚を用いた遺伝子解析では、胞胚期直後にmRNAを大量発現するのは難しかった。それを解決したのが、胚対象エレクトロポレーション法である。胚の細胞膜と受精膜の間の空間にmRNAを注入し、電気刺激によって胚内にmRNAを注入する方法とも言える。平成25年度では、簡易的な遺伝子導入機器を研究室に導入し(自作)、胞胚期以降の任意の時期にmRNAを発現させる作業を効率よく進めていった。同時にヒートショックプロモーター(hsp)の活用にも取り組んだ。ツメガエル研究で用いられるプロモーターの中でも、バックが最も低く、手軽に用いられるものがhspである。本研究では、いずれはhspの下流にcaMEKとGFPを結合させ、そのDNAを用いてトランスジェニックを行うことになる。それを前提として、GFPの発現によって、トランスジェニックが成立した胚を選択し、当世代において任意の時期でヒートショックを加え、その影響を観察していった。このプラスミドは発現ベクターとしても用いることができるため、単にDNAを注入した胚におけるヒートショック効果も調べていった。さらに、FRB/FKBP/Rapamycinアッセイの活用にも取り組んだ。RapamycinはTORタンパク質のFRBドメインとFKBP12タンパク質に非常に強い結合性を示す薬剤である。この特性を利用して、FRBドメインに目的のタンパク質Aを、FKBPに別のタンパク質Bを結合し、Rapamycinを加えることによって、AとBを人為的に接近させるアッセイが最近の細胞生物学では頻用されている。本研究室では、Rapamycinをツメガエル胚に用いた実験結果を発表しており(2011)、実際にFRB/FKBP/Rapamycinアッセイについても成功することを確認している。平成25年度はERKを活性化させるために、その上流となるRafとMEKを会合させ、ほぼ任意の時期にERK活性を導くことに成功した。癌原遺伝子であるERKは初期発生において、神経化、後方化、中胚葉誘導、頭部誘導、尾部誘導、神経堤誘導、卵割停止、分節化調節、等、多岐に渡る役割を果たしている。このERKの多機能性を導く機構は未解明のままであったが、本研究はそれを解明するためのものである。初年度となる平成25年度は、解析に必要な各種遺伝子ツール、実験ツールの作成に終始し、エレクトロポレーション法ならびにヒートショックに用いられる理想的なコンストラクトの形成、等を実現した。今回の報告対象となる平成26年度は、いくつかの未作成のままであったツールの作成と、作成が終了したツールを用いた解析に取り組んだ。その結果、原腸胚期までは分裂の調整を、胞胚期には後方化を、原腸胚期には前方神経化を原腸胚後期以降は神経堤化を引き起こすことを示唆させるデータを得ることができた。この結果は当初予定していたものと合致したものであり、仮説通りの結果と言える。今後はこの根元的なメカニズムが何に依存するのかを調べる方向に進めることになるであろう。また、これらの実験系はツメガエル胚特異的なものではないことを証明するため、特にエレクトロポレーションのアッセイについてはアカハライモリ胚を用いた詳しい調査にも取り組んだ。その結果、胞胚期における後方化はアカハライモリにおいても確かに表れることが確認できた。ただ、アカハライモリ胚は発生に非常に時間がかかるため、ツメガエル同様に扱えるイベリアトゲイモリについて調べる価値が高いと判断しており、現在、その立ち上げにも取り組んでいる。初期発生過程におい、FGFシグナルもしくはその下流因子であるERKの活性化は神経化、後方化、中胚葉形成、細胞分裂の停止などを引き起こすという報告がある。本研究は、初期発生において多くのアウトプットが出る原因は、時期特異的にERKの働き方が刻々と変化するという仮説をたて、それを立証するために行われた。初年度は、立証するためのコンストラクトの構築、実験条件の検証を行った。期待していた手法のひとつである、Rapamycinを用いたアッセイには失敗したが、CMVプロモーターに結合させた常時活性型MEK(caMEK)のDNAの注入によって、Xenopus胚の転写活性時期(MBT)以前にERKをリン酸化させること、ならびにmRNAの注入によってMBT以降のみにERKをリン酸化させることには成功した。また、mRNAを電気的に胞胚期以降に注入する手法についても確立することができた。二年目も再び実験手法の確立を続けた。次に検討したのはヒートショックプローモーター(hsp)の応用である。hspの後方にcaMEKを組み込み、胚をヒートショックした。lethalな影響が出ることに難儀したが、副作用がでない条件を見つけることに成功した。最終年度は、これまでに蓄積された手法を用いて、表現型への影響を一通り測定することにした。

その結果、MBT以前は細胞分裂の停止、MBT以降には後方化という表現型が確実に得られることがが再確認された。さらに、MBT直後にヒートショックした際に背側化の一環と見られる二次軸の形成が認められるという予期せぬ結果も得られた。当初の目的は達成できたと言えよう。特にヒートショックアッセイについては、ノックインすることによって、成体での活用も可能となるだろう。作成されたコンストラクトも細胞生物学実験にも応用可能なものであり、今後、様々な方面で利用されるであろう。本研究は、脊椎動物の発生の初期段階においては、ERKが活性化される時期によって、そのアウトプットが多彩に変化することを証明することを目的に行われた。ツメガエル胚を対象にいくつかのmRNAやDNAの顕微注入によって表現型を観察していった。その結果、胞胚期の直前、胞胚期中、原腸胚期にその変化が行われることが明らかとなった。研究に並行して作成したコンストラクトとして、ラパマイシン暴露によってERKを活性化させるもの、ならびに高温処理することによってERKを活性化させるものも作成した。これらは遺伝子組換えを用いることによって後期の胚においても、また、別の細胞系においても活用することができる。初年度のツールの作成には、想定より少し遅れが生じていたが、作成されたツールについては予定していた以上の進展をみせることができた。またツールについては、ほぼ全てそろったので、解析が遅れている面も含めてトータルでほぼプラスマイナスゼロと判断している。発生生物学平成27年度はツメガエル胚、イモリ胚におけるデータを統括的にまとめ、時期特異的なERKの初期発生における役割について、明確に示した論文をまとめることになるだろう。特にトランスジェニック個体などの利用に加え、近年、両生類胚においてもその利用が確認されたCRISPR/Casの系も活用していきたい。既に、本研究室においてもCRISPR/Casの系は動いており、さらにはRNAの分解という新しい方式にも取り組んでいる。時代の流れと共に表れたテクノロジーも駆使して、まとめていく予定である。本研究は申請者が慶應義塾大学に異動して一年目の研究であったため、研究環境の立ち上げに予想以上に時間を要することになったが、幸い、実験自体は理想的に結果を残すことができたため、当初の予定通りの成果をあげることができた。消費税の変更や、各種試薬の値段の変更等の諸状況が影響したため、端数が出てしまった。その価格で購入すべき対象となるものがないため、繰り越しという形になった。mRNAを用いた解析の推進:エレクトロポレーション法ではほぼ全ての場合においてmRNAを導入することになる。時期はもちろん場所についても予定外胚葉領域、原腸胚期の背/腹中胚葉領域などを対象に導入を行っていく。FRB/FKBP/RapamycinアッセイについてはmRNAを2-4細胞期に顕微注入する予定であるが、MBT前は卵割停止の原因になる可能性もあるので、胞胚期においてエレクトロポレーションを行うことも想定している。
虚血再灌流後の心筋収縮障害における心筋内NO合成酵素誘導の意義

ラット5匹を用いて検討した。心臓を摘出し、Langendorff手技を用いて、Krebs-Henseleit bufferで冠血流15ml/分の定量灌流を行った。左室機能の指標として左室圧、左室圧微分値を測定した。92%02/5%CO2(control;C)、CO2 100%(anoxic;A)各々の混合ガスと灌流液を平衡させてC液、A液を作成した。短時間の虚血、再灌流の状態をつくるため、C液で定常灌流後、A液で10-30分灌流して低酸素刺激を行い、さらにC液で2-3時間の灌流を行った(再灌流群;N=3)。一方、対照群としてC液で2-3時間の灌流のみを2匹で行った。経過中の灌流流出液内のNOをluminol H202 chemiluminescence methodsを用いて経時的に定量した。再灌流群では低酸素刺激により流出液中のNOは増える傾向を示し、更に再灌流後も遷延した。対照群では変化を認めなかった。実験終了後心筋を凍結保存し、心筋内のc-GMP量をradioimmunoassayで、またconstitutive及びinducible NOS活性(cNOS,iNOS)をL-Citrulline法で定量した。再灌流群ではc-GMP量の上昇がみられ、iNOS活性の発現も高まる傾向を示した。cNOS活性は明らかな変化がなかった。再灌流群中1匹でiNOSのm-RNAをノーザンブロット法を用いて検討し、iNOSの発現が促進されている事が確認できた。
ペロブスカイト太陽電池のスピン形成・電荷蓄積の直接観測と特性向上

ペロブスカイト太陽電池は高効率かつ低コストで作製できる次世代太陽電池として現在注目されている。本研究ではペロブスカイト太陽電池の劣化機構の解明のため、電子スピン共鳴分光を用いて素子動作中のペロブスカイト太陽電池内部のスピン・電荷状態を微視的な観点から直接的に観測した。その結果、スピン・電荷状態と素子特性劣化との相関を見出し、素子の劣化機構の起源を明らかにした。このような分子レベルでのスピン・電荷状態と素子特性劣化との相関の解明は、素子動作機構に深い洞察を与え、素子特性の更なる向上に有効であると考えられる。本研究では、電子スピン共鳴(ESR)を高効率ペロブスカイト太陽電池に適用して分子・原子レベルでのミクロ特性評価を行い、ペロブスカイト太陽電池研究で現在大きな問題の一つとなっている素子の本質的な劣化機構をミクロな観点から解明する。そして、この劣化機構に基づいて素子構造の改良を行い、更なる素子特性の向上を実証するとともに、耐久性の大幅な向上を目指し、実用化に貢献する。本年度は、素子中の電荷蓄積状態の解明のため、素子構造に用いられている積層膜試料を作製し、ESR研究を進めた。素子構造は透明負極電極ITO/緻密TiO2/多孔質TiO2/鉛ペロブスカイト(CH3NH3PbI3)/p型半導体Spiro-OMeTAD/正極電極Auである。試料として、CH3NH3PbI3/Spiro-OMeTADおよび多孔質TiO2/CH3NH3PbI3/Spiro-OMeTADの積層膜とSpiro-OMeTAD薄膜を用いた。光誘起ESR測定を行い、電荷蓄積状態を研究し、Spiro-OMeTAD薄膜におけるLi-TFSI塩の添加効果を解析した。Spiro-OMeTAD薄膜にLi-TFSIを添加することにより、明瞭なESR信号が暗状態で観測され、未添加の場合と比較してスピン数が2桁以上増加した。従って、Li-TFSIは高いドーピング効果を持つことが微視的な観点から立証された。疑似太陽光照射下で、Spiro-OMeTAD(Li-TFSI添加有)薄膜とCH3NH3PbI3/Spiro-OMeTAD(Li-TFSI添加有)積層膜のESR信号は単調に増加した。過渡応答特性の解析により光照射下でのドーピング濃度の増加と界面電荷分離・再結合に由来したスピン数の増加・減少を観測した。この信号のスペクトル解析により電荷状態の解明を行い、光生成スピンの運動性を立証した。以上の成果については学術論文に投稿準備中である。本年度は、素子中の電荷蓄積状態の解明のため、素子構造に用いられている積層膜試料を作製し、光誘起ESR法を用いて素子材料中における電荷蓄積状態を解明することを計画し、達成できた。以下に、達成出来た点の要点を簡潔に述べる。ESR測定が可能なCH3NH3PbI3/Spiro-OMeTADおよび多孔質TiO2/CH3NH3PbI3/Spiro-OMeTADの積層膜とSpiro-OMeTAD薄膜の作製を行った。疑似太陽光照射下で、材料中の電荷蓄積を精密に評価し、その信号の起源がp型半導体正孔輸送材料Spiro-OMeTADに由来することを同定した。そして、Li-TFSI塩添加による効果を明らかにし、Spiro-OMeTAD薄膜における著しいドーピング効果や、CH3NH3PbI3/Spiro-OMeTAD積層膜における光生成電荷の増強と再結合を見出した。更に、光生成電荷が運動性を持つことを微視的な観点から立証することが出来た。また、ペロブスカイト太陽電池の光誘起ESR研究にも着手した。室温測定では、積層膜試料と同様に、Spiro-OMeTAD中のラジカルカチオンに由来する光誘起ESR信号の観測を行った。また、素子特性とESR特性の同時測定も行い、疑似太陽光下で、スピン数の増加と短絡電流の増加の相関や、スピン数の増加と開放電圧の減少の相関について観測することが出来た。TiO2やCH3NH3PbI3中のスピンは低温でしか観測出来ないことが報告されている。現在、低温測定が行えていないので、光照射下でのTiO2やCH3NH3PbI3中の電荷蓄積については未解明であり、今後明らかにする予定である。これらの結果を踏まえて、素子で観測された素子特性とESR特性の相関の機構についても解析する予定である。以上の研究成果については、学術論文に投稿準備中であり、今後の学会や研究会でも報告予定である。本年度は、素子中の電荷蓄積状態の解明のため、素子構成材料である正孔輸送材料spiro-OMeTAD単膜や鉛ペロブスカイト/spiro-OMeTAD積層膜等の試料や鉛ペロブスカイト太陽電池素子を作製し、光誘起ESR分光研究を進めた。素子構成材料研究では、Li-TFSTドーピングによりspiro-OMeTAD中の正孔形成が著しく増強し、そのスピン数が2桁以上増加することが分かり、高いドーピング効果が立証された。

また、疑似太陽光照射下でペロブスカイト/spiro-OMeTAD積層膜に対してLi-TFSIドーピングによるspiro-OMeTAD中の正孔蓄積の増加を観測し、ドーピングによる正孔移動効率の向上が微視的な観点から示され、素子の高効率化と良い対応を示した。以上の結果については学術論文Appl. Phys. Lett.に掲載され、APL Editor's Pickに選ばれると共に、米国物理協会出版(AIP Publishing)や筑波大学等からプレスリリースされた。素子研究では、疑似太陽光照射下での素子動作時に、同一素子を用いてESR特性と素子特性を同時に評価し、素子中のspiro-OMeTADへの正孔蓄積を同定した。そのスピン数を評価したところ、短絡電流の増加とスピン数の増加、開放電圧の減少とスピン数の増加にそれぞれ明瞭な相関を観測した。これらの結果については現在解析中である。本年度は、素子中の電荷蓄積状態の解明のため、素子構造に用いられている積層膜試料や鉛ペロブスカイト太陽電池を作製し、光誘起ESR分光法を用いて素子中における電荷蓄積状態を解明することを計画し、達成できた。以下に、達成出来た点の要点を簡潔に述べる。また、鉛ペロブスカイト太陽電池研究では、積層膜試料と同様にspiro-OMeTAD中の正孔蓄積に由来する光誘起ESR信号を観測した。疑似太陽光下でのESR特性と素子特性の同時測定により、スピン数の増加と短絡電流の増加の相関や、スピン数の増加と開放電圧の減少の相関を観測した。TiO2やCH3NH3PbI3中のスピンは低温でのみ観測されることが報告されているので、低温でのESR測定も行ったが、TiO2やCH3NH3PbI3中の電荷蓄積は明瞭には観測されなかった。これらの結果を踏まえて、素子で観測された素子特性とESR特性の相関の起源や素子の劣化機構について今後解析する予定である。本研究では、電子スピン共鳴(ESR)分光を高効率ペロブスカイト太陽電池に適用して分子・原子レベルでのミクロ特性評価を行い、ペロブスカイト太陽電池研究で現在大きな問題の一つとなっている素子の本質的な劣化機構をミクロな観点から解明する。劣化機構に基き、素子構造の改良を行い、更なる素子特性の向上を実証し、耐久性の大幅な向上を目指し、実用化に貢献する。本年度は、疑似太陽光照射下での素子動作時に、ESR特性と素子特性を、同一素子を用いて同時に評価し、素子中の電荷蓄積状態について解明を進めた。ペロブスカイト太陽電池に疑似太陽光を照射することで正孔輸送層であるspiro-OMeTADに電荷蓄積が生じていることがその場観測により直接的に確認された。また、それに伴い短絡電流密度及び開放電圧は変化した。この結果より電荷蓄積の増加が短絡電流密度の低下及び増加や開放電圧の低下を引き起こすことが分かった。また、紫外光照射によってTiO2からspiro-OMeTAD層への逆電子移動が生じていることがESRにより直接観測された。今回の実験により初めて素子動作中の内部の電荷状態を微視的な観点から明らかにすることが出来た。今後、素子性能の劣化を防ぐためには、ドーピング効果を高めてspiro-OMeTAD中の深いトラップ準位を埋めることでspiro-OMeTAD中の移動度を向上させることや、金電極とspiro-OMeTAD間での界面電気双極子層の形成を防ぐことが重要であると考えられる。
中性子とガンマ線を同時に計測する混合雑音解析法による未知体系の核物質量検知

ウラン等の核物質の量を測定することは、核燃料の臨界安全を確保するばかりではなく、コンテナやスーツケース等に違法に隠匿された核爆弾の原料となり得る核物質を探知するという核テロを未然に防ぐ核セキュリティーサミット対策としても重要である。本研究においては核物質の探知と定量方法として、パルス中性子やRI中性子源からの中性子を対象物に照射し、RI中性子源及び対象物から放出される中性子及びガンマ線を同時に測定する「混合雑音解析法」を提案し、そのための核燃料を用いた基礎実験と解析を行うことを通じて本解析法の有効性と問題点、およびその改善方法を明らかにして、核燃料の安全管理および核物質探知に用いること目的としている。これまでに天然ウラン体系での中性子雑音とガンマ線雑音解析を行い、特に実施例が乏しかったガンマ線のエネルギーを弁別しながら雑音解析を行う手法が検出器の位置依存性を抑えながら未臨界度を評価する手法として有効であることを確認することができた。また大型の体系において未臨界を評価する実験を京都大学臨界集合体実験装置の原子炉において実施し、1つの検出器での測定では未臨界度を正しく測定できないものの、複数の検出器を設置して中性子雑音の分散と共分散を解析することにより未臨界度を正確に求めることができることが新たに判った。この大型体系での実験は福島第一原子力発電所の廃炉作業時の臨界安全を確保する手法として有効であると考えている。当初は臨界実験装置の運転ができなかったため実験の実施が遅れてしまっていたが、昨年度は臨界実験装置、天然ウラン体系、DD加速器中性子源などの実験装置を利用することができ順調に実験を実施することができた。またこの実験と平行して未臨界度を評価するための雑音解析の理論的な研究も進めており、既に数本の学術論文に投稿している。今年度も京都大学臨界集合体実験装置の何回かのマシンタイムを確保しており、予定通り実験を進めることができると考えている。臨界実験装置での実験回数は限られているが、昨年度より実験室でのDD加速器中性子源の整備が順調に行われており、その中性子源と天然ウランを組み合わせた実験を容易に実施できるようになってきた。そのため、臨界実験装置の実験を補う形でDD加速器を用いて順調に研究を進めることができると考えている。
真に力量のある液相有機合成のための高機能固体触媒の開発

本研究では、酸素を酸化剤とした環境調和型の新酸化反応を実現するための高機能触媒および反応系を開発し、いくつかの真に力量ある液相有機合成を実現した。ヘテロポリ酸の酸・酸化特性を利用して、チオアミドの酸化的に二量化によるチアジアゾール合成、キノリンの位置選択的酸化的シアノ化反応を開発した。マンガン酸化物触媒を用いた酸化的アミンのα官能基化やチオールを求核的に官能基化する酸化求核法も開発した。さらに、担持金触媒によるいくつかの脱水素カップリング反応も開発した。本提案研究では、酸化反応を中心とした高効率官能基変換反応および(2)酸化的クロスカップリング、(3)アンモニアを窒素源とした有機合成、などの“新反応"の開発をターゲットとし、これまでに申請者が培ってきた制御された溶存金属種からの固定化・固体化を基盤技術として、構造の精密制御された固体触媒を上記ターゲット反応にあわせて設計する。本年度は、主として2×2トンネル構造を有する酸化マンガン(以後、OMS-2とする)を担体として担体金触媒(以後、Au/OMS-2とする)を設計した。OMS-2は、たんなる金の下地としてだけではなく金の電子状態のコントロールや酸化反応の促進などの効果があることも明らかにした。Au/OMS-2を用いると、分子状酸素を酸化剤とした、アルキンとシランの酸化的クロスカップリングによるアルキニルシラン合成、不飽和アルデヒドとアミンの酸化的クロスカップリングによるエナミナール合成、などの新反応を実現することができた。反応中にろ過によりAu/OMS-2を除去すると、反応は直ちに停止した。また、反応液への金やマンガン種の溶出がないことをICP-AES分析により確認した。したがって、反応は溶出した金属種ではなくAu/OMS-2の固体表面上で進行していることが明らかとなった。さらに、反応後回収したAu/OMS-2は、上記反応において活性の低下なく再使用が可能であった。また、OMS-2が、第三級アミンの酸素的シアノ化反応に対して高い活性を示すことを見出した。担体銅触媒が第二級アミンの自己縮合反応に対して高い活性を示すことも明らかにした。さらに、担体金触媒を用いて、尿素とシランからイソシアナートシランを合成するという新反応の開発にも成功している。前年度までは、酸化マンガンOMS-2を用いたいくつかの酸化的官能基変換反応の開発に成功している。本年度は、OMS-2とZnBr2などの亜鉛触媒を用いると、分子状酸素を酸化剤とした第三級アミンのα-アルキニル化反応が効率よく進行し、対応するプロパルギルアミンが効率よく得られることを見出した。本α-アルキニル化反応メチル基選択的に進行することを見出した。本反応は、まず第三級アミンの1電子酸化によりアミンカチオンラジカルが生成する。その後、脱プロトン化、1電子酸化によりイミニウムカチオンが生成し、亜鉛触媒により生成したアルキニル種のイミニウムカチオンへの求核付加により対応するプロパルギルアミンが生成する。先述したトリアルキルアミンのメチル基選択性は、アミンカチオンラジカルからの脱プロトン化の際の立体電子効果に起因すると考えられる。さらに、チオールを出発物質として、求核剤にトリメチルシリルシアニドや(トリフルオロメチル)トリメチルシランを用いた触媒的酸化求核法によるチオシアネートおよびトリフルオロメチルスルフィドの新合成法の開発に成功した。本反応では、OMS-2を触媒としたチオールの酸化カップリングで生成したジスルフィドと求核剤との反応で目的生成物が得られる。さらに副生するチオラートのOMS-2による酸化カップリングも進行するため、形式的にはチオールから目的生成物を定量的に得ることができる。本提案研究では、酸化反応を中心とした“新反応"の開発をターゲットとし、これまでに申請者が培ってきた制御された溶存金属種からの固定化・固体化を基盤技術として、構造の精密制御された固体触媒を上記ターゲット反応にあわせて設計する。前年度までは、酸化マンガンOMS-2を用いたいくつかの酸化的官能基変換反応の開発に成功しており、今年度の引き続き酸化マンガン系触媒でアンモニアを窒素源としたアミド化反応や酸素化反応の開発に成功した。それに加えて本年度は、ヘテロポリ酸触媒を用いた新反応の開発にも注力した。まず、モリブドバナドリン酸を触媒、分子状酸素を酸化剤、トリメチルシリルシアニド(TMSCN)をシアノ化剤としたキノリンの位置酸化的シアノ化反応を開発した。芳香族ニトリルは、医農薬合成の中間体として広く用いられている重要な化合物であり、ベンゾニトリルやシアノピリジンなどはアンモ酸化により生産されているが、実験室レベルで芳香族ニトリル合成は、毒性の高い試薬が用いられるケースが多い。本研究では、この解決のための新反応開発を目指した。種々のヘテロポリ酸を触媒として用い,キノリンのシアノ反応をおこなったところ、モリブドバナドリン酸が優れた触媒となることが明らかとなった。

例えば、H7PV4Mo8O40を触媒として、酸素雰囲気下、ジメチルスルホキシド(DMSO)中、100°Cで反応をおこなったところ、48 hで4-シアノキノリンが高収率かつ高選択的に得られた。モリブドバナドリン酸を用いた場合、シアノ化反応は4位選択的に進行した。反応溶液のNMRおよびCSI-MSスペクトルより、キノリンのプロトン化によるキノリニウムカチオン種の生成、キノリニウムカチオン種および溶媒として用いたDMSOの触媒への強い配位が明らかとなった。さらに、同反応系は、チオアミドのアミドへの脱硫-酸素化反応にも有効であった。本研究では、酸素を酸化剤とした環境調和型の新酸化反応を実現するための高機能触媒および反応系を開発し、いくつかの真に力量ある液相有機合成を実現した。ヘテロポリ酸の酸・酸化特性を利用して、チオアミドの酸化的に二量化によるチアジアゾール合成、キノリンの位置選択的酸化的シアノ化反応を開発した。マンガン酸化物触媒を用いた酸化的アミンのα官能基化やチオールを求核的に官能基化する酸化求核法も開発した。さらに、担持金触媒によるいくつかの脱水素カップリング反応も開発した。今年度は、当初計画していた酸化カップリング反応に加えて、申請段階で全く想定していなかった「触媒的酸化求核法」という新しいタイプの反応の開発にも成功した。したがって、当初の計画以上に研究が進展していると考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。触媒化学これまでに得られた知見を参考にしながら、開発した反応メカニズムを検討し、もし酸化反応において再酸化が律速過程であれば電子受容担体を選択する、もしクロスカップリング反応において還元脱離が律速過程であれば電子供与担体を選択する、というような触媒設計を行い触媒の高機能化を図る。また、触媒や担体それぞれの機能解明も行い新反応の開発につなげる。(1)分子状酸素を酸化剤としたアルキンとシランの酸化的クロスカップリングによるアルキニルシラン合成、(2)不飽和アルデヒドとアミンの酸化的クロスカップリングによるエナミナール合成、(3)尿素とシランからイソシアナートシランの合成といった3つのこれまでにない新しい反応を開発できたため、当初の計画以上に研究が進展していると考えている。H25年度に得られた知見を参考にしながら、開発した反応メカニズムを検討し、もし酸化反応において再酸化が律速過程であれば電子受容担体を選択する、もしクロスカップリング反応において還元脱離が律速過程であれば電子供与担体を選択する、というような触媒設計を行い触媒の高機能化を図る。研究室の移転により、実験が一時的に止まったため次年度使用額が生じた。物品費として試薬等を購入する予定である。
日米中における「日本理解」を果たした日本語教育を巡る人的・知的交流の現代史

本研究は、「太平洋の世紀」とされる今世紀において不可欠な日米中の相互理解に際し、日本語教育の果たしうる役割と国際文化交流の歴史をとりまとめることを目的として行われるものである。具体的には、「日本理解」を果たした日本語教育を巡る三国間のダイナミックな人的・知的交流を日米中における教育文化交流の現代史として描き出すことに取り組んでいる。平成30年度の研究実績としては、研究テーマに関する史資料の収集のために資料館、図書館への調査を行った。各調査で得られた資料について、これまでの研究成果と併せる形で3件の書籍の分担執筆『語から始まる教材作り』(第5章)(くろしお出版)、『日本語教育への応用(シリーズ「コーパスで学ぶ日本語学」第5巻)』(第2章)(朝倉出版)、『他者とつながる外国語学習をめざして「外国語学習のめやす」の導入と活用』(第3章)(三修社)、3件の学術誌への投稿「戦後の日本語教科書における掲載語彙選択の傾向とその要因に関する基礎的定量分析」(『日本語教育』170、共著)、「現代中国における日本語メディア史の研究ー日本語教育の視点に基づく関係者のオーラルヒストリー調査からー」(『言語文化教育研究』16)、「日本語教育の「文型」に生きる国語教育ー戦後の初級教科書五九文型はどこからきたのかー」(『月刊国語教育研究』561)や、1件の学会・研究会・シンポジウムでの発表「日本語教育からみた『日本語日常会話コーパス』と『昭和話し言葉コーパス』ーオラリティにまつわる言語資源の活用ー」(国立国語研究所)を行った。当初より計画されていた調査と史資料収集は順調に進められている。研究発表活動としては、図書出版2件、雑誌論文3件、学会発表1件に加え、2018年度日本語教育学会奨励賞を受賞する運びとなった。本賞は日本語教育に関して注目すべき業績・成果があり、将来の活躍が期待される個人に贈られる賞とされている。こうした身にあまる評価をいただけたのは、ひとえに本助成の賜物であり、日本学術振興会、ならびに、本研究にご支援とご助言をくださった機関の方々に深く感謝申し上げる次第である。以上から現在までの達成度として、順調に進展していると判断される。得られた調査データの分析と考察から発展的に広がりを見せたトピックや新たに得られた資料についても分析を行い、本課題2年度目には海外におけるインタビュー調査を行い、日本語教育を通した日米中教育文化交流の現代史の解明につながる証言を収集する予定である。収集した証言や資料については、日本語の国際化と、各国の日本語教育のグローバルな連携・協働活動推進のための基礎的資料としてアーカイブス構築の具体案をとりまとめ、法令と研究倫理を遵守した形で公開を進める予定である。

収集した証言や資料については、日本語の国際化と、各国の日本語教育のグローバルな連携・協働活動推進のための基礎的資料としてアーカイブス構築の具体案をとりまとめ、法令と研究倫理を遵守した形で公開を進める予定である。平成30年度は、研究テーマに関する史資料の収集と分析に注力し、次年度(平成31年度)に行う海外調査への基盤構築に取り組んだ。そのため、大規模な支出はなく、次年度使用額が生じた。これらは、本研究の根幹となる次年度の海外調査で必要となる費用(渡航費、宿泊費、調査に不可欠な備品など)にあて、確実な研究成果が得られるように細心の注意をもって本研究を推進したいと考えている。
紀伊半島南部古座川上流域における蘚苔類の分類生態学的研究

<研究目的>紀伊半島南部に位置する和歌山県古座川町を流れる古座川の上流域において,蘚苔類の分類生態学的研究を行った。本地域は温暖で多雨な立地(年間3000mm越)で,地形も複雑かつ急峻な場所が随所にあり,分水嶺の標高は, 1100m程で本州南限のブナ林も成立している。しかし, 6年前の紀伊半島豪雨の爪痕も残り,林道工事も進む中,早急に状況を把握する必要が出てきたので,上流域の蘇苔類の現状について調査し記録しておくことを目的とした。<研究方法>野外作業として,古座川上流域の蘚苔類を採集し,標本として作成するとともに現地での生態写真を撮影して生育状況の記録に務めた。室内作業は採集標本の作成の後,光学顕微鏡を使って種の同定を行い,周辺地域及び資料記録などの照合や生育環境についての考察を行った。<研究成果及び課題>「紀伊半島大水害」から6年経過しているが,幹線道路の復旧は進んでいるものの,林道に関しては土砂崩れがそのまま放置されているところもあった。それでも今回の調査で特筆に値するのは,絶滅危惧I類にランク(環境省2015)されているコモチイチイゴケIsopterygium propaguliferum(コモチイトゴケ科蘚類)の産地が多数確認できたことである。本種の特徴である棍棒状の無性芽も付けていた。以前「蘚苔類研究」にも発表(土永2013)したが,かなり広く分布していることが判明した。他にも危惧種となっているキジノオゴケCyathophoum adiantum,やコキジノオゴケC. kookerianum(クジャクゴケ科蘚類)が樹幹や岩上に生育し,灌木などから下垂性するヒロハシノブイトゴケTrachycladiella aurea(ハイヒモゴケ科蘚類),渓流の水際に生育するカワブチゴケCyptodontopsisleveillei(イトヒバゴケ科蘚類),葉上苔類のカビゴケLeptolejeunea elliptica(クサリゴケ科苔類),情報不足とされているホソベリミズゴケSphagnum junghuhnianum(ミズゴケ科蘚類)も湿岩上に生育していた。今後これらの種群をさらにまとめて学会誌もしくは「南紀生物」誌に発表し,記録していかなければならないと考えている。
高速広帯域衛星デ-タ通信網における階層化プロトコル構成法の研究

本研究では,まず,高速衛星回線において,TDMA予約MACプロトコルを用いた場合に,LLC副層におけるコネクション型(CO)及びコネクションレス型(CL)プロトコルの性能比較を行った.衛星回線の伝送速度,各局で発生するメッセ-ジの長さや量,及び受信バッファ容量が二つのLLCプロトコルの性能にどのような影響を及ぼすかについて検討し,いずれのプロトコルが,与えられたシステム環境に適しているかを調べた.その結果,伝送速度,受信バッファ容量,ネットワ-ク負荷を一定にすると,平均メッセ-ジ長が短いときにはCLプロトコルがCOプロトコルよりも優れているが,平均メッセ-ジ長が長くなると逆転することが明らかになった.更に,受信バッファ容量とネットワ-ク負荷を一定として伝送速度を変化させると,回線が高速になるにつれ,CO型に比べてCL型の有効適用領域が広くなった.次に,衛星パケット通信網におけるデ-タリンク層の階層構成法を,システム性能の観点から検討した.MAC副層とLLC副層とを完全に分離し独立に定義した方式(分離型)と,MAC及びLLC副層を関連付けて定義した方式(結合型)とを取り上げ,これら二つの方式の性能を,スル-プットと平均応答時間を評価基準として比較した.MACプロトコルとしてはTDMA予約とスロット付アロハを,LLCプロトコルとしてはCO型を対象とした.TDMA予約通信網については,分離型と結合型の性能を解析とシミュレ-ションにより比較した結果,分離型より結合型の方が常に性能が良いことが明らかになった.また,スロット付アロハ通信網の場合には,分離型と結合型との性能差はほとんど見られないことをシミュレ-ションにより示した.更に,衛星回線によるLAN間接続の研究の準備として,LANのコネクション方式についても検討を行った.本研究では,まず,高速衛星回線において,TDMA予約MACプロトコルを用いた場合に,LLC副層におけるコネクション型(CO)及びコネクションレス型(CL)プロトコルの性能比較を行った.衛星回線の伝送速度,各局で発生するメッセ-ジの長さや量,及び受信バッファ容量が二つのLLCプロトコルの性能にどのような影響を及ぼすかについて検討し,いずれのプロトコルが,与えられたシステム環境に適しているかを調べた.その結果,伝送速度,受信バッファ容量,ネットワ-ク負荷を一定にすると,平均メッセ-ジ長が短いときにはCLプロトコルがCOプロトコルよりも優れているが,平均メッセ-ジ長が長くなると逆転することが明らかになった.更に,受信バッファ容量とネットワ-ク負荷を一定として伝送速度を変化させると,回線が高速になるにつれ,CO型に比べてCL型の有効適用領域が広くなった.次に,衛星パケット通信網におけるデ-タリンク層の階層構成法を,システム性能の観点から検討した.MAC副層とLLC副層とを完全に分離し独立に定義した方式(分離型)と,MAC及びLLC副層を関連付けて定義した方式(結合型)とを取り上げ,これら二つの方式の性能を,スル-プットと平均応答時間を評価基準として比較した.MACプロトコルとしてはTDMA予約とスロット付アロハを,LLCプロトコルとしてはCO型を対象とした.TDMA予約通信網については,分離型と結合型の性能を解析とシミュレ-ションにより比較した結果,分離型より結合型の方が常に性能が良いことが明らかになった.また,スロット付アロハ通信網の場合には,分離型と結合型との性能差はほとんど見られないことをシミュレ-ションにより示した.更に,衛星回線によるLAN間接続の研究の準備として,LANのコネクション方式についても検討を行った.本年度は,まず,高速衛星回線において,TDMA予約多元接続プロトコルを用いた場合に,LLC副層におけるコネクション型(CO)及びコネクションレス型(CL)プロトコルの性能比較を行った.衛星回線の伝送速度,各局で発生するメッセ-ジの長さや量,及び受信バッファ容量が二つのLLCプロトコルの性能にどのような影響を及ぼすかについて検討し,いずれのプロトコルが,与えられたシステム環境に適しているかを調べた.その結果,伝送速度,受信バッファ容量,ネットワ-ク負荷を一定にすると,平均メッセ-ジ長が短いときにはCLーLLCプロトコルがCOーLLCプロトコルよりも優れているが,平均メッセ-ジ長が長くなると逆転することが明らかになった.そして,二つのLLCプロトコルの性能が逆転する平均メッセ-ジ長は,近似的に受信バッファ容量の1次関数となることも分かった.更に,受信バッファ容量とネットワ-ク負荷を一定として伝送速度を変化させると,回線が高速になるにつれ,コネクション型に比べてコネクションレス型の有効適用領域が広くなった.このコネクションレン型の有効適用領域は,受信バッファ容量が大きいほど,又ネットワ-クの負荷が小さいほど,広くなる.次に,平成3年度に実施予定の衛星回線によるLAN間接続の研究の準備として,Ethernet型LANにおけるLLCコネクション方式について検討した.最初に,CO及びCLーLLCプロトコルの比較を行い,その適用領域を明らかにした.更に,この結果を基にしてファストセレクトコネクション型と呼ぶ高効率の新しいプロトコルを提案し,その評価を行った.平成3年度は,まず,衛星パケット通信網におけるOSI第2層(デ-タリンク層)の階層構成法を,システム性能の観点から検討した。媒体アクセス制御(MAC)副層と論理リンク制御(LLC)副層とを完全に分離し独立に定義した方式(分離型)と,MAC及びLLC副層を関連付けて定義した方式(結合型)とを取り上げた。分離型は,LANにおける構成と同じものであり,LLC副層における各種フレ-ムは,MAC副層においては,すべて単なるデ-タフレ-ムとして扱われる。一方,結合型は,MAX副層において,上位のLLC副層から受け取ったフレ-ムの種類がデ-タフレ-ムであるが制御フレ-ムであるかを判別できるものである。

これら二つの方式の性能を,スル-プット及び平均応答時間を評価基準として比較した。MACプロトコルとしてはTDMA予約とスロット付アロハを,LLそプロトコルとしてはコネクション型を対象とした。TDMA予約通信網については,まず,分離型の解析を平衡点解析の手法により行い,次に分離型及び結合型の性能を,解析とシミュレ-ションにより比較した。比較により、分離型より結合型の方が常に性能が良いことを定量的に示した。また,スロット付アロハ通信網の場合には,分離型と結合型との性能差はほとんど見られないことをシミュレ-ションにより明らかにした。以上の研究の他に,平成3年度には,衛星回線によるLAN間接続の研究の準備として,ギガビット/秒という高速伝送路を対象としたLAN用のMACプロトコルであるCRMAを取り上げた。そして,このプロトコルを用いたLANの性能評価も行った。