hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ケーブルを用いない1チップ型人工網膜の臨床応用へ向けた基礎研究

これまでの研究で、電極素材、網膜刺激のための適切な電流値、刺激パターン(パルス幅、パルスパターン)を決定している。昨年度、薬剤による網膜変性ウサギの作製とこの網膜変性ウサギと正常ウサギとの行動的差異を迷路を用いて検討した。最終年度である本年度は得られる視力を具体化すること、それに加えて刺激電極間距離が得られる視力に及ぼす影響を明らかにすることを試みた。得られる視力を具体化するために、ヒトと同様の視力検査を実施できるカニクイザルを選択した。研究方法は、正常な視覚を有するカニクイザルをトレーニングし、視力検査を実施し、その後、薬剤によって視覚機能を消失させ、人工網膜をインプラントすることとした。この研究にはサルの視覚を消失させる方法が必要であるため、失明を引き起こす方法について検討した。ラット、ウサギで失明を引き起こす方法として知られているヨーソ酸ナトリウム、N-methyl-nitosourea、一酸化窒素の投与を試みた。ヨーソ酸ナトリウムの静脈内投与、N-methyl-nitosoureaの腹腔内投与では視機能(視覚誘発電位測定)は低下したものの、完全に失明させることは不可能であった。一方、硝子体内への一酸化窒素の投与では視覚誘発電位の低下はほとんど認められなかった。カニクイザルを失明させることが困難であったために、多点同時電位記録システムを用いて電気生理学的に視力を評価する方法を検討した。ヨーソ酸ナトリウム投与によってウサギを失明させることができることから、ヨーソ酸ナトリウムでウサギを失明させ、眼内に人工網膜チップの電極部位をインプラントし、網膜一点刺激によって得られる視覚誘発電位を測定した。ウサギ視覚野に記録用電極64点(200μm間隔)を配置し、直径100μmの電極で刺激を行った。高い電流刺激(500μA)で64点記録用電極の全てで電位変化が記録された。この結果から、高い電流刺激では、その興奮は広範囲にわたり、刺激電流値をを下げることによって、解像度を高くできる可能性が示唆された。我々が開発している三次元人工網膜チップは、光センサー、処理回路、刺激要電極が層状の1チップ型である。それぞれは垂直配線で結ばれており、一切ケーブルを必要としない。臨床応用するためには、適切な刺激電流の検討、チップの生体親和性、機能評価、副作用評価などが必要である。本年度は、研究計画に従い、生体適合性素材の検討、と適切な刺激電流、パルスの検討を行った。我々の人工網膜チップは網膜上へのインプラントを想定している。そのために人工網膜チップの刺激電極と神経網膜は直接、接し、刺激電極として用いる電極素材は生体適合性の観点から慎重に選択する必要がある。電極素材の生体適合性を調べるために、プラチナ、チタン、アルミニウム、イリジウムからなる電極を作製し、ラット眼内に移植した。移植後、全身的な変化を調べるために経時的に尾静脈より採血を行い、CRP値の変化を調べた。また2ヶ月の観察の後、眼球を摘出し組織学的に網膜の変化を調べた。移植前のCRP値を1として変化量を調べた結果、若干アルミニウムで上昇が認められたものの有意な変化は認められなかった。組織学的検査では、アルミニウム移植群で視細胞の変性が認められた。また、網膜神経節細胞への直接作用を調べるために、網膜神経節細胞を単離、培養し培養網膜神経節細胞を各金属でコートしたシリコン基盤で覆い、生存率を求めることによって神経節細胞に対する細胞毒性を調べた。いずれの金属を用いた場合も顕著な細胞毒性は認められなかった。

一方、神経節細胞の軸策進展に関しては金属間で有意な差が認められ、軸策進展に関して、金属は何らかの影響を与えることが新たに明らかとなった。刺激電流のパルスの検討では、4x4の刺激電極をウサギ網膜上に固定し、様々な電流、パルスで刺激し、脳内誘発電位を測定することにより検討した。その結果、monophasicパルス刺激より、biphasicパルスを用いた刺激方法が刺激の頻度を効率的に反映することが明らかとなった。平成17年度の研究で、生体親和性を有する素材、網膜刺激のための適切な電流値、刺激パターン(パルス幅、パルスパターン)を決定した。人工網膜をインプラントした後に視機能の回復の程度を判定するために、ウサギの視細胞変性モデルを作製した。視細胞を変性させる方法として、ヨーソ酸ナトリウムを用いた。行動解析にはトンネルを有する迷路を用いた。ヨーソ酸ナトリウムの反復投与により、顕著に視覚誘発電位の低下が認められた。また、組織学的にも視細胞の変性が確認され、正常ウサギの視細胞を変性させることができることを確認できた。迷路を用いた行動解析で、これらのウサギは正常に比較して、顕著に活動性が低下した。そこで、昨年度決定した刺激パターンに基づいて、バッテリー駆動型の人工網膜チップを試作し、ウサギ眼内にインプラントを行った。しかし、実際の行動解析を行うに当たり、バッテリー駆動型人工網膜チップに様々な問題点が生じた。1つはバッテリーケーブルの強度不足が挙げられる。この問題に対して、コーティング材料を検討し、ケーブルに柔軟性と強度を与えることで解決した。さらに、人工網膜チップについても改良を加え、インプラント後も外部からパルスパターン、刺激電流値を制御できるようにバッテリー内に人工網膜の刺激電流値、パルス幅を調整する回路を設けた。行動解析には、迷路に加えてラットで一般的に用いられている首振り運動試験を加える予定である。遺伝盲ラットを用いた研究で首振り運動試験で視機能を判定できることを確認している。これまでの研究で、電極素材、網膜刺激のための適切な電流値、刺激パターン(パルス幅、パルスパターン)を決定している。昨年度、薬剤による網膜変性ウサギの作製とこの網膜変性ウサギと正常ウサギとの行動的差異を迷路を用いて検討した。最終年度である本年度は得られる視力を具体化すること、それに加えて刺激電極間距離が得られる視力に及ぼす影響を明らかにすることを試みた。得られる視力を具体化するために、ヒトと同様の視力検査を実施できるカニクイザルを選択した。研究方法は、正常な視覚を有するカニクイザルをトレーニングし、視力検査を実施し、その後、薬剤によって視覚機能を消失させ、人工網膜をインプラントすることとした。この研究にはサルの視覚を消失させる方法が必要であるため、失明を引き起こす方法について検討した。ラット、ウサギで失明を引き起こす方法として知られているヨーソ酸ナトリウム、N-methyl-nitosourea、一酸化窒素の投与を試みた。
大面積かつ高速なバイオ化学イメージングデバイスの開発

本課題では、半導体化学センサを用いた化学物質分布の可視化システムにおいて、大面積の試料を短時間でスキャンできる技術の開発を目指した研究を行った。このシステムでは、センサ面上の化学物質分布に対応して半導体中に形成される空乏層幅の面内分布を読み出すために、光ビームでセンサ基板を走査し、各ピクセル位置における光電流値を計測することによってマッピングを行う。従来は、レーザービームを機械的に走査する方式を用いていたが、本課題ではこれまでにVCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting LASER)アレイや有機ELディスプレイパネルを光源として用いることにより、機械的な走査なしで高速な読み出しを可能にした。最終年度はさらにDMD (Digital Mirror Device)パネルを用いることによって非常に多数のピクセルをアドレスできるシステムを開発した。開発したシステムは480×320ピクセルのDMDパネルの各ミラーを最高720Hzで駆動することができ、20.8×15.6mm^2の測定領域を照明する場合、1ピクセルの大きさは43×43μm^2となる。試作したシステムを用いて実際に高解像度の化学イメージを測定できることを確認した。この方式では、複数のピクセルからなる測定スポットを用いることによって解像度を変えることができるため、はじめは低解像度で試料全体を観察し、徐々に高解像度に切り替えて試料の一部にズームインする、といったフレキシブルなイメージングが可能であることを示した。本研究では、LAPS(Light-Addressable Potentiometric Sensor)と呼ばれる半導体化学センサをベースとした化学イメージングにおいて、大型の試料を短時間でスキャンすることができるシステムの開発を目的として研究を行った。初年度は、多点同時測定のための複数光源の高密度化および光源ドライバ回路の製作を行った。半導体化学イメージセンサにおいては、センサ面内の各ピクセルを光照射する際に発生する光電流を測定することによって画像化を行うが、ピクセル数が多い場合は走査に時間がかかり、1画面の取得に数分単位を要するという問題があった。そこで、VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting LASER)アレイを用いて多数の光源を直線状に配列したスキャナを作製し、各レーザを異なる周波数で点滅させて得られる光電流信号をフーリエ解析することによって各点におけるイオン濃度を同時に計測し、このアレイを1方向のみに移動させることで短時間に化学イメージの取得を行う方式を考案した。250ミクロン間隔で12個のVCSELを実装したチップを用いたスキャナを試作した。このVCSELアレイを複数個並べることにより、たとえば15mm角のセンサチップを60×60の解像度でスキャンすることが可能となる。また、このスキャナ上の複数の光源を数100Hz数10kHzの周波数で独立かつ高精度に点滅させるため、FPGA(Field Programmable Gate Array)を用いたVCSELアレイのドライバおよびソフトウェアを開発した。本課題では、半導体化学センサを用いた化学物質濃度分布の可視化システムにおいて、大面積の試料を短時間でスキャンできる技術の開発を目指した研究を行った。このセンサは、センサ面上の各位置におけるイオン濃度に依存して半導体中の局所的な空乏層幅が変化することを利用し、各位置を変調光で照射した際に流れる光電流の形で局所的なイオン濃度の情報を読み出す。それぞれ異なる周波数で変調された複数の光源を用いた周波数多重化により、短時間でのスキャンが可能になる。前年度は、250ミクロン間隔で配置されたVCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting LASER)レーザをそれぞれ独立の周波数で変調するため、FPGA(Field Programmable Gate Array)を用いたドライバおよびソフトウェアを開発した。本年度は、これに1軸のスキャン機構と電流測定回路、画像表示のためのソフトウェアなどを追加し、イオン濃度の2次元画像が得られることを実証した。また、光源として有機ELディスプレイパネルを用いたシステムを試作した。このシステムでは、センサ基板の直下にディスプレイパネルを設置し、パネル上の光点でセンサ基板を照射する。メカニカルなスキャンが不要であり、センサ面内の任意の位置を任意の形状で照射することができるため、たとえば、センサ面上に微小流路を設けたLab-on-a-Chipシステムへの応用が期待される。さらに、非常に多数のピクセルを高速にスキャンするため、DMD(Digital Mirror Device)を用いたスキャン機構の設計を行った。

この方式では、複数のピクセルからなる測定スポットを用いることによって解像度を変えることができるため、はじめは低解像度で試料全体を観察し、徐々に高解像度に切り替えて試料の一部にズームインする、といったフレキシブルなイメージングが可能であることを示した。
樹木木部柔細胞の耐寒性における可溶性糖の役割とその蓄積の制御機構の解明

本年度は、季節的な低温脱馴化過程でセイヨウハコヤナギの枝で起こる蛋白質の変動についてのプロテオーム解析を行った。また同時に、生細胞の耐寒性や形成層活動の再開時期、組織に含まれる可溶性糖含量変化なども調べ、これらのプロテオーム変動との関わりについて検討した。生細胞の耐寒性は、3月下旬まで高い値を維持し、その後、徐々に低下した。形成層細胞の分裂は、4月中旬に開始した。組織中の可溶性糖については、試料採取期間を通して徐々に減少し、特に、スクロース、ラフィノース、スタキオース含量と耐寒性との間に高い相関性が認められた。木部組織のアポプラストに存在する可溶性糖含量は、4月中旬から5月初旬にかけて高い値を示した。この春季のアポプラストの糖含量の上昇は、冬季に柔細胞に貯蔵された炭素源の再分配に関与すると思われる。タンパク質については、樹皮及び木部由来の細胞膜タンパク質、可溶性タンパク質のそれぞれについて、約1,000種の変動を追跡することに成功した。これらのタンパク質には、糖分析で検出された糖種の代謝酵素やトランスポータも数多く含まれていた。脱馴化過程で蓄積量が減少するタンパク質として、スタキオース合成酵素やスクロースリン酸合成酵素などが見られた。スタキオースやスクロースは植物の耐寒性獲得への関与が強く示唆されており、上記の酵素が糖の蓄積を介した耐寒性制御へ関与することが予想された。また、4月下旬と5月上旬には、木部でヘキソーストランスポータ及びH^+ATPアーゼの蓄積量の増加が見られた。これらのトランスポータは、同時期のアポプラストの糖含量の増加に関与する可能性がある。本研究により、脱馴化時期における耐寒性の変動や糖の輸送に関与が予想されるいくつかのタンパク質を同定できた。今後、これらのタンパク質の生理的な役割を明らかにしていくために、各タンパク質についてより詳細な解析が必要となる。木部組織に存在する可溶性糖は、樹木の耐寒性獲得機構に対して、木部柔細胞の耐寒性向上への関与だけでなく、通水組織の凍結による塞栓症の発生・回復機構への関与が示唆されている。この塞栓症とは、通水組織内の水柱に気泡が発生・拡大し、組織が通水機能を失うことであり、長期に渡ると樹木個体の立ち枯れにもつながる。本研究では、樹木の耐寒性獲得機構における可溶性糖の役割を総合的に理解するため、木部組織の可溶性糖含量が異なる夏と冬に採取したクルミの枝を用いて、道管内における凍結による塞栓症の発生様式の季節間比較を試みた。塞栓症の研究を行う上で、凍結過程においてリアルタイムで塞栓症の発生を検出することは難しい。既存の方法では、試料を冷却後、融解してから通水組織の機能評価を行うか、組織内の水分分布を確認することで塞栓症の発生を評価しているが、これらの方法では凍結融解過程のどの段階で塞栓症が発生するのかを知ることができない。そこで本研究では、通水組織内に気泡が生じ、水柱に働く張力が開放されることで生じる超音波アコースティックエミッション(UAE)シグナルを利用するUAE法により、塞栓症発生の検出を試みた。これまでの研究では、UAEシグナルが発生する状況や積算のシグナル数などをもとに単純な季節間比較を行ったが、明瞭な差は検出できていない。しかし、いくつかの興味深い現象が観察された。その中の一つは、UAEシグナルが冷却過程でのみ観察されたことである。この結果は、凍結による塞栓症発生機構についての最も有力な「水柱の凍結時に極小さな気泡が生じ、融解時に拡大する」という仮説と矛盾し、凍結による塞栓症が既存の仮説とは別の機構によって発生する可能性を示唆している。現在、専用のソフトフェアを用いて季節的なUAEシグナルの波形比較を行い、組織中の糖濃度が異なる試料間でのUAEシグナル発生様式の違いの検出を試みている。本年度は、樹木の耐寒性獲得機構における可溶性糖の役割を総合的に理解するため、木部組織の糖含量が異なる夏と冬の枝における凍結による塞栓症の発生様式の比較と、脱馴化の過程で師部及び木部の柔細胞で起こる糖の代謝や輸送に関与する蛋白質の量的な変化の解析を進めた。塞栓症の形成機構については、セイヨウグルミの採取枝から凍結過程で発生するアコースティック・エミッション(AE)を基に、塞栓症形成のリアルタイムでの検出を試みた。昨年度の研究で、融解後の枝の水分通導度の損失率(PLC)は凍結過程で発生する全AEシグナルの積算数と相関性を示さなかったが、本年度の研究により、10fJ以上の比較的高い絶対エネルギーを持つAEの積算数とは高い相関を示すことを明らかにした。このため、この高い絶対エネルギーを持つAEは、道管における塞栓症形成を表していると考えている。夏と冬の試料について、様々な凍結条件によるPLC変化とAEの発生様式を比べたところ、季節間でPLC変化には違いが見られなかったものの、10fJ以上の絶対エネルギーを持つAEの積算数は、冬には夏の5分の1以下であった。これまでのところ、これが組織内の糖濃度の上昇により塞栓症の形成機構が変化したことによるのか否かは明らかでない。今後、更なる検証が必要とされる。

糖の代謝・輸送関連蛋白質については、nanoLC-MS/MSを用いて脱馴化過程でセイヨウハコヤナギの木部及び師部組織の細胞膜蛋白質・可溶性蛋白質についてプロテオミクス解析を行い、関連蛋白質の量的変化を調べている。試料採取は2012年2月より行っており、同年5月まで継続する。これまでに2月の試料について細胞膜蛋白質の同定を試みたが、スクローストランスポータなど、糖の輸送に関与する蛋白質由来と思われるイオンピークが検出されており、今後の実験でこれらの季節変動が明らかになると思われる。本年度は、季節的な低温脱馴化過程でセイヨウハコヤナギの枝で起こる蛋白質の変動についてのプロテオーム解析を行った。また同時に、生細胞の耐寒性や形成層活動の再開時期、組織に含まれる可溶性糖含量変化なども調べ、これらのプロテオーム変動との関わりについて検討した。生細胞の耐寒性は、3月下旬まで高い値を維持し、その後、徐々に低下した。形成層細胞の分裂は、4月中旬に開始した。組織中の可溶性糖については、試料採取期間を通して徐々に減少し、特に、スクロース、ラフィノース、スタキオース含量と耐寒性との間に高い相関性が認められた。木部組織のアポプラストに存在する可溶性糖含量は、4月中旬から5月初旬にかけて高い値を示した。この春季のアポプラストの糖含量の上昇は、冬季に柔細胞に貯蔵された炭素源の再分配に関与すると思われる。タンパク質については、樹皮及び木部由来の細胞膜タンパク質、可溶性タンパク質のそれぞれについて、約1,000種の変動を追跡することに成功した。これらのタンパク質には、糖分析で検出された糖種の代謝酵素やトランスポータも数多く含まれていた。脱馴化過程で蓄積量が減少するタンパク質として、スタキオース合成酵素やスクロースリン酸合成酵素などが見られた。スタキオースやスクロースは植物の耐寒性獲得への関与が強く示唆されており、上記の酵素が糖の蓄積を介した耐寒性制御へ関与することが予想された。また、4月下旬と5月上旬には、木部でヘキソーストランスポータ及びH^+ATPアーゼの蓄積量の増加が見られた。これらのトランスポータは、同時期のアポプラストの糖含量の増加に関与する可能性がある。本研究により、脱馴化時期における耐寒性の変動や糖の輸送に関与が予想されるいくつかのタンパク質を同定できた。今後、これらのタンパク質の生理的な役割を明らかにしていくために、各タンパク質についてより詳細な解析が必要となる。本年度の研究で、木部構造の複雑性からAEを基にした塞栓症形成の検出は難しいと思われた広葉樹において、絶対エネルギーを基にしたスクリーニングにより道管の塞栓症形成の検出を行うことができる可能性を示すことができた。AEを用いた塞栓症の検出は、塞栓症形成機構の研究において、今後、極めて有力なツールとなると予想される。また、脱馴化過程における糖代謝・輸送関連蛋白質の動的な変化を、当初予定していた遺伝子発現レベルではなくプロテオミクス解析を用いて蛋白質の蓄積レベルで評価するとしたことで、より直接的な評価ができることになったと共に、簡便により多くの蛋白質について同時に評価ができる可能性が開かれた。糖代謝・輸送関連蛋白質の動的変化について、転写レベルではなく翻訳レベルで評価するため、細胞膜及び、可溶性蛋白質についてのnanoLC-MS/MSを用いたプロテオミクス解析によりその蓄積量の変化を調べることにする。また、プロテオミクス解析の研究材料には、蛋白質関連のデータベースが充実しているセイヨウハコヤナギを用いる。
出生時低体重児にみられるストレスに対する脆弱性への非翻訳ＲＮＡ発現異常の関与

出生時低体重は、成長後の代謝性疾患のみならず学習障害などの精神疾患の発症リスクも上昇させる。近年の研究では妊娠中の栄養摂取不足は児の視床下部ー下垂体ー副腎軸の調節機構を障害するとの報告もあり、ストレスに対し脆弱性を示すと報告されている。我々はラットを用いた妊娠中の低摂取カロリー摂取により、短体長低体重ラット仔が生じること、これらの仔ラットへの拘束ストレスの負荷で血中コルチコステロン濃度が高値持続すること、下垂体でCRH受容体の下方制御が生じないこと、その機序にmicroRNAの発現調節の異常が関与する事を明らかにした。初年度の昨年度は、妊娠中に摂取カロリーを制限した母ラットからの出生仔へのストレス負荷では血中コルチコステロン濃度の高値維持がみられ、その機序に下垂体でのmiR-449aの発現調節異常によるCRF 1型受容体の下方制御の異常が生じることが原因である可能性を示してきた。さらに、miR-449aの発現異常には非翻訳RNA (ncRNA)でグルココルチコイド受容体のデコイとして働くとの報告があるGas5の発現量の亢進が関与する可能性を示してきた。本年度は、低出生体重ラット仔の下垂体でGas5の発現異常が見られた機序として、Gas5をコードするDNAのプロモーター領域におけるメチル化の解析を行った。Gas5のコード領域5'上流に13個のDNAのメチル化サイト(CpG配列)をDNAデータベースで見出し、それらのメチル化の程度をバイサルフェートシークエンス法で比較した。しかしながら、対照ラットとの間に統計学的な差はみられなかった。最近、Gas5には独自のncRNA分解系が存在することが報告されたことから、出生時低体重ラット仔の下垂体ではGas5の合成が進んでいるのではなく、分解が遅延しているために細胞内のGas5の量が増加している可能性が考えられる。雌雄の出生時低体重ラットを飼育・交配し、次世代のラット仔を得て、それらのラットに拘束ストレスを負荷すると、血中コルチコステロン濃度の高値維持が観察された。これらのことからGas5以外の遺伝子あるいは遺伝子群でエピジェネティックな変化が生じ、その変化が次世代に受け継がれた可能性が考えられる。次年度以降はマイクロアレイなどを用いた網羅的解析を進める予定である。出生時低体重児は成長後に鬱や自閉症、統合失調、注意欠陥多動性障害を呈する可能性が高い。これらの疾患ではHPA軸の異常が知られているが、その機序への下垂体の関与は明らかにされていない。そこで胎児期の低栄養による出生時低体重のHPA軸の異常への下垂体の関与の可能性を検討することを目的に、妊娠中に摂取カロリー制限をした母ラットからの出生仔を用いて、HPA軸の変化を解析した。本年度は、昨年度までの追いつき成長したラット仔(LBW-CG, low birth weight and catch-up growth)に加え、追いつき成長せず短体長低体重を呈するラット仔(LBW-NCG, low birth weight and non-catch-up growth)での検討を行った。BW-NCGラットは、血中コルチコステロン濃度の基礎値は対照ラットとの間に差はみられなかったが、ストレス負荷120分後に対照ラットは頂値に比べ低下していたのに対し、高い値を維持したままであった。また、この値はLBW-CGと比べても有意に高かった。LBW-NCGラットでは拘束ストレス負荷後の下垂体におけるmiR-449aの発現に増加がみられず、CRF 1型受容体のダウンレギュレーションの異常がみられた。これらの結果から、出生時低体重ラットでは何らかの機序によりmiR-449aの発現調節に異常が生じ、ストレス負荷後の血中コルチコステロンの長期高値持続が観察された。コルチコステロンはセロトニンなどのモノアミン受容体の発現調節に関与する事、コルチコステロンの高値持続はグルココルチコイド抵抗性を招き、グルココルチコイド応答遺伝子発現に異常を生じることが明らかにされている。以上より、出生時低体重ラットではストレスに対し脆弱で、ストレス負荷による鬱やその他の神経性疾患発症リスクが高くなっている可能性が高い可能性が示された。そこで胎児期の低栄養による出生時低体重のHPA軸の異常の関与の可能性を検討することを目的に、妊娠中に摂取カロリー制限をした母ラットからの出生仔を用いて、HPA軸の変化を解析した。

妊娠中の摂餌量を対照ラットの60%に制限した母ラットからの出生時低体重仔(LBW)では拘束ストレス負荷後の血中ACTHおよびコルチコステロン、下垂体でのPOMC mRNA発現量の高値維持と、CRF 1型受容体(CRF-R1)のmRNAとタンパク質の発現量の下方制御の異常がみられた。データベース検索によりCRF-R1の発現を負に制御するmiRNAのmiR-449aを見いだし、それがラットの下垂体に発現し、対照ラットではストレス負荷後にその発現が下垂体で増加するが、LBWではこれらの増加がみられないこと、miR-449aの発現はin vitroではCRFには反応しないがデキサメタゾンによりその発現が増すこと、副腎摘除ラットではストレス負荷後の下垂体でのmiR-449aの発現増加が消失すること、miR-449aの過剰発現によりCRF-R1のmRNAとタンパク質の発現が減少し、ノックダウンによりデキサメタゾンによるCRF-R1の発現の低下が阻止されること、3'非翻訳領域分解活性がmiR-449aの共発現で上昇することからmiR-449aがCRF-R1の発現調節に関与することを明らかにした。以上、出生時低体重仔でHPA軸の異常が生じる機序に下垂体のmiRNAによるCRF-R1の下方制御の消失が関与することを明らかにした。さらに、この機序にLBWでは下垂体でのGas5 ncRNA発現の上昇が関与する事を明らかにした。本年度予定していたGas5のDNAのメチル化の変化を解析することができた。残念ながら期待した結果は得られなかったため、組換アデノウイルス投与によるGas5の発現抑制実験は行わず、次年度に向けて他の遺伝子のメチル化の解析を含めた網羅的な解析を進めて行く予定である。本年度は実験計画で目的としていたmiR-449aによるCRF-R1のmRNAとタンパク質の発現調節機構が存在することを明らかにし、ストレスにより増加したグルココルチコイドがmiR-449aの発現を調節すること、LBWではGas5の発現の上昇が生じているためにグルココルチコイドによるmiR-449aの発現調節の異常が見られることを明らかにした。さらに、次年度実験を計画していた血中エクソソーム内のmiR-449aの検出にも成功し、ストレス負荷LBWラットでは、対照ラットで見られた末梢血エクソソーム内のmiR-449a含量の増加が見られないことも明らかにした。一方、LBWでGas5の発現が上昇した機序は未だに不明であるため、次年度に向けてこの機序の解明を行う予定である。Gas5のコード領域のメチル化の程度をバイサルフェートシークエンス法で比較したが対照ラットとの間に差はみられなかった。Gas5には独自のncRNA分解系が存在することが報告されたことから、出生時低体重ラット仔の下垂体ではGas5の分解が遅延している可能性が考えられたため、分解系についての検討を加える。出生時低体重ラットからの出生仔も拘束ストレスにより血中コルチコステロン濃度の高値維持が観察されことからGas5以外の遺伝子あるいは遺伝子群でエピジェネティックな変化が生じ、その変化が次世代に受け継がれた可能性が考えられるため、マイクロアレイなどを用いた網羅的解析を進める。本年度作成が完了しなかった、miR-322の機能を阻止するデコイを発現する組換えアデノウイルスを作成し、SGA-NCGラット仔に投与することにより、追いつき成長を示せるようになるか、検討を行う。なお、アデノウイルスは尾静脈に投与することにより、そのほとんどが肝臓に感染させることが可能との報告もあるため、本研究でも同様の手法を用いる予定である。
下腿三頭筋に着目した老化に伴う立位平衡機能の減退に関する研究

これまで立位平衡調節には下腿三頭筋活動が直接的な役割を果たしていることを明らかにしてきた。本研究では、この研究成果を踏まえて、老化に伴う平衡機能の低下と下腿三頭筋機能の低下の関連を明らかにすることを目標としている。本年度の実施概要は以下の通りである。・高齢者を含む大集団について、開閉眼立位保持時の姿勢動揺を計測した(床反力計で計測する。60秒×3試行行う)。・Collinsら(1994)のランダムウォーク解析を用いて姿勢動揺を解析し、下肢のstiffnessが強く影響すると考えられる指数(ハースト指数)を算出した。この指数と年齢との相関関係を検討した。この指数は下肢のstiffnessの大小に依存した立位姿勢の不安定性を表すものである。つまり、下肢のstiffnessが大きければ(硬いバネ様であれば)、その立位姿勢は本質的に倒れにくいといえ、こうした特性を表現する指数である。高齢者では筋量が少なく筋機能が低いために、立位中の下肢のstiffness、特に足関節stiffnessが小さく、これが要因となって平衡機能が低い可能性がある。また、同時に従来の重心動揺評価値についても、評価値の妥当性および加齢変化を検討した。・その結果、従来の評価値では、足圧中心動揺速度が加齢変化を捉える妥当な変量と考えられた。また水平方向成分も加齢変化を捉える妥当な変量と考えられた。stiffnessに依存したハースト指数は、安定に算出されたものの、加齢変化は認められなかった。このことから、足圧中心動揺から見る限り、老化に伴う立位平衡機能の低下には、脚のstiffnessは直接的な関与がないことが示唆された。
大阪地域における中小企業問題と地域再生に関する研究

本研究(「大阪地域における中小企業問題と地域再生に関する研究」)は、大阪地域(大阪市および中小零細企業が集中する周辺市町村)における中小零細企業が直面しているさまざまの困難な問題状況を把握・分析し、そうした中小零細企業の状況が当該地域社会にどのような社会的影響を及ぼしているのかということを多方面から総合的に分析し、さらにはそうした問題状況を克服し、地域社会の再生をはかるためには、いかなる社会的・経済的条件が整えられるべきかという実践的課題にこたえることを目的とした研究である。3年間にわたる小零細製造業事業所の集積地の実態調査によって明らかになったことは、まずなによりも、これらの地域が抱えている困難がもはや単に「産業衰退」という「経済的」問題としてのみ把握されるべきものではない、という事実である。製造業の衰退という現実の背後には、都市の社会構造そのものの変動、高齢化、都市環境問題の深刻化、等々の「経済外的」諸要因が潜んでいることが明らかにされたのである。それゆえ、この問題状況の解決のためには、産業政策による経済的諸資源の投入だけでは決定的に不十分であり、むしろそれ以上に、人々の地域における社会的諸関係のあり方そのものの変革をも視野に入れた、「新たな地域社会」のトータルな構想が必要不可欠であるということが明らかとなったのである。こうした視点から、本研究では、ヨーロッパ(とりわけイタリア)におけるさまざまな「街づくり」や「地域再生」の試みを調査・研究した。その結果、産業衰退地域の「再生」のためには、地域社会に潜在する多様な「社会的資源」の掘り起こしと、その再組織化が必要かつ有効であることを見出した。また、このような地域再生のためのプロジェクトを推進するためには、地域における人々の新たな「結びつき方(アソシエーション)」を構築することが重要であるという知見をも得た。すなわち、市民の多様な「非営利」的あるいは「非市場」的な協働と互助のネットワークを構築することによって、地域の再生を目指すという視点である。今後は、これらの知見を日本における、とりわけ産業衰退地域における、地域再生の試みの中に具体化していく作業へと繋げていく予定である。本研究(「大阪地域における中小企業問題と地域再生に関する研究」)は、平成15年から平成17年までの3ヵ年の予定で進められている研究である。本年度(平成15年)はこの研究の初年度であり、研究は主として(1)既存の研究のサーベイとそれをふまえた我々の研究仮説の理論的検討および(2)本研究のための基礎的な資料とデータの収集・整理という二つの方向で進められた。具体的には、(1)1990年代以降において、各種機関によって実施された、大阪地域の中小零細企業に関する調査報告を収集し、その調査結果の詳細な検討に基づいて、我々の研究課題の明確化と具体化をおこなった。(2)本研究の中心課題の一つは、中小零細企業と地域の関係を国際比較の視点から捉えることにあるが、この課題の遂行のために、共生的中小企業群を中核に据えた地域再生を推し進めているイタリアの諸都市(具体的にはいわゆる「サード・イタリア」の中心都市であるミラノ、ボローニャ、ブレーシア)を訪問し、行政諸機関・企業・大学・職業学校等を視察し、関係者へのインタビューを行い、数多くの資料を収集した。これらの資料やデータは、現在、翻訳・整理中であり、平成16年度以降、詳細に検討・分析する予定である。

(3)本研究では大阪地域と国内の他の中小零細企業集積地域との比較研究も重要な課題であるが、この比較研究のための基礎データを収集するために、本年度は東京都の大田区と墨田区、佐賀県有田地域、沖縄県久米島を訪問し、関係諸機関へのインタビュー、現地視察、資料の収集を行った。(4)大阪市内においても、中小零細企業の「衰退」が著しい臨海部(港区、大正区)を中心に、機械金属関係の中小零細企業への「予備的な」聞き取り調査を行った。(5)大阪地域の機械金属関係の中小零細企業3000社を対象に、アンケート調査を実施した。データの分析は平成16年度中になされる予定である。本研究(「大阪地域における中小企業問題と地域再生に関する研究」)は、平成15年から平成17年までの3ヵ年の予定で進められている研究である。本年度(平成16年)の研究活動は、昨年度(平成15年)において収集されたさまざまな資料やデータの整理と分析にその主眼がおかれた。具体的には以下のとおりである。(1)本研究の中心課題の一つは、中小零細企業と地域の関係を国際比較の視点から捉えることにあるが、この課題の遂行のために、昨年度は、共生的中小企業群を中核に据えた地域再生を推し進めているイタリアの諸都市(具体的にはいわゆる「サード・イタリア」の中心都市であるミラノ、ボローニャ、ブレーシア)を訪問し、行政諸機関・企業・大学・職業学校等を視察し、関係者へのインタビューを行い、数多くの資料を収集したが、本年度はこうして収集された多数の資料やデータの翻訳・整理がおこなわれ、またこれら資料・データの吟味と分析に基づいて、研究分担者相互の間で議論がなされた。また、この国際比較研究のための追加的資料・データ収集のために、本年度も、森田他2名が再度イタリアを訪問し、関係諸機関を視察した。(2)昨年度は、大阪地域と国内の他の中小零細企業集積地域との比較研究のための資料・データを収集するために、東京都の大田区と墨田区、佐賀県有田地域、沖縄県久米島を訪問し、関係諸機関へのインタビュー、現地視察、資料の収集を行ったが、本年度は、こうして収集された資料・データの整理と分析が行なわれた。(3)昨年度末に、大阪地域の機械金属関係の中小零細企業3000社を対象に、アンケート調査を実施したが(有効回答数799、回収率26.6%)、本年度は、この調査データの入力、データクリーニング、単純集計、および分析が行なわれた。現在もなお、最終報告書の作成に向けての分析作業の途中である。(4)大阪地域における、製造業を中心とする中小零細企業の歴史的な展開過程とその現状を明らかにするために、既存統計資料(主として国勢調査、事業所・企業統計調査、工業統計調査のデータ)の時系列での整理と小地域別の詳細な分析作業をおこなった。そして、この作業の一環として「大阪地域における中小企業問題と地域再生に関する研究(資料集1)」を作成した。本研究(「大阪地域における中小企業問題と地域再生に関する研究」)は、平成15年から平成17年までの3ヵ年の予定で進められている研究であり、本年度はその最終年度である。本年度(平成17年)の研究活動は、「地域再生」の新たな枠組みとその可能性を探るために、地域に潜在するさまざまな「社会関係的資本(Social Capital)」に注目し、それらを組み込んだ地域再生はいかにして可能かという視点から研究を進めて行った。
酸素マイクロバブル網膜疾患治療への応用

今年度はSPG膜孔が0.05,0.1,1,10μmの酸素マイクロバブルを作製し酸素濃度の変化を確認した。今回の検討の中では孔径が小さいものほど培地中の酸素濃度が高く維持された。これまでに入手したRGC-5(神経節細胞株)、rMC-1(ミューラー細胞株)、ARPE-19とD407(網膜色素上皮細胞株)で、上記条件で作成した酸素含有培地で細胞を培養するとマイクロバブル酸素含有培地は細胞活性(MTS測定)を有意に上昇させることを、孔径が違う今回も継続して測定し、同じ結果が得られることを確認した。昨年度は一部の培養細胞で活性酸素(ROS)の測定をH2DCF-dAを利用してdichlorofluorescein (DCF)を測定しするか、dihydroethidiumを利用して少なくてもROSの発生を刺激している傾向は見られていないことを報告したが、今回は細胞の刺激条件を培地中の酸素分圧の違いとグルコース濃度の違いで検討し、さらに低酸素実験に使用されるコバルトクロライドがどのような状況で活性酸素発生を刺激するのかまず確認した。低酸素は過酸化水素やスーパーオキシドの発生を誘発するが、コバルトクロライドは特殊な細胞ではむしろ活性酸素の発生を抑制する可能性が推測された。これらの事実は今後の活性酸素の発生状況を確認するのに重要な結果であると考えられる。今年度はSPG膜孔をそれぞれ1μm以下(ナノバブル)、5μm、10μm、15μm、20μmで酸素のマイクロバブルを作製し、また三方活栓、ペレスタポンプによる持続的バブリングを利用して培地中の酸素分圧を持続的に上昇させ、酸素濃度を安定して上昇させるシステムを確立させた。SPG膜のポンピングは回数に比例して増加したが、酸素飽和度が時間とともに低下する速度はほぼ同じ程度であった。また、生体利用可能なヒアルロン酸を追加して酸素濃度の培地中での濃度と持続時間を測定したが、粘液の程度によって酸素濃度の持続時間を変化できる可能性が示唆された。また、これまでに入手したRGC-5(神経節細胞株)、rMC-1(ミューラー細胞株)、ARPE-19とD407(網膜色素上皮細胞株)で、上記条件で作成した酸素含有培地で細胞を培養するとマイクロバブル酸素含有培地は細胞活性(MTS測定)を有意に上昇させることが判明した。また、RGC-5細胞では特に培養初期に神経突起様のものが進展する状態が確認された。我々はさらに培養細胞にエタノールを付加あるいは低酸素+低栄養付加を加えて酸素マイクロバブルが与える効果について検討したが、これらの実験系においてもやはり酸素マイクロバブルは効果的である可能性が示唆された。一部の培養細胞で過酸化酸素(ROS)の測定をH2DCF-dAを利用してdichlorofluorescein (DCF)を測定したが、これまでのところ少なくてもROSの発生を刺激している傾向は見られていない。
脊髄小脳失調症31型モデル個体に効果を示すRNAリピート結合分子の作用機序解明

脊髄小脳失調症31型は、TGGAAリピートが原因で発症する難治性疾患であり、TGGAAリピートから転写されたUGGAAリピートが関与するRNA介在性神経疾患である。本研究では、UGGAAリピートへの結合を示す分子MCNDが脊髄小脳失調症31型モデル個体の症状を改善することを手掛かりとしてUGGAAリピートが関与する発症機構及び小分子による作用機序を分子レベルで理解することにより、治療法開発に資する有効なツールの開発を目指す。平成30年度は、前年度に行ったUGGAAリピート結合分子のスクリーニングにより見出された化合物とリピートRNAとの相互作用を調べた。そのヒット化合物は、UGGAAリピートRNAに結合することによりRNAの二本鎖融解温度を上昇させ、構造変化を誘起することが明らかになった。さらにRNA-低分子相互作用を詳細に調べるためにUGGAA/UGGAAモチーフを含むRNA二本鎖とヒット化合物の結合を調べたところ、UGGAA中の連続したグアニンが結合に重要であることが示唆された。またRNA-低分子相互作用を等温滴定型カロリメトリーにより評価したところ、ヒット化合物は、UGGAA/UGGAAモチーフに対して高い結合親和性を示した。ヒット化合物がUGGAAリピートに高い結合親和性を示したので、次にUGGAAリピート発現細胞を用いてRNA凝集体形成の阻害効果を調べた。化合物非存在下では、RNA凝集体が多く観測されたが、化合物存在下においてRNA凝集体が有意に減少した。平成31年度以降は細胞レベルでの作用機序を詳細に調べるとともに、脊髄小脳失調症31型モデルショウジョウバエでの評価も行う予定である。平成30年度は、新たに見出されたUGGAAリピート結合分子とRNAの相互作用解析とUGGAAリピート発現細胞による核内RNA凝集体形成への阻害効果などに取り組んだ。結合評価の実験によりUGGAAリピート結合分子とRNAの相互作用についていくつかの知見を得ることができ、また細胞レベルでもUGGAAリピート結合分子により核内凝集体を減少させることができ、おおむね順調に進展していると判断している。UGGAAリピートに高い結合親和性を示す低分子が見出せたので、その結合様式などをさらに詳細に調べるとともに、細胞を用いて低分子の作用機序の解明を目指すとともに、脊髄小脳失調症31型モデルショウジョウバエでの治療効果についても検討する。平成29年度は、小分子によるスプライシング因子のUGGAAリピートへの結合阻害効果を検証するために、SRSFタンパク質を作成した。ゲルシフトアッセイによる評価を行ったが、RNA-タンパク質複合体を明確なバンドとして得られなかったため、小分子による細胞核内でのRNA凝集体形成の阻害効果を調べることにした。76回のUGGAA繰り返し配列を持つ(UGGAA)76発現プラスミドを作成し、Hela細胞にトランスフェクションしたところ、細胞核内においてRNA凝集体を確認した。また脊髄小脳失調症31型の患者由来の配列を導入したプラスミドを用いた実験においても細胞核内でRNA凝集体が見られた。平成30年度以降は、小分子によるRNA凝集体形成の阻害効果を検討していく予定である。小分子によるUGGAAリピートの機能制御と並行して、さらに有効なUGGAAリピート結合分子の探索研究を行った。研究室が保有している化合物ライブラリーを用いて表面プラズモン共鳴法によるUGGAAリピート結合分子のスクリーニングを行ったところ、MCNDよりも強く結合する化合物を見いだすことができた。平成29年度は、スプライシング因子とUGGAAリピートRNAの相互作用解析、UGGAAリピートRNAによる核内RNA凝集体形成の評価法の確立、UGGAAリピートRNA結合分子のスクリーニングなどに取り組んだ。スプライシング因子とUGGAAリピートの相互作用解析では複合体を観測することができず、評価系を立ち上げることはできなかったが、代わりにUGGAAリピートRNAによる核内RNA凝集体形成の評価法を確立することができた。また表面プラズモン共鳴法を用いたスクリーニングにより、研究室が保有しているライブラリーからMCNDよりも高い結合親和性を示す化合物を見いだすことができ、概ね計画通り順調に進展していると判断している。

またRNA-低分子相互作用を等温滴定型カロリメトリーにより評価したところ、ヒット化合物は、UGGAA/UGGAAモチーフに対して高い結合親和性を示した。ヒット化合物がUGGAAリピートに高い結合親和性を示したので、次にUGGAAリピート発現細胞を用いてRNA凝集体形成の阻害効果を調べた。化合物非存在下では、RNA凝集体が多く観測されたが、化合物存在下においてRNA凝集体が有意に減少した。平成31年度以降は細胞レベルでの作用機序を詳細に調べるとともに、脊髄小脳失調症31型モデルショウジョウバエでの評価も行う予定である。平成30年度は、新たに見出されたUGGAAリピート結合分子とRNAの相互作用解析とUGGAAリピート発現細胞による核内RNA凝集体形成への阻害効果などに取り組んだ。結合評価の実験によりUGGAAリピート結合分子とRNAの相互作用についていくつかの知見を得ることができ、また細胞レベルでもUGGAAリピート結合分子により核内凝集体を減少させることができ、おおむね順調に進展していると判断している。脊髄小脳失調症31型の発症機構は、不明な部分が多く、スプライシング因子以外のUGGAAリピート結合性タンパク質の関与なども考えられる。UGGAAリピートとスプライシング因子の相互作用解析では、ゲルシフトアッセイにより複合体の形成が確認できなかったことから、一旦中断し、細胞を用いたRNA凝集体形成阻害に注力する。また研究室が保有する化合物ライブラリーからUGGAAリピートRNAに対して高い親和性を示す化合物を見いだすことができたので、スクリーニングにより新たに見出した化合物とUGGAAリピートの相互作用を詳細に調べ、結合モードなどを明らかにすると同時に、細胞を用いたRNA凝集体形成阻害や脊髄小脳失調症31型モデル個体における治療効果を検証する。UGGAAリピートに高い結合親和性を示す低分子が見出せたので、その結合様式などをさらに詳細に調べるとともに、細胞を用いて低分子の作用機序の解明を目指すとともに、脊髄小脳失調症31型モデルショウジョウバエでの治療効果についても検討する。当初計画していたスプライシング因子とUGGAAリピートの相互作用解析研究が予想に反した結果で研究計画を少し変更したため。またUGGAAリピート結合分子のスクリーニングで予想よりも早く有効な化合物が見いだせたため。UGGAAリピートに結合する分子をスクリーニングにより見いだすことができたため、MCNDに加えて新たに見だした化合物を用いて細胞実験や脊髄小脳変性症31型個体モデルの実験を行う。消耗品費用が予想以上に抑えられたため。また学会参加の旅費などが不要であったため。次年度は、必要となる物品を購入するとともに、国内外の学会参加の旅費、論文投稿や掲載料などに使用する予定である。
自律分散ワイヤレス・アドホック・ネットワークの研究

本研究では、近距離にある端末同士が中継機能を持ち、マルチホップ接続により通信を行う自律分散制御ワイヤレス・アドホック・ネットワークを対象とし、物理層、アクセス制御、ネットワーク層等、多面的な観点から研究を行い、いくつかの本質的な特性の解明に成功した。代表的な研究成果は以下の通りである。1.マルチホップ伝送はスループットの低下と引き替えに通信距離(サービスエリア)の拡大を実現する。これと同様の効果は物理層での適応変調・レート制御によっても得られる。この両者を比較検討した結果、マルチホップ伝送がより密に同時通信が可能である(空間的な周波数利用効率が高い)ことを明らかにした。2.アドホックネットワークでは、各ノードが自分の利益のみを考えたルート選択に走る可能性があり、そのためネットワーク全体の性能劣化が生じうる。ゲーム理論を用いて自律分散制御により達成可能なスループットについて解析し、集中制御の場合と比較した。その結果、自律分散制御の容量は集中制御に劣るものの、低送信電力時にはネットワーク容量に近いスループットが達成できることを明らかにした。3.アドホックネットワークで広く用いられるアクセス制御であるCSMA/CAの効率向上のために、チャネル結合技術やマルチチャネル技術という複数の制御法が検討されている。両者を詳細に比較検討した結果、負荷が低い場合は単一パケットを高速に送ることのできるチャネル結合技術が、逆に高い場合には衝突低減効果の高いマルチチャネル技術が優位であることを明らかにした。4.アドホックネットワークにおけるトランスポートプロトコルとしてはTCPが考えられるが、有線と異なり物理的にリンクが不安定なため、効率の劣化が懸念される。そこでTornado型符号を用いたFEC型品質制御の適用を考え、一部ビットに誤りがあるパケットをも復号に用いることでビット誤りに対しても効果のある復号法を提案するとともに、その特性を実験的に確認した。1.分散制御アドホックネットワークでは、各ノードが自分の利益のみを考えたルート選択に走る可能性があり、そのためネットワーク全体の性能劣化が生じ得る。そこで、ゲーム理論を用いて自律分散制御により達成可能なスループットについて解析し、集中制御の場合と比較した。その結果、自律分散制御の性能は、集中制御に劣るものの、低送信電力時にはネットワーク容量に近いスループットが達成できることを明らかにした。2.マルチホップ伝送は、サービスエリアの拡大を実現する一方、エンドツーエンド端末間のスループットを減少させる。一方、同様の効果は、適応変調・レート制御によっても得られ、両者には共通点が多々見られる。両者を詳細に比較検討した結果、マルチホップ伝送の方がより通信距離拡大効果が大きく、広域無線ネットワークの構築には、レート制御よりマルチホップ伝送の方が効果的であることを明らかにした。3.マルチホップ伝送を利用した通信品質改善法として複数の端末に時空符号を割当てる協力中継ダイバーシチが注目されている。周波数領域等化の利用に適した時空符号と遅延ダイバーシチ協力中継及び協力空間多重伝送を提案し、その有効性を明らかにした。また、時空符号化協力中継ダイバーシチを車車間通信ネットワークに適用した結果、トポロジー(車両の相互位置関係)の変化や大型トラックによる遮蔽等に伴う伝送容量低下を大きく改善できることを明らかにした。4.位置情報とノード密度に応じてフラッディング範囲の適応制御を行うことにより周波数利用効率を向上させたルーティング方式を提案し、その有効性を明らかにした。また、IEEE802.11無線LANを利用してユニキャスト・マルチキャストマルチホップリンクのシミュレータを構成し、種々の基本データの取得が可能となった。1.分散制御アドホックネットワークでは、特定端末への負荷の集中により輻輳が生じうる。この輻輳を緩和するためにメディアアクセスにおける優先制御や、ルーティングによる輻輳経路回避が挙げられる。

両者を詳細に比較検討した結果、端末密度が低い場合には輻輳経路回避より優先制御を用いた方が効果的であることを明らかにした。2.マルチホップ伝送により、電波の不感地帯に存在する端末でも周囲の中継局を用いることで通信が可能になる。しかし、地物等による不感地帯の周囲の無線局もやはり不感地帯に存在する可能性がある。相関の有無がマルチホップネットワークのサービスエリアに及ぼす影響を評価した結果、屋外で200m以上のサービスエリアがあれば、相関の有無は大きく影響がないことを明らかとした。3.マルチホップ伝送は、スループットの低下と引き替えにサービスエリアの拡大を実現する。これは適応変調・レート制御によっても得られる。この両者を比較検討した結果、マルチホップ伝送の方が密に同時通信が可能であり、レート制御よりも無線ネットワークの広域化に有効であることを明らかとした。4.位置情報を利用したルーティングを行うための、ネットワークノードの位置推定方式の検討を行った。また、ワイヤレスマルチホップリンクにおけるQoS保証を目的として、Tornado型FECの特性を実験的に計測し、パラメータの最適設定法について検討を行った。加えて、IEEE802.11b無線LANを用いたアドホックネットワークによりファイルベースで情報転送を行う実験系を構成し、基本データを取得した。1.アドホックネットワークの要素の一つであるマルチホップ伝送について,さらなる周波数の有効利用と通信の信頼性向上を目的として,発呼局に加えて中継局が協調的に送信を行う協調通信が注目されている.この協調通信を行う場合,中継局の送信に起因して他局への与干渉が増大する可能性がある.このため,干渉制限下における単純な協調通信の周波数利用効率特性を評価した.その結果,干渉が増大したとしても,受信品質の劣化に伴い直接通信,単純な協調通信,マルチホップ通信と適応的に切り替えることで高い周波数利用効率が得られることを明らかにした.2.アドホックネットワークでは無線局による分散制御を基本とする.ただ,電力制御については複数の無線局が分散的に行うと双方が電力を上げ続け電力効率が低下する可能性がある.そこでこのような分散電力制御が収束する条件を理論的に明らかにし,最終的に高いスループットの得られるアクセス制御方式を提案した。3.アドホックネットワークで広く用いられるアクセス方式であるCSMA/CAの効率向上のために,物理層レベルではチャネル結合技術,データリンク層レベルではマルチチャネル技術という複数の技術が検討されている.両者を詳細に比較検討した結果,負荷が低い場合は単一パケットを高速に送ることのできるチャネル結合技術,逆に高い場合には衝突低減効果の高いマルチチャネル技術が優位であることを明らかにした.
Net Bordaルールを用いた病院配置問題の理論研究・シミュレーション分析

本研究では,任意の地域における病院配置を決定する際に,地域住民の意見として,「aはbよりも望ましい」といった相対的評価(選好順序)だけでなく「aは望ましくない」といった絶対的評価(desirability)も同時に反映可能な新たなBordaルール(以下,net Bordaルール)を提案し,より多角的な情報を基に社会的選択を行うことの優位性を明らかにする.ただし,病院配置の場合は,既存の病院配置や建設主体,医療計画などの空間的ないしは法的な制約を考慮する必要がある.したがって,現実的な状況におけるnet Bordaルールのパフォーマンスをシミュレーション分析により明らかにする.本研究では,任意の地域における病院配置を決定する際に,地域住民の意見として,「aはbよりも望ましい」といった相対的評価(選好順序)だけでなく「aは望ましくない」といった絶対的評価(desirability)も同時に反映可能な新たなBordaルール(以下,net Bordaルール)を提案し,より多角的な情報を基に社会的選択を行うことの優位性を明らかにする.ただし,病院配置の場合は,既存の病院配置や建設主体,医療計画などの空間的ないしは法的な制約を考慮する必要がある.したがって,現実的な状況におけるnet Bordaルールのパフォーマンスをシミュレーション分析により明らかにする.